光纖著色介紹

1、本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！光纜制造培訓(xùn)教材第二章光纖著色工藝江蘇中利電纜有限責(zé)任公司技術(shù)部光纖著色工藝學(xué)目錄第一節(jié)概述第二節(jié)光纖著色設(shè)備第三節(jié)光纖著色工藝第四節(jié)光纖著色的質(zhì)量控制第五節(jié)光纖著色的缺陷和預(yù)防第一節(jié)概述傳統(tǒng)的電線已采用色標(biāo)來辨別它們在電纜中的位置，這樣用色標(biāo)區(qū)分后就可以正確地接線，而不至于將電線的任何一端接錯(cuò)。光纖也需要同一的辨認(rèn)方法。實(shí)用中，絕大多數(shù)光纖安裝好后是沒有通向光纖兩端的入口的，這就使查找辨認(rèn)光纖更加困難。而且光纖又無法用電氣設(shè)備做連通試驗(yàn)，因此用于辨認(rèn)光纖的色標(biāo)比電線的色標(biāo)要求還要嚴(yán)格。為了便于光纖的識別和光纜敷設(shè)過程中的光纖接續(xù)，使光纖具有不同的顏色標(biāo)志。

2、光纖著色就是利用著色機(jī)將油墨均勻地涂覆在光纖的表面。早期光纖著色工作是簡單地用電纜著色設(shè)備把溶液性油墨涂到光纖上，然后讓光纖通過烘干箱將色墨烘干固化。由于這些材料是溶液性的，污染嚴(yán)重，抗磨性差，抗光纜油膏的能力也是一個(gè)難解決的問題?，F(xiàn)在研制的uv本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！固化油墨就基本上解決了上述問題?，F(xiàn)在試驗(yàn)的涂覆用油墨是一種光纖專用油墨，它含有一定的紫外光交聯(lián)劑，一般要求與光纖有很好的結(jié)合力，并且與光纜中的其他材料有較好的相容性，同時(shí)它與溶液性涂料非常類似，具有顏料的淀積性能。著色的顏色為十二種，即藍(lán)、桔、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、青綠。每種顏色它的光譜有所不同，因而

3、在相同工藝條件下其固化度也有所不同。目前，已經(jīng)有人將著色工序結(jié)合到了拉絲的工序中，即將顏料涂覆在第一層與第二層包層之間，這樣就可以省掉一道工序，并且不存在固化不好而引起退色問題。當(dāng)工廠不具備制棒和拉絲能力時(shí)， 光纖著色一般是光纜制造廠的光纜制造的第一道工序。因此它雖然操作比較簡單，但也有一定的技術(shù)含量和操作技巧。第二節(jié)光纖著色設(shè)備光纖著色一般是制造光纜的第一道工序，且光纖本身是一個(gè)非常脆弱的元件。因此，著色設(shè)備的性能可為下一工序的質(zhì)量提供保證，同時(shí)高生產(chǎn)能力可節(jié)約公司的資源配置。如進(jìn)口機(jī)產(chǎn)量是國產(chǎn)機(jī)的三倍，換句話說買三臺國產(chǎn)機(jī)不如買一臺進(jìn)口機(jī)。光纖著色的主要設(shè)備是著色機(jī)，可以進(jìn)行著色和復(fù)繞兩種

4、功能。一般國產(chǎn)的著色機(jī)的生產(chǎn)速度為200500m/min，進(jìn)口設(shè)備的線速度可以達(dá)到1500m/min，并能進(jìn)行光纖的緊套工藝。一、 著色機(jī)的主要組成部分著色機(jī)主要有機(jī)架、主動放線架、收放線張力裝置、涂覆系統(tǒng)、uv 固化爐、牽引計(jì)米裝置和收排線裝置組成。著色機(jī)的工作原理1、主動放線架本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！主動放線架是一懸臂軸式的放線裝置， 由一寬調(diào)速直流電機(jī)通過齒形帶傳動，使光纖盤軸旋轉(zhuǎn)， 從而實(shí)現(xiàn)光纖的主動放線。 有些還可以自動對中移動。2、收放線張力控制收放線張力控制采用舞蹈器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中裝有精密電位器，其作用是控制光纖的收放線速度，并能自動跟蹤，光纖上的張力大小可通過調(diào)節(jié)機(jī)

