一种新型光缆双护一次成型生产工艺.pdf

PAGE072生产制造Production&Manufacture本文介绍了一种新型的光缆双护套一次成型生产工艺。双护套一次成型工艺相比于传统方法，将两条生产线合并，通过两套护套设备同时工作做到一次成型，不需要类似传统方法需要重复一次护套的步骤对半成品进行二次护套，解决了传统方法半成品运输困难和占用库位的周转难题，不仅可节省空间，还能节省大量人力，并且无需计划安排还可节省工时。This paper introduces a new fiber optic cable double sheath forming process.Double sheath a molding process compared with the traditional method,the merger of two production lines,through two sets of sheath equipment work at the same time do a molding,dont need to be similar to the traditional methods need to be repeated a sheath steps to second sheath of semi-finished products,to solve the traditional method of semi-finished products transportation difficulties and take up the turnover of location problem,not only can save a space,can save a lot of manpower,And the lack of scheduling saves time.光缆 双护套 一次成型 生产工艺Fiber optic cable;double sheath;one-time molding;processDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2024.01.010摘 要 Abstract关键词 Key Words1.引言近年来，随着互联网、移动互联网业务应用的蓬勃发展，我国光纤光缆产业也迎来快速的发展。5G时代的到来，互联网行业的高速发展，全球对光纤光缆产品的需求量将会逐渐扩大，光缆行业又迎来新一轮的发展。光纤通信产业的高速发展对光缆的制造业提出了新的要求。即，生产周期要短，满足光纤通信的采购需求；生产成本要降低，光缆制造行业的激烈竞争促进了各个厂家要寻找新工艺，节约生产成本；产品质量要提高，人们对信息传递的质量有了更高的要求，而光纤通信传递信息的质量与光缆制造工艺息息相关，这就要求生产厂家要严控产品质量。全球化下的光纤通信产业发展，向传统制造工艺提出了新的考验。传统光缆制造通常是由光纤经过数道工序成缆而成，包括着色、套塑、成缆、护套等工序。以束管型光缆制造工艺生产为例中，每道工序合格后的产品方可进入下一道工序上，因此，需要大量的人力来检测半成品，而且多道工序会增加半成品的周转期，会严重影响产品的生产周期。漫长的生产周期造成了生产效率低下，难以满足现今社会的需求，不利于企业的长期发展。传统的生产工艺难以满足通信行业发展需求。因此，如何更好地控制产品的质量，满足通信信息发展的需求，成为了整个业界亟待解决的课题1。本司通过工艺创新改进，实现内护和外护一次成型制造工艺。减少了生产环节，缩短半成品周转期。与传统的束管型光缆制造工艺相比，降低了生产周转期，节约了生产成本。2.工艺控制要点通过长期的试验探索，我们发现内护工序和外护工序，可以通过生产调控，可以同时进行，一次性成缆。以GYTZA53型光缆生产为例，采用新工艺生产，严格控制每到生产工序，减少不必要的附加衰减，保证光缆成品后达到设计要求2。其主要制造工艺点如下：2.1 着色工序与电线采用色标辨别其在电缆中位置一样，光纤也需要采用相同的辨认方法。为了便于光纤的识别以及光缆敷设过程中的光纤接续，将光纤涂覆成不同的颜色。光纤着色就是一种新型光缆双护一次成型生产工艺 沈聪1 王梦伟1 陈龙1 王曰海2 韩宇峰3 （1.浙江东通光网物联科技有限公司 浙江 湖州 313009）（2.浙江大学 浙江 杭州 313000）（3.江苏亨通光电股份有限公司 江苏 苏州 215000）PAGE073生产制造Production&Manufacture利用着色机将油墨均匀地涂覆在光纤的表面。选择合适的定径模模具，使着色层厚度控制在46m，收放线张力差值控制在5g，避免因排线问题而带来的附加衰减。2.2 套塑工序光缆中涂覆光纤应放置在热塑性材料构成的松套管中，它对涂覆光纤起机械缓冲保护作用。光纤在松套管内的余长均匀稳定，且光纤与松套管的间隙用纤膏填充。