Bắt đầu một dây chuyền sản xuất sợi quang có vẻ đáng sợ, đúng không? Khoản đầu tư rất lớn và công nghệ thì phức tạp. Việc lựa chọn thiết bị sai có thể dẫn đến chất lượng cáp kém, chậm trễ sản xuất và lãng phí vốn, gây tổn hại đến doanh nghiệp của bạn ngay cả trước khi nó bắt đầu. Hiểu được máy móc thiết yếu là bước quan trọng đầu tiên của bạn hướng tới thành công.
Thiết bị sản xuất sợi quang chính bao gồm tháp kéo để tạo sợi, dây màu và dây đệm để bảo vệ và nhận dạng, máy bện (như dây bện SZ) để lắp ráp lõi cáp và dây bọc để áp dụng lớp vỏ bảo vệ cuối cùng. Thiết bị kiểm soát chất lượng toàn diện cũng rất quan trọng trong suốt quá trình.¹²
Nắm được các giai đoạn chính là một khởi đầu tốt, nhưng quyết định thành bại thực sự xảy ra khi bạn chọn máy móc cụ thể cho từng bước. Mọi thứ từ tốc độ sản xuất đến hiệu suất của cáp cuối cùng đều phụ thuộc vào những lựa chọn này. Thật dễ bị lạc vào các thông số kỹ thuật. Đó là lý do tại sao chúng ta cần đi sâu hơn vào từng phần quan trọng của quy trình. Hãy cùng phân tích từng thiết bị thiết yếu mà bạn sẽ cần, để bạn có thể xây dựng một dây chuyền sản xuất đáng tin cậy và hiệu quả. Hãy tiếp tục đọc để hiểu chính xác những gì cần có để tạo ra cáp quang chất lượng cao.

Những máy nào là quan trọng trong việc kéo sợi?

Bạn đang nghĩ đến việc sản xuất sợi thủy tinh thực tế? Đây là công việc cực kỳ chính xác. Ngay cả những lỗi cực nhỏ trong sợi cũng có thể gây mất tín hiệu đáng kể sau này. Sử dụng thiết bị kéo không phù hợp hoặc hiệu chuẩn kém thường dẫn đến đứt sợi trong quá trình sản xuất, đường kính không đồng đều và cuối cùng là sản phẩm không đáp ứng được các tiêu chuẩn về hiệu suất.
Máy chính là Tháp kéo sợi¹. Hệ thống tích hợp này cẩn thận làm tan chảy đầu của một phôi thủy tinh tinh khiết và kéo nó vào sợi quang mỏng như sợi tóc, ngay lập tức phủ lớp phủ bảo vệ. Máy tiện phôi cũng cần thiết trước để chuẩn bị thanh thủy tinh một cách hoàn hảo.
!
Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về quy trình kéo sợi. Đây có thể được coi là bước quan trọng nhất và nhạy cảm nhất về mặt công nghệ trong sản xuất sợi quang. Mục tiêu là lấy một thanh thủy tinh lớn, rắn, được gọi là phôi, và kéo nó xuống thành một sợi liên tục thường chỉ có đường kính 125 micromet - khoảng độ dày của một sợi tóc người - trong khi vẫn duy trì độ tinh khiết cực cao và hình học chính xác. Nghiên cứu xác nhận rằng những sai sót nhỏ xuất hiện ở đây có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng tín hiệu hoặc gây ra đứt gãy ².

Khuôn thủy tinh

Mọi thứ bắt đầu từ phôi. Đây không phải là bất kỳ loại thủy tinh nào; mà là silica nóng chảy siêu tinh khiết. Các nhà sản xuất hàng đầu thường sử dụng các quy trình như Lắng đọng hơi bên ngoài (OVD) để tạo ra các phôi có khả năng mất tín hiệu cực kỳ thấp. Bản thân phôi chứa lõi và cấu trúc lớp phủ cần thiết để truyền ánh sáng. Chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc tính của sợi cuối cùng. Trước khi kéo, phôi có thể được kiểm tra các lỗi và lắp trên máy tiện phôi. Tại đây, phôi có thể được định hình chính xác, làm sạch và đôi khi được khắc để đảm bảo bề mặt bắt đầu hoàn hảo. Bất kỳ sự nhiễm bẩn hoặc khuyết điểm nào trên bề mặt phôi đều có thể dẫn đến các khuyết tật trong sợi được kéo.

