Настройка производства оптического кабеля кажется сложной и непосильной задачей. Ошибки приводят к пустой трате ресурсов и низкому качеству, что вредит вашей репутации. Понимание основных этапов и задействованного оборудования упрощает процесс, обеспечивая надежное производство и лучшие результаты для вашего бизнеса.

Эффективное производство оптического кабеля включает четыре основных этапа: подготовка волокна, буферизация, скручивание и оболочка. Успех зависит от освоения каждого этапа с использованием правильного специализированного оборудования, обеспечивающего контроль качества на протяжении всего процесса.

Теперь вы знаете основную дорожную карту. Но что Действительно происходит на каждом этапе? Правильное понимание этих деталей имеет решающее значение для производства высококачественных оптических кабелей, которые соответствуют высоким стандартам производительности. Давайте разберем, как производятся эти жизненно важные линии связи, сосредоточившись на конкретных машинах и методах, которые действительно имеют значение. Понимание этих особенностей позволит вам принимать обоснованные решения для собственной производственной установки.

Как на самом деле изготавливается оптоволокно перед прокладкой кабеля?

Вам нужно сырое оптическое волокно, прежде чем вы сможете даже подумать о производстве кабеля. Откуда оно берется? Простая покупка волокна без понимания его происхождения может привести к проблемам с качеством в дальнейшем. Знание основ подготовки волокна поможет вам начать с прочной основы.
Подготовка оптического волокна¹ начинается с вытягивания сверхчистых стеклянных заготовок в тонкие нити. Эти нити немедленно покрываются защитными слоями с использованием специализированных вытяжных башен и оборудования для нанесения покрытий, что обеспечивает прочность и оптическую целостность волокна.!

Прежде чем мы в HONGKAI поговорим о кабельном оборудовании, путешествие начинается с самого оптического волокна. Это не просто стекло; это высокотехнологичный продукт. Процесс начинается с большого стержня сверхчистого стекла, называемого заготовкой. Эти заготовки часто изготавливаются с использованием таких методов, как модифицированное химическое осаждение из паровой фазы (MCVD), когда химические вещества реагируют внутри стеклянной трубки, чтобы нанести слои очищенного кремния и легирующих добавок (элементов, которые точно настраивают показатель преломления стекла). Это тщательное наложение слоев создает структуру сердцевины и оболочки, необходимую для передачи света.
Как только заготовка готова, начинается настоящее волшебство:

Рисование волокна

Преформа устанавливается вертикально в высокой конструкции, называемой чертежная башня.

1. Обогрев: Нижний кончик заготовки попадает в высокотемпературную печь, часто индукционно-нагреваемую графитовую печь, достигающую температуры около 2000°C. Это точно размягчает стеклянный кончик.
2. Рисунок: Размягченное стекло тянется вниз, растягиваясь в тонкое волокно, обычно диаметром всего 125 микрон (примерно толщина человеческого волоса). Гравитация помогает, но скорость тяги тщательно контролируется кабестаном в нижней части башни.
3. Контроль диаметра: Во время вытяжки лазерные датчики диаметра постоянно измеряют волокно. Эти данные возвращаются в контроллер кабестана, который регулирует скорость вытяжки в режиме реального времени, чтобы поддерживать невероятно постоянный диаметр. Даже незначительные изменения могут повлиять на производительность волокна.

Защитное покрытие

Как только волокно вытягивается, пока оно еще чистое и прочное, оно немедленно проходит через аппликаторы покрытия. Это имеет решающее значение, поскольку голое стекловолокно на удивление хрупкое и подвержено поверхностным дефектам, которые резко снижают его прочность.