光纤在进入松套管之前，在光纤外涂覆一层纤膏，再进入松套管。经过逐级冷却，形成稳定的结构，完成套塑工序。在此过程中要严格控制每一道程序，严格管控松套管材料的融化与挤出温度和纤膏挤出速度。此外，光纤的放线张力、冷热水温差主牵引力都对余长有较大的影响。我们通过严格的管控，将套管内光纤余长控制在1.50.3。2.3 成缆工序成缆就是将若干根光纤套管与中心增强元件组合起来构成光缆的过程。加强件和束管通过放线架放线后，经过绞笼和扎纱后组合成缆芯，在此过程中要严格控制绞合节距和扎纱张力。成缆后的光缆必须具有优良的机械性能，使光缆可用架空、埋地、穿管等多种方法进行敷设，并能在不同的环境条件下使用。此外，成缆后还必须保持光纤原来的传输性能，并使它的温度特性有可能进一步改善。2.4 双护工序为了对光纤进行更好的保护，我们还需要在缆芯外面加上不同的护层，而加护层这道工序叫做护套。相比于传统的双护套生产方法，双护一次成型工艺是将两条生产线合并，通过两套护套设备同时工作做到一次成型。双护一次成型工艺具体步骤如图1所示。图2和图3为创新前后两种生产工艺。图1：双护一次成型工艺流程图图2：创新前的生产工艺制造图图3：创新后的生产工艺制造图3.双护套工艺优势表1和图4分别为新旧两种工艺生产流程图和生产耗时对比表，运用新工艺生产技术后，首先简化了生产工序，将内护和外护两道工序结合在一起，通过两套护套设备同时工作做到一次成型，相比于传统方法需要重复一次护套步骤对半成品进行二次护套，双护工艺的优势主要有以下几个方面：3.1 节省工时：双护套工艺的生产的速度可达到50m/min，生产周期缩短60%，生产耗时明显降低，相应的订单生产时间节点也明显降低；3.2 提升空间利用率：双护工艺无内护半成品，不仅解决了内护半成品的运输以及在运输过程中存在的安全隐患问题，而且还省去了半成品缆所需的周转盘，极大的提升了空间利用率；3.3 节省人力：由于双护工艺无内护半成品，节省了内护排产人员的工时以及对内护半成品运输所需要的人力物力。该生产工艺的创新，提高了生产效率，极大的节约了生产所需的人力、物力以及空间占用率，降低了产品的成本价格，提高本司在市场中的竞争力。表1：两种工艺生产耗时对比（GYTZA53 1+6-1.85按长度12km）（I为传统的制造工艺；为新的制造工艺）图4：光缆制造工艺程序图PAGE074生产制造Production&Manufacture4.光缆试验结果根据国内某订单要求，我司生产一批GYTZA53型光缆。运用改进后的工艺技术，成缆工序完成后直接进行双护工序生产，省去内护工序一个步骤，将两条生产线合并，通过两套护套设备做到一次成型，不需要类似传统方法需要重复一次护套的步骤对半成品进行二次护套，并且通过小批量生产，我们发现该生产工艺和设备稳定性较好，光缆产品的各项测试和检验结果均符合标准要求34。相关实验结果见表2表5所示：表2：缆中光纤衰减特性表3：光缆机械性能表4：光缆的环境性能序号检验项目单位要求检验结果结论11550nm波长衰减常数1550（OTDR）dB/km 0.22光纤 1550 光纤 1550合格1#1 0.1891#2 0.1871#3 0.1921#4 0.1901#5 0.1891#6 0.1892#1 0.1882#2 0.1942#3 0.1942#4 0.1932#5 0.1902#6 0.19121310nm波长衰减常数1310（OTDR）dB/km 0.36光纤 1310 光纤 13101#1 0.3321#2 0.3381#3 0.3341#4 0.3271#5 0.3381#6 0.3282#1 0.3312#2 0.3262#3 0.3312#4 0.3272#5 0.3362#6 0.33131550nm衰减不连续性1550dB0.1光纤光纤合格1#1 0.024 2#10.0131#2 0.016 2#20.0291#3 0.028 2#30.0221#4 0.028 2#40.0251#5 0.018 2#50.0201#6 0.028 2#60.02941310nm衰减不连续性1310dB0.1光纤光纤合格1#1 0.027 2#10.0291#2 0.013 2#20.0251#3 0.016 2#30.0121#4 0.028 2#40.0121#5 0.017 2#50.0101#6 0.019 2#60.017512851330nm任一波长衰减与1310nm衰减差值1310dB/km 0.04光纤光纤合格1#1 0.027 2#10.0291#2 0.026 2#20.0291#3 0.026 2#30.0261#4 0.028 2#40.0281#5 0.026 2#50.0271#6 0.026 2#60.028615251575nm任一波长衰减与1550nm衰减差值1550dB/km 0.03光纤光纤合格1#1 0.015 