护套工艺学

光纤光缆护套工艺学

目录

第一节概述

第二节护套挤出设备

第三节塑料挤出理论

第四节工装设计和选择

第五节护套挤出的质量控制

第六节护套挤出的缺陷和预防

第七节计量器具的使用

第一节概述

由于光纤对外界的影响非常敏感，特别是力的问题，直接影响了光纤的传输性能。因此对光缆来说，由松套管形成的缆芯或松套管尚不具备实际应用条件，必须对其施加一个合适的护套组成完整的光缆结构。根据光缆的使用场合不同，其护套类型也不相同，最为常见的聚乙烯护套、铝、聚乙烯粘结护套、钢-聚乙烯粘结护套、尼龙护套等。所谓光缆护套挤出就是利用塑料挤出机将塑料在缆芯或松套管外外形成一个塑料保护层，并加入必要的铝带、钢带或阻水物质等。

光缆护套的主要作用是提高光缆机械性能，防止水分的径向侵入，保证光缆缆芯结构的完整和稳定，防止外来老化因素对光缆其他元件的侵害，同时提高了光缆的热稳定性。

光缆护套的常见结构形式，如图所示：

1、聚乙烯护套：缆芯直接与护套紧密接触。加工工艺简单，成本低，常用于普通敷设场合，防水性能不如其他护套。

2、钢或铝粘结护套：利用复合钢带或铝带在塑料挤出过程中与塑料粘结形成一个完整的整体。粘结护层的优点是能经受各种热应力时，护套具有抗尺寸变化的特性，这种特性是由于护套结构的金属元件和塑料组成一个整体，使其具有两种元件的的最佳特性。护套树脂粘结到了金属带上，所有塑料的热膨胀系数就由所依附的金属带的热膨胀系数决定，因此粘结护层结构几乎不发生收缩。

3、53型护套：这种护套结构主要由内护层（内衬层）、铠装层和外护层组成。内衬层的主要作用有二：一是在铠装过程中作为铠装层的衬垫，可以防止缆芯被铠装层压伤；二是在敷设运行中，可抵御外界腐浊介质的侵入，防止金属护套与外界腐浊介质接触。

铠装层的主要作用是防止光缆在敷设或运行过程中遭受的机械损伤，提高光缆抗压和抗拉能力。

外护层的作用是保护铠装层，防止铠装层在敷设过程中遭到损伤，并防止铠装层在运行过程中遭受腐浊，同时具有一定的防水能力。

光缆护套挤出的生产工艺与其他电线电缆的的绝缘或护套挤出工艺基本一致。基本工艺流程如下：

第二节光缆护套的生产设备

生产工艺与生产设备是密切相关的，生产工艺是在一定的生产设备上形成，生产设备又必须满足工艺要求。光缆护套生产设备是生产光缆护套的专用设备，它们与护套工艺的关系十分密切。因此，要研究护套的工艺，首先要熟悉护套设备及其组成。在松套管外或缆芯外形成塑料管，并加以填充或纵包其他材料使其形成完整光缆结构的生产设备，简称为光缆护套生产线。

一、光缆护套生产线的组成：

附图：

1、缆芯放线架和双轮张力控制系统

2、松套管放线和张力控制系统

3、双钢丝放线架

4、油膏填充装置

5、放带储带和焊接系统

6、钢带扎纹纵包系统

7、塑料挤出机

8、冷却系统

9、吹干装置

10、动态线径测量仪

11、履带牵引机

12、收排线系统

下面就其构成部件逐一对部件的工作原理和操作作简单介绍。

1、缆芯放线架和双轮张力控制系统

缆芯放线采用龙门悬挂式放线架,最大装盘规格直径1800mm。其由机架、升降机构、夹盘机构及电控部分组成。两只升降柱既可单独升降，也可同时升降，放线张力由磁粉制动器控制。

张力控制采用双轮储线式张紧装置。其由两只直径800mm的张紧轮及磁粉制动器组成，改变磁粉制动器的激励电流的大小，就可以得到预定的张力，确保护套过程中缆芯张力恒定。