1. Двухслойное покрытие: Обычно наносят два слоя УФ-отверждаемого акрилатного полимера.
   • Внутренний слой: Мягкий слой с низким модулем упругости действует как буфер, предохраняя волокно от микроизгибов (небольших резких изгибов, вызывающих потерю сигнала).
   • Внешний слой: Более твердый, высокомодульный слой обеспечивает устойчивость к царапинам и механическую защиту.
2. УФ-отверждение: После нанесения покрытия волокно проходит через ультрафиолетовые (УФ) лампы. Эти лампы мгновенно отверждают жидкие акрилатные покрытия, затвердевая в защитную оболочку. Финальное покрытое волокно обычно имеет диаметр 250 микрон.
3. Контрольные испытания: Часто волокно проходит контрольные испытания в режиме онлайн, подвергая его определенному уровню натяжения, чтобы убедиться, что оно соответствует минимальным требованиям прочности.
   Весь этот процесс вытяжки и покрытия происходит непрерывно на высоких скоростях, иногда достигая более 2000 метров в минуту. Полученное 250-микронное волокно с покрытием затем наматывается на большие катушки, готовые к последующим этапам кабельной разводки. Понимание этой скрупулезной подготовки помогает понять, почему высококачественное волокно является необходимой отправной точкой для любого надежного оптического кабеля.

Какие машины необходимы для буферизации оптического волокна?

Необработанное волокно 250 микрон все еще слишком деликатно для простого обращения или прямого терминирования. Буферизация кажется дополнительным шагом, увеличивающим стоимость. Но пропуск надлежащей буферизации приводит к повреждению волокна во время установки или использования, вызывая сбои сигнала и дорогостоящий ремонт. Знание основных механизмов гарантирует, что ваши оптические волокна получат правильную защиту.
Основные буферные машины включают в себя стенды для отдачи волокон, экструдеры для плотной или свободной буферизации, точные охлаждающие желоба, кабестаны, системы натяжения и интегрированные элементы управления. Для свободных трубок также важны системы наполнения гелем и контроль избыточной длины волокна (EFL).

Буферизация добавляет следующий уровень защиты и простоты обработки к покрытому волокну толщиной 250 микрон. В HONGKAI мы помогаем клиентам выбирать буферные линии, такие как от Rosendahl Nextrom (например, их линии RL-T для плотная буферизация²) на основе окончательного применения кабеля. Два основных метода: плотная буферизация² и буферизация со свободными трубками.

Экструзия плотного буфера

Этот процесс наносит слой пластика (например, ПВХ или LSZH) непосредственно на 250-микронное волокно, обычно увеличивая диаметр до 900 микрон (0,9 мм). Это делает волокно более похожим на тонкую проволоку, более простым в обращении и подключении, особенно для внутренних применений, таких как коммутационные шнуры или кабели для помещений.

• Линия: А плотная буферизация² Для линии необходимы точные компоненты:
  • Отдача волокна: Аккуратно разматывает волокно толщиной 250 микрон, поддерживая постоянное низкое натяжение.
  • Экструдер: Небольшой, высокоточный экструдер расплавляет буферный материал. Специализированная головка крейцкопфа обеспечивает равномерное течение материала вокруг волокна. Точный контроль температуры имеет жизненно важное значение для предотвращения повреждения волокна или создания несоответствий. Я помню, как устранял неполадки в случае, когда было сложно снять буфер; небольшая регулировка температурного профиля экструдера имела огромное значение для клиента.
  • Охлаждающий желоб: Водяное охлаждение быстро затвердевает буфер. Длина и температурный профиль тщательно контролируются.
  • Контроль диаметра: Лазерные датчики постоянно измеряют диаметр 900 микрон, обеспечивая обратную связь для регулировки скорости линии или производительности экструдера. Концентричность (насколько центрировано волокно в буфере) также является ключевым фактором.
  • Якорный и приемный барабан: Шпиндель протягивает волокно через линию, синхронизированную с отдачей. Приемник наматывает готовое буферизированное волокно толщиной 900 микрон.

Производство свободных трубок

Здесь одно или несколько волокон диаметром 250 микрон помещаются в пластиковую трубку (часто из ПБТ — полибутилентерефталата), которая имеет значительно больший внутренний диаметр, чем сами волокна. Это «свободное» пространство обычно заполняется водоблокирующим гелем или включает в себя набухающие в воде нити/ленты. Такая конструкция изолирует волокна от внешних механических сил и температурных колебаний, что делает ее идеальной для наружных кабелей.

