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2013/07/23
作者：刘爱华 包耀文 邓献忠
一、前言
当前随着国家大力推进光纤网络建设、加快普及光纤入户的政策导向，从2013年4月1日起，开始实施《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》和《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程施工及验收规范》两项国家标准，可以预见室内光缆和室内接入光缆将迎来又一个应用高峰。随着光纤技术和材料技术的发展，室内光缆的应用已远远超出了早期较单一的通信设备互联跳线、室内综合布线等场景，广泛地应用于光纤到户、应急抢修、通信基站拉远、探测探温、安全防护监控、音频视频传输等诸多领域。例如：欧美及日本等许多发达国家，已将紧套光纤用于高级小汽车的高保真音响的连接线，以及电视台现场采播用的音频视频连接线等。
二、常用紧套材料简介
1、采用特种PVC作为紧套光纤的材料，是目前最为普遍的形式。90℃超高阻燃聚氯乙烯护套料是以聚氯乙烯树脂为基料，加入增塑剂、稳定剂、高效阻燃剂等助剂，经混合、塑化、造粒而成，本产品具有优异的阻燃性能，适用于仪表电缆、通信电缆、电力电缆、船用电缆等电线电缆的护套。
2、另一种较常用的紧套材料是低烟无卤聚烯烃LSZH。这种材料不含卤素、发烟量低等特点，是一种绿色环保型的阻燃材料。
三、尼龙紧套材料PA6和PA12简介
1、紧套材料PA6，学名聚酰胺6，又称尼龙6，半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好。燃烧鉴别方法：蓝底黄火焰，烧植物味。PA6的化学物理特性和PA66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很窄。它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好，但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响，因此使用PA6设计产品时要充分考虑这一点。为了提高PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃纤维就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。对于没有添加剂的产品，PA6的收缩1%到1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。成型组装的收缩率主要受材料的结晶度和吸湿性影响。实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。厂商推荐的挤出温度设置，如表1。
典型机械物理性能、电气性能见表2。
四、尼龙紧套光纤的工艺设计与生产控制
1、采用45mm挤塑机，螺杆长径比为25：1，由于尼龙材料的吸湿性，采用75℃—85℃进行烘干8小时以上（未开封的尼龙料烘干1小时即可）。尼龙材料为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，故挤塑机机膛、机套及模具一定要清洗干净。
2、模具采用挤管式，模具尺寸稍大（同挤出常规材料模具比较），由于紧套光纤尺寸较小、壁厚较薄，相应对同心度的要求就很高。一般采用自定芯模具，模具在装配时，一定要保证外端面光滑，具有较高的光洁度。同时保证分流锥内壁的光洁度也很高。光纤通过红外加热方式去湿，通过调整抽真空的大小来保证剥离强度满足1.3N—13.3N的要求。
3、光纤放线张力1N，保持光纤放线在高低速时呈稳定状态，收线张力5—10N，最好采用自动收线，以避免收线张力在高低速转换时不稳定，来不及收线或拉断产品。即最好是挤塑机、牵引与收线器处于同步状态。
4、第一节水槽温度设置50℃—60℃，以起到分段冷却的效果，消除尼龙材料的内应力，从而保证产品的性能合格。
五、尼龙紧套光纤的性能及应用
尼龙12是从丁二烯线性，半结晶-结晶热塑性材料。熔点低，成型加工容易，尼龙紧套光纤在常温及高低温下均具有优异的稳定性，耐温范围可达-40℃—105℃。在环境性能要求相对严酷的条件下，采用尼龙作为紧套保护层当是首选。尼龙12具有优异的抗冲击力和抗缺口冲击力；尼龙12抗脂、抗油、抗腐蚀，化学稳定性较好；尼龙12是很好的电气绝缘体，并且和其它聚酰胺一样不会因潮湿影响绝缘性能。用于机柜具有较高的安全性；尼龙12属自熄性材料，依据需要可选择达到UL94V-0级别的阻燃尼龙12。尼龙12还是一种环保材料，满足欧盟RoHs指令要求，见图1。
