Надлишкова довжина буферних труб є критичним параметром при виготовленні багатожильнихволоконно-оптичні кабелі, що безпосередньо впливає на механічні характеристики,-довгострокову надійність і цілісність оптичного сигналу.
Функціяволоконно-оптичні буферні трубки
Буферна трубка зазвичай виготовляється з полібутилентерефталату (PBT) і служить основною захисною оболонкою для оптичних волокон у сердечнику кабелю. PBT — це напів-кристалічний термопласт із високою термостійкістю, механічною міцністю та стійкістю до втоми. Властивості PBT забезпечують швидку кристалізацію, досягаючи кристалічності до 40% за відносно низьких температур, що робить його ідеальним для високо-процесів екструзії у виробництві кабелю.
Під час виробничого процесу процес буферизації включає покриття кольорових оптичних волокон розплавленим PBT для формування трубки. Найбільш критичним параметром, що впливає на якість цього багатожильного кабельного вузла, є «надлишкова довжина» буферної трубки. Надлишкова довжина означає, що оптичне волокно з покриттям трохи довше самої трубки. Ця різниця в довжині гарантує, що оптичне волокно-не напружується за таких навантажень, як скручування, розтягування, згинання та стиснення кабелю, і підтримує стабільну продуктивність під час циклічних випробувань температури. Зрештою, це запобігає надмірному оптичному затуханню протягом усього терміну служби кабелю.
волоконно-оптичні буферні трубки Огляд процесуіОсновний принцип
Гранули PBT розплавляються в екструдері з утворенням в’язкого розплаву, який екструдується через формувальну головку з одночасним покриттям оптичного волокна, наповненого наповнювачем, таким чином утворюючи вільну трубку PBT.
Типова виробнича лінія складається з: стійки-для викупу → елімінатора статичної електрики → екструзії та розміру → резервуара для гарячої води → основного шпиля → первинного охолодження → вторинного охолодження → вимірювача діаметра → принтера → приймальної{1}}бобіни.
Критична ділянка, яка визначає стабільність надлишкової довжини (EL), розташована між випускним отвором бака для гарячої води та головним кабестаном. Цей розділ визначає, чи достатньо розвинута кристалізація, чи належним чином знято внутрішню напругу та чи виникнуть проблеми після-усадки.
волоконно-оптичні буферні трубки Основний принцип
(У резервуарі для гарячої води) Формування орієнтаційної та залишкової внутрішньої напруги при гарячому розтягуванні
У баку для гарячої води трубка перебуває в -високотемпературному розтягнутому та аморфно орієнтованому стані. Полімерні молекулярні ланцюги стають вирівняними, створюючи значну внутрішню напругу ретракції (усадки).
(Перехід від-до-холоду навколо головного кабестана) Кристалізаційна усадка знімає напругу та встановлює EL
Коли трубка входить у головну область кабестана, вона відчуває падіння температури, залишаючись вище температури склування (Tg). За цієї умови може відбуватися зародження і ріст кристалів, і PBT починає кристалізуватися. Процес кристалізації знімає залишкову напругу та викликає кристалізаційну усадку, тим самим створюючи відносну різницю довжини між трубкою та волокном, яка стає кінцевою надлишковою довжиною (EL). Якщо температура падає надто швидко, кристалізація може бути перервана, а структура стає «замороженою» до того, як кристалізація може початися, залишаючи залишкову напругу, що зберігається в трубці.
Неповна кристалізація → залишкова напруга, заморожена охолодженням → після-усадка
Якщо інтенсивність охолодження або час перебування в перехідній зоні кабестана недостатні, кристалізація залишається неповною, а залишкова напруга не знімається повністю. Після входу в резервуар для холодної води (T значно нижча за Tg, зазвичай 14–20 градусів), рухливість сегментів сильно обмежена, а кристалізація в основному припиняється; однак залишкова напруга «заблокована». Після-приймання ця залишкова напруга продовжує послаблюватися з часом, спричиняючи подальше усадження трубки, що проявляється у вигляді поступового збільшення EL з часом.
Додатковий ефект: тимчасове негативне EL, спричинене-прокладкою волокна не по центру на напрямних колесах
Коли буферне волокно проходить через напрямні колеса, натяг може призвести до того, що волокно витікає з-центру всередину труби, створюючи короткочасний-геометричний стан негативного EL. Подальша кристалізаційна усадка спочатку усуне цей негативний EL, а потім встановить стабільний позитивний EL.
