Излишната дължина в буферните тръби е критичен параметър при производството на усуканиоптични кабели, което пряко влияе върху механичните характеристики,-дългосрочната надеждност и целостта на оптичния сигнал.
Функцията наоптични буферни тръби
Буферната тръба обикновено е направена от полибутилен терефталат (PBT) и служи като основна защитна обвивка за оптичните влакна в сърцевината на кабела. PBT е полу-кристален термопласт с висока устойчивост на топлина, механична издръжливост и устойчивост на умора. Свойствата на PBT позволяват бърза кристализация, постигайки кристалност до 40% при относително ниски температури, което го прави идеален за високо-процеси на екструдиране при производството на кабели.
По време на производствения процес процесът на буфериране включва покриване на цветните оптични влакна с разтопен PBT, за да се образува тръба. Най-критичният параметър, влияещ върху качеството на този усукан кабелен модул, е "излишната дължина" на буферната тръба. Излишната дължина се отнася до факта, че оптичното влакно с покритие е малко по-дълго от самата тръба. Тази разлика в дължината гарантира, че оптичното влакно остава -свободно от напрежения при напрежения като усукване, разтягане, огъване и компресия на кабела и поддържа стабилна производителност по време на тестове за температурни цикли. В крайна сметка това предотвратява прекомерното оптично затихване през целия живот на кабела.
оптични буферни тръби Преглед на процесаиОсновен принцип
PBT пелетите се разтопяват в екструдера, за да се образува вискозна стопилка, която се екструдира през матрица за оразмеряване, като едновременно с това се обвива оптичното влакно, което е напълнено с пълнеж, като по този начин се образува PBT свободна тръба.
Типичната производствена линия се състои от: стойка за изплащане → елиминатор на статично електричество → екструзия и оразмеряване → резервоар за гореща вода → главен капстан → първично охлаждане → вторично охлаждане → манометър за диаметър → принтер → поемаща{1}}ролка.
Критичната секция, която определя стабилността на излишната дължина (EL), е разположена между изхода на резервоара за гореща вода и главния шпиндел. Този раздел определя дали кристализацията е достатъчно развита, дали вътрешното напрежение е адекватно освободено и дали ще възникнат проблеми след-свиването.
оптични буферни тръби Основен принцип
(В резервоара за гореща вода) Образуване на ориентация и остатъчно вътрешно напрежение при горещо разтягане
В резервоара за гореща вода тръбата е в разтегнато при висока-температура и аморфно ориентирано състояние. Полимерните молекулярни вериги се подравняват, генерирайки значително прибиращо (свиващо) вътрешно напрежение.
(Преход от-към-студено около главния шибел) Свиването при кристализация освобождава напрежението и установява EL
Когато тръбата навлезе в главния участък на шпилата, тя изпитва спад на температурата, като същевременно остава над температурата на встъкляване (Tg). При това условие може да възникне нуклеация и растеж на кристали и PBT започва да кристализира. Процесът на кристализация освобождава остатъчното напрежение и предизвиква кристализационно свиване, като по този начин създава относителна разлика в дължината между тръбата и влакното, което се превръща в крайната излишна дължина (EL). Ако температурата спадне твърде бързо, кристализацията може да бъде прекъсната и структурата става "замразена", преди кристализацията да може да продължи, оставяйки остатъчно напрежение, задържано в тръбата.
Непълна кристализация → остатъчно напрежение, замразено чрез охлаждане → след-свиване
Ако интензитетът на охлаждане или времето на престой в преходната зона на капстан е недостатъчно, кристализацията остава непълна и остатъчното напрежение не се освобождава напълно. След влизане в резервоара за студена вода (T много по-ниска от Tg, обикновено 14-20 градуса), подвижността на сегментите е силно ограничена и кристализацията е до голяма степен спряна; обаче, остатъчното напрежение е "заключено". След поглъщане-това остатъчно напрежение продължава да се отпуска с течение на времето, причинявайки допълнително свиване на тръбата, което се проявява като постепенно увеличаване на EL с времето.
Допълнителен ефект: временно отрицателно EL, причинено от-насочване на влакна извън центъра при водещите колела
Докато буферираното влакно преминава през водещите колела, напрежението може да доведе до изтичане на влакното-от центъра вътре в тръбата, създавайки краткосрочно-геометрично състояние на отрицателна EL. Последващото кристализационно свиване първо ще елиминира този отрицателен EL и след това ще установи стабилния положителен EL.
Основното ноу-хау на процеса е да се постигне по-висока степен на кристалност по време на производството, което позволява освобождаване на остатъчното-напрежение при горещо разтягане онлайн и минимизиране на свиването след-. Това води до по-малък, по-стабилен и предвидим EL. С други думи, резервоарът за студена вода „замразява резултата“, докато преходът от горещо-към-студено около главния капстан определя „качеството на резултата“.
