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2012/05/31
作者：王飞
一、前言
随着FTTH、FTTO、FTTB等新名词的引进，室内光缆发展日益复杂化。新示范小区、楼宇改造、智能楼建设等等都要求光纤接入。运营商、非运营商均耗人力财力最大程度建设FTTX工程来满足日益繁华的信息时代。
随着信息化的推进，室内光缆的开发已经被个性化的凸显出来，跟室外光缆相比，设计理念、方案等等截然不同。户内环境不同于户外，室内光缆敷设场景一般分为：暗管敷设、楼道预留井敷设、高空跨接敷设、贴壁敷设等等。
无论是暗管敷设，还是波纹管灵活敷设，或者楼道预留井敷设，均存在一个共性：空间局限性。虽然敷设空间日益减小，但敷设空间内的内容却日益丰富。暗管、波纹管、预留井等等都是楼道建成后固定好了的，随着信息化时代的到来，管内的电缆、光缆等等并驾齐驱，丰富多彩。由于室内光缆具有细小、柔软等特点，导致光缆在穿暗管时难以穿进去；或者穿进去了，表面却被严重损伤（如图1、图2）等问题，影响客户的最终使用。 
低摩擦系数引入光缆的开发，在一定程度上缓解狭小空间敷设带来的施工问题。
二、FTTH低摩擦系数引入光缆
摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。广义地讲物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。摩擦力这个词在日常生活中也经常被用来描述阻碍进展的力量。
（1）降低摩擦力常见的思维方式：减小受力面积（原尺寸2×3（mm）做成1.6×2（mm））。这种观念存在一定的争议，其实物理力学上早就证明了受力面积与摩擦力无关。
（2）摩擦力公式f=μF（F为正压力，μ为摩擦系数），根据该公式，减小摩擦系数才是最根本的降低摩擦力的方式。
1、试验方法
目前护套表面摩擦力，光缆行业并未提出明确的测试方法及其相关技术规范。因此本论文通过额定压力，比较受到摩擦力情况。
试验器材：高摩擦体（塑料泡沫图3）、弹簧秤（图4）、机械性能压扁机（图5）、胶带、样品缆若干。
试验步骤：
（1）将两块高摩擦体放至在机械性能压扁机上下两端；
（2）将光缆放置在高摩擦体中间；
（3）将弹簧秤一头与光缆通过胶带粘结起来；
（4）启动压扁机，固定力值，无位移现象发生；
（5）匀速拉动弹簧秤，记录数据；
（6）继续增加正面压力，匀速拉动弹簧秤记录数据，重复几次试验(图6)。并根据不同的压力，重复试验，记录数据。进行比较。
2、结构的设计
传统皮线光缆暗管敷设的时候，一般配备润滑液进行穿管。润滑液一般为有机物，有机物容易将含炭材料溶解，催速老化效果，并且环保性能差。
3、低摩擦系数引入光缆
传统皮线光缆（图7），便于开剥，适用冷接、快接，方便施工，剥后就是裸光纤。
其衍生产品低摩擦系数引入光缆（图8），便于开剥，开剥后裸露出来是紧套光纤，进一步加强对光纤的保护。施工的时候直接进行暗管敷设，不需要配备润滑液之类降低摩擦系数产品。
室内用光缆一般考虑弯曲性能优越、环保、防霉等区别于室外光缆的特性，因此材料选择低烟无卤阻燃聚烯烃。
传统的低烟无卤室内皮线光缆的护套料满足YD/T 1997-2009护套标准（如表2），满足热老化、断裂伸长率、耐热冲击、耐环境应力开裂、阻燃试验等等。
低摩擦系数引入光缆护套料不但需要选用低摩擦系数的材料为基材，添加一定的润滑剂，还要满足表2的各项护套性能指标。
5、生产工艺控制
本低摩擦系数引入光缆分两道工序：紧套光纤生产、成缆。关键工序：成缆工序。低摩擦系数引入光缆的低摩擦指数与模具的选用、紧套光纤放线张力、挤塑温度、模具温度、水槽温度、收线张力均有关联。
（1）配模
配模是否合理，直接影响挤塑的质量和产量，故配模是重要操作技能之一。由于塑料熔体离模后的变化，使得挤出线径并不等于模套的孔径，一方面由于牵引、冷却使制品挤包层截面收缩，外径减少；另一方面又由于离模后压力降至零，塑料弹性回复而胀大，离模后塑料层的形状尺寸的变化与物料性质、挤出温度及模具尺寸和挤出压力有关。模具的具体尺寸是由制品的规格和挤塑工艺参数决定的，选配好适当的模具，是生产高质量、低消耗产品的关键。