图1 尼龙12的分析报告
我公司采用尼龙紧套光纤生产的3.0mm单芯紧套光缆，各项性能指标，完全满足YD/T1258.2/3-2009标准要求。图2为尼龙紧套光纤成缆后的拉伸应变结果。
图2 尼龙紧套光纤成缆后的拉伸应变结果
六、结论
随着通信事业的发展，紧套光纤的应用领域不断拓展，使用尼龙等高性能材料制造的紧套光纤产品能够满足市场的多样化需求，具有广阔的市场前景。
当前随着国家大力推进光纤网络建设、加快普及光纤入户的政策导向，从2013年4月1日起，开始实施《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》和《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程施工及验收规范》两项国家标准，可以预见室内光缆和室内接入光缆将迎来又一个应用高峰。随着光纤技术和材料技术的发展，室内光缆的应用已远远超出了早期较单一的通信设备互联跳线、室内综合布线等场景，广泛地应用于光纤到户、应急抢修、通信基站拉远、探测探温、安全防护监控、音频视频传输等诸多领域。例如：欧美及日本等许多发达国家，已将紧套光纤用于高级小汽车的高保真音响的连接线，以及电视台现场采播用的音频视频连接线等。
二、常用紧套材料简介
1、采用特种PVC作为紧套光纤的材料，是目前最为普遍的形式。90℃超高阻燃聚氯乙烯护套料是以聚氯乙烯树脂为基料，加入增塑剂、稳定剂、高效阻燃剂等助剂，经混合、塑化、造粒而成，本产品具有优异的阻燃性能，适用于仪表电缆、通信电缆、电力电缆、船用电缆等电线电缆的护套。
2、另一种较常用的紧套材料是低烟无卤聚烯烃LSZH。这种材料不含卤素、发烟量低等特点，是一种绿色环保型的阻燃材料。
三、尼龙紧套材料PA6和PA12简介
1、紧套材料PA6，学名聚酰胺6，又称尼龙6，半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好。燃烧鉴别方法：蓝底黄火焰，烧植物味。PA6的化学物理特性和PA66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很窄。它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好，但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响，因此使用PA6设计产品时要充分考虑这一点。为了提高PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃纤维就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。对于没有添加剂的产品，PA6的收缩1%到1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。成型组装的收缩率主要受材料的结晶度和吸湿性影响。实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。厂商推荐的挤出温度设置，如表1。
表1 厂商推荐的挤出温度设置
| 位置 | 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 机头 | 模口 |
| 温度℃ | 230 | 235 | 235 | 235 | 240 | 235 | 235 |
表2 典型机械物理性能、电气性能
| 性能项目 | 试验条件[状态] | 测试方法 | 测试数据 | 数据单位 | |
| 基本性能 | 密度 | ISO 1183 | 1.13-1.15 | g/cm3 | |
| 平衡吸水率 | 23℃/100%rh | DIN 53495 | 3.5 | % | |
| 机械性能 | 缺口冲击强度 | 23℃ | ISO 180/IA | 无断裂 | KJ/cm2 |
| 伸长率 | 50mm/min | ISO 527 | 30 | % | |
| 冲击强度 | 23℃ | ISO 180/IC | 5 | KJ/m2 | |
| 拉伸强度 | 50mm/min | ISO 527 | 60 | MPa | |
| 收缩率-流动 | ASTM D955 | 2.4 | % | ||
| 热分解温度 | ISO 75 | 300 | ℃ | ||
| 熔点 | ISO 3146-C | 210-220 | ℃ | ||