Các thành phần của tháp vẽ

Bản thân tháp vẽ là một cấu trúc cao, nhiều tầng được thiết kế để ổn định và kiểm soát chính xác. Nó tích hợp một số thành phần chính hoạt động hài hòa:

1. Cơ chế cấp phôi: Điều này giữ phôi theo chiều thẳng đứng và hạ phôi chính xác vào lò. Kiểm soát tốc độ nạp liệu là rất quan trọng để duy trì đường kính sợi đồng đều.
2. Lò nung nhiệt độ cao: Lò này hoạt động ở nhiệt độ cực cao, thường là khoảng 2000°C (3600°F), để làm mềm đầu của phôi thủy tinh. Lò điện trở than chì hoặc lò cảm ứng là những lựa chọn phổ biến. Kiểm soát nhiệt độ chính xác là hoàn toàn cần thiết; sự dao động có thể gây ra sự thay đổi về đường kính và độ bền của sợi. Các nguồn tin trong ngành đề cập đến lò than chì cảm ứng và tia laser năng lượng cao đôi khi được sử dụng.
3. Đo đường kính: Được đặt ngay bên dưới lò, các đồng hồ đo dựa trên laser liên tục đo đường kính sợi khi nó được kéo ra. Dữ liệu này phản hồi lại hệ thống điều khiển theo thời gian thực để điều chỉnh tốc độ kéo (hoặc đôi khi là tốc độ nạp phôi) để duy trì đường kính mục tiêu (ví dụ: 125 µm) với độ chính xác dưới micron.
4. Thiết bị phủ lớp phủ: Khi sợi thủy tinh trần nổi lên từ lò nung, nó cực kỳ mỏng manh và dễ bị các khuyết tật bề mặt do mài mòn hoặc độ ẩm. Để bảo vệ nó ngay lập tức, một hoặc hai lớp phủ polyme acrylate có thể đóng rắn bằng tia UV được áp dụng. Các dụng cụ ứng dụng sử dụng khuôn chính xác để đảm bảo lớp phủ đồng tâm xung quanh sợi, thường đưa tổng đường kính lên 245-250 µm. Độ dày lớp phủ và độ đồng tâm đồng nhất rất quan trọng đối với hiệu suất của sợi và quá trình xử lý sau này.
5. Lò sấy UV: Đèn cực tím cường độ cao làm đông cứng lớp phủ acrylate lỏng nhanh chóng, đông cứng chúng thành lớp bảo vệ trước khi sợi tiếp xúc với bất kỳ thành phần cơ học nào. Quá trình đông cứng thích hợp đảm bảo lớp phủ cung cấp khả năng bảo vệ đầy đủ và không gây mất tín hiệu (uốn cong vi mô).
6. Hệ thống kéo tời/máy kéo: Nằm gần đáy tháp, tời cung cấp lực kéo để kéo sợi từ đầu phôi đã mềm. Tốc độ của nó được kiểm soát chính xác, thường đạt 10-20 mét mỗi giây, hoạt động phối hợp với vòng phản hồi đo đường kính. Việc kéo trơn tru, nhất quán là điều cần thiết.
7. Hệ thống kiểm soát căng thẳng: Các vũ công hoặc cảm biến lực theo dõi và duy trì độ căng cụ thể, thấp trên sợi trong suốt quá trình kéo. Độ căng không chính xác có thể dẫn đến sự thay đổi đường kính hoặc thậm chí là đứt.
8. Hệ thống cuộn: Cuối cùng, sợi phủ được quấn vào một cuộn lớn. Các mẫu quấn chính xác được sử dụng để ngăn ngừa hư hỏng và đảm bảo sợi có thể dễ dàng tháo ra trong các quy trình tiếp theo. Một phôi đơn có thể tạo ra bất kỳ sợi nào từ vài km đến hơn 25 km.
   Tôi nhớ đã đến thăm một cơ sở vật chất đang phải vật lộn với tình trạng đứt sợi quang thường xuyên. Sau khi kiểm tra nhiệt độ lò và căn chỉnh, chúng tôi phát hiện ra rằng những rung động nhỏ từ nền móng của tòa nhà chính là thủ phạm. Việc lắp đặt cách ly rung động tốt hơn cho tháp đã giải quyết được vấn đề này. Điều này cho thấy quy trình này nhạy cảm như thế nào. Tại HONGKAI, chúng tôi tập trung vào việc cung cấp các giải pháp tháp kéo ổn định, giải quyết các vấn đề tiềm ẩn như rung động và ô nhiễm trong môi trường phòng sạch xung quanh khu vực lò và lớp phủ ².

Sợi được nhuộm màu và đệm như thế nào?

Khi bạn có sợi trần, được phủ (khoảng 250µm), nó vẫn rất mỏng manh và thực tế là vô hình. Việc xử lý hàng trăm sợi giống hệt nhau này trong một sợi cáp là điều không thể. Nếu không có nhận dạng rõ ràng và bảo vệ bổ sung, các kỹ thuật viên tại hiện trường sẽ phải đối mặt với cơn ác mộng trong quá trình lắp đặt và bảo trì, dẫn đến các lỗi tốn kém và sự chậm trễ.
Các sợi thường đi qua Tô màu và tua lại các đường³ Đầu tiên, áp dụng mực UV để nhận dạng theo mã màu tiêu chuẩn. Sau đó, tùy thuộc vào thiết kế cáp, chúng chuyển sang Dây chuyền phủ lớp thứ cấp⁴ để thêm một lớp đệm chặt hoặc được đặt bên trong các ống lỏng lẻo để tăng cường khả năng bảo vệ cơ học và môi trường.

