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2012/05/31
作者：毕志豪 廖伟章 郑新杰
一、引言
随着FTTH和“三网融合”的不断推进，室内光缆的市场需求量在逐步扩大。室内光缆发展前景好，发展空间大，成为光缆行业发展的新亮点，这已经成为行业内不争的事实。正因为这些，很多光缆厂家都非常看好室内光缆，纷纷启动了室内光缆项目，还有一些并不从事光缆制造的企业也盲目加入到其中，造成室内光缆厂家越来越多，市场竞争加剧，价格越来越低，利润空间也越来越小。各个室内光缆厂家为了生存，纷纷采取了一些措施来降低生产成本，例如：加快生产速度等。这些措施虽然短期内能够降低生产成本，但也会带来一些产品质量问题，会遭到客户的投诉和退货，给室内光缆加工厂家带来更大的损失。
近几年，经过对几家室内光缆厂的质量问题汇总，发现护套热回缩或者由护套热回缩引起的问题是客户投诉焦点，所以本文针对引起护套热回缩的因素进行了简单分析，并结合生产验证，总结了几种有效改善护套热回缩的方法，以供参考。
二、引起光缆护套热回缩现象的因素
1、护套材料因素
材料对光缆护套热回缩的影响主要有两方面：1、塑料的结晶引起；2、塑料中的添加剂引起。
（1）塑料的结晶
塑料在高温熔融时，高聚物之间的分子链被打破，成无规则状态，而在冷却降温时高聚物的分子将重新结合，即结晶，根据冷却温度的不同，塑料的结晶程度也不同，比如：光缆护套的外表面结晶程度要低于护套内表面。在温度稍高的情况下，结晶不完全的晶体将进行二次结晶，体积变小。所以解决材料的结晶问题，能很有效的改善光缆的热回缩问题。
（2）塑料中的添加剂
为了使高分子材料达到某种特性而添加的某种化学物质，例如：增塑剂、稳定剂、填充挤、改性剂等，而这些添加剂对高分子材料的性能影响很大，其中可能某种化学添加剂对高分子材料本身的回缩产生作用，使得护套的回缩变小。
2、生产工艺因素
生产工艺因素影响热回缩主要从以下几个方面：
（1）生产速度
速度越快，材料冷却的时间就越短，材料的不稳定状态被冻结，对后期的影响很大。光缆的生产速度越快，生产线的牵引力就越大，对材料的拉伸也越大，很显然对护套后期的回缩埋下隐患。
（2）模具的拉伸比
模具拉伸比越接近1﹕1，对材料的热回缩情况越好。该影响是材料微观的分子拉伸关系，对牵引前的张力也有影响，因为模具拉伸比越大对材料的拉伸越厉害，在该处宏观也会形成小的拉力，该拉力传递到牵引处的张力也就越大，换句话说，为了使模具口刚出来的材料迅速达到预先设计的尺寸，因为模具的拉伸比大，牵引必须施加更大的和更快的拉力才能满足要求，这也无可奈何地对材料沿长度的方向进行了较大的拉伸，这对以后的热收缩试验不利。
（3）模具的锥度
机头和模具的压力越大，物料被压的越密实，分子间的间隙变小，分子间作用力越大，热回缩就越好。
3、设备因素
设备因素影响热回缩主要从以下几个方面：
（1）螺杆压缩比
螺杆压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比称为压缩比。压缩比的大小对制品的密实性影响很大。
（2）过滤网
过滤网的作用有三个：1、使物料由旋转运动变为直线运动；2、阻止杂质和未塑化的物料通过；3、产生物料沿流动方向的反作用力，使物料更加密实。第三个作用对护套热回缩有直接关系的，所以过滤网的目数和层数决定物料的密实性（过滤网的目数和层数一定要根据挤出机的特性而定）。物料越密实，分子间的间隙越小，分子间作用力越大，热回缩就越好。
（3）热水槽的温度和长度
在生产速度一定的情况下，热水槽的温度越高，长度越长，材料的结晶越充分，护套的热回缩越好。
（4）机头出模口与热水槽之间的距离
热水槽与机头模具越远，材料从模具口出来后，在空气中停留的时间就越多，使得材料得以更充分的结晶，护套的热回缩就越好。
三、引起护套回缩因素的生产验证
1、护套材料选择
• 本次试验目的
在稳定的一台挤出机上，在相同的加工工艺条件下，采用某厂家两种不同配方的PVC材料，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