• Линия: Линия со свободными трубками более сложная:
  • Несколько волоконных отдач: Необходимо подавать несколько волокон (иногда 12 или 24) одновременно.
  • Система наполнения гелем (опционально): Если используется гель, прецизионный насос впрыскивает его в матрицу экструдера трубки в тот момент, когда трубка формируется вокруг волокон.
  • Экструдер: Формирует пластиковую трубку вокруг пучка волокон. Выбор материала (например, PBT) имеет решающее значение для долговечности и устойчивости к воздействию окружающей среды.
  • Охлаждение и калибровка: Охлаждающие ванны затвердевают трубу. Вакуумные баки могут использоваться для точного контроля диаметра и круглости (калибровки).
  • Контроль избыточной длины волокна (EFL): Это критически важно. Система тщательно контролирует скорость волокна относительно скорости экструзии трубки, создавая небольшое количество дополнительной длины волокна внутри трубка. Этот EFL позволяет кабелю растягиваться или сжиматься (например, из-за изменения температуры) без нагрузки на сами волокна. Современные линии имеют сложный мониторинг и управление EFL.
• Ключевые машины: Такие бренды, как Rosendahl Nextrom, предлагают специализированные линии по производству рулонов со свободной укладкой, предназначенные для высокоскоростного производства и точного управления EFL.
  Выбор между плотной и свободной буферизацией полностью зависит от предполагаемой среды использования кабеля и требований к его эксплуатационным характеристикам.

Как крутильные машины влияют на производительность оптического кабеля?

Для надежного кабеля недостаточно просто иметь буферизованные волокна. Если волокна просто спутаны хаотично, кабель будет слабым, склонным к перекручиванию, а сигналы могут легко ухудшаться при изгибе или натяжении. Неправильная скрутка напрямую приводит к плохой работе кабеля и сбоям в установке. Понимание скрутки является ключом к созданию надежной структуры кабеля.
Крутильные машины, в частности SZ-скрутка³ линии, точно размещают буферизованные волокна или свободные трубки вокруг центрального элемента прочности. Эта организованная структура определяет гибкость кабеля, прочность на разрыв, сопротивление раздавливанию и защищает волокна от потерь на изгиб, обеспечивая оптимальную и стабильную работу.

После буферизации следующим важным шагом является организация этих защищенных волокон (или заполненных волокнами трубок) в связный сердечник кабеля. Это делается путем скручивания, как правило, вокруг центрального силового элемента (CSM). Скручивание — это не просто связывание; это создание определенной геометрической конфигурации, которая придает кабелю его основные механические характеристики. Доминирующим методом сегодня, особенно для универсальных кабелей, является SZ-скрутка³.

SZ Stranding: Гибкий стандарт

Вместо того, чтобы непрерывно скручивать элементы в одном направлении (как традиционная веревка), SZ-скрутка³ скручивает буферизованные волокна или свободные трубки вперед и назад вокруг CSM в короткие, чередующиеся спиральные секции (скручивание в форме буквы «S», за которым следует скручивание в форме буквы «Z»).

• Почему СЗ? Самое большое преимущество — это доступ в середине пролета. Поскольку трубки не заперты в непрерывную спираль, вы можете вырезать окно в конечной оболочке кабеля и легко получить доступ к определенной трубке (например, для отвода FTTH), не разрезая весь кабель или не нарушая другие элементы. Это невероятно ценно для распределительных сетей. SZ-скрутка³ также лучше справляется с напряжением кручения, чем спиральная скрутка, что повышает производительность в широком диапазоне температур.
• Машина: Ан SZ-скрутка³ Линия (например, серия RL-V от Rosendahl Nextrom) объединяет несколько компонентов:
  • Выплаты по элементам: Удерживайте катушки со свободными трубками или плотно упакованными волокнами, подавая их с точным контролем натяжения.
  • Выплата CSM: Питает центральный силовой элемент (пластик или стальная проволока).
  • Узел скручивания SZ: Это ядро. Оно использует качающиеся направляющие или вращающиеся планетарные водила для придания реверсивных S и Z закручиваний элементам, когда они сходятся вокруг CSM. Длина одной секции S или Z называется «длина свивки».
  • Головки переплета: Нанесите одну или две связующие нити (например, полиэстер) спирально вокруг скрученного сердечника, чтобы удерживать элементы вместе перед нанесением оболочки. Здесь также могут применяться водонабухающие ленты или нити.
  • Якорный и приемный барабан: Протяните скрученный сердечник через леску и намотайте его на барабан.