Hãy đi sâu hơn vào các giai đoạn tô màu và đệm. Các quy trình này chuẩn bị sợi đã kéo để lắp ráp vào cấu trúc cáp, giúp dễ xử lý, nhận dạng và cung cấp mức độ bảo vệ cần thiết cho ứng dụng dự định của nó.

Màu sợi

Mục đích chính của việc tô màu là để nhận dạng. Trong cáp nhiều sợi, mỗi sợi cần phải được nhận dạng duy nhất. Các tiêu chuẩn quốc tế (như TIA-598-C) định nghĩa mã màu, thường sử dụng chuỗi 12 màu chuẩn (Xanh lam, Cam, Xanh lục, Nâu, Xám, Trắng, Đỏ, Đen, Vàng, Tím, Hồng, Xanh nước biển). Đối với số lượng sợi trên 12, các màu sẽ lặp lại, thường kết hợp với các dấu vòng hoặc sọc được thêm vào trong quá trình tô màu hoặc bằng cách nhóm các sợi màu trong các ống đệm màu khác nhau.
Các Tô màu và tua lại dòng thực hiện nhiệm vụ này. Các thành phần chính bao gồm:

1. Cuộn dây trả tiền: Giữ cuộn sợi đã kéo, được phủ (thường có đường kính 250 µm). Cần kiểm soát độ căng chính xác ở đây để tránh làm hỏng sợi.
2. Dụng cụ bôi mực: Phương pháp này áp dụng một lớp mực mỏng có thể đóng rắn bằng tia UV lên bề mặt sợi. Có nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm đưa sợi qua khuôn chứa mực hoặc sử dụng dụng cụ bôi mực dạng con lăn. Các dây chuyền tốc độ cao đòi hỏi hệ thống bôi mực và loại bỏ mực thừa rất hiệu quả (như khăn lau khí) để đảm bảo lớp mực mịn, đồng đều. Các đơn vị đánh dấu vòng cũng có thể được tích hợp tại đây.
3. Lò sấy UV: Tương tự như tháp vẽ, đèn UV làm khô mực nhanh chóng. Năng lượng làm khô phải đủ để làm khô hoàn toàn mực mà không làm quá nóng sợi hoặc lớp phủ chính của nó. Các dây chuyền tiên tiến thường sử dụng hệ thống UV nhập khẩu chất lượng cao để đảm bảo độ tin cậy.
4. Kiểm soát lực căng và tời: Kéo sợi qua đường dây với tốc độ và độ căng được kiểm soát. Tốc độ có thể thay đổi đáng kể, với các đường dây hiện đại đạt từ hàng trăm đến 3000 mét mỗi phút.
5. Bộ cuộn thu: Quấn sợi màu vào một cuộn mới, sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo (đệm hoặc bện). Quấn chính xác một lần nữa là quan trọng. Tự động hóa là chìa khóa ở đây, với các hệ thống thường sử dụng PLC (như Siemens) cho phép một người vận hành quản lý nhiều dây chuyền.
   Một thách thức mà tôi thường thấy khách hàng gặp phải là đạt được độ bám màu và độ rực rỡ đồng đều ở tốc độ cao. Tối ưu hóa công thức mực, cường độ đèn UV và tốc độ đường truyền là rất quan trọng.

Lớp phủ thứ cấp (Đệm)

Đệm bổ sung khả năng bảo vệ cơ học vượt ra ngoài lớp phủ chính mỏng (250µm). Có hai loại chính:

1. Đệm chặt chẽ: Trong quá trình này, một hoặc nhiều lớp polyme (như PVC, hợp chất LSZH hoặc đôi khi là nylon hoặc Hytrel) được đùn trực tiếp lên sợi phủ 250 µm, thường đưa đường kính lên tới 900 µm (0,9 mm). Điều này tạo ra một đơn vị sợi chắc chắn, dễ xử lý và kết nối trực tiếp hơn. Nó phổ biến trong cáp trong nhà (dây vá, cáp phân phối). Đệm chặt chẽ Đường kẻ bao gồm:
   • Chi phí sợi quang: Việc xử lý nhiều sợi quang cùng lúc là điều phổ biến.
   • Bộ phận làm nóng trước: Làm ấm sợi một chút để tăng cường độ bám dính.
   • Máy đùn có đầu chữ thập: Làm tan chảy polyme đệm và áp dụng nó xung quanh sợi bằng khuôn chính xác. Kiểm soát nhiệt độ và áp suất là chìa khóa để đạt được đường kính và độ đồng tâm chính xác mà không gây ứng suất nhiệt cho sợi. Một số dây chuyền đủ linh hoạt để xử lý cả ứng dụng đệm chặt chẽ và "lớp vỏ siêu nhỏ" nhỏ hơn.
   • Máng làm mát: Sử dụng nước (thường ấm lúc đầu, sau đó mát dần) để đông đặc lớp đệm mà không gây ứng suất. Có thể sử dụng các phần chân không để hiệu chuẩn.
   • Đồng hồ đo đường kính và kiểm soát độ căng: Đồng hồ đo laser theo dõi đường kính, đảm bảo tính nhất quán.
   • Tời và tời kéo.
2. Đệm ống lỏng: Tại đây, nhiều sợi màu (thường là 2 đến 24, đôi khi nhiều hơn) được đặt lỏng lẻo bên trong một ống polyme (thường là PBT – Polybutylene Terephthalate, được biết đến với độ ổn định và khả năng chống chịu). Ống có đường kính bên trong lớn hơn bó sợi, cho phép chúng di chuyển tự do. Điều này cô lập các sợi khỏi các lực cơ học bên ngoài (như lực căng và uốn cong) và cho phép giãn nở/co lại khi nhiệt độ thay đổi, khiến nó trở nên lý tưởng cho cáp ngoài trời. Các ống thường được đổ đầy gel chặn nước hoặc chứa các thành phần có thể nở ra (sợi/băng) để ngăn nước xâm nhập. Dây chuyền sản xuất ống rời phức tạp hơn:
   • Số sợi trả về: Dành cho sợi nhiều màu (ví dụ: 12 hoặc 24 sợi trả về).
   • Bộ phận tập hợp sợi/dao động: Bó các sợi và tạo ra dao động nhẹ hoặc "chiều dài sợi thừa" (EFL) so với ống. Điều này đảm bảo sợi không chịu tải kéo khi cáp uốn cong hoặc co lại. Kiểm soát EFL chính xác là rất quan trọng đối với hiệu suất nhiệt độ.
   • Máy đùn có đầu chữ thập: Đùn ống PBT xung quanh bó sợi. Quá trình nạp gel thường diễn ra đồng thời thông qua khuôn đầu chữ thập.
   • Máy bơm gel/Dụng cụ bôi: Nếu chứa gel, sẽ tiêm chính xác gel có tính lưu biến bằng các máy bơm định lượng chính xác.
   • Máng làm mát: Làm mát và đông cứng ống.
   • Kiểm soát đường kính/độ dày thành: Máy đo laser hoặc máy quét siêu âm theo dõi kích thước.
   • Capstan và Take-up (thường là trên các trống lớn). Các dây chuyền hiện đại hỗ trợ sản xuất ống cho 1 đến 12 (hoặc nhiều hơn) sợi.
     Việc lựa chọn giữa đệm chặt và ống lỏng phụ thuộc hoàn toàn vào ứng dụng cáp. Đệm chặt giúp xử lý dễ dàng hơn khi kết thúc, trong khi ống lỏng cung cấp khả năng bảo vệ cơ học và môi trường vượt trội cho chính các sợi. Tại HONGKAI, chúng tôi cung cấp cả hai loại dây chuyền phủ thứ cấp và giúp khách hàng lựa chọn loại phù hợp nhất cho hỗn hợp sản phẩm của họ ¹². Việc đảm bảo các thông số đùn chính xác, đặc biệt là đối với các ống rời để đạt được EFL chính xác, đòi hỏi phải có chuyên môn và khả năng kiểm soát máy móc chính xác.

Thiết bị nào lắp ráp sợi quang vào lõi cáp?

Bạn có sợi màu, có thể được bảo vệ trong ống đệm. Nhưng chúng vẫn là các thành phần riêng lẻ. Làm thế nào để bạn kết hợp chúng lại với nhau một cách có hệ thống để tạo thành cấu trúc trung tâm của cáp? Chỉ bó chúng lại một cách ngẫu nhiên sẽ không hiệu quả; cáp sẽ thiếu độ bền, tính tổ chức và hiệu suất nhất quán, đặc biệt là khi uốn cong hoặc căng.
Dây bện được sử dụng để xoắn các sợi đệm hoặc ống lỏng quanh một thành phần chịu lực trung tâm, tạo thành lõi cáp ổn định. Loại phổ biến nhất cho cáp quang là Dây bện SZ, được biết đến với tính linh hoạt và tốc độ. Dây neo hành tinh là công nghệ cũ hơn đôi khi được sử dụng cho các công trình xây dựng cụ thể.

Hãy cùng đi sâu hơn vào quá trình mắc cạn. Đây là nơi các sợi hoặc nhóm sợi riêng lẻ (thường nằm trong các ống lỏng lẻo hoặc là các đơn vị đệm chặt) được kết hợp với các thành phần khác như các thành phần chịu lực, chất độn và vật liệu chặn nước để tạo thành cấu trúc chính hoặc "lõi" của cáp quang. Cách sắp xếp các thành phần này ảnh hưởng đáng kể đến tính linh hoạt của cáp, sức bền kéo, kích thước và khả năng phù hợp với nhiều môi trường lắp đặt khác nhau.