两种不同配方的PVC材料。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
邵氏硬度高的PVC材料生产的单芯光缆热回缩率要比邵氏硬度低的PVC材料的单芯光缆低。所以在材料选用时，要选用邵氏硬度高的材料。因为邵氏硬度越小，其收缩能力就越大，反之也一样。
2、工艺改善
从生产成本考虑，主要从模具拉伸比这方面入手。
（1）模具的拉伸比
• 本次试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在稳定的一台挤出机上，相同的生产工艺参数，选用两套不同拉伸比的模具，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
两套不同拉伸比的模具。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
拉伸比小的模具的热回缩率要比拉伸比大的模具的热回缩率低。所以在模具选用上，如果是挤管式模具时，一定要选用要符合生产技术要求且拉伸比较小的模具；另外在必要时可选用半挤压式模具，因为采用半挤压式比挤管式可得到较小的挤出过程中的回缩。
3、设备改造
（1）螺杆压缩比
• 本次试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，两种不同压缩比的螺杆，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
热水槽的温度设置不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
螺杆压缩比大的热回缩率要比压缩比小的热回缩率低。
（2）热水槽的温度和长度
• 试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，热水槽设置不同温度，热水槽的长度不变，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
热水槽的温度设置不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
热水槽温度的高低对护套的热回缩影响不大，可能原因分析：由于生产速度快，水槽的长度短，材料的冷却时间短，没有达到预期效果。
（3）机头出模口与热水槽之间的距离
• 试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，不同的空气间隙，试验单芯光缆的热回缩情况。
• 试验变量
机头出模口与热水槽之间的距离不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
空气间隙大的热回缩率要比空气间隙小的热回缩率低。在室内光缆生产的过程中，如果设置的空气间隙过大，虽然对热回缩有一定的影响，但易发生光缆护套不圆或光缆表面均匀性不好等问题；所以应根据光缆实际生产工艺的情况，设置一个合理的空气间隙范围。
四、结论
通过批量生产和多次的试验论证，解决该类问题而采取的实际有效的办法是：
1、与材料厂家沟通改变材料的配方，使加工中表面外观和材料热收缩指标达到满意的平衡。所以在材料选用时，要选用邵氏硬度高的材料。因为邵氏硬度越小，其收缩能力就越大，反之也一样。
2、减小模具的拉伸比。在模具选用上，如果是挤管式模具时，一定要选用要符合生产技术要求且拉伸比较小的模具；另外在必要时可选用半挤压式模具，因为采用半挤压式比挤管式可得到较小的挤出过程中的回缩。
3、合理增大机头出模口与热水槽之间的距离。热水槽与机头模具越远，材料从模具口出来后，在空气中停留的时间就越多，使得材料得以更充分的结晶，护套的热回缩就越好。
4、选用合理的螺杆压缩比。根据挤出机的实际情况，选用合理的螺杆压缩比，压缩比越大，制品的密实性越好，均匀性好，对护套的热回缩越好。