Основне ноу{0}}процес полягає в тому, щоб досягти вищого ступеня кристалічності під час виробництва, дозволяючи-зняти залишкову напругу гарячого розтягування в режимі онлайн і мінімізувати пост-усадку. Це призводить до меншого, більш стабільного та передбачуваного EL. Іншими словами, резервуар для холодної води «заморожує результат», тоді як перехід від гарячої-до-холодної навколо головного кабестана визначає «якість результату».
волоконно-оптичні буферні трубки Ключові фактори впливу
Ми вважаємо, що найважливіші фактори, що впливають на надлишкову довжину оптоволоконного кабелю, по суті, обертаються навколо двох речей:
① Ступінь-кристалізації та усадки PBT трубок, який визначає, наскільки трубки скорочуються.
② Натяг або різниця шляху між оптичним волокном і трубкою під час виробничого процесу, що визначає, наскільки волокно розтягнуте та скільки його шлях.
Для цього потрібно зосередитися на чотирьох ключових факторах.
Оплатіть-напругу
Коли натяг -викупу вищий, волокно має тенденцію залишатися більш прямим і більш механічно з’єднаним із трубою, що ускладнює створення великої надлишкової довжини. У результаті кінцева надлишкова довжина, як правило, стає меншою.
Take{0}}Up / Capstan Tension
Натяг, створений головним шпилем і приймальною системою, впливає на загальний натяг лінії та механічну взаємодію між волокном і трубкою. Вищий натяг-приймача має тенденцію пригнічувати відносне ковзання між волокном і трубкою, що зазвичай зменшує досяжну надлишкову довжину та робить трубку менш здатною «вивільнити» надлишкову довжину під час усадки.
Термічний профіль переходу від гарячої-до-холодної
Термічна історія трубки, зокрема поведінка охолодження та час перебування, коли полімер залишається вище температури склування, визначає розвиток кристалізації та ступінь релаксації залишкової напруги. Коли кристалізація є більш повною під час виробництва, залишкова напруга усадки мінімізується, а отримана надлишкова довжина стає більш стабільною та передбачуваною з меншим-збільшенням після виробництва.
В'язкість наповнювача
Якщо в’язкість суміші низька, волокно може рухатися вільніше, завдяки чому надлишкову довжину легше встановити та відрегулювати. Якщо в’язкість висока, рух волокна стає обмеженим, надлишкову довжину стає важче формувати, і процес стає більш чутливим до коливань натягу. Таким чином, підтримання стабільної та постійної в’язкості протягом екструзії є важливим для мінімізації мінливості та досягнення повторного контролю надлишкової довжини.
Спільний вплив екструзії та параметрів матриці на EL
Температура плавлення
Температура розплаву впливає на EL через три основні механізми.
В'язкість і рівень орієнтаційного напруження
При більш низьких температурах розплаву в'язкість зростає, а напруга зсуву в зоні матриці та проклейки стає вищою. Це сприяє сильнішій молекулярній орієнтації та зберігає більше залишкової напруги. Вища залишкова напруга залишає більше місця для-усадки в автономному режимі, що робить EL більш схильним до-залежного від часу дрейфу.
Термічна історія в точці замикання
Температура розплаву визначає початкову теплову енергію труби під час її виходу з матриці, таким чином формуючи температурний профіль до та після секції відведення. Точка блокування виникає, коли з’єднання труба–волокно стає достатньо міцним, щоб придушити відносне ковзання. Температура та розташування цієї точки фіксації визначають, наскільки кристалізація та усадка ще можуть відбутися після фіксації. При вищих температурах плавлення точка замикання виникає пізніше і при вищій температурі трубки. Тоді після блокування може розвинутися більша кристалізаційна усадка, підвищуючи середнє значення EL і збільшуючи чутливість до умов охолодження, що знаходяться нижче.
Тиск екструзії та джерела флуктуації
При більш низьких температурах розплаву тиск екструзії зростає і стає більш чутливим до збурень від шнека та головки матриці, що може призвести до коливань продуктивності та розмірів. Зміни розмірів змінюють фрикційну взаємодію між волокном і трубкою, часто проявляючись у вигляді вищих короткочасних-коливань EL. Зі стабільним температурним вікном-плавлення змінність EL зазвичай легше придушити.
волоконно-оптичні буферні трубкизКоефіцієнт просадки
Коефіцієнт зниження визначає осьове розтягування, що виникає під час формування трубки, і є одним із найвпливовіших підсилювачів чутливості для стабільності EL.
