Överskottslängd i buffertrör är en kritisk parameter vid tillverkning av strängadefiberoptiska kablar, som direkt påverkar mekanisk prestanda,-långsiktig tillförlitlighet och optisk signalintegritet.
Funktionen avfiberoptiska buffertrör
Buffertröret är typiskt tillverkat av polybutylentereftalat (PBT), och fungerar som det huvudsakliga skyddande höljet för de optiska fibrerna i kabelkärnan. PBT är en semi-kristallin termoplast med hög värmebeständighet, mekanisk seghet och utmattningsbeständighet. PBT:s egenskaper möjliggör snabb kristallisering och uppnår en kristallinitet på upp till 40 % vid relativt låga temperaturer, vilket gör den idealisk för hög-extruderingsprocesser vid kabeltillverkning.
Under tillverkningsprocessen innebär buffringsprocessen att de färgade optiska fibrerna beläggs med smält PBT för att bilda ett rör. Den mest kritiska parametern som påverkar kvaliteten på denna tvinnade kabelenhet är buffertrörets "överskottslängd". Överskottslängd avser det faktum att den belagda optiska fibern är något längre än själva röret. Denna längdskillnad säkerställer att den optiska fibern förblir spännings-fri under påfrestningar som vridning, sträckning, böjning och kompression av kabeln, och bibehåller stabil prestanda under temperaturcykeltest. I slutändan förhindrar den överdriven optisk dämpning under hela kabelns livslängd.
fiberoptiska buffertrör ProcessöversiktochKärnprincip
PBT-pellets smälts i extrudern för att bilda en viskös smälta, som extruderas genom ett limningsmunstycke samtidigt som den omsluter den optiska fibern som har fyllts med en fyllnadsblandning och bildar därigenom ett löst PBT-rör.
En typisk produktionslinje består av: betala-off-stativ → statisk eliminator → extrudering och dimensionering → varmvattentank → huvudkapstan → primärkylning → sekundär kylning → diametermätare → skrivare →-upprullare.
Den kritiska sektionen som bestämmer stabiliteten för överlängd (EL) är placerad mellan utloppet från varmvattentanken och huvudkapstanen. Det här avsnittet styr om kristalliseringen är tillräckligt utvecklad, om inre spänningar släpps på lämpligt sätt och om problem efter-krympning kommer att uppstå.
fiberoptiska buffertrör Kärnprincip
(I varmvattentanken) Bildning av orientering och kvarvarande inre spänning under hetsträckning
I varmvattentanken är röret i ett hög-temperatursträckt och amorft orienterat tillstånd. Polymermolekylkedjorna blir inriktade, vilket genererar betydande inre spänningar med tillbakadragande (krympning).
(Varm-till-övergång runt huvudkapstanen) Krympning av kristallisation frigör stress och etablerar EL
När röret går in i huvudkapstanområdet upplever det ett temperaturfall medan det fortfarande är över glasövergångstemperaturen (Tg). Under detta tillstånd kan kärnbildning och kristalltillväxt inträffa, och PBT börjar kristallisera. Kristalliseringsprocessen frigör kvarvarande spänningar och inducerar kristallisationskrympning, vilket skapar den relativa längdskillnaden mellan röret och fibern, vilket blir den slutliga överskottslängden (EL). Om temperaturen sjunker för snabbt kan kristallisationen avbrytas och strukturen blir "frusen" innan kristallisationen kan fortsätta, vilket lämnar kvarvarande spänning kvar i röret.
Ofullständig kristallisation → kvarvarande spänning fruset genom kylning → efter-krympning
Om kylintensiteten eller uppehållstiden i kapstanövergångszonen är otillräcklig, förblir kristallisationen ofullständig och kvarvarande spänningar avlastas inte helt. Efter att ha kommit in i kallvattentanken (T mycket lägre än Tg, typiskt 14–20 grader), är segmentsrörligheten kraftigt begränsad och kristalliseringen stoppas till stor del; dock är den kvarvarande spänningen "låst in". Efter upptagning- fortsätter denna kvarvarande stress att slappna av med tiden, vilket orsakar ytterligare rörkrympning, vilket visar sig som en gradvis ökning av EL med tiden.
Ytterligare effekt: tillfällig negativ EL orsakad av-fiberdirigering utanför mitten vid styrhjulen
När den buffrade fibern passerar över styrhjul kan spänningen göra att fibern rinner av-mitten inuti röret, vilket skapar ett kortsiktigt-geometriskt tillstånd med negativ EL. Efterföljande kristallisationskrympning kommer först att eliminera denna negativa EL och sedan etablera den stabila positiva EL.