5、構(gòu)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、涂覆裝置涂覆裝置分為壓力式涂覆和開放式涂覆兩種。一般由涂覆模、 恒溫裝置、儲料罐、氣路、壓力調(diào)節(jié)裝置等組成。4、uv 固化爐uv 固化爐是著色機(jī)的心臟，由抽氣罩、爐體、反射鏡、高壓汞燈、石英玻璃管、紫外光檢測器等組成。5、牽引計(jì)米裝置牽引是由一寬調(diào)速電機(jī)通過一同步齒形帶一一定的減速比帶動牽引輪，并且通過平形帶和牽引輪之間的摩擦來達(dá)到牽引光纖的目的。計(jì)米由數(shù)字計(jì)米器、光電碼盤和光電轉(zhuǎn)換器組成。6、收排線裝置采用懸臂軸式結(jié)構(gòu)。收線由一寬調(diào)速電機(jī)通過一同步齒形帶以一定減速比帶動收線盤轉(zhuǎn)動。排線由寬調(diào)速直流電機(jī)經(jīng)過一同步齒形帶以一定減速比帶動滾軸絲桿，使收線架往復(fù)運(yùn)動，換向由光電開關(guān)

6、執(zhí)行，位置可調(diào)，或采用線盤對中往復(fù)運(yùn)動來進(jìn)行排線。第三節(jié)光纖著色工藝著色其實(shí)是一項(xiàng)顏料涂覆加工過程， 與電纜行業(yè)中生產(chǎn)漆包線有些類似。著色的過程是將著色油墨經(jīng)過涂覆、紫外光照射形成固體薄膜，從理論上來本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！講溶液狀態(tài)的油墨變成高聚物本體，這是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過程。液體油墨其所以能涂覆在光纖上而形成均勻光滑的涂層薄膜，這個(gè)問題涉及到液體表面張力、濕潤角等特征參數(shù)、油墨溶劑蒸發(fā)特性以及油墨交聯(lián)特性等。一、粘性液體流動理論1、表面張力落在荷葉上的雨滴與野草上的露珠， 都形成球形，這說明液體表面是“一張有收縮趨勢的張緊的薄膜” ，這種現(xiàn)象可用液體分子間的相互引力來解釋

7、。在液體內(nèi)部的每個(gè)分子的周圍都存在著其他分子，這些分子之間產(chǎn)生的引力能達(dá)到暫時(shí)的平衡；而在液體表面的情況就不同了，處于液體表面層的分子一方面受到液相方面分子的引力，其作用力垂直于液面而指向液體深處；在液體表面的另一相則是氣體，其分子與液體分子相比，數(shù)量既少，距離也較遠(yuǎn)，因此液體的分子受到液相內(nèi)部的吸引力就大，而受到氣相方面的吸引力較小，所以不能產(chǎn)生與之相平衡的引力，因而液體表面有一個(gè)收縮的趨勢。這就是液體具有表面引力的原因。表面張力的表現(xiàn)就是液體力求表面積收縮到最小為止。因?yàn)橄嗤w積的幾何形狀中，球的表面積最小，所以液體不受任何其他力的作用，在表面張力的作用下它將變成球形。表面張力的方向與液面

8、邊界垂直。表面張力f 大小與液面邊界的長度成正比f=l 式中為液體表面邊界單位長度上的表面張力系數(shù)，單位dyn/cm 表面張力系數(shù)與下列因素有關(guān)：（1）不同的液體，表面張力系數(shù)不同；（2）同一種液體隨溫度的升高，表面張力系數(shù)而減??；本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持?。?）與液體純度有關(guān)。 液體中含有雜質(zhì)， 尤其表面上的雜質(zhì)使表面張力系數(shù)發(fā)生變化。（4）與液體表面相接觸的氣體種類有關(guān)。 通常表面張力系數(shù)是在液體的飽和蒸汽壓力與空氣相接觸的情況而測得的。利用表面張力規(guī)律可以解釋著色時(shí)的一些現(xiàn)象。油墨中包含的氣泡（存在時(shí)將造成著色層表面不光滑或脫節(jié)）是由于油墨在攪拌加料過程中夾雜了空氣，空氣的浮力