（2）紧套光纤放线张力
紧套光纤的放线张力关乎整根光缆的质量。外护套、加强件等一系列的措施均作为保护光纤的附属产品。光纤占整根光缆的1%不到，故放线张力的大小、稳定是最关键的技术。张力过大，引起光缆的附加损耗变大，张力过小引起堵塞模芯，成型出现问题。
（3）挤塑温度
在挤出成型操作中，温度是影响成型操作的主要因素之一。对挤出成型来说：料简温度、喷嘴温度、模具温度等对挤出成型的影响较大。
①料筒温度料筒温度对塑料的塑化与流动性有较大关系。塑件的成巧与温度息息相关。塑料原料是在料筒中加热熔化的，但是，温度过高易产生热氧化降解，从而影响塑件性能，同时给成型带来困难。有时虽然料筒温度低于塑料的分解温度，但在髙温时在料筒中停留时间过长.同样会发生降解。
②喷嘴温度对塑料的塑化和流动同样有较大影响。喷嘴温度一般低于料筒前端温度，这是为了防止熔料出现“流延现象”。
③模具温度模具温度对塑件的性能和表观质量有较大影响，模温的高低取决于塑料的特性以及塑件的尺寸、结构、性能以及其他工艺条件。控制模温的方法很多，如自然散热、水冷却、电加热等。护套料的充分熔化重塑直接与热老化、断裂伸长率、耐热冲击、耐环境应力开裂、阻燃等性能直接挂钩。
（4）水槽冷却水温度
水槽的功能水槽在定型套之后，它主要是把由定型套挤出的成型管浸入水中，进一步为管材降温冷却、固化定型。水槽中的循环冷却水应从管的出水槽端进冷却水，从管的进水槽端排出冷却水，以使管坯的降温由高温逐渐降至低温，防止管材骤然降温对产品产生较大应力，影响管材质量。冷却水温度控制与摩擦系数直接挂钩。
收线张力与盘具的使用与光缆的高低温试验，机械性能挂钩。
（5）低烟无卤阻燃聚烯烃基本测试
经过一段时间的试验，通过第三方检测，测试项目如表3。
综上所述，低摩擦系数的低烟无卤阻燃护套料的特征指标：阻燃性能，满足YD/T 1997-2009《接入网用蝶形引入光缆》的护套性能特征指标。
6）摩擦系数对比试验
图3的试验方法已经对低摩擦系数比较法进行了简单的阐述，并验证试验的可行性。参照图3的试验方法，选取3根同种规格不同型号衍生皮线缆进行对比，试验数据如下表4：
三、结束语
低摩擦系数引入光缆，最重要的是材料的选取及挤塑、水槽的冷却温度，因此在批量生产中，速度不宜过快，要让重塑后的外护套充分结晶，不能存在护套内应力，反之护套表面出现附着强度摩擦力，不利于施工、维护等。
随着FTTH、FTTO、FTTB等新名词的引进，室内光缆发展日益复杂化。新示范小区、楼宇改造、智能楼建设等等都要求光纤接入。运营商、非运营商均耗人力财力最大程度建设FTTX工程来满足日益繁华的信息时代。
随着信息化的推进，室内光缆的开发已经被个性化的凸显出来，跟室外光缆相比，设计理念、方案等等截然不同。户内环境不同于户外，室内光缆敷设场景一般分为：暗管敷设、楼道预留井敷设、高空跨接敷设、贴壁敷设等等。
无论是暗管敷设，还是波纹管灵活敷设，或者楼道预留井敷设，均存在一个共性：空间局限性。虽然敷设空间日益减小，但敷设空间内的内容却日益丰富。暗管、波纹管、预留井等等都是楼道建成后固定好了的，随着信息化时代的到来，管内的电缆、光缆等等并驾齐驱，丰富多彩。由于室内光缆具有细小、柔软等特点，导致光缆在穿暗管时难以穿进去；或者穿进去了，表面却被严重损伤（如图1、图2）等问题，影响客户的最终使用。
图1 图2
由此看来，未来的室内光缆敷设将面临着更加严峻的问题。狭小的室内空间怎么去开发？如何有效布局室内线路？这些都将成为关注的焦点。低摩擦系数引入光缆的开发，在一定程度上缓解狭小空间敷设带来的施工问题。
二、FTTH低摩擦系数引入光缆
摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。广义地讲物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。摩擦力这个词在日常生活中也经常被用来描述阻碍进展的力量。
（1）降低摩擦力常见的思维方式：减小受力面积（原尺寸2×3（mm）做成1.6×2（mm））。这种观念存在一定的争议，其实物理力学上早就证明了受力面积与摩擦力无关。