Kärnprocessens kunskap-är att uppnå en högre grad av kristallinitet under tillverkningen, vilket gör att restspänningar från heta-töjningar kan frigöras online och minimera efter-krympning. Detta resulterar i en mindre, mer stabil och förutsägbar EL. Med andra ord, kallvattentanken "fryser resultatet", medan den varma-till-kalla övergången runt huvuddragaren bestämmer "kvaliteten på resultatet."
fiberoptiska buffertrör Viktiga påverkande faktorer
Vi tror att de viktigaste faktorerna som påverkar fiberoptisk kabels överskottslängd i huvudsak kretsar kring två saker:
① Graden av in-linjekristallisation och krympning av PBT-slangen, som avgör hur mycket slangen förkortas.
② Spänningen eller vägskillnaden mellan den optiska fibern och slangen under tillverkningsprocessen, vilket avgör hur mycket fibern sträcks och hur lång dess väg är.
Detta kräver fokus på fyra nyckelfaktorer.
Betala av-spänning
När utbetalningsspänningen är högre, tenderar fibern att förbli rakare och mer mekaniskt kopplad till röret, vilket gör det svårare att skapa en stor överlängd. Som ett resultat blir den slutliga överskottslängden i allmänhet mindre.
Ta-upp / Capstan Tension
Spänningen som påläggs av huvuddragledaren och-upptagningssystemet påverkar den övergripande linjespänningen och den mekaniska interaktionen mellan fibern och röret. En högre upptagningsspänning tenderar att undertrycka relativ glidning mellan fiber och rör, vilket vanligtvis minskar den uppnåbara överskottslängden och gör röret mindre kapabelt att "släppa" överskottslängd under krympning.
Termisk profil för övergången från het-till-kall
Rörets termiska historia, särskilt kylningsbeteendet och uppehållstiden medan polymeren förblir över sin glasövergångstemperatur, styr kristallisationsutvecklingen och omfattningen av kvarvarande spänningsrelaxation. När kristalliseringen är mer fullständig under tillverkningen minimeras kvarvarande krympspänning, och den resulterande överskottslängden blir mer stabil och förutsägbar, med mindre ökning efter-produktion.
Fyllningsföreningens viskositet
Om sammansättningens viskositet är låg kan fibern röra sig mer fritt, vilket gör överskottslängden lättare att fastställa och justera. Om viskositeten är hög blir fiberrörelsen begränsad, överskottslängden blir svårare att bilda och processen blir känsligare för spänningsfluktuationer. Att bibehålla en stabil och konsekvent viskositet under extruderingen är därför väsentligt för att minimera variationen och uppnå repeterbar överskottskontroll.
Kopplade effekter av extrudering och formparametrar på EL
Smälttemperatur
Smälttemperaturen påverkar EL genom tre primära mekanismer.
Viskositet och orienteringsspänningsnivå
Vid lägre smälttemperaturer ökar viskositeten och skjuvspänningen i formen och dimensioneringszonen blir högre. Detta främjar starkare molekylär orientering och bibehåller mer restspänning. Högre restspänning lämnar mer utrymme för off-krympning, vilket gör EL mer benägen att-tidsberoende drift.
Termisk historia vid låspunkten
Smälttemperaturen bestämmer den initiala termiska energin för röret när det lämnar formen, och formar därigenom temperaturprofilen före och efter avdragssektionen.- Låspunkten uppstår när rör-fiberkopplingen blir tillräckligt stark för att undertrycka relativ glidning. Temperaturen och placeringen av denna låspunkt avgör hur mycket kristallisation och krympning som fortfarande kan inträffa efter låsning. Vid högre smälttemperaturer tenderar låspunkten att inträffa senare och vid en högre rörtemperatur. Mer kristallisationskrympning kan sedan utvecklas efter låsning, vilket pressar EL-medelvärdet högre och ökar känsligheten för nedströms kylförhållanden.
Extruderingstryck och fluktuationskällor
Vid lägre smälttemperaturer ökar extruderingstrycket och blir mer känsligt för störningar från skruv- och formhuvudet, vilket kan leda till effekt- och dimensionsfluktuationer. Dimensionell variation ändrar friktionsinteraktionen mellan fibern och röret, och uppträder ofta som högre kortsiktiga EL-fluktuationer. Med ett stabilt smält-temperaturfönster är EL-variationer vanligtvis lättare att undertrycka.
fiberoptiska buffertröravDrawdown-förhållande
Neddragningsförhållandet bestämmer den axiella sträckningen som utsätts för rörbildning och är en av de mest inflytelserika känslighetsförstärkarna för EL-stabilitet.