2、紧套材料PA12，学名为聚十二内酰胺，又称尼龙12。其聚合的基本原料是丁二烯，可依赖于石油化工。是半结晶-结晶热塑性材料。它的特性和PA11相似，但晶体结构不同。PA12是很好的电气绝缘体并且和其它聚酰胺一样不会因潮湿影响绝缘性能。它有很好的抗冲击性及化学稳定性。PA12有许多在塑化特性和增强特性方面的改良品种。和PA6及PA66相比，这些材料有较低的熔点和密度，具有非常高的回潮率。PA12对强氧化性酸无抵抗能力。PA12的粘性主要取决于湿度、温度和储藏时间。它的流动性很好。L25W40瑞士EMS软尼龙耐冲击挤出抗紫外线PA12尼龙推荐的挤出温度设置，如表3。
典型机械物理性能、电气性能见表4。
表3 PA12尼龙推荐的挤出温度设置
| 位置 | 1区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 | 机头 | 模口 |
| 温度℃ | 220 | 240 | 260 | 260 | 270 | 260 | 260 |
表4 PA12尼龙的机械物理性能和电气性能
| 性能项目 | 试验条件[状态] | 测试方法 | 测试数据 | 数据单位 | |
| 基本性能 | 密度 | ISO 1183 | 1.02 | g/cm3 | |
| 吸水率 | 23℃/100%rh | DIN 53495 | 1.4 | % | |
| 吸水率 | 23℃/50%rh | DIN 53495 | 0.7 | % | |
| 机械性能 | 缺口冲击强度 | 23℃ | ISO 180/IA | 无断裂 | KJ/cm2 |
| 断裂伸长率 | 50mm/min | ISO 527 | 200-300 | % | |
| 硬度 | IOS 2039-1 | 30 | MPa | ||
| 屈服伸长率 | 50mm/min | ISO 527 | 30 | % | |
| 冲击强度 | 23℃ | ISO 180/IC | 无断裂 | KJ/m2 | |
| 拉伸弹性系数 | ISO 527 | 360 | MPa | ||
| 缺口冲击强度 | -30℃ | ISO 180/IA | 13 | KJ/cm2 | |
| 断裂拉伸强度 | 50mm/min | ISO 527 | 40 | MPa | |
| 屈服拉伸强度 | 50mm/min | ISO 527 | 25 | MPa | |
| 冲击强度 | 0℃ | ISO 180/IC | 无断裂 | KJ/m2 | |
| 热性能 | 热变形温度 | 0.46MPa | ISO 75 | 95 | ℃ |
| 热变形温度 | 1.82MPa | ISO 75 | 44 | ℃ | |
| 熔点 | ISO 3146-C | 173 | ℃ | ||
1、采用45mm挤塑机，螺杆长径比为25：1，由于尼龙材料的吸湿性，采用75℃—85℃进行烘干8小时以上（未开封的尼龙料烘干1小时即可）。尼龙材料为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，故挤塑机机膛、机套及模具一定要清洗干净。
2、模具采用挤管式，模具尺寸稍大（同挤出常规材料模具比较），由于紧套光纤尺寸较小、壁厚较薄，相应对同心度的要求就很高。一般采用自定芯模具，模具在装配时，一定要保证外端面光滑，具有较高的光洁度。同时保证分流锥内壁的光洁度也很高。光纤通过红外加热方式去湿，通过调整抽真空的大小来保证剥离强度满足1.3N—13.3N的要求。
3、光纤放线张力1N，保持光纤放线在高低速时呈稳定状态，收线张力5—10N，最好采用自动收线，以避免收线张力在高低速转换时不稳定，来不及收线或拉断产品。即最好是挤塑机、牵引与收线器处于同步状态。
4、第一节水槽温度设置50℃—60℃，以起到分段冷却的效果，消除尼龙材料的内应力，从而保证产品的性能合格。
五、尼龙紧套光纤的性能及应用
尼龙12是从丁二烯线性，半结晶-结晶热塑性材料。熔点低，成型加工容易，尼龙紧套光纤在常温及高低温下均具有优异的稳定性，耐温范围可达-40℃—105℃。在环境性能要求相对严酷的条件下，采用尼龙作为紧套保护层当是首选。尼龙12具有优异的抗冲击力和抗缺口冲击力；尼龙12抗脂、抗油、抗腐蚀，化学稳定性较好；尼龙12是很好的电气绝缘体，并且和其它聚酰胺一样不会因潮湿影响绝缘性能。用于机柜具有较高的安全性；尼龙12属自熄性材料，依据需要可选择达到UL94V-0级别的阻燃尼龙12。尼龙12还是一种环保材料，满足欧盟RoHs指令要求，见图1。
图1 尼龙12的分析报告
图2 尼龙紧套光纤成缆后的拉伸应变结果
六、结论
随着通信事业的发展，紧套光纤的应用领域不断拓展，使用尼龙等高性能材料制造的紧套光纤产品能够满足市场的多样化需求，具有广阔的市场前景。