Орієнтація та пост{0}}усадка
Вищий коефіцієнт охолодження означає, що труба більшою мірою залежить від осьового розтягування для досягнення цільових розмірів, створюючи сильнішу осьову орієнтацію та вищу залишкову напругу. Для напівкристалічних полімерів орієнтація та напружений стан сильно впливають на кінетику кристалізації та подальшу релаксаційну поведінку. Як наслідок, рушійні сили усадки можуть зберігатися після-захоплення, що підвищує ймовірність збільшення EL з часом (після-дрейфу усадки).
Зміна ефективного часу кристалізації
Вища швидкість лінії зменшує час перебування в резервуарі-гарячої води та перехідній зоні, зменшуючи ймовірність досягнення достатньої-кристалізації в лінії. Неповна кристалізація означає, що релаксація напруги не була завершена і швидко «застигає» під час охолодження. Подальша релаксація та усадка відбуваються під час зберігання або тестування, що погіршує стабільність EL у часі.
Зміна стану з’єднання трубка–волокно
Зміни у коефіцієнті просадки також змінюють загальний розподіл натягу лінії та силу фрикційного зчеплення між волокном і трубкою. Міцніше зчеплення зменшує відносне ковзання, що підвищує ймовірність того, що волокно переноситься трубкою. Це ускладнює встановлення ефективної надлишкової довжини, що призводить до нижчого середнього значення EL і більшої чутливості до збурень натягу. Слабший зв’язок забезпечує більше ковзання, полегшуючи формування EL, але також збільшує залежність від стабільності в’язкості наповнювача-компаунду та порушення шляху волокна.
волоконно-оптичні буферні трубкизМетод визначення розміру
Ключовим впливом методу визначення розмірів на EL є не просто здатність контролювати діаметр, а режим ініціювання охолодження та величина опору тертя. Ці фактори визначають, чи зазнає трубка додаткового осьового обмеження при високій температурі та чи швидке утворення оболонки передчасно блокує залишкову напругу.
Розміри контактів
Розмір контакту забезпечує сильні розмірні обмеження, але пряме тертя між трубкою та металевим калібратором створює додатковий осьовий опір, збільшуючи орієнтацію гарячого-стану та залишкову напругу. Крім того, висока-ефективність теплопередачі прискорює формування оболонки, підвищуючи ймовірність утримання залишкової напруги. Типовим результатом є краща стабільність розмірів, але підвищені коливання EL і вищий ризик дрейфу після-усадки.
Без{0}}контактне визначення розміру
Без{0}}контактне визначення розмірів зменшує опір тертя, що допомагає знизити залишкову напругу та покращує-довгострокову EL стабільність. Однак він більш чутливий до безперервності водяної-плівки, коливань вакууму та рівномірності охолодження. Невеликі збурення водяної плівки або від’ємний тиск можуть призвести до коливань розмірів і-швидкості охолодження, що ще більше змінює умови тертя трубка–волокно. Це часто проявляється у вигляді більш високого короткочасного- шуму EL та частішої тимчасової «негативної EL» поведінки.
Гібридна проклейка
Метою гібридного розміру є досягнення як сильного контролю розмірів, так і низького опору тертя, що робить його придатним для -умов високої швидкості, де потрібні як стабільність, так і придушення коливань. Його ефективність залежить від конструкції розміру та ефективності контролю вакуумної та/або водяної-плівки.
волоконно-оптичні буферні трубкизРівень вакууму
Вплив рівня вакууму на EL в основному відображає дві граничні умови: опір тертя від контакту трубки-до-калібратора та інтенсивність-теплопередачі, яка керує формуванням оболонки та заморожуванням напруги.
Типові характеристики при високому вакуумі
Трубка щільніше прилягає до калібрувального пристрою, покращуючи стабільність розмірів. Однак вищий контактний тиск збільшує опір тертя та підвищує осьовий тиск у гарячому стані, що призводить до більш високого залишкового напруження. Посилення теплообміну також прискорює формування шкіри, викликаючи завмирання процесів кристалізації та релаксації. Це збільшує ймовірність того, що залишкове напруження буде звільнено від-лінії. Зазвичай результатом є більш «жорстке» середнє значення EL, але вищий ризик-залежного від часу дрейфу.
Типові характеристики при нижньому вакуумі
Зменшений опір тертя допомагає знизити залишкову напругу та пом’якшує дрейф після-усадки. Однак стабільність розмірів стає більшою мірою залежною від -самопідтримуючої здатності трубки та стабільності водяної плівки або охолодження спреєм. Варіації овальності та-товщини стінок, швидше за все, збільшаться, що призведе до більш високого EL шуму. Загалом дрейф менший, але-короткострокова мінливість більша.