9、使其上升到表面。但由于油墨的表面張力，使空氣不能沖破油墨表面而留在油墨中，形成氣泡。這種現(xiàn)象可以在涂覆杯中可以看到，有大量的氣泡在翻滾，如果氣泡小于光纖與模具的間隙，氣泡就被光纖帶走。如下圖，氣泡 a 的浮力等于 b 處的油墨表面張力，所涂的油墨層容易起粒，表面不光潔，因此盡量避免油墨中有氣泡。由于表面張力的作用，液面在凸起時(shí)，其下層液體將產(chǎn)生一個(gè)附加壓強(qiáng)p，其值為：p=2/r 式中：為表面張力系數(shù) r：該點(diǎn)的曲率半徑當(dāng)液面凹下時(shí)，也將產(chǎn)生數(shù)值相同的附加壓強(qiáng)，但值為負(fù)值。當(dāng)光纖從模具出來后，油墨在較厚處的曲率半徑最小，產(chǎn)生了一個(gè)很大的附加壓強(qiáng)，促使油墨向薄的地方流去，直至相等，起到使油墨層拉圓

10、的作本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！用。如果光纖本身成橢圓形，著色時(shí)在附加壓強(qiáng)作用下，油墨則在橢圓長軸的兩端變薄，而在短軸的兩端偏厚，形成顯著的不均勻現(xiàn)象，所以，光纖的橢圓度應(yīng)符合要求，當(dāng)然，橢圓度主要的影響是光纖的傳輸性能和熔接性。2、濕潤現(xiàn)象當(dāng)液體和固體接觸時(shí)， 通常用濕潤程度來表示它們之間的關(guān)系。表面清潔的光纖通過涂覆模后，光纖上就會覆蓋上一層油墨。如果光表面沾有油污或水份，就不能涂上油墨，這是因?yàn)橛湍軡駶櫣饫w而不能濕潤油類物質(zhì)。濕潤現(xiàn)象也是分子力作用的一種表現(xiàn)，如果液體表面張力大于固體與液體間的附著力，則液體就縮成球形，在這種情況下油墨就涂不到光纖上。如果固體與液體的附著力大于液

11、體的表面張力，液體就能在固體表面展開成為一個(gè)薄層。這種情況就能使油墨很好地涂覆在光纖上。液體與固體接觸所夠成的角度叫做接觸角。當(dāng)處在濕潤的情況下，其接觸角是銳角，否則是鈍角。如下圖：液體與固體的接觸角接觸角和表面張力的關(guān)系如下圖，由圖表明，接觸角大（cos） ，則表現(xiàn)張力小，油墨的拉圓作用差。因此，接觸角應(yīng)取一定的范圍。上述油墨特性參數(shù)之間存在內(nèi)在聯(lián)系，粘度、表面張力和接觸角的值都要具有針對性都要調(diào)整。在著色過程中，油墨的粘度、固化能量、表面張力和接觸角都是內(nèi)因，溫度、速度、固化燈功率等因素是外因。內(nèi)因是外因的根據(jù)，外因則是變化的條件，外因通過內(nèi)因起作用，相互之間是有影響的，整個(gè)光纖著色過程要

12、調(diào)整好其相互的關(guān)系。液體a 液體b固體表面固體表面本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！二、著色過程的成膜光纖經(jīng)涂覆模后， 進(jìn)入固化爐， 主要經(jīng)歷了油墨的涂覆拉圓和紫外固化過程，這個(gè)過程對光纖的著色質(zhì)量十分重要。為了便宜理解， 分兩個(gè)方面來講。1、著色油墨的涂覆過程前面已經(jīng)講到，著色是利用油墨的表面張力來進(jìn)行成膜的，而表面張力取決于著色油墨的質(zhì)量情況。不同顏色、不同的產(chǎn)地其油墨的粘度也不同，因此其表面張力也不同。如下表是dms 的著色油墨，顏色不同，其粘度也不同，綠色油墨粘度為1010mpa.s，而棕色則要2630mpa.s。粘度越小，其表面張力也越小，流動性也好，可以提高涂覆速度。顏色配方編號