（2）摩擦力公式f=μF（F为正压力，μ为摩擦系数），根据该公式，减小摩擦系数才是最根本的降低摩擦力的方式。
1、试验方法
目前护套表面摩擦力，光缆行业并未提出明确的测试方法及其相关技术规范。因此本论文通过额定压力，比较受到摩擦力情况。
试验器材：高摩擦体（塑料泡沫图3）、弹簧秤（图4）、机械性能压扁机（图5）、胶带、样品缆若干。
试验步骤：
（1）将两块高摩擦体放至在机械性能压扁机上下两端；
（2）将光缆放置在高摩擦体中间；
（3）将弹簧秤一头与光缆通过胶带粘结起来；
（4）启动压扁机，固定力值，无位移现象发生；
（5）匀速拉动弹簧秤，记录数据；
（6）继续增加正面压力，匀速拉动弹簧秤记录数据，重复几次试验(图6)。并根据不同的压力，重复试验，记录数据。进行比较。
图3 图4 图5 图6
根据以上试验，准备两根光缆，一根2.0×3.0mm的皮线光缆、一根1.6×2.0mm的皮线光缆。分别进行试验，额定相同压力下，如表1所示。
表1 改变受力面积，额定压力下摩擦力记录
| 额定正面压力 | 250N | 400N | 530N | 700N | 900N |
| 2.0×3.0mm摩擦力 | 22N | 38N | 50N | 72N | 98N |
| 1.6×2.0mm摩擦力 | 24N | 38N | 50N | 70N | 90N |
综上表所示，2.0×3.0（mm）、1.6×2.0（mm）两根皮线缆在相同的额定压力，样品缆与高摩擦体充分接触情况下，两根样品缆受到的摩擦力基本不变。
一方面否认了“减小受力面积，降低摩擦力”这一研究方向，该研究方向争议较大；另一方面验证本论文试验方法的可行性。2、结构的设计
传统皮线光缆暗管敷设的时候，一般配备润滑液进行穿管。润滑液一般为有机物，有机物容易将含炭材料溶解，催速老化效果，并且环保性能差。
3、低摩擦系数引入光缆
传统皮线光缆（图7），便于开剥，适用冷接、快接，方便施工，剥后就是裸光纤。
其衍生产品低摩擦系数引入光缆（图8），便于开剥，开剥后裸露出来是紧套光纤，进一步加强对光纤的保护。施工的时候直接进行暗管敷设，不需要配备润滑液之类降低摩擦系数产品。
图7 图8
4、外护套的选择室内用光缆一般考虑弯曲性能优越、环保、防霉等区别于室外光缆的特性，因此材料选择低烟无卤阻燃聚烯烃。
传统的低烟无卤室内皮线光缆的护套料满足YD/T 1997-2009护套标准（如表2），满足热老化、断裂伸长率、耐热冲击、耐环境应力开裂、阻燃试验等等。
低摩擦系数引入光缆护套料不但需要选用低摩擦系数的材料为基材，添加一定的润滑剂，还要满足表2的各项护套性能指标。
表2 室内引用光缆低烟无卤阻燃护套的特性
| 序号 | 项目 | 单位 | 阻燃聚烯烃指标 |
| 1 | 抗拉强度热老化处理前(最小值) | MPa | 10.0 |
| 热老化处理后变化率︳TS︳(最大值) | ％ | 20 | |
| 热老化处理温度 | ℃ | 100±2 | |
| 热老化处理时间 | h | 125 | |
| 2 | 断裂伸长率 热老化处理前(最小值) | ％ | 125 |
| 热老化处理后(最小值) | ％ | 100 | |
| 热老化前后变化率︳EB︳(最大值) | ％ | 20 | |
| 热老化处理温度 | ℃ | 100±2 | |
| 热老化处理时间 | h | 24×10 | |
| 3 | 耐环境应力开裂(50℃，96h) | 个 | 0/10 |
| 4 | 阻燃性 | GB/T 18380.11-2008或 GB/T 18380.35-2008 |
|
| 5 | 烟密度 | GB/T 17651.2 | |
| 6 | 腐蚀性 | GB/T 17650.2 | |
本低摩擦系数引入光缆分两道工序：紧套光纤生产、成缆。关键工序：成缆工序。低摩擦系数引入光缆的低摩擦指数与模具的选用、紧套光纤放线张力、挤塑温度、模具温度、水槽温度、收线张力均有关联。
（1）配模