5、另外，还有一些其他的方法来缓解护套的回缩问题，例如：一些企业可以根据厂房空间的实际情况，可以对产品线进行改造，加长冷却水槽，采用从热水、温水到冷水的逐级冷却，可提高塑料的结晶度，从而有效地缓解护套的回缩问题。
随着FTTH和“三网融合”的不断推进，室内光缆的市场需求量在逐步扩大。室内光缆发展前景好，发展空间大，成为光缆行业发展的新亮点，这已经成为行业内不争的事实。正因为这些，很多光缆厂家都非常看好室内光缆，纷纷启动了室内光缆项目，还有一些并不从事光缆制造的企业也盲目加入到其中，造成室内光缆厂家越来越多，市场竞争加剧，价格越来越低，利润空间也越来越小。各个室内光缆厂家为了生存，纷纷采取了一些措施来降低生产成本，例如：加快生产速度等。这些措施虽然短期内能够降低生产成本，但也会带来一些产品质量问题，会遭到客户的投诉和退货，给室内光缆加工厂家带来更大的损失。
近几年，经过对几家室内光缆厂的质量问题汇总，发现护套热回缩或者由护套热回缩引起的问题是客户投诉焦点，所以本文针对引起护套热回缩的因素进行了简单分析，并结合生产验证，总结了几种有效改善护套热回缩的方法，以供参考。
二、引起光缆护套热回缩现象的因素
1、护套材料因素
材料对光缆护套热回缩的影响主要有两方面：1、塑料的结晶引起；2、塑料中的添加剂引起。
（1）塑料的结晶
塑料在高温熔融时，高聚物之间的分子链被打破，成无规则状态，而在冷却降温时高聚物的分子将重新结合，即结晶，根据冷却温度的不同，塑料的结晶程度也不同，比如：光缆护套的外表面结晶程度要低于护套内表面。在温度稍高的情况下，结晶不完全的晶体将进行二次结晶，体积变小。所以解决材料的结晶问题，能很有效的改善光缆的热回缩问题。
（2）塑料中的添加剂
为了使高分子材料达到某种特性而添加的某种化学物质，例如：增塑剂、稳定剂、填充挤、改性剂等，而这些添加剂对高分子材料的性能影响很大，其中可能某种化学添加剂对高分子材料本身的回缩产生作用，使得护套的回缩变小。
2、生产工艺因素
生产工艺因素影响热回缩主要从以下几个方面：
（1）生产速度
速度越快，材料冷却的时间就越短，材料的不稳定状态被冻结，对后期的影响很大。光缆的生产速度越快，生产线的牵引力就越大，对材料的拉伸也越大，很显然对护套后期的回缩埋下隐患。
（2）模具的拉伸比
模具拉伸比越接近1﹕1，对材料的热回缩情况越好。该影响是材料微观的分子拉伸关系，对牵引前的张力也有影响，因为模具拉伸比越大对材料的拉伸越厉害，在该处宏观也会形成小的拉力，该拉力传递到牵引处的张力也就越大，换句话说，为了使模具口刚出来的材料迅速达到预先设计的尺寸，因为模具的拉伸比大，牵引必须施加更大的和更快的拉力才能满足要求，这也无可奈何地对材料沿长度的方向进行了较大的拉伸，这对以后的热收缩试验不利。
（3）模具的锥度
机头和模具的压力越大，物料被压的越密实，分子间的间隙变小，分子间作用力越大，热回缩就越好。
3、设备因素
设备因素影响热回缩主要从以下几个方面：
（1）螺杆压缩比
螺杆压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比称为压缩比。压缩比的大小对制品的密实性影响很大。
（2）过滤网
过滤网的作用有三个：1、使物料由旋转运动变为直线运动；2、阻止杂质和未塑化的物料通过；3、产生物料沿流动方向的反作用力，使物料更加密实。第三个作用对护套热回缩有直接关系的，所以过滤网的目数和层数决定物料的密实性（过滤网的目数和层数一定要根据挤出机的特性而定）。物料越密实，分子间的间隙越小，分子间作用力越大，热回缩就越好。
（3）热水槽的温度和长度
在生产速度一定的情况下，热水槽的温度越高，长度越长，材料的结晶越充分，护套的热回缩越好。
（4）机头出模口与热水槽之间的距离
热水槽与机头模具越远，材料从模具口出来后，在空气中停留的时间就越多，使得材料得以更充分的结晶，护套的热回缩就越好。
三、引起护套回缩因素的生产验证
1、护套材料选择
• 本次试验目的
在稳定的一台挤出机上，在相同的加工工艺条件下，采用某厂家两种不同配方的PVC材料，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
