Overflødig lengde i bufferrør er en kritisk parameter ved fremstilling av strandedefiberoptiske kabler, som direkte påvirker mekanisk ytelse,-langsiktig pålitelighet og optisk signalintegritet.
Funksjonen tilfiberoptiske bufferrør
Bufferrøret er typisk laget av polybutylentereftalat (PBT), og fungerer som den viktigste beskyttende kappen for de optiske fibrene i kabelkjernen. PBT er en semi-krystallinsk termoplast med høy varmebestandighet, mekanisk seighet og utmattelsesbestandighet. PBTs egenskaper tillater rask krystallisering, og oppnår en krystallinitet på opptil 40 % ved relativt lave temperaturer, noe som gjør den ideell for høy-ekstruderingsprosesser i kabelproduksjon.
Under produksjonsprosessen involverer bufferprosessen å belegge de fargede optiske fibrene med smeltet PBT for å danne et rør. Den mest kritiske parameteren som påvirker kvaliteten på denne strengede kabelenheten er "overflødig lengde" på bufferrøret. Overflødig lengde refererer til det faktum at den belagte optiske fiberen er litt lengre enn selve røret. Denne lengdeforskjellen sikrer at den optiske fiberen forblir spennings-fri under påkjenninger som vridning, strekking, bøying og kompresjon av kabelen, og opprettholder stabil ytelse under temperatursyklingstester. Til syvende og sist forhindrer den overdreven optisk demping gjennom kabelens levetid.
fiberoptiske bufferrør ProsessoversiktogKjerneprinsipp
PBT-pellets smeltes i ekstruderen for å danne en viskøs smelte, som ekstruderes gjennom en dimensjoneringsdyse samtidig som den omhyller den optiske fiberen som er fylt med en fyllmasse, og danner derved et løst PBT-rør.
En typisk produksjonslinje består av: betale-av stativ → statisk eliminator → ekstrudering og dimensjonering → varmtvannstank → hovedkapstan → primærkjøling → sekundær kjøling → diametermåler → skriver →-opprullingssnelle.
Den kritiske delen som bestemmer stabiliteten for overlengde (EL) er plassert mellom utløpet av varmtvannstanken og hovedkapstanen. Denne delen styrer om krystallisering er tilstrekkelig utviklet, om intern stress er tilstrekkelig utløst, og om problemer etter-krymping vil oppstå.
fiberoptiske bufferrør Kjerneprinsipp
(I varmtvannstanken) Dannelse av orientering og gjenværende indre belastning under varm strekking
I varmtvannstanken er røret i en høy-temperatur strukket og amorf orientert tilstand. Polymermolekylkjedene blir rettet inn, og genererer betydelig tilbaketrekkende (krympende) indre spenning.
(Varm-til-overgang rundt hovedkapstanen) Krymping av krystallisering frigjør stress og etablerer EL
Når røret går inn i hovedkapstanområdet, opplever det et temperaturfall mens det fortsatt er over glassovergangstemperaturen (Tg). Under denne tilstanden kan kjernedannelse og krystallvekst oppstå, og PBT begynner å krystallisere. Krystalliseringsprosessen frigjør restspenning og induserer krymping av krystallisering, og skaper derved den relative lengdeforskjellen mellom røret og fiberen, som blir den endelige overskuddslengden (EL). Hvis temperaturen synker for raskt, kan krystalliseringen avbrytes og strukturen blir "frossen" før krystalliseringen kan fortsette, og etterlater restspenning i røret.
Ufullstendig krystallisering → gjenværende spenning frosset ved avkjøling → etter-krymping
Hvis kjøleintensiteten eller oppholdstiden i overgangssonen for capstan er utilstrekkelig, forblir krystalliseringen ufullstendig og gjenværende spenning blir ikke fullstendig løst. Etter å ha gått inn i kaldtvannstanken (T mye lavere enn Tg, typisk 14–20 grader), er segmentmobiliteten sterkt begrenset og krystalliseringen stanses stort sett; imidlertid er restspenningen "låst inne." Etter opptak- fortsetter denne gjenværende spenningen å slappe av over tid, noe som forårsaker ytterligere rørkrymping, noe som viser seg som en gradvis økning i EL over tid.
Ytterligere effekt: midlertidig negativ EL forårsaket av-senterfiberruting ved styrehjulene
Når den bufrede fiberen passerer over styrehjulene, kan spenningen føre til at fiberen renner av-senteret inne i røret, og skaper en kort-geometrisk tilstand med negativ EL. Etterfølgende krystalliseringskrymping vil først eliminere denne negative EL og deretter etablere den stabile positive EL.