SZ mắc cạn

Đây là phương pháp chủ đạo để mắc kẹt các ống lỏng lẻo trong sản xuất cáp quang hiện đại, đặc biệt là đối với cáp ngoài trời và cáp có số lượng sợi quang cao. Tên "SZ" xuất phát từ thực tế là các ống được mắc kẹt theo đường xoắn ốc, nhưng hướng của đường xoắn ốc đảo ngược theo chu kỳ (ví dụ, nhiều vòng theo hướng 'S', sau đó nhiều vòng theo hướng 'Z'). Sự đảo ngược này là chìa khóa.
Các tính năng và thành phần chính của một Dây bện SZ:

1. Tiền trả: Những thứ này giữ các cuộn hoặc tang trống của ống lỏng, sợi đệm chặt hoặc thanh độn. Chúng thường cố định, nghĩa là các cuộn không xoay quanh trục trung tâm của dây. Kiểm soát độ căng chính xác trên từng thành phần là rất quan trọng, vì độ căng nhất quán đảm bảo cấu trúc lõi đồng nhất. Các dây cao cấp tập trung vào việc giảm thiểu biến động độ căng.
2. Thanh toán cho thành viên trung tâm: Cung cấp cho thành phần chịu lực trung tâm (CSM), thường là thanh nhựa gia cường sợi thủy tinh (GRP) hoặc đôi khi là dây thép phủ nhựa. Điều này tạo thành xương sống của lõi cáp, cung cấp sức bền kéo.
3. Lồng mắc cạn/Bộ dao động: Đây là trái tim của sợi SZ. Các ống/sợi đi qua các thanh dẫn trên một tấm hoặc lồng quay dao động qua lại theo trục trong khi quay, tạo ra lớp S và Z đảo ngược. Cơ chế thông minh này tránh tạo ra sự xoắn vĩnh viễn trên chính các ống, có lợi cho ứng suất sợi và cho phép tiếp cận giữa nhịp dễ dàng hơn sau này. Cơ chế dao động cũng cho phép tốc độ đường dây rất cao so với xoắn hành tinh.
4. Đầu bìa: Sau khi bện, một hoặc hai sợi liên kết (sợi polyester hoặc sợi có thể trương nở trong nước) được quấn xoắn ốc quanh lõi bện để giữ các ống lại với nhau. Điều này xảy ra ngay sau điểm bện, trước khi cấu trúc lõi có thể giãn ra. Đôi khi, băng chặn nước được áp dụng ở đây thay vì hoặc ngoài sợi.
5. Dụng cụ bôi băng chặn nước/làm đầy gel (Tùy chọn): Đối với một số thiết kế, các khe hở giữa các ống xoắn có thể được đổ đầy gel chặn nước hoặc quấn bằng băng keo trương nở nước trước khi chất kết dính chính được sử dụng để ngăn nước di chuyển theo chiều dọc.
6. Caterpillar/Tàu trục: Kéo toàn bộ cụm dây qua dây ở tốc độ được kiểm soát. Tốc độ, kết hợp với tốc độ dao động và tốc độ quay của lồng xoắn, xác định "chiều dài cuộn" – khoảng cách mà một vòng xoắn hoàn chỉnh (S hoặc Z) được hình thành và chiều dài đảo ngược. Chiều dài cuộn nhất quán rất quan trọng đối với hiệu suất của cáp, đặc biệt là tính linh hoạt và độ ổn định nhiệt độ. Các dây tiên tiến cung cấp khả năng kiểm soát bước rất ổn định.
7. Quầy thu tiền: Quấn lõi cáp đã hoàn thiện vào một chiếc trống lớn, sẵn sàng cho công đoạn tiếp theo (thường là bọc vỏ).
   Ưu điểm chính của phương pháp bện SZ là tốc độ và khả năng tiếp cận sợi giữa nhịp mà không cần cắt tất cả các ống. Phương pháp này cực kỳ hiệu quả trong việc sản xuất khối lượng lớn cáp ống rời tiêu chuẩn phù hợp cho cả ứng dụng ngoài trời và trong nhà. Tôi nhớ một khách hàng đã chuyển từ thiết bị hành tinh cũ sang dây chuyền SZ mới. Năng suất của họ tăng đáng kể, nhưng ban đầu họ gặp khó khăn trong việc điều chỉnh độ căng của ống chính xác trong quá trình đảo ngược, gây ra biến dạng lõi nhẹ. Việc tinh chỉnh các nút điều khiển của tay vũ công trên các lần trả tiền là chìa khóa.

Hành tinh mắc cạn

Đây là phương pháp cũ hơn, mặc dù vẫn được sử dụng cho một số loại cáp nhất định, đặc biệt là những loại cáp yêu cầu hình học rất chính xác hoặc liên quan đến các thành phần không nên trải qua dao động SZ, như lớp bọc kim loại hoặc một số loại cáp lai chuyên dụng. Trong một Đường dây mắc cạn hành tinh, các phần tử trả tiền được gắn trong một lồng quay lớn. Khi lồng quay, các phần tử được đặt xung quanh thành phần trung tâm. Nhìn chung, nó chậm hơn do khối lượng quay nhưng cung cấp độ ổn định hình học cao.