2#10.0091#2 0.012 2#20.0121#3 0.014 2#30.0151#4 0.007 2#40.0111#5 0.007 2#50.0121#6 0.012 2#60.012序号 检验项目 单位标准要求检验结果结论1拉伸%长期拉力1000N时光纤无明显应变0.002合格dB光 纤 附 加 衰 减0.030.013%短期拉力3000N时光纤应变0.150.029dB光 纤 附 加 衰 减0.100.006张力去除后，光纤无明显的残余附加衰减和应变无明显残余附加衰减和应变2压扁dB长期压力1000N，短期压力3000N，光纤残余附加衰减0.030.009合格压扁后护套无目力可见裂纹无目力可见裂纹3冲击dB5Nm，5点，每点5次时，光纤残余附加衰减0.030.011合格冲击后护套无目力可见裂纹无目力可见裂纹4反复弯曲dB张力250N，20倍缆径，90，循环50次时，光纤残余附加衰减0.030.008合格反复弯曲后护套无目力可见裂纹无目力可见裂纹5扭转dB张力250N，角度180，次数10次时，光纤残余附加衰减0.030.013合格扭转后护套无目力可见裂纹无目力可见裂纹序号 检验项目标准要求检验结果结论1温度循环-40+60各点恒温12h，循环2次相对20衰减0.05dB/km光纤第一循环合格-40+601310 1550 1310 15501#10.0050.0080.0100.0031#20.0070.0070.0060.0021#30.0060.0020.0050.0061#40.0070.0040.0040.0081#50.0100.0080.0140.0091#60.0020.0120.0030.0122#10.0040.0140.0090.0062#20.0090.0070.0050.0012#30.0050.0070.0030.0052#40.0080.0110.0110.0122#50.0080.0080.0020.0072#60.0010.0110.0080.008PAGE075生产制造Production&Manufacture表5：光缆的环境和护套性能5.结论本文提出了一种新型光缆双护一次成型生产工艺。本方法简化了生产工序，实现了内护和外护一次成型。有效地提高了生产效率，降低了半成品周转期，减少了生产成本。通过大量试验证明，该生产工艺和生产设备的稳定性较好，各项测试和检验结果均符合要求。此生产工艺方法的提出，可广泛应用于光缆制造中，推动了生产制造业的创新发展，有利于光纤通信行业的可持续发展。2温度循环-40+60各点恒温12h，循环2次相对20衰减0.05dB/km光纤第二循环合格-40+601310 1550 1310 15501#10.0020.0100.0100.0051#20.0100.0080.0040.0031#30.0130.0090.0030.0121#40.0100.0100.0010.0011#50.0020.0060.0120.0081#60.0030.0080.0080.0032#10.0090.0070.0110.0052#20.0090.0040.0030.0062#30.0050.0020.0010.0022#40.0130.0030.0070.0062#50.0140.0090.0020.0082#60.0090.0090.0110.006序号检验项目标准要求检验结果结论2渗水L型水套，水柱高1m，3m长试样，24h全截面不渗水不渗水合格3滴流70，24h，无滴流无滴流合格4绝缘电阻浸水24h直流500V下2000MKM+合格介电强度浸水24h外PE内铠装与大地间，直流15KV，2min不击穿不击穿合格5低温弯曲光缆在-20下承受弯曲半径为15倍缆径的U型弯曲，护套不开裂。护套不开裂 合格6低温冲击光缆在-20下承受弯曲半径为15倍缆径的U型弯曲，护套不开裂。护套不开裂 合格7钢带搭接处剥离强度1.4N/mm2.09合格8钢带与PE间剥离强度1.4N/mm2.41合格9护套抗拉强度老化前：MDPE12MPa18.2合格老化前后变化率：MDPE20%3.6合格10护套断裂伸长率老化前：MDPE350%721.6合格老化后：MDPE300%668.4合格老化前后变化率：MDPE20%6.2合格11护套热收缩5%1.7合格12耐环境应力开裂（50、96h）失效数/试样数：0/100/10合格作者简介沈聪，1991年生，男，本科。现任浙江东通光网物联科技有限公司光缆研发负责人，主要从事光缆研发、光缆制造、光缆工艺等方面的研究。参考文献1 郭全文，李正阳，邓姜天坛.浅析中国光纤光缆40年发展现状及未来形势J.中国新通信.2018(09).2 陈炳炎.光纤光缆的设计和制造M.浙江：浙江大学出版社，2016.1-173.3 YD/T 901-2018通信用层绞填充式室外光缆.4 GB/T 7424.2-2008光缆基本试验方法.