Центральные силовые элементы (CSM)⁴

Основа сердечника кабеля, обеспечивающая прочность на растяжение (сопротивление натяжению) и защиту от прогиба.

• Пластик, армированный волокном (FRP): Композитный стержень, обычно стекловолокно в полимерной матрице. Он прочный, легкий и диэлектрический (непроводящий), что делает его идеальным для полностью диэлектрических кабелей, часто используемых вблизи линий электропередач или в средах с потенциальными электрическими помехами.
• Стальная проволока: Обеспечивает очень высокую прочность на разрыв. Используется, когда приоритетом является максимальная прочность на разрыв, а проводимость не является проблемой.

Контроль – это ключ

Успех в посадке на мель зависит от контроля:

• Напряжение: Каждый элемент должен подаваться под точно контролируемым натяжением. Неравномерное натяжение означает, что некоторые элементы могут нести большую нагрузку, чем другие, под нагрузкой, что может привести к потенциальной деформации или разрыву волокна.
• Длина шага/слоя: Плотность скручивания влияет на гибкость и плотность упаковки. Системы управления управляют скоростями отдачи, колебаниями скручивающего узла и скоростью линии для достижения целевой длины скрутки и структуры.
• EFL (в свободных трубках): Даже во время скручивания EFL внутри каждой свободной трубки должен быть сохранен. Процесс SZ разработан с учетом этого.
  Вот как SZ-скрутка³ сопоставимо со старыми спиральными методами:

Освоение процесса скручивания, особенно SZ-скрутка³, имеет основополагающее значение для производства кабеля, который хорошо себя чувствует во время монтажа и сохраняет превосходные оптические характеристики на протяжении всего срока службы.

Почему окончательный процесс нанесения оболочки так важен для оптических кабелей?

Внешняя оболочка кажется простой — просто пластиковое покрытие. Легко упустить ее важность. Но если этот последний слой выходит из строя, чувствительное оптическое ядро подвергается воздействию влаги, физических повреждений и солнечного света, что приводит к преждевременному выходу кабеля из строя и отключению сети. Понимание процесс нанесения покрытия⁵ подчеркивает его важную защитную роль.
Финал процесс нанесения покрытия⁵ использует надежную экструзионную линию для нанесения жесткой внешней оболочки кабеля. Эта оболочка имеет жизненно важное значение, защищая сердечник от влаги, истирания, ультрафиолетового излучения, химикатов и усилий при установке, обеспечивая долгосрочную выживаемость и производительность кабеля.

После того, как сердечник идеально скручен, последним этапом производства является наложение внешней оболочки. Обычно это делается на специальной экструзионной линии для оболочки, которая концептуально похожа на буферные линии, но построена больше и мощнее для обработки всего сердечника кабеля и нанесения более толстого слоя материала. Думайте об оболочке как о броне кабеля — это основной интерфейс между деликатными оптическими элементами и суровыми реалиями среды установки. В HONGKAI мы подчеркиваем, что выбор правильного материала оболочки и обеспечение безупречного процесса нанесения не подлежат обсуждению для долговечности кабеля. Поставщики оборудования, такие как Rosendahl Nextrom (например, их линии RL-M) и Maillefer, предлагают передовые решения для оболочки.

Выбор правильной брони: материалы куртки

Материал оболочки определяет, где и как кабель может быть безопасно и эффективно использован. Каждый из них имеет определенные сильные стороны:

• Полиэтилен (ПЭ): Рабочая лошадка для наружных кабелей. Отличная устойчивость к влаге и ультрафиолетовому излучению (при использовании технического углерода). Он устойчив к истиранию, что делает его идеальным для протяжки в каналах, воздушных установок или прямой прокладки в земле. Различные плотности (LDPE, MDPE, HDPE) обеспечивают различные уровни гибкости и твердости.
• Поливинилхлорид (ПВХ): Распространен для внутренних кабелей из-за своей гибкости, присущей огнестойкости и относительно низкой стоимости. Широко используется для коммутационных шнуров и горизонтальной прокладки кабелей внутри зданий. Его главный недостаток — выделение дыма и едких газов при горении.
• Малодымный, безгалогеновый (LSZH): Все чаще указывается для внутренних помещений, где пожарная безопасность имеет первостепенное значение (центры обработки данных, туннели, общественные здания, корабли). Эти соединения являются огнестойкими, но производят очень мало дыма и не выделяют токсичных галогенных газов при воздействии огня. Они могут быть немного менее гибкими или прочными, чем ПВХ/ПЭ, и часто стоят дороже. Я работал с клиентом, который прокладывал кабели в большом больничном комплексе; LSZH был предписан правилами безопасности, требующими тщательной настройки экструзионной линии для работы с определенным соединением.
• Полиамид (Нейлон/ПА): Редко используется в качестве основной оболочки, но часто применяется как тонкий, прочный внешний слой поверх ПЭ или ПВХ. Он обеспечивает исключительную устойчивость к истиранию, химикатам и, что важно, термитам или грызунам, что делает его ценным для кабелей, прокладываемых непосредственно в земле в сложных ландшафтах.
• Термопластичный полиуретан (ТПУ): Премиальный материал, обеспечивающий исключительную стойкость к истиранию, превосходную гибкость (даже при низких температурах), хорошую химическую стойкость и общую прочность. Используется для сложных применений, таких как промышленная автоматизация, военные полевые кабели или многоразовые кабели развертывания.
  Вот краткая справка:

Линия по производству кожухов в действии

Надевание куртки включает в себя несколько скоординированных этапов:

• Основная выплата: Барабан, удерживающий полностью скрученный сердечник (со стяжками, лентами и т. д.), подается в линию под контролируемым натяжением.
• Подготовка ядра: Иногда включает предварительный нагрев сердечника для лучшей адгезии оболочки или применение дополнительных водоблокирующих элементов при необходимости. Для некоторых пластиков может потребоваться сушка материала.
• Экструдер: Мощный экструдер расплавляет выбранный оболочка компаунд⁶. Крейцкопфная головка пресс-формы нагнетает расплавленный пластик вокруг сердечника, образуя оболочку. Решающее значение имеет контроль температуры и давления.
• Охлаждающий желоб: Обширные желоба водяного охлаждения быстро и контролируемо затвердевают в оболочке, часто охватывая значительную длину, что позволяет выдерживать высокие скорости линии.
• Диаметр и концентричность: Лазерные датчики измеряют окончательный внешний диаметр и проверяют, что толщина оболочки равномерна по всему периметру (концентричность). Слабые места могут возникнуть, если сердечник не отцентрирован.
• Печать: Высокоскоростные струйные или лазерные принтеры наносят на поверхность куртки важную информацию: производитель (ГОНКАЙ⁷!), тип кабеля, количество волокон, соответствие стандартам, маркировка длины, дата производства/код партии. Это имеет решающее значение для идентификации, установки и прослеживаемости.
• Якорный и приемный барабан: Большой, мощный кабестан протягивает готовый кабель через линию. Синхронизированная система намотки наматывает кабель на конечный транспортировочный барабан или катушку, часто справляясь с очень тяжелыми весами. Продвинутые системы могут интегрировать скрутку и оболочку в тандемные линии (как предлагают такие компании, как Maillefer) для повышения эффективности.

Качество превыше всего

Окончательная куртка подвергается строгие проверки⁸. Он должен соответствовать спецификациям толщины, противостоять раздавливанию, выдерживать натяжение без разрыва, выдерживать температурные циклы и не допускать попадания влаги в течение десятилетий. Обеспечение высококачественной оболочки является последним, критически важным этапом в производстве надежного оптического кабеля.

Заключение

Эффективное изготовление оптических кабелей подразумевает овладение подготовкой волокон, буферизацией, скручиванием и оболочкой. Выбор правильных машин и контроль каждого процесса гарантируют качество. ГОНКАЙ⁷ предлагает комплексные решения в области машиностроения для вашего успеха.