Các thành phần cốt lõi khác

Bên cạnh các sợi/ống và CSM, các thành phần khác thường được đưa vào trong quá trình mắc cạn:

• Thanh phụ: Các thanh nhựa đặc (thường là PE) được dùng để lấp đầy các khoảng trống trong lớp sợi để duy trì hình dạng lõi tròn, đặc biệt là khi số lượng ống không lấp đầy hoàn toàn lớp sợi.
• Các yếu tố ngăn nước: Như đã đề cập, gel, sợi hoặc băng dính rất quan trọng, đặc biệt đối với cáp ngoài trời, để ngăn nước di chuyển dọc theo lõi cáp nếu lớp vỏ bị thủng.
  Việc lựa chọn phương pháp và máy móc bện phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào loại cáp bạn dự định sản xuất, số lượng sợi cần thiết và kỳ vọng về khối lượng của bạn. Tại HONGKAI, chúng tôi cung cấp các giải pháp bện SZ mạnh mẽ được thiết kế riêng cho sản xuất cáp quang và hướng dẫn khách hàng của chúng tôi cấu hình đường dây với số lượng thanh toán, loại chất kết dính và hệ thống điều khiển phù hợp với nhu cầu của họ ¹².

Lớp bảo vệ cuối cùng được áp dụng như thế nào?

Lõi cáp xoắn, ngay cả với chất kết dính và các thành phần chặn nước, vẫn dễ bị tổn thương. Nó cần được bảo vệ khỏi ánh sáng mặt trời (bức xạ UV), độ ẩm, mài mòn trong quá trình lắp đặt, lực nghiền và có khả năng là động vật gặm nhấm hoặc hóa chất, tùy thuộc vào nơi sử dụng. Nếu không có lớp ngoài bền chắc, liên tục, cáp sẽ không thể chịu được sự khắc nghiệt của quá trình lắp đặt hoặc tuổi thọ dự kiến của nó.

Lớp bảo vệ cuối cùng, lớp vỏ ngoài hoặc lớp vỏ bọc, được áp dụng bằng cách sử dụng Dây chuyền áo khoác. Quá trình này bao gồm việc đùn vật liệu nhiệt dẻo (như PE, LSZH, PVC) qua lõi cáp. Dây chuyền tích hợp các thanh trả, máy đùn, hệ thống làm mát, thiết bị đo lường, in ấn và thiết bị thu.

Hãy cùng khám phá quy trình bọc cáp chi tiết hơn. Giai đoạn này tạo cho cáp hình dạng cuối cùng, độ bền và khả năng chống chịu với môi trường. Việc lựa chọn vật liệu bọc cáp và chất lượng ứng dụng của nó rất quan trọng đối với tuổi thọ và hiệu suất của cáp trong môi trường cụ thể của nó (ví dụ: trong nhà, ngoài trời, trên không, chôn trực tiếp, công nghiệp).

Các thành phần của dây chuyền Jacketing

Khác biệt Dây chuyền bọc cáp quang bao gồm một số phần tích hợp hoạt động ăn ý với nhau:

1. Lợi nhuận cốt lõi: Giữ tang lõi cáp xoắn đến từ dây xoắn. Việc trả dây mượt mà với lực căng được kiểm soát là điều cần thiết để đưa lõi vào máy đùn mà không bị xáo trộn.
2. Lợi ích của Thành viên Sức mạnh/Giáp (Tùy chọn): Một số thiết kế cáp kết hợp các thành phần có độ bền bổ sung (sợi aramid như Kevlar®, sợi thủy tinh) hoặc lớp giáp kim loại (băng thép gợn sóng để bảo vệ loài gặm nhấm, dây thép để tăng độ bền kéo) được áp dụng dưới áo khoác chính hoặc tích hợp với nó. Các thanh trả cho các thành phần này được định vị trước đầu đùn. Ripcord, sợi mỏng nhưng chắc được đặt dưới lớp vỏ, cũng được thêm vào đây để các kỹ thuật viên có thể dễ dàng xé lớp vỏ để tiếp cận lõi mà không làm hỏng các sợi.
3. Máy đùn: Đây là máy cốt lõi để nấu chảy các viên nhựa nhiệt dẻo (ví dụ, Polyetylen mật độ cao – HDPE dùng ngoài trời, Không khói, không halogen – LSZH để đảm bảo an toàn trong nhà, Polyvinyl Clorua – PVC cho mục đích chung) và bơm polyme nóng chảy. Nó bao gồm một phễu chứa viên, một thùng được gia nhiệt chính xác với một vít quay được thiết kế riêng cho loại polyme đang được xử lý và động cơ truyền động. Kiểm soát nhiệt độ chính xác dọc theo các vùng thùng (thường sử dụng bộ điều khiển tiên tiến như Omron) là rất quan trọng để làm tan chảy đúng cách, độ nhớt đầu ra ổn định và tránh sự xuống cấp của vật liệu.
4. Khuôn Crosshead: Được gắn vào đầu máy đùn, thanh ngang dẫn lõi cáp qua tâm của nó trong khi nhựa nóng chảy chảy qua các kênh bên trong xung quanh nó và ra ngoài thông qua một cụm đầu và khuôn chính xác. Điều này tạo thành lớp vỏ bọc xung quanh lõi. Thiết kế của dụng cụ đầu ngang (đầu và khuôn) rất quan trọng để đạt được độ dày vỏ bọc chính xác, độ đồng tâm (độ dày đồng đều xung quanh) và độ hoàn thiện bề mặt. Cấu hình dụng cụ áp suất hoặc dụng cụ ống (có kích thước chân không) tồn tại tùy thuộc vào vật liệu và độ hoàn thiện mong muốn.
5. Máng làm mát: Ngay sau thanh trượt, cáp đi vào máng dài chứa đầy nước. Việc làm mát cần phải dần dần và được kiểm soát (thường bắt đầu bằng nước ấm hơn, sau đó là các phần lạnh dần) để làm đông cứng lớp vỏ mà không gây ra ứng suất bên trong, vấn đề co ngót, lỗ rỗng hoặc biến dạng. Các đường dây tốc độ cao yêu cầu máng làm mát nhiều lần rất dài hoặc hiệu quả.
6. Máy sấy: Máy lau khí hoặc máy thổi tốc độ cao sẽ loại bỏ nước còn sót lại trên bề mặt cáp trước khi đo và in.
7. Máy đo đường kính: Máy đo laser liên tục đo đường kính ngoài cuối cùng của cáp, phản hồi thông tin để có thể điều chỉnh tốc độ trục vít đùn hoặc tốc độ trục capstan để kiểm soát. Độ dày thành cũng có thể được theo dõi bằng siêu âm hoặc bằng máy đo tia X cho các ứng dụng quan trọng.
8. Máy kiểm tra tia lửa (Tùy chọn): Đối với các loại cáp yêu cầu tính toàn vẹn về điện cao hoặc kiểm tra chất lượng cụ thể, thiết bị này sẽ áp dụng điện áp cao vào bề mặt cáp để phát hiện lỗ kim hoặc vết nứt trên vỏ cáp.
9. Máy in phun: In các dấu hiệu nhận dạng, tên nhà sản xuất, loại cáp, số lượng sợi, số lô và các dấu hiệu chiều dài tuần tự trực tiếp lên bề mặt vỏ. Độ bám mực tốt và khả năng đọc được trong nhiều điều kiện khác nhau là rất quan trọng. Các hệ thống hiện đại có thể liên kết với các hệ thống MES/ERP của nhà máy để theo dõi.
10. Caterpillar/Tàu trục: Cung cấp lực kéo chính cho toàn bộ dây chuyền, được đồng bộ cẩn thận với đầu ra của máy đùn để duy trì độ ổn định về kích thước và ngăn ngừa hiện tượng kéo giãn hoặc chùng.
11. Bộ tích lũy (Tùy chọn): Tháp thẳng đứng hoặc nằm ngang lưu trữ một đoạn cáp, cho phép đường dây hoạt động liên tục trong thời gian chuyển từ cuộn thu đầy sang cuộn rỗng.
12. Quầy thu tiền: Quấn cáp thành phẩm vào các cuộn hoặc tang vận chuyển lớn. Các mẫu quấn chính xác (quấn ngang) và độ căng được kiểm soát là cần thiết để tránh làm hỏng cáp trong quá trình lưu trữ và vận chuyển.

Vật liệu và cân nhắc về áo khoác

• HDPE: Khả năng chống ẩm tuyệt vời, ổn định tia UV (khi kết hợp với carbon đen) và khả năng chống mài mòn. Tiêu chuẩn cho hầu hết các loại cáp ngoài trời.
• LSZH: Lượng khói thải thấp, hàm lượng halogen bằng không, đặc tính chống cháy. Theo quy định để đảm bảo an toàn trong nhiều không gian trong nhà và không gian hạn chế (tòa nhà, đường hầm, tàu). Có thể khó xử lý hơn PE hoặc PVC, đòi hỏi thiết kế vít và hồ sơ nhiệt độ cụ thể.
• Nhựa PVC: Mục đích chung, linh hoạt, chi phí tương đối thấp, nhưng tạo ra khói nặng và khí hydro clorua độc hại, ăn mòn khi đốt. Việc sử dụng nó đang giảm dần ở nhiều khu vực và ứng dụng do lo ngại về an toàn và môi trường.
• TPU (Polyurethane nhiệt dẻo): Có độ linh hoạt cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống dầu/hóa chất tốt, thường được sử dụng cho cáp chuyên dụng, công nghiệp hoặc chiến thuật.
  Tôi nhớ lại khi làm việc với một khách hàng đang thiết lập một LSZH dây chuyền áo khoác ⁵. Họ gặp phải vấn đề về độ nhám bề mặt và đường kính không đồng đều. Chúng tôi đã tìm ra nguyên nhân là do thiết kế vít của họ không tối ưu cho LSZH hợp chất, kết hợp với các cài đặt nhiệt độ không tối ưu. Bằng cách đề xuất các điều chỉnh và sửa đổi nhỏ về dụng cụ, chúng tôi đã giúp họ đạt được lớp vỏ trơn tru, đồng nhất đáp ứng mọi thông số kỹ thuật. Việc lựa chọn đúng vít đùn, thiết kế đầu chữ thập và kiểm soát nhiệt độ và tốc độ chính xác là tối quan trọng. HONGKAI cung cấp các dây chuyền vỏ bọc hoàn chỉnh, bao gồm các tùy chọn tốc độ cao phù hợp với nhiều thiết kế cáp quang khác nhau và cung cấp chuyên môn về quy trình cần thiết để xử lý hiệu quả các vật liệu khác nhau ².

