Presežna dolžina v pufrskih ceveh je kritičen parameter pri izdelavi vpredenihkabli iz optičnih vlaken, kar neposredno vpliva na mehansko zmogljivost, dolgoročno-zanesljivost in celovitost optičnega signala.
Funkcijavmesne cevi iz optičnih vlaken
Puferska cev je običajno izdelana iz polibutilen tereftalata (PBT) in služi kot glavni zaščitni ovoj za optična vlakna v jedru kabla. PBT je pol-kristalni termoplast z visoko toplotno odpornostjo, mehansko žilavostjo in odpornostjo proti utrujenosti. Lastnosti PBT omogočajo hitro kristalizacijo, doseganje kristaliničnosti do 40 % pri sorazmerno nizkih temperaturah, zaradi česar je idealen za-postopke ekstrudiranja pri visoki hitrosti pri proizvodnji kablov.
Med proizvodnim procesom postopek pufranja vključuje premazovanje barvnih optičnih vlaken s staljenim PBT, da se oblikuje cev. Najbolj kritičen parameter, ki vpliva na kakovost te vpletene kabelske enote, je "prekomerna dolžina" vmesne cevi. Prekomerna dolžina se nanaša na dejstvo, da je prevlečeno optično vlakno nekoliko daljše od same cevi. Ta razlika v dolžini zagotavlja, da optično vlakno ostane -brez napetosti pod obremenitvami, kot so zvijanje, raztezanje, upogibanje in stiskanje kabla, in ohranja stabilno delovanje med preskusi temperaturnih ciklov. Navsezadnje preprečuje prekomerno optično slabljenje skozi celotno življenjsko dobo kabla.
vmesne cevi iz optičnih vlaken Pregled procesainTemeljno načelo
Peleti PBT se stopijo v ekstruderju, da nastane viskozna talina, ki se ekstrudira skozi kalibrirno matrico, medtem ko se optično vlakno, ki je bilo napolnjeno s polnilno maso, hkrati obloži s plaščem, s čimer se oblikuje ohlapna cev PBT.
Tipično proizvodno linijo sestavljajo: stojalo za odplačilo → odstranjevalec statične elektrike → ekstrudiranje in dimenzioniranje → rezervoar za vročo vodo → glavni pokrov → primarno hlajenje → sekundarno hlajenje → merilnik premera → tiskalnik → navijalni-zvitek.
Kritični odsek, ki določa stabilnost presežne dolžine (EL), se nahaja med izhodom rezervoarja za toplo vodo in glavnim nosilcem. Ta razdelek določa, ali je kristalizacija dovolj razvita, ali je notranja napetost ustrezno sproščena in ali se bodo pojavile težave po-krčenju.
vmesne cevi iz optičnih vlaken Temeljno načelo
(V rezervoarju za vročo vodo) Oblikovanje orientacije in preostale notranje napetosti pri vročem raztezanju
V rezervoarju za vročo vodo je cev v visoko-temperaturno raztegnjenem in amorfnem stanju. Molekularne verige polimera se poravnajo, kar povzroči znatno retrakcijsko (krčenje) notranjo napetost.
(Prehod od -to-toplega do -hladnega okrog glavnega nosilca) Kristalizacijsko krčenje sprosti napetost in vzpostavi EL
Ko cev vstopi v glavno območje vratne cevi, doživi padec temperature, medtem ko je še vedno nad temperaturo posteklenitve (Tg). Pod tem pogojem lahko pride do nukleacije in rasti kristalov, PBT pa začne kristalizirati. Postopek kristalizacije sprosti zaostalo napetost in povzroči kristalizacijsko krčenje, s čimer se ustvari relativna razlika v dolžini med cevjo in vlaknom, ki postane končna presežna dolžina (EL). Če temperatura pade prehitro, se lahko kristalizacija prekine in struktura postane "zamrznjena", preden se kristalizacija lahko nadaljuje, zaradi česar ostanejo preostale napetosti v cevi.