13、粘度 30，mpa.s 密度 g/cm3 紅色369-16-1 1705 1.13 黃色369-17-1 1640 1.12 綠色369-14-1 1010 1.12 蘭色349-303-1 1030 1.14 白色369-15-1 1350 1.19 黑色369-10-1 2150 1.11 粉紅369-59-1 1285 1.14 紫色369-18-1 1980 1.13 橙色369-13-1 1770 1.13 棕色369-11-1 2630 1.13 灰色369-12-1 1350 1.19 青綠349-304-2 1812 1.15 涂覆模具一般都比光纖外徑大0.10.2mm。如光纖

14、的直徑為0.245mm，本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！而涂覆模具的孔徑取0.260mm， 涂覆后的光纖直徑只能達(dá)到0.2500.256mm 。這是為什么呢？其實(shí)這個(gè)問題前面已經(jīng)講到，光纖在涂覆過程中有一個(gè)拉伸的過程（對涂覆層而言），在拉伸的過程中使涂層變薄而外徑變小。光纖在通過涂覆模時(shí)，其涂層外形不一定是正規(guī)的圓形，可能出現(xiàn)下圖形狀，通過拉伸和表面張力是作用使其變圓，并促使厚薄均勻。當(dāng)油墨的粘度較小時(shí)，所需的拉圓時(shí)間就越少。在粘度很大時(shí)，有時(shí)表面張力不能克服油墨的內(nèi)摩擦力的作用，則將造成涂層的不均勻。也就是利用油墨的表面張力使油墨涂層拉圓，保證涂覆厚度的一致性。當(dāng)帶著油墨的光纖出模具后，

15、在涂層的拉圓過程中還有一個(gè)重力作用的問題。若拉圓的作用時(shí)間很短，則重力對其影響很小，涂層均勻。若拉圓的時(shí)間很長，這時(shí)由于重力作用涂層就會向下流淌，使局部涂層增厚。當(dāng)然重力問題跟油墨的粘度也有直接關(guān)系，粘度很高時(shí)，油墨內(nèi)摩擦力很高，流動性差，也就是說重力對其影響較小，反之則反之。2、油墨的固化經(jīng)過涂覆模的油墨仍然是液體狀態(tài)，要取得著色層很好的使用特性，必須使其變成固體并能與光纖本身有良好的結(jié)合，同時(shí)要有一定的壽命。光纖著色油墨是一種含有紫外光交聯(lián)劑的顏料、樹脂混合體，當(dāng)有涂層的光纖通過固化爐后，一方面油墨受紫外光照射，交聯(lián)劑與油墨中高分子材料反應(yīng)，促使其生成網(wǎng)狀固相結(jié)構(gòu)，另一方面，油墨涂層在固化

16、爐內(nèi)受熱，將油墨中的揮發(fā)物蒸發(fā)。固化的質(zhì)量與油墨本身的固化能量、粘度和線速度以及固化燈功率有密切的關(guān)系。下面分別對其相互關(guān)系進(jìn)行探討。如果油墨本身需要的固化能量很小，那么當(dāng)固化燈功率和線速度一定時(shí)，其固化質(zhì)量越好， 甚至可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)線速度。但是如果固化過頭，本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！也可能使油墨裂解，影響使用性能。當(dāng)油墨的粘度很高時(shí)，則其表面張力很大，也就是說在涂覆模與固化爐距離一定時(shí)，粘度高的油墨其涂層厚度要比粘度小的要厚一些（在同等速度下） ，所以其固化的時(shí)間要相對長一點(diǎn)。當(dāng)固化燈功率很小時(shí)，而帶有油墨涂層的光纖在固化爐內(nèi)停留的時(shí)間又一定，所以會帶來固化不完全， 造成退色或