Kjerneprosesskunnskapen-er å oppnå en høyere grad av krystallinitet under produksjonen, slik at restspenning av varme-strekk frigjøres på nettet og minimerer etter-krymping. Dette resulterer i en mindre, mer stabil og forutsigbar EL. Med andre ord, kaldtvannstanken "fryser resultatet", mens den varme-til-kalde overgangen rundt hovedkapstanen bestemmer "kvaliteten på resultatet."
fiberoptiske bufferrør Viktige påvirkningsfaktorer
Vi tror at de viktigste faktorene som påvirker overflødig lengde på fiberoptisk kabel i hovedsak dreier seg om to ting:
① Graden av-linjekrystallisering og krymping av PBT-slangen, som bestemmer hvor mye slangen forkortes.
② Spenningen eller baneforskjellen mellom den optiske fiberen og røret under produksjonsprosessen, som bestemmer hvor mye fiberen strekkes og hvor lang dens vei er.
Dette krever fokus på fire nøkkelfaktorer.
Betal-av spenning
Når utbetalingsspenningen er høyere, har fiberen en tendens til å forbli rettere og mer mekanisk koblet til røret, noe som gjør det vanskeligere å lage en stor overflødig lengde. Som et resultat blir den endelige overskytende lengden generelt mindre.
Ta-opp / Capstan spenning
Spenningen som pålegges av hovedkapstanen og-up-systemet påvirker den generelle linjespenningen og den mekaniske interaksjonen mellom fiberen og røret. En høyere opptaksspenning har en tendens til å undertrykke relativ glidning mellom fiber og rør, noe som vanligvis reduserer den oppnåelige overskytende lengden og gjør røret mindre i stand til å "frigjøre" overflødig lengde under krymping.
Termisk profil for den varme-til-kalde overgangen
Den termiske historien til røret, spesielt kjøleoppførselen og oppholdstiden mens polymeren forblir over glassovergangstemperaturen, styrer krystalliseringsutviklingen og omfanget av gjenværende spenningsrelaksasjon. Når krystalliseringen er mer fullstendig under produksjonen, minimeres gjenværende krympingsspenning, og den resulterende overskytende lengden blir mer stabil og forutsigbar, med mindre økning i etter-produksjon.
Fyllingsforbindelsens viskositet
Hvis blandingens viskositet er lav, kan fiberen bevege seg mer fritt, noe som gjør overskytende lengde lettere å etablere og justere. Hvis viskositeten er høy, begrenses fiberbevegelsen, overflødig lengde blir vanskeligere å danne, og prosessen blir mer følsom for spenningssvingninger. Å opprettholde en stabil og konsistent viskositet gjennom ekstruderingen er derfor avgjørende for å minimere variasjonen og oppnå repeterbar overskytende lengdekontroll.
Koblede effekter av ekstrudering og dyseparametere på EL
Smeltetemperatur
Smeltetemperaturen påvirker EL gjennom tre primære mekanismer.
Viskositet og orienteringsstressnivå
Ved lavere smeltetemperaturer øker viskositeten og skjærspenningen i dysen og dimensjoneringssonen blir høyere. Dette fremmer sterkere molekylær orientering og beholder mer restspenning. Høyere restspenning gir mer rom for off-krymping, noe som gjør EL mer utsatt for tids-avhengig drift.
Termisk historie ved låsepunktet
Smeltetemperaturen bestemmer den innledende termiske energien til røret når det kommer ut av dysen, og former dermed temperaturprofilen før og etter uthalingsseksjonen.- Låsepunktet oppstår når rør-fiberkoblingen blir sterk nok til å undertrykke relativ glidning. Temperaturen og plasseringen av dette låsepunktet bestemmer hvor mye krystallisering og krymping som fortsatt kan forekomme etter låsing. Ved høyere smeltetemperaturer har låsepunktet en tendens til å oppstå senere og ved høyere rørtemperatur. Mer krystalliseringskrymping kan da utvikles etter låsing, noe som presser EL-middelverdien høyere og øker følsomheten for nedstrøms kjøleforhold.
Ekstrusjonstrykk og kilder til fluktuasjoner
Ved lavere smeltetemperaturer øker ekstruderingstrykket og blir mer følsomt for forstyrrelser fra skruen og dysehodet, noe som kan føre til utgangs- og dimensjonssvingninger. Dimensjonsvariasjon endrer friksjonsinteraksjonen mellom fiberen og røret, og vises ofte som høyere kortsiktige EL-svingninger. Med et stabilt smeltetemperaturvindu- er EL-variabiliteten vanligvis lettere å undertrykke.
fiberoptiske bufferrøravDrawdown-forhold
Nedtrekksforholdet bestemmer den aksiale strekkingen som påføres under rørdannelse og er en av de mest innflytelsesrike følsomhetsforsterkerne for EL-stabilitet.
Orientering og post-krymping
Et høyere nedtrekksforhold betyr at røret er tyngre avhengig av aksial strekking for å nå måldimensjonene, noe som gir sterkere aksial orientering og høyere restspenning. For semikrystallinske polymerer påvirker orientering og spenningstilstand sterkt krystalliseringskinetikk og påfølgende avspenningsadferd. Som et resultat kan drivkreftene for krymping vedvare etter-oppbygging, noe som gjør EL mer sannsynlig å øke over tid (etter-krympingsdrift).