配模是否合理，直接影响挤塑的质量和产量，故配模是重要操作技能之一。由于塑料熔体离模后的变化，使得挤出线径并不等于模套的孔径，一方面由于牵引、冷却使制品挤包层截面收缩，外径减少；另一方面又由于离模后压力降至零，塑料弹性回复而胀大，离模后塑料层的形状尺寸的变化与物料性质、挤出温度及模具尺寸和挤出压力有关。模具的具体尺寸是由制品的规格和挤塑工艺参数决定的，选配好适当的模具，是生产高质量、低消耗产品的关键。
（2）紧套光纤放线张力
紧套光纤的放线张力关乎整根光缆的质量。外护套、加强件等一系列的措施均作为保护光纤的附属产品。光纤占整根光缆的1%不到，故放线张力的大小、稳定是最关键的技术。张力过大，引起光缆的附加损耗变大，张力过小引起堵塞模芯，成型出现问题。
（3）挤塑温度
在挤出成型操作中，温度是影响成型操作的主要因素之一。对挤出成型来说：料简温度、喷嘴温度、模具温度等对挤出成型的影响较大。
①料筒温度料筒温度对塑料的塑化与流动性有较大关系。塑件的成巧与温度息息相关。塑料原料是在料筒中加热熔化的，但是，温度过高易产生热氧化降解，从而影响塑件性能，同时给成型带来困难。有时虽然料筒温度低于塑料的分解温度，但在髙温时在料筒中停留时间过长.同样会发生降解。
②喷嘴温度对塑料的塑化和流动同样有较大影响。喷嘴温度一般低于料筒前端温度，这是为了防止熔料出现“流延现象”。
③模具温度模具温度对塑件的性能和表观质量有较大影响，模温的高低取决于塑料的特性以及塑件的尺寸、结构、性能以及其他工艺条件。控制模温的方法很多，如自然散热、水冷却、电加热等。护套料的充分熔化重塑直接与热老化、断裂伸长率、耐热冲击、耐环境应力开裂、阻燃等性能直接挂钩。
（4）水槽冷却水温度
水槽的功能水槽在定型套之后，它主要是把由定型套挤出的成型管浸入水中，进一步为管材降温冷却、固化定型。水槽中的循环冷却水应从管的出水槽端进冷却水，从管的进水槽端排出冷却水，以使管坯的降温由高温逐渐降至低温，防止管材骤然降温对产品产生较大应力，影响管材质量。冷却水温度控制与摩擦系数直接挂钩。
收线张力与盘具的使用与光缆的高低温试验，机械性能挂钩。
（5）低烟无卤阻燃聚烯烃基本测试
经过一段时间的试验，通过第三方检测，测试项目如表3。
表3 低摩擦系数护套检测数据
| 序号 | 检测项目 | 单位 | 技术要求 | 检测结果 | 结论 | ||
| 1 | 氧指数(护套) | — | — | 32.8 | — | ||
| 2 | PH(护套) | — | ≥4.3 | 6.2 | 合格 | ||
| 3 | 电导率(护套) | μS/mm | ≤10 | 0.8 | 合格 | ||
| 4 | 毒性指数(护套) | — | — | 3.9 | — | ||
| 5 | 单根火焰垂直蔓延试验 (供火时间60±2s) |
上支架下缘和炭化部分起始点之间距离 | mm | ≥50 | 425 | 合格 | |
| 上支架下缘与炭化部分下起始点之间的距离 | mm | ≤540 | 493 | ||||
| 6 | 卤酸气体总量(护套) | mg/g | ≤5 | 0.9 | 合格 | ||
| 7 | 烟密度 | 最小透光率 | % | ≥60 | 87 | 合格 | |
| 备注 | 护套材料氧指数测试样品由送检单位提供塑料粒子，经混炼机混炼和硫化机压制成试片后进行测试。 | ||||||
6）摩擦系数对比试验
图3的试验方法已经对低摩擦系数比较法进行了简单的阐述，并验证试验的可行性。参照图3的试验方法，选取3根同种规格不同型号衍生皮线缆进行对比，试验数据如下表4：
表4 不同护套料的摩擦力对比表
| 额定正面压力 | 250N | 400N | 530N | 700N |
| 护套A摩擦力 | 40N | 62N | 90N | / |
| 护套B摩擦力 | 34N | 58N | 83N | / |
| 低摩擦系数光缆 | 28N | 44N | 64N | 90N |
根据以上试验数据可以分析：在700N压力下，选取低摩擦系数基材的护套料，摩擦力为90N，依旧可以匀速相对运动，对改变光缆的摩擦系数有很大的帮助。
三、结束语
低摩擦系数引入光缆，最重要的是材料的选取及挤塑、水槽的冷却温度，因此在批量生产中，速度不宜过快，要让重塑后的外护套充分结晶，不能存在护套内应力，反之护套表面出现附着强度摩擦力，不利于施工、维护等。