оптични буферни тръби Ключови влияещи фактори
Вярваме, че най-значимите фактори, влияещи върху излишната дължина на оптичния кабел, се въртят около две неща:
① Степента на-линейна кристализация и свиване на PBT тръбите, която определя колко се скъсяват тръбите.
② Опъването или разликата в пътя между оптичното влакно и тръбата по време на производствения процес, което определя колко е опънато влакното и колко дълъг е неговият път.
Това изисква фокусиране върху четири ключови фактора.
Разплатете{0}}напрежението
Когато напрежението на изплащане е по-високо, влакното има тенденция да остане по-изправено и по-механично свързано с тръбата, което затруднява създаването на голяма излишна дължина. В резултат крайната излишна дължина обикновено става по-малка.
Поемане{0}}нагоре / Напрежение на Capstan
Напрежението, наложено от главния шипстан и системата за{0}}захващане, влияе върху цялостното напрежение на линията и механичното взаимодействие между влакното и тръбата. По-високото напрежение на поемане има тенденция да потиска относителното плъзгане между влакното и тръбата, което обикновено намалява постижимата излишна дължина и прави тръбата по-малко способна да „освободи“ излишната дължина по време на свиване.
Топлинен профил на прехода от горещ-към-студен
Термичната история на тръбата, особено поведението на охлаждане и времето на престой, докато полимерът остава над температурата на встъкляване, управлява развитието на кристализацията и степента на релаксация на остатъчното напрежение. Когато кристализацията е по-пълна по време на производството, остатъчното напрежение при свиване е сведено до минимум и получената излишна дължина става по-стабилна и предвидима, с по-малко увеличение след -производството.
Вискозитет на пълнежното съединение
Ако вискозитетът на съединението е нисък, влакното може да се движи по-свободно, което прави излишната дължина по-лесна за установяване и регулиране. Ако вискозитетът е висок, движението на влакната става ограничено, излишната дължина става по-трудна за формиране и процесът става по-чувствителен към колебанията на напрежението. Поради това поддържането на стабилен и постоянен вискозитет по време на екструдирането е от съществено значение за минимизиране на променливостта и постигане на повтарящ се контрол на излишната дължина.
Свързани ефекти на параметрите на екструзията и матрицата върху EL
Температура на топене
Температурата на топене влияе върху EL чрез три основни механизма.
Вискозитет и ниво на ориентационно напрежение
При по-ниски температури на топене, вискозитетът се увеличава и напрежението на срязване в матрицата и зоната за оразмеряване става по-високо. Това насърчава по-силна молекулярна ориентация и запазва повече остатъчен стрес. По-високото остатъчно напрежение оставя повече място за-офлайн свиване, правейки EL по-податлив на-зависимо от времето отклонение.
Термична история в точката на заключване
Температурата на топене определя първоначалната топлинна енергия на тръбата при излизането й от матрицата, като по този начин оформя температурния профил преди и след секцията за изтегляне-. Точката на заключване възниква, когато съединителят тръба-влакно стане достатъчно здрав, за да потисне относителното плъзгане. Температурата и местоположението на тази точка на заключване определят колко кристализация и свиване могат да настъпят след заключване. При по-високи температури на топене, точката на заключване се появява по-късно и при по-висока температура на тръбата. Тогава може да се развие по-голямо свиване при кристализация след блокиране, което повишава средната стойност на EL и увеличава чувствителността към условията на охлаждане надолу по веригата.
Екструзионно налягане и източници на флуктуация
При по-ниски температури на топене налягането при екструдиране се увеличава и става по-чувствително към смущения от шнека и главата на матрицата, което може да доведе до производителност и колебания в размерите. Вариацията на размерите променя фрикционното взаимодействие между влакното и тръбата, като често се проявява като по-високи краткосрочни-флуктуации на EL. Със стабилен температурен прозорец-на топене, променливостта на EL обикновено е по-лесна за потискане.
оптични буферни тръбинаКоефициент на усвояване
Коефициентът на изтегляне определя аксиалното разтягане, наложено по време на формирането на тръбата, и е един от най-влиятелните усилватели на чувствителността за EL стабилност.
Ориентация и пост{0}}свиване
По-високият коефициент на изтегляне означава, че тръбата разчита в по-голяма степен на аксиално разтягане, за да достигне целевите размери, което води до по-силна аксиална ориентация и по-високо остатъчно напрежение. За полукристалните полимери ориентацията и състоянието на напрежение силно влияят върху кинетиката на кристализация и последващото релаксационно поведение. В резултат на това движещите сили на свиването могат да продължат след поемане-, което прави EL по-вероятно да се увеличи с времето (след-свиване).