两种不同配方的PVC材料。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
邵氏硬度高的PVC材料生产的单芯光缆热回缩率要比邵氏硬度低的PVC材料的单芯光缆低。所以在材料选用时，要选用邵氏硬度高的材料。因为邵氏硬度越小，其收缩能力就越大，反之也一样。
2、工艺改善
从生产成本考虑，主要从模具拉伸比这方面入手。
（1）模具的拉伸比
• 本次试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在稳定的一台挤出机上，相同的生产工艺参数，选用两套不同拉伸比的模具，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
两套不同拉伸比的模具。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
拉伸比小的模具的热回缩率要比拉伸比大的模具的热回缩率低。所以在模具选用上，如果是挤管式模具时，一定要选用要符合生产技术要求且拉伸比较小的模具；另外在必要时可选用半挤压式模具，因为采用半挤压式比挤管式可得到较小的挤出过程中的回缩。
3、设备改造
（1）螺杆压缩比
• 本次试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，两种不同压缩比的螺杆，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
热水槽的温度设置不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
螺杆压缩比大的热回缩率要比压缩比小的热回缩率低。
（2）热水槽的温度和长度
• 试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，热水槽设置不同温度，热水槽的长度不变，试验光缆的热回缩情况。
• 试验变量
热水槽的温度设置不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
热水槽温度的高低对护套的热回缩影响不大，可能原因分析：由于生产速度快，水槽的长度短，材料的冷却时间短，没有达到预期效果。
（3）机头出模口与热水槽之间的距离
• 试验目的
采用同一家生产的同一批次PVC护套料，在同一台挤出机上，相同的生产工艺参数，不同的空气间隙，试验单芯光缆的热回缩情况。
• 试验变量
机头出模口与热水槽之间的距离不同。
• 试验条件及试验方法
按照YD/T 1258.2-2009的试验条件和方法进行热回缩试验。
• 试验结果
略
• 试验结论
空气间隙大的热回缩率要比空气间隙小的热回缩率低。在室内光缆生产的过程中，如果设置的空气间隙过大，虽然对热回缩有一定的影响，但易发生光缆护套不圆或光缆表面均匀性不好等问题；所以应根据光缆实际生产工艺的情况，设置一个合理的空气间隙范围。
四、结论
通过批量生产和多次的试验论证，解决该类问题而采取的实际有效的办法是：
1、与材料厂家沟通改变材料的配方，使加工中表面外观和材料热收缩指标达到满意的平衡。所以在材料选用时，要选用邵氏硬度高的材料。因为邵氏硬度越小，其收缩能力就越大，反之也一样。
2、减小模具的拉伸比。在模具选用上，如果是挤管式模具时，一定要选用要符合生产技术要求且拉伸比较小的模具；另外在必要时可选用半挤压式模具，因为采用半挤压式比挤管式可得到较小的挤出过程中的回缩。
3、合理增大机头出模口与热水槽之间的距离。热水槽与机头模具越远，材料从模具口出来后，在空气中停留的时间就越多，使得材料得以更充分的结晶，护套的热回缩就越好。
4、选用合理的螺杆压缩比。根据挤出机的实际情况，选用合理的螺杆压缩比，压缩比越大，制品的密实性越好，均匀性好，对护套的热回缩越好。
5、另外，还有一些其他的方法来缓解护套的回缩问题，例如：一些企业可以根据厂房空间的实际情况，可以对产品线进行改造，加长冷却水槽，采用从热水、温水到冷水的逐级冷却，可提高塑料的结晶度，从而有效地缓解护套的回缩问题。