Orientering och efter-krympning
Ett högre neddragningsförhållande innebär att röret förlitar sig mer på axiell sträckning för att nå måldimensionerna, vilket ger starkare axiell orientering och högre restspänning. För semikristallina polymerer påverkar orientering och spänningstillstånd starkt kristallisationskinetik och efterföljande avslappningsbeteende. Som ett resultat kan krympningsdrivkrafterna kvarstå efter upptagningen-, vilket gör att EL mer sannolikt ökar med tiden (efter-krympningsdrift).
Förändring i effektiv kristallisationstid
Högre linjehastighet minskar uppehållstiden i varm-vattentanken och övergångszonen, vilket minskar sannolikheten för att uppnå tillräcklig-linjekristallisation. Ofullständig kristallisation innebär att stressavslappning inte har fullbordats och snabbt "fryses in" under kylning. Efterföljande relaxation och krympning inträffar sedan under lagring eller testning, vilket försämrar tidsstabiliteten hos EL.
Förändring i rör-fiberkopplingens skick
Förändringar i neddragningsförhållandet ändrar också den totala linjespänningsfördelningen och styrkan hos friktionskopplingen mellan fiber och rör. Starkare koppling minskar relativ glidning, vilket gör att fibern mer benägna att bäras av röret. Detta gör det svårare att fastställa effektiv överlängd, vilket leder till ett lägre EL-medelvärde och högre känslighet för spänningsrubbningar. Svagare koppling tillåter mer glidning, vilket gör EL lättare att forma, men ökar också beroendet av fyllnads-sammansättningens viskositetsstabilitet och fibervägstörningar.
fiberoptiska buffertröravStorleksmetod
Den viktigaste inverkan av dimensioneringsmetoden på EL är inte bara diameterkontrollförmågan, utan kylningsinitieringsläget och storleken på friktionsmotståndet. Dessa faktorer avgör om röret utsätts för ytterligare axiell begränsning vid hög temperatur och huruvida snabb hudbildning låser kvarvarande spänningar i förtid.
Kontaktstorlek
Kontaktdimensionering ger en stark dimensionsbegränsning, men direkt friktion mellan röret och den metalliska kalibratorn introducerar ytterligare axiellt motstånd, vilket ökar orienteringen i heta-tillstånd och kvarvarande spänningar. Dessutom accelererar hög värmeöverföringseffektivitet-hudbildning, vilket gör att restspänningen mer sannolikt fastnar. Det typiska resultatet är bättre dimensionsstabilitet, men ökad EL-fluktuation och högre risk för avdrift efter-krympning.
Icke-kontaktstorlek
Icke-kontaktstorlek minskar friktionsmotståndet, vilket hjälper till att minska restspänningen och förbättrar EL-stabiliteten på lång-sikt. Det är dock mer känsligt för vatten-filmkontinuitet, vakuumfluktuationer och kylningslikformighet. Små störningar i vattenfilm eller negativt tryck kan översättas till dimensions- och kylningshastighetsvariationer, som ytterligare förändrar friktionsförhållandena mellan rör och fiber. Detta visar sig ofta som högre kortvarigt-EL-brus och mer frekvent övergående "negativt EL"-beteende.
Hybridstorlek
Hybrid dimensionering syftar till att uppnå både stark dimensionskontroll och lågt friktionsmotstånd, vilket gör den lämplig för hög-hastighetsförhållanden där både stabilitet och fluktuationsdämpning krävs. Dess prestanda beror på storleksdesignen och effektiviteten hos vakuum- och/eller vatten-filmkontroll.
fiberoptiska buffertröravVakuumnivå
Vakuumnivåns inverkan på EL återspeglar huvudsakligen två gränsförhållanden: friktionsmotstånd från rör-till-kalibratorkontakt och värme-överföringsintensitet som styr hudbildning och spänningsfrysning.
Typiska egenskaper under högre vakuum
Röret fäster tätare till dimensioneringsanordningen, vilket förbättrar dimensionsstabiliteten. Högre kontakttryck ökar emellertid friktionsmotståndet och ökar axiell begränsning i det heta tillståndet, vilket resulterar i högre kvarvarande spänning. Starkare värmeöverföring påskyndar också hudbildning, vilket gör att kristallisations- och avslappningsprocesser fryses tidigare. Detta ökar sannolikheten för att kvarvarande stress kommer att släppas utanför-linjen. Resultatet är vanligtvis ett mer "stelt" EL-medelvärde men en högre risk för tidsberoende-drift.
Typiska egenskaper under lägre vakuum
Minskat friktionsmotstånd hjälper till att minska kvarvarande spänningar och dämpar efter-krympavdrift. Dimensionsstabiliteten blir dock mer beroende av rörets självbärande förmåga- och stabiliteten hos vattenfilmen eller spraykylningen. Variationerna i ovalitet och-väggtjocklek ökar sannolikt, vilket leder till högre EL-brus. Överlag är driften mindre men variabiliteten på kort sikt är större.