17、涂層脫落。 當(dāng)固化燈的功率很高，光纖在爐內(nèi)接受紫外線照射的時(shí)間較長，可能使丙烯酸樹脂產(chǎn)生裂解，使油墨性能嚴(yán)重惡化。在固化燈功率、油墨固化能量及粘度一定時(shí)，線速度高于固化時(shí)間時(shí)，就會出現(xiàn)固化質(zhì)量下降，造成涂層退色或脫落。但當(dāng)線速度下降時(shí)，光纖在固化爐內(nèi)停留時(shí)間較長，則使油墨受紫外線長期照射而產(chǎn)生高分子裂解，破壞油墨原有性能。三、著色固化要求和控制前面已經(jīng)提到固化度的問題，固化不夠會出現(xiàn)退色或涂層脫落，固化過頭會出現(xiàn)高分子樹脂裂解。一般著色油墨的固化度有很大的安全余量，只要不過分固化過頭，就不會出現(xiàn)裂解現(xiàn)象，因此，著色的固化質(zhì)量主要是固化不夠。那么怎樣去檢測和評判固化質(zhì)量呢？一般在著色工序中檢測固

18、化度，不需要復(fù)雜的儀器，根據(jù)油墨的特性，采用沾有丙酮的脫脂棉在著色好的光纖上來回擦拭100 次，棉球上應(yīng)無肉眼可見的明顯顏色，即可判定固化合格或滿足要求。當(dāng)出現(xiàn)有退色時(shí)，可以適當(dāng)降低線速度后再重新檢測，直至合格為止。當(dāng)然也可以增加固化等功率的方式來實(shí)現(xiàn)。對于一些短時(shí)間的過期油墨，可通過上述方式來生產(chǎn)。對于一些涂層脫落的缺陷，不完全的固化的質(zhì)量問題，其可能是裸光纖上有水分所致。在實(shí)際生產(chǎn)中要加以區(qū)分、識別缺陷類型和原因。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！四、著色過程張力的影響光纖的主要材料是二氧化硅，按其特性強(qiáng)度是很高的，其楊氏模量為71000n/mm2。光纖的篩選強(qiáng)度為0.7gpa，而光纖在

19、實(shí)際使用中其受力應(yīng)不大于篩選力的1/31/5 左右。因此在整個(gè)著色過程中收放纖的張力一般為30100g，張力過小會使光纖抖動或收纖不緊密。張力過大，會使光纖的微裂紋增加，可能引起斷纖和由于應(yīng)力的產(chǎn)生而影響使用壽命?？傊?，涂覆過程看似十分簡單， 卻有相當(dāng)?shù)膶W(xué)問， 其間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，有高分子理論、有粘流體的變形理論等。這里我們只要大家了解一些基本的概念和原理，掌握實(shí)際生產(chǎn)中各因素的相互關(guān)系。第四節(jié)光纖著色的質(zhì)量控制光纖著色工序?qū)ζ渌ば騺碚f， 它只是將油墨通過特殊模具涂在光纖表面，因此其工藝控制要求相對簡單。但前面已經(jīng)提到光纖是非常嬌嫩的元件，一不小心就會使光纜不合格。光纖的著色工序過程的質(zhì)量控

20、制一般分為三個(gè)階段，即準(zhǔn)備階段、運(yùn)行階段和完工階段。一、 準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制1、在未裝光纖之前， 應(yīng)根據(jù)設(shè)備點(diǎn)檢表的要求， 檢查設(shè)備情況。 必要時(shí)啟動設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行， 檢查各相關(guān)部件的運(yùn)行情況， 各類保護(hù)開關(guān)按鈕是否有效。2、檢查領(lǐng)用的光纖和油墨是否符合工藝規(guī)定和生產(chǎn)指令的要求，如光纖的種類、產(chǎn)地，油墨的產(chǎn)地和保質(zhì)期等。3、按工藝要求設(shè)定光纖的放線和收纖的張力，以及將油墨按要求進(jìn)行搖勻。4、按要求將沖洗潔凈的模具裝配好， 同時(shí)檢查壓縮空氣和痰氣的壓力和質(zhì)量。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！5、光纖收線盤的要求應(yīng)與生產(chǎn)長度相適應(yīng)，裝夾光纖盤時(shí)按設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行。二、運(yùn)行階段的質(zhì)量控制1、設(shè)定