2、松套管放线和张力控制系统

该系统主要是为了生产中心束管结构光缆而装备的。其张力舞蹈轮可以调节放线速度及时跟踪挤出线速度。

3、双钢丝放线架

该装置是专为中心束管结构光缆中的W结构而装备的，用于平行放置W结构中的加强钢丝。要求具有张力控制系统，以确保缆中钢丝张力一致。

4、油膏填充装置

油膏填充装置主要有料桶抽吸装置、加压储料罐、油膏输出装置等组成。主要用于缆芯间的油膏填充，提高光缆渗水性能。

5、放带储带和焊接系统

护套生产线上的放带装置主要有纤维带和金属带放带两种机构，一般有立式放带和卧式放带两种形式。储带系统是用于连续接带而设置的金属带储存装置。

金属带焊接系统，一般采用点焊或亚弧焊接机，用于钢带和铝带的对接，提高金属带的利用率。

6、钢带扎纹纵包系统

该装置扎纹部分是一对有齿条的压辊将钢带碾压成具有直纹的带子，同时压辊的转速受线速度控制。纵包装置是将压纹后的金属带在缆芯外形成管状，一般由导带部分、预成型部分、成型部分和定径部分组成。

7、塑料挤出机

塑料挤出机采用一体化设计，主要有挤压系统、传动系统、加热和冷却系统、控制系统等组成。

（1）挤压系统：包括螺杆、机筒、料斗、机头和模具等组成，是挤出机的关键部分。

（2）传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程所需的力矩和转速。有电机、减速箱等组成。要求螺杆转速稳定，不随负荷而变化，以保证制品的均匀一致。

（3）加热和冷却系统：加热和冷却是塑料挤出过程能够顺利进行的必要条件。加热系统有电加热器在外部加热物料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。冷却系统是用于排除由于螺杆旋转剪切摩擦产生的多余热量，但在加料口的冷却是为了加强对固体物料的输送作用。

（4）挤出机的控制系统主要由电器、仪表和执行机构组成。其主要作用是控制和调节挤出机的转速、温度、压力、流量等实现对整个生产线的调节和控制或自动控制。

8、热水冷却系统

主要由水箱、固定水槽、移动水槽、加热系统、水泵系统等组成。热水冷却可分两段进行，以便适应不同塑料的阶梯冷却。

9、冷水冷却系统

其主要由水箱、水槽、水泵等组成。主要作用是进一步冷却和固化护套。

10、外径测量系统和光缆干燥装置

用于光缆外径的测量或监控。干燥装置是为了干燥光缆表面的水分同时可提高外径测量的正确性。

11、高压火花检测仪

主要用于对光缆护套的完整性进行检查。一般有高压直流和高压交流之分，其主要构造有高压发生器、高压检测链珠、击穿记录装置、保护装置等组成。

12、计米印字装置

其作用是在光缆护套表面印刷光缆标记，同时记录长度。由标准计米轮、字块安装轮、色带放出和废带吹出装置等组成。

13、履带牵引机

该装置主要由上下履带、履带牵引系统、长度检测系统组成。履带在气压的作用下夹持光缆运行，通过调节气压即可调节夹紧力。上下履带均是主动驱动。驱动系统采用高精度交流伺服驱动装置，速度平稳，可靠。

计米系统是通过用光电码盘和光电转换装置检测履带运行速度，并在仪表上显示。同时可以设定所需要的生产长度，以准时停机或换盘。

14、收线装置

可以承受2000型的线盘，收线速度由控制面板上的调节电位器调节，同时受位置控制器的控制，基本构造同放线系统。

第三节塑料挤出理论

光缆护套挤出其实是一种塑料挤压成型工艺，用塑料挤出机在缆芯外挤套一塑料管。挤出成型在塑料制品加工种占重要地位。目前电线电缆的加工均采用连续挤出工艺。挤出成型具有如下主要特点：

（1）连续化生产，可根据需要生产任意长度。

（2）由很高的生产率。据有关资料统计，日本一台挤出机平均年生产能力为85.8吨，注射机为27.6吨，由此可见挤出成型生产能力大于注射机。

（3）应用范围广，能加工绝大多数热塑性塑料合一些热固性塑料。

（4）投资少，见效快。

简单地说，塑料挤出理论是指塑料在螺杆挤出机中的运动、变化过程的一种理论。而我们研究挤出理论的目的就是要揭示、掌握和促进这一运动、变化过程，从而使挤出成型加工达到优质、高产、低消耗的效能。

一、热塑性塑料的三态变化

在讨论挤出理论前，让我们先了解一下热塑性塑料在不同温度下的三态变化。我们知道，物质的性质由物质及分子结构所决定的。塑料是高分子聚合物，它由柔韧的大分子链结构所组成，分子间的相互作用和分子量决定其所有综合物理性能和主要因素。

根据高分子物理学的概念，热塑性塑料在受热时存在三种物理状态，即玻璃态——温度低于玻璃化温度Tg、高弹态——温度高于玻璃化温度Tg而低于粘流态温度Tf、粘流态——温度高于粘流态温度Tf而低于聚合物分解温度Td，而当温度高于Td 时，聚合物便开始降解或分解。

变形

Tg Tf Td