Nepopolna kristalizacija → preostala napetost zamrznjena zaradi ohlajanja → po-krčenje
Če intenzivnost hlajenja ali čas zadrževanja v prehodnem območju kapstana nista zadostna, ostane kristalizacija nepopolna in zaostala napetost ni popolnoma razbremenjena. Po vstopu v rezervoar za hladno vodo (T veliko nižja od Tg, običajno 14–20 stopinj) je mobilnost segmentov močno omejena in kristalizacija se v veliki meri ustavi; vendar je zaostala napetost "zaklenjena". Po prevzemu- se ta preostala napetost sčasoma še naprej sprošča, kar povzroča nadaljnje krčenje cevi, kar se kaže kot postopno povečanje EL s časom.
Dodaten učinek: začasen negativen EL, ki ga povzroča napeljava vlaken iz-centra na vodilnih kolesih
Ko vlakno s pufrom prehaja čez vodilna kolesa, lahko napetost povzroči, da vlakno odteče-sredine znotraj cevi, kar ustvari kratkotrajno-geometrično stanje negativnega EL. Naknadno kristalizacijsko krčenje bo najprej odpravilo ta negativni EL in nato vzpostavilo stabilno pozitivno EL.
Osnovno znanje o procesu-je doseči višjo stopnjo kristaliničnosti med proizvodnjo, kar omogoča sproščanje preostale napetosti pri vročem-raztezanju in zmanjšanje po-krčenja. Posledica tega je manjši, bolj stabilen in predvidljiv EL. Z drugimi besedami, rezervoar za hladno vodo "zamrzne rezultat", medtem ko prehod vroče-na-hladno okrog glavnega strešnika določa "kakovost rezultata."
vmesne cevi iz optičnih vlaken Ključni vplivni dejavniki
Menimo, da se najpomembnejši dejavniki, ki vplivajo na prekomerno dolžino kabla iz optičnih vlaken, v bistvu vrtijo okoli dveh stvari:
① Stopnja-linijske kristalizacije in krčenja PBT cevi, ki določa, koliko se cevi skrajšajo.
② Napetost ali razlika v poti med optičnim vlaknom in cevjo med proizvodnim procesom, ki določa, koliko je vlakno raztegnjeno in kako dolgo je njegova pot.
To zahteva osredotočanje na štiri ključne dejavnike.
Izplača-napetost
Ko je izplačilna-napetost višja, ostane vlakno bolj ravno in bolj mehansko povezano s cevjo, zaradi česar je težje ustvariti veliko odvečno dolžino. Posledično postane končna odvečna dolžina na splošno manjša.
Dvig-napetosti
Napetost, ki jo povzročata glavni steber in sistem za prevzem, vpliva na celotno napetost vrvice in mehansko interakcijo med vlaknom in cevjo. Večja prevzemna-napetost ponavadi zavira relativno drsenje med vlaknom in cevjo, kar običajno zmanjša dosegljivo odvečno dolžino in naredi cev manj zmožno "sprostiti" odvečno dolžino med krčenjem.
Toplotni profil prehoda iz vročega-v-hladno
Toplotna zgodovina cevi, zlasti obnašanje pri hlajenju in čas zadrževanja, medtem ko polimer ostane nad temperaturo posteklenitve, določa razvoj kristalizacije in obseg sprostitve preostale napetosti. Ko je kristalizacija med proizvodnjo popolnejša, je preostali stres zaradi krčenja minimiziran, posledična odvečna dolžina pa postane bolj stabilna in predvidljiva, z manjšim po-proizvodnim povečanjem.
Viskoznost polnilne spojine
Če je viskoznost spojine nizka, se lahko vlakno svobodneje giblje, zaradi česar je odvečno dolžino lažje vzpostaviti in prilagoditi. Če je viskoznost visoka, postane gibanje vlaken omejeno, odvečno dolžino postane težje oblikovati in proces postane bolj občutljiv na nihanje napetosti. Ohranjanje stabilne in dosledne viskoznosti med ekstrudiranjem je zato bistveno za zmanjšanje variabilnosti in doseganje ponovljivega nadzora presežne dolžine.
