光纤带平整度的影响因素

一、引言
    随着国家3G产业的稳步推进和光纤用户网（FTTX）的建设日益成为光通信建设的主要趋势，用户光纤带光缆用量有所增加，再加上城市管道资源的日趋紧张，而传统的松套管层绞式光缆因其光纤密度低且同芯数光缆外径相对较大，无法满足客户对光缆的要求，光纤带光缆因其具有普通光缆无法比拟的单位光纤密度高、光缆外径小且接续方便等优点，成为客户日受青睐的产品，在接入网中得到广泛运用。对于企业来说，如何控制好光纤带质量是做好光纤带光缆和保证光缆使用寿命25年以上的重要前提条件。本文通过对影响光纤带放线张力几大因素的阐述，重点分析了放线张力的稳定与否对光纤带质量的影响并提出了解决措施。

二、光纤带结构特点和几何尺寸介绍
1、光纤带结构特点
    光纤带顾名思义就是将着色后光纤通过紫外光固化的丙烯酸树脂涂覆相连成一根多芯数的带子，目前光纤带芯数主要有4芯、6芯、8芯、12芯和24芯，其中6芯和12芯使用率较高。光纤带的结构主要分为整体包覆型（encapsulated）和边缘粘结型（edge-bonded）两种。图1就是两种不同类型的光纤带。

边缘粘结型                                                整体包覆型

图1 光纤带两种不同结构形式示意图

    上述两种光纤带是目前常见的两种结构形式，而整体包覆型光纤带因其具有抗弯、抗侧压性能强、光纤密集性高、工艺制造难度相对低而成为主流的光纤带结构形式，而各大厂家为了控制成本，尽量采用了尺寸相对较小的包覆型结构光纤带。
2、光纤带几何尺寸
    为保证光纤带的接头性能，对光纤带的几何尺寸做了相应规定，如图2所示。

图2 光纤带主要的几何尺寸示意图

    图2介绍了光纤带平整度、厚度、宽度几种主要的几何尺寸，平整度P指正最大光纤垂直位置偏差与负最大光纤垂直位置偏差绝对值之和；而厚度t和宽度w分别指的是包围光纤带截面的最小矩形的短边和长边。
    随着光缆结构的优化，光纤带松套管也将做的越来越小，为保证光纤带仍具有良好的光学性能，严格控制好光纤带平整度等几何尺寸也势在必行，行业标准对光纤带几何尺寸做出如下要求，见表1。
表1中列出了光纤带主要的几何尺寸指标（YD/T 979-2009标准）

三、放线张力对光纤带质量的影响
    平稳的放线张力是光纤带高质量成型的保证，而实际生产过程中，由于放线张力控制方式不合理、光纤静电、导线轮的加工精度不高、设备中心位置调整不佳等因素就会造成光纤带成型后相关指标（主要是几何尺寸）的超标，见图3为光纤带平整度超标的典型现象，也就是常说的“香蕉”形。