21、好生產(chǎn)線速度以及一些相關(guān)參數(shù)后，按光纖的走線路徑穿引好光纖，不能繞反或少繞幾圈。2、未著色光纖的尾端應(yīng)從纖盤上去掉，以防損壞設(shè)備或拉傷光纖。3、啟動后低速運(yùn)行一段時(shí)間， 以進(jìn)一步檢查設(shè)備情況， 同時(shí)密切注意舞蹈輪位置和張力的變化，確認(rèn)無問題后加速運(yùn)行。4、加速后應(yīng)及時(shí)用酒精棉檢驗(yàn)光纖的色勞度以防固化不良而退色。必要時(shí)進(jìn)行減速。5、注意光纖的抖動情況和排線情況，隨時(shí)調(diào)整。6、運(yùn)行過程中嚴(yán)禁用臟手觸摸未著色光纖，或其他運(yùn)行部件。7、注意環(huán)境條件，不能有嚴(yán)重粉塵或溫度變化太大。8、換顏色時(shí)應(yīng)對各油墨通道和模具進(jìn)行徹底清洗，并用壓縮空氣吹干。重新裝配時(shí)應(yīng)注意位置和光纖走線的中心軸線。三、完工階段的質(zhì)量

22、控制1、工作結(jié)束時(shí)應(yīng)使冷卻風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行十分鐘以上，以便冷卻固化爐。2、清洗油墨管道和模具，并進(jìn)行干燥處理。3、對著色后光纖進(jìn)行光纖傳輸損耗和涂覆層質(zhì)量檢查，以確認(rèn)產(chǎn)品的合格性。4、認(rèn)真填寫各類報(bào)表記錄，并作好每盤的盤號標(biāo)記。5、清除和回倉現(xiàn)場多余物料，以防下一班用錯(cuò)。第五節(jié)光纖著色的缺陷和預(yù)防任何生產(chǎn)工藝都不可能十全十美，光纖著色雖然工藝簡單， 但在整個(gè)生本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！產(chǎn)過程中，都不能避免一些人為的、材料的、設(shè)備的或工藝本身的因素對著色質(zhì)量的影響。一般著色的常見缺陷有光纖損耗檢測時(shí)有臺階或損耗大、著色層退色或剝落、斷纖等。下面就一些常見缺陷進(jìn)行簡單的探討。1、光纖抖動原因

23、： （1）光纖有粘絲現(xiàn)象。（2）放纖盤或收纖盤嚴(yán)重晃動。（3）光纖運(yùn)行路線不在導(dǎo)輪的中心線上。（4）著色模內(nèi)有異物卡住或位置偏移。排除方法：如果光纖粘絲可放慢速度或者適當(dāng)加大放纖的張力（允許范圍內(nèi)）。檢查放纖盤或收纖盤晃動的原因，是由于軸孔偏大還是線盤本身問題，還是線盤緊固螺母沒有擰緊。調(diào)整光纖運(yùn)行線路在v 型導(dǎo)輪的中心。如果光纖在著色模與放纖舞蹈輪后的轉(zhuǎn)向?qū)л喼g抖動，則應(yīng)停機(jī)檢查模具并清洗，或者調(diào)整涂覆杯中心位置。2、排線不平整，有壓線原因：（1）排線節(jié)距調(diào)整不合理。（2）收線盤晃動。（3）排線擋距與線盤不符。排除方法：調(diào)整排線節(jié)距，一般以光纖的1.5 倍左右。檢查線盤安裝情況和線盤質(zhì)量。調(diào)整排線擋距，一般略小于線盤的實(shí)際寬度。3、傳輸損耗增加，但無臺階原因：（1）收放纖的張力太