Skupni učinki ekstrudiranja in parametrov matrice na EL
Temperatura taljenja
Temperatura taline vpliva na EL prek treh primarnih mehanizmov.
Raven viskoznosti in orientacijske napetosti
Pri nižjih temperaturah taline se viskoznost poveča, strižna napetost v coni matrice in kalibriranja pa postane višja. To spodbuja močnejšo molekularno orientacijo in ohranja več preostalega stresa. Višja preostala napetost pušča več prostora za-nevarno krčenje, zaradi česar je EL bolj nagnjen k-odvisnemu odmiku.
Toplotna zgodovina na mestu zaklepanja
Temperatura taline določa začetno toplotno energijo cevi, ko ta izstopa iz matrice, s čimer se oblikuje temperaturni profil pred in po izvlečnem-odseku. Točka zaklepanja se pojavi, ko spojka cev-vlakno postane dovolj močna, da prepreči relativno drsenje. Temperatura in lokacija te točke zaklepanja določata, koliko kristalizacije in krčenja lahko še pride po zaklepanju. Pri višjih temperaturah taline se točka zaklepanja ponavadi pojavi pozneje in pri višji temperaturi cevi. Po zaklepanju se lahko nato razvije več kristalizacijskega krčenja, kar zviša srednjo vrednost EL in poveča občutljivost na pogoje hlajenja v smeri toka.
Ekstruzijski tlak in viri nihanja
Pri nižjih temperaturah taline se ekstruzijski tlak poveča in postane bolj občutljiv na motnje iz vijaka in glave matrice, kar lahko vodi do izhodnih in dimenzijskih nihanj. Dimenzijska variacija spremeni torno interakcijo med vlaknom in cevjo, kar se pogosto kaže kot večja kratkoročna-nihanja EL. S stabilnim temperaturnim-oknom taljenja je spremenljivost EL običajno lažje zatreti.
vmesne cevi iz optičnih vlakenodRazmerje črpanja
Razmerje popuščanja določa aksialno raztezanje, ki nastane med oblikovanjem cevi, in je eden najvplivnejših ojačevalcev občutljivosti za stabilnost EL.
Usmerjenost in post{0}}krčenje
Višje razmerje vlečenja pomeni, da je cev bolj odvisna od osnega raztezanja, da doseže ciljne dimenzije, kar povzroči močnejšo osno orientacijo in večjo preostalo napetost. Pri polkristalnih polimerih orientacija in napetostno stanje močno vplivata na kinetiko kristalizacije in kasnejše relaksacijsko vedenje. Posledično lahko gonilne sile krčenja vztrajajo tudi po prevzemu-, zaradi česar je večja verjetnost, da se bo EL sčasoma povečal (-odmik po krčenju).
Sprememba efektivnega časa kristalizacije
Večja hitrost linije skrajša čas zadrževanja v rezervoarju za vročo-vodo in prehodnem območju, kar zmanjša verjetnost doseganja zadostne-kristalizacije v liniji. Nepopolna kristalizacija pomeni, da sprostitev napetosti ni dokončana in se med ohlajanjem hitro "zamrzne". Med shranjevanjem ali preskušanjem se nato pojavi poznejša sprostitev in krčenje, kar poslabša časovno stabilnost EL.