Промяна в ефективното време на кристализация
По-високата скорост на линията намалява времето за престой в резервоара за гореща-вода и преходната зона, намалявайки вероятността за постигане на достатъчна-линейна кристализация. Непълната кристализация предполага, че релаксацията на напрежението не е завършена и бързо се "замразява" по време на охлаждане. Последващо отпускане и свиване се появяват по време на съхранение или тестване, влошавайки времевата стабилност на EL.
Промяна в състоянието на свързване тръба-влакно
Промените в коефициента на изтегляне също променят цялостното разпределение на напрежението на линията и силата на фрикционното свързване между влакното и тръбата. По-силното свързване намалява относителното плъзгане, което прави влакното по-вероятно да бъде пренесено от тръбата. Това прави по-трудно установяването на ефективна излишна дължина, което води до по-ниска средна стойност на EL и по-висока чувствителност към смущения на напрежението. По-слабото свързване позволява по-голямо плъзгане, което прави EL по-лесен за формоване, но също така увеличава зависимостта от стабилността на вискозитета на пълнежа-компонента и смущенията в пътя на влакната.
оптични буферни тръбинаМетод на оразмеряване
Ключовото влияние на метода за оразмеряване върху EL не е просто възможността за контрол на диаметъра, но режимът на започване на охлаждане и големината на съпротивлението при триене. Тези фактори определят дали тръбата изпитва допълнително аксиално ограничение при висока температура и дали бързото образуване на кора блокира преждевременно остатъчното напрежение.
Оразмеряване на контакта
Оразмеряването на контакта осигурява силно ограничение на размерите, но директното триене между тръбата и металния калибратор въвежда допълнително аксиално съпротивление, увеличавайки ориентацията на горещо-състояние и остатъчното напрежение. В допълнение, високата-ефективност на пренос на топлина ускорява образуването на обвивка, което прави остатъчното напрежение по-вероятно да бъде блокирано. Типичният резултат е по-добра стабилност на размерите, но увеличена флуктуация на EL и по-висок риск от отклонение след-свиване.
Без{0}}оразмеряване
Без{0}}контактното оразмеряване намалява съпротивлението при триене, което спомага за намаляване на остатъчното напрежение и подобрява дългосрочната-устойчивост на EL. Той обаче е по-чувствителен към непрекъснатостта на-водния филм, колебанията на вакуума и равномерността на охлаждане. Малките смущения във водния филм или отрицателното налягане могат да доведат до промени в размерите и -скоростта на охлаждане, което допълнително променя условията на триене между тръба и влакно. Това често се проявява като по-висок краткотраен-EL шум и по-често преходно „отрицателно EL“ поведение.
Хибридно оразмеряване
Хибридното оразмеряване има за цел да постигне както силен контрол на размерите, така и ниско съпротивление при триене, което го прави подходящо за високо-скоростни условия, където се изисква както стабилност, така и потискане на флуктуациите. Работата му зависи от дизайна на оразмеряването и ефективността на контрола на вакуума и/или водния-филм.
оптични буферни тръбинаНиво на вакуум
Влиянието на нивото на вакуума върху EL отразява главно две гранични условия: съпротивление при триене от контакта на тръбата-към-калибратора и интензитета на-пренос на топлина, който управлява образуването на обшивка и замръзване на напрежението.
Типични характеристики при по-висок вакуум
Тръбата прилепва по-плътно към устройството за оразмеряване, подобрявайки стабилността на размерите. По-високото контактно налягане обаче увеличава съпротивлението при триене и повишава аксиалното ограничение в горещо състояние, което води до по-високо остатъчно напрежение. По-силният пренос на топлина също ускорява образуването на кожата, причинявайки процесите на кристализация и релаксация да бъдат замразени по-рано. Това увеличава вероятността остатъчното напрежение да бъде освободено извън-лайн линията. Резултатът обикновено е по-„твърда“ средна стойност на EL, но по-висок риск от-зависимо от времето отклонение.
Типични характеристики при по-нисък вакуум
Намаленото съпротивление при триене помага за намаляване на остатъчното напрежение и смекчава отклонението след-свиване. Стабилността на размерите обаче става все по-зависима от способността-за самоподдържане на тръбата и стабилността на водния филм или охлаждането със спрей. Вариациите в овалността и-дебелината на стената е по-вероятно да се увеличат, което води до по-висок EL шум. Като цяло дрейфът е по-малък, но-променливостта в краткосрочен план е по-голяма.