Endring i effektiv krystalliseringstid
Høyere linjehastighet reduserer oppholdstiden i varmtvannstanken- og overgangssonen, noe som reduserer sannsynligheten for å oppnå tilstrekkelig-linjekrystallisering. Ufullstendig krystallisering innebærer at stressavslapning ikke er fullført og raskt "fryses inn" under avkjøling. Påfølgende avslapning og krymping skjer deretter under lagring eller testing, noe som forringer tidsstabiliteten til EL.
Endring i tilstanden til rør-fiberkoblingen
Endringer i nedtrekksforhold endrer også den generelle linjespenningsfordelingen og styrken til friksjonskoblingen mellom fiber og rør. Sterkere kobling reduserer relativ glidning, noe som gjør fiberen mer sannsynlig å bli båret av røret. Dette gjør det vanskeligere å etablere effektiv overlengde, noe som fører til en lavere EL-middelverdi og høyere følsomhet for spenningsforstyrrelser. Svakere kobling tillater mer glidning, noe som gjør EL lettere å danne, men øker også avhengigheten av -fyllmassens viskositetsstabilitet og fiberbaneforstyrrelser.
fiberoptiske bufferrøravDimensjoneringsmetode
Den viktigste innflytelsen til dimensjoneringsmetoden på EL er ikke bare diameterkontrollevnen, men kjøleinitieringsmodusen og størrelsen på friksjonsmotstanden. Disse faktorene bestemmer om røret opplever ytterligere aksial begrensning ved høy temperatur, og om rask huddannelse låser gjenværende belastning for tidlig.
Kontaktdimensjonering
Kontaktdimensjonering gir sterk dimensjonsbegrensning, men direkte friksjon mellom røret og den metalliske kalibratoren introduserer ytterligere aksial motstand, noe som øker orienteringen i varm-tilstand og gjenværende spenning. I tillegg akselererer høy varmeoverføringseffektivitet huddannelse, noe som gjør det mer sannsynlig at restspenning blir låst fast. Det typiske resultatet er bedre dimensjonsstabilitet, men økt EL-fluktuasjon og høyere risiko for avdrift etter-krymping.
Størrelse uten-kontakt
Ikke-kontaktdimensjonering reduserer friksjonsmotstanden, noe som bidrar til å redusere gjenværende stress og forbedrer EL-stabiliteten på lang-sikt. Den er imidlertid mer følsom for vann-filmkontinuitet, vakuumfluktuasjoner og kjøleensartethet. Små forstyrrelser i vannfilm eller negativt trykk kan føre til dimensjons- og kjølehastighetsvariasjoner, som ytterligere endrer friksjonsforholdene mellom rør og fiber. Dette viser seg ofte som høyere-kortvarig EL-støy og hyppigere forbigående "negativ EL"-adferd.
Hybrid dimensjonering
Hybrid dimensjonering tar sikte på å oppnå både sterk dimensjonskontroll og lavt friksjonsmotstand, noe som gjør den egnet for høye-hastighetsforhold der både stabilitet og undertrykkelse av svingninger er nødvendig. Ytelsen avhenger av dimensjoneringsdesignet og effektiviteten til vakuum- og/eller vann--filmkontroll.
fiberoptiske bufferrøravVakuumnivå
Påvirkningen av vakuumnivået på EL gjenspeiler hovedsakelig to grenseforhold: friksjonsmotstand fra rør-til-kalibratorkontakt og varme-overføringsintensitet som styrer huddannelse og stressfrysing.
Typiske egenskaper under høyere vakuum
Røret fester seg tettere til dimensjoneringsanordningen, og forbedrer dimensjonsstabiliteten. Høyere kontakttrykk øker imidlertid friksjonsmotstanden og øker aksial begrensning i varm tilstand, noe som resulterer i høyere gjenværende spenning. Sterkere varmeoverføring akselererer også huddannelsen, noe som fører til at krystalliserings- og avslappingsprosesser fryses tidligere. Dette øker sannsynligheten for at gjenværende stress frigjøres utenfor-linjen. Resultatet er vanligvis en mer "rigid" EL-middelverdi, men en høyere risiko for tids-avhengig drift.
Typiske egenskaper under lavere vakuum
Redusert friksjonsmotstand hjelper til med å redusere gjenværende spenning og reduserer etter-krymping. Imidlertid blir dimensjonsstabiliteten mer avhengig av rørets selvbærende-evne og stabiliteten til vannfilmen eller spraykjølingen. Det er mer sannsynlig at variasjoner i ovalitet og-veggtykkelse øker, noe som fører til høyere EL-støy. Totalt sett er driften mindre, men-kortsiktig variasjon er større.