Sprememba stanja spoja cev-vlakno
Spremembe v razmerju izvleka prav tako spremenijo celotno porazdelitev napetosti na liniji in moč torne sklopke med vlaknom in cevjo. Močnejša sklopka zmanjša relativno drsenje, zaradi česar je večja verjetnost, da bo vlakno nosilo cev. Zaradi tega je težje določiti efektivno presežno dolžino, kar vodi do nižje srednje vrednosti EL in večje občutljivosti na napetostne motnje. Šibkejša sklopka omogoča večjo drsnost, zaradi česar je EL lažje oblikovati, vendar tudi poveča odvisnost od stabilnosti viskoznosti polnilne-zmesi in motenj poti vlaken.
vmesne cevi iz optičnih vlakenodMetoda določanja velikosti
Ključni vpliv metode dimenzioniranja na EL ni le zmožnost nadzora premera, temveč način začetka hlajenja in velikost tornega upora. Ti dejavniki določajo, ali ima cev dodatno aksialno obremenitev pri visoki temperaturi in ali hitro nastajanje kože prezgodaj zaklene preostale napetosti.
Dimenzioniranje stika
Dimenzioniranje kontakta zagotavlja močno dimenzijsko omejitev, vendar neposredno trenje med cevjo in kovinskim kalibratorjem povzroči dodaten aksialni upor, s čimer se poveča usmerjenost vročega-stanja in preostala napetost. Poleg tega visoka{2}}učinkovitost prenosa toplote pospeši tvorbo lupine, zaradi česar je večja verjetnost, da se bo zadržala preostala napetost. Tipičen rezultat je boljša dimenzijska stabilnost, vendar povečano nihanje EL in večje tveganje za -odnašanje po krčenju.
Brez{0}}določanje velikosti
Brez{0}}dimenzioniranje zmanjša torni upor, kar pomaga zmanjšati preostalo napetost in izboljša-dolgoročno EL stabilnost. Vendar pa je bolj občutljiv na kontinuiteto vodnega-filma, nihanje vakuuma in enakomernost hlajenja. Majhne motnje v vodnem filmu ali podtlaku se lahko prevedejo v spremembe dimenzij in-hitrosti hlajenja, kar dodatno spremeni pogoje trenja med cevmi in vlakni. To se pogosto kaže kot višji kratkotrajni-šum elektromagnetne svetlobe in pogostejše prehodno "negativno elektromagnetno" vedenje.
Hibridna velikost
Namen hibridnega dimenzioniranja je doseči močan nadzor dimenzij in nizek upor zaradi trenja, zaradi česar je primeren za-pogoje visoke hitrosti, kjer sta potrebna stabilnost in zmanjšanje nihanj. Njegovo delovanje je odvisno od zasnove velikosti in učinkovitosti nadzora vakuuma in/ali vodnega-filma.
vmesne cevi iz optičnih vlakenodNivo vakuuma
Vpliv ravni vakuuma na EL v glavnem odraža dva mejna pogoja: torni upor od stika cevi-do-kalibratorja in intenzivnost-prenosa toplote, ki uravnava tvorbo lupine in zmrzovanje napetosti.
Tipične lastnosti pod višjim vakuumom
Cev se tesneje oprime naprave za določanje velikosti, kar izboljša dimenzijsko stabilnost. Vendar višji kontaktni tlak poveča torni upor in poveča osno omejitev v vročem stanju, kar povzroči večjo preostalo napetost. Močnejši prenos toplote tudi pospeši nastajanje kožice, zaradi česar se procesi kristalizacije in relaksacije prej zamrznejo. To poveča verjetnost, da se bo preostala napetost sprostila iz-linije. Rezultat je običajno bolj "toga" povprečna vrednost EL, vendar večje tveganje časovno-odvisnega premika.
Tipične lastnosti pod nižjim vakuumom
Zmanjšan treni upor pomaga zmanjšati preostalo napetost in blaži odnašanje po-krčenju. Vendar postane dimenzijska stabilnost bolj odvisna od samonosnosti-cevi in stabilnosti vodnega filma ali hlajenja s pršenjem. Večja je verjetnost, da se bodo razlike v ovalnosti in-debelini stene povečale, kar vodi do večjega EL šuma. Na splošno je premik manjši, vendar je-kratkoročna variabilnost večja.