图3 “香蕉”形光纤带

    要控制好平整度等指标，合理的放线张力起着重要作用。第4节中将从设备、工艺各个角度阐述光纤放线张力如何实现稳定，确保光纤带质量。

四、如何实现平稳的光纤放线张力
1、着色光纤放线张力控制
    本文以芬兰NEXTROOM OFC21光纤并带机为例进行说明，并带机基本结构示意图见图4。

图4 并带机基本结构示意图

    要取得稳定的放线张力，首先合理的光纤放线的张力控制是前提，OFC21并带机采用了目前主流的主动放线方式，该设备结构速度能达到1000m/min，光纤的放线配有免维护驱动电机，在高速的情况下确保拥有平稳的放线质量和非常低的光纤放线张力变化，光纤的张力和速度控制通过一个重量较轻、气缸加载的舞蹈轮实现，能够有效地消除光纤在放线过程中引起的张力波动，再加上机械放线补偿倾斜臂，能够有效补偿光纤或光纤带在放线横向移动中产生的角度，对于放线盘宽度在110mm以上也能获得满意的放线效果。
    为确保放线张力控制的单立可操作性，该设备采用了每个放线盘的张力分别由一个手动调节扭单独控制，因采用气压式压力控制，实现了在线调节放线张力的功能，确保了张力控制的精度和各放线电机间张力的一致性，有效避免了光纤带在成型后因张力不稳引起的微弯和平整度超标问题，实践证明，光纤放线张力一般控制在40~60g之间为宜，当然因设备的不同，可能有所差距。
    另一方面，光纤在着色过程中造成排线不平整，甚至会出现抛丝、法兰边出现高低不平的现象，这样的光纤在并带过程中极容易出现放线张力波动幅度过大，严重者会出现断纤问题，因此，控制好着色光纤的排线质量尤其重要，可以采取以下措施确保排线质量：
    a.设置好正确的排线参数;
    b.选用合格的光纤收线盘具，不得使用已经变形和反复使用的“回收盘”；
    c.保证除静电效果，有效除去光纤上附带的静电；
    d.设置合理的收放线张力，防止出现排线过松或过紧的现象。
2、并带过线导轮的加工精度
    并带设备属于高速运转设备，现在国产设备能够达到300m/min，而国外的设备速度可以达到500m/min甚至更高速度，高速运转势必对设备的运转部位包括导轮的加工精度提出更高要求，要求导轮不仅具有相当高的灵活性和动平衡，一般并带机导轮在出厂前都要经过动平衡测试。
    对于光纤并带机来说，其固化炉上方的2个集线轮是十分精密的装置，其加工的水平一点不亚于着色、并带模具的加工，因此在生产操作过程中一定要注意保护好这两个导轮，野蛮操作必定导致盘片的变形，高速生产时引起光纤的左右晃动，影响放线张力的稳定性。其次，需定期对导轮轴承进行检查和保养，防止轴承因长时间运转发生磨损，高速旋转时出现震动现象，影响光纤的正常放线。
3、除静电装置的影响
  和光纤着色机一样，并带机也安装了除静电装置，我们知道，静电无处不在，光纤在高速运转时与空气的发生摩擦，带上了不同电荷的静电，由于电荷间的相互作用，造成光纤在高速放线过程中相吸或相斥，引起光纤跳动，致使光纤无法很好的成型，引起并带后平整度偏大，甚至衰减偏大问题。当然有效去除静电，严格控制并带车间温湿度也是行之有效的方法，经实践证明，温度在20~25℃，湿度50%左右能够取得很好的效果，干燥的冬天保持一定的湿度尤其重要。
4、设备中心度的影响
    在生产过程中，如果中心度没有调整好，光纤在导入模具后摩擦受力，引起光纤的跳动尤其是2根边纤受力不均，严重影响光纤带成型质量，造成平整度偏大衰减指标不合格和过早引起模具磨损甚至报废，因此调整好中心度极其重要。
    这里所谓的设备中心度指的是从集线导轮、模具到定位导轮的垂直中心线，见图5，严格调整好“三点一线”，光纤从定位导轮导引到固化炉下方的定位导轮，成垂直90度角，中间经过模具中心点。具体调整方法可通过使用一个砝码挂在光纤一端，从集线轮自上而下引至第二个固化炉下方，中间穿过模具，砝码垂直于定位导轮一侧，通过调整定位位置，保证光纤刚好接触到定位导轮凹槽即可，调整完定位导轮后再对模具平台位置进行调整，该设备平台上配置有X、Y轴调节平台，转动平台的调节螺丝就可完成对“三点一线”的调整工作。

图5  设备中心度调整示意图

五、结束语
    综合上述分析，放线张力对于光纤带几何尺寸尤其是平整度的影响至关重要，通过不断的实践，严格控制好各环节的影响因素，实现平稳的放线张力是完全有可能的，只有不断的完善和改进，才能生产出高品质的光纤带产品，满足日益竞争激烈的光缆市场。