Thiết bị kiểm tra nào đảm bảo chất lượng cáp?

Bạn đã sản xuất cáp, đưa nó qua quá trình kéo, đệm, bện và bọc. Nhưng làm thế nào bạn biết nó có đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu suất quang học và độ bền cơ học cần thiết không? Vận chuyển cáp bị lỗi dẫn đến lắp đặt không thành công, thời gian ngừng hoạt động của mạng, chi phí khắc phục lớn và gây tổn hại nghiêm trọng đến danh tiếng của bạn. Chỉ hy vọng vào điều tốt nhất không phải là một lựa chọn.
Kiểm tra toàn diện bằng thiết bị chuyên dụng là điều cần thiết. Các công cụ chính bao gồm Máy đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR) để kiểm tra tính toàn vẹn và mất mát của sợi, Nguồn sáng/Máy đo công suất đối với suy hao chèn/suy hao phản hồi, phòng môi trường để kiểm tra chu kỳ nhiệt độ/độ ẩm và máy kiểm tra cơ học để xác định độ bền kéo, khả năng nghiền và uốn.⁶

Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về vai trò quan trọng của thử nghiệm và kiểm soát chất lượng (QC) trong sản xuất cáp quang. Đây không chỉ là bước kiểm tra cuối cùng; QC phải được tích hợp trong toàn bộ quá trình sản xuất, từ nguyên liệu thô đầu vào (như phôi thủy tinh, hợp chất đệm, viên nén vỏ bọc) ³ đến sản phẩm hoàn thiện cuối cùng sẵn sàng để vận chuyển. Điều này đảm bảo rằng bất kỳ sai lệch nào cũng được phát hiện sớm, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo rằng cáp được giao cho khách hàng đáp ứng hoặc vượt quá thông số kỹ thuật. Kiểm tra nghiêm ngặt là không thể thương lượng.

Kiểm tra trong quá trình

Nhiều kiểm tra chất lượng diễn ra liên tục hoặc bán liên tục trong lúc chế tạo:

• Vẽ sợi: Theo dõi đường kính liên tục, kiểm tra độ đồng tâm của lớp phủ, thử nghiệm độ bền kéo trực tuyến (làm căng sợi trong thời gian ngắn để loại bỏ các điểm yếu).
• Tô màu/Đệm: Kiểm tra màu sắc theo tiêu chuẩn, kiểm tra đường kính (ví dụ: 900µm đối với đệm chặt), thử nghiệm độ bám dính của lớp phủ.
• Ống rời: Xác minh phép đo Chiều dài sợi thừa (EFL) (quan trọng đối với hiệu suất nhiệt độ), kiểm tra hình dạng ống (đường kính, độ dày thành).
• Bị mắc kẹt: Xác minh chiều dài lớp, kiểm tra đường kính lõi, giám sát kiểm soát độ căng của chất kết dính.
• Vỏ bọc: Theo dõi liên tục đường kính ngoài và độ dày thành, thử tia lửa (nếu có chỉ định), kiểm tra chất lượng in (độ rõ nét, độ bền).

Kiểm tra cáp cuối cùng (Hiệu suất quang học)

Sau khi cáp được sản xuất, các thử nghiệm quang học toàn diện được thực hiện trên các sợi lấy mẫu hoặc tất cả các sợi, thường là từ đầu đến cuối trên cuộn cuối cùng. Các thử nghiệm chính bao gồm:

1. Đo độ suy giảm (Suy hao chèn): Phương pháp này đo mức mất tín hiệu trên một đơn vị chiều dài (dB/km) ở các bước sóng truyền cụ thể (ví dụ: 850nm, 1300nm đối với sợi đa mode; 1310nm, 1550nm, đôi khi là 1625nm đối với sợi đơn mode). Phương pháp tiêu chuẩn sử dụng Nguồn sáng và Đồng hồ đo công suất quang (LSPM) ổn định. Đối với các phép đo toàn bộ cuộn, thường sử dụng OTDR. Độ suy giảm thấp là yếu tố cơ bản để truyền tín hiệu qua khoảng cách xa.
2. Kiểm tra máy đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR): OTDR hoạt động như radar cho ánh sáng. Nó gửi các xung ánh sáng ngắn, công suất cao xuống sợi quang và đo thời gian và cường độ ánh sáng tán xạ trở lại (tán xạ Rayleigh) hoặc phản xạ trở lại từ các điểm dọc theo sợi quang. Điều này cho phép phát hiện và định vị chính xác các sự kiện như đứt, nối, đầu nối, uốn cong đột ngột (uốn cong lớn) và đầu sợi quang. Nó cung cấp dấu vết trực quan (đồ thị) về tổn thất so với khoảng cách, xác nhận tính liên tục và tính đồng nhất của sợi quang trên toàn bộ chiều dài cáp. Nó vô cùng hữu ích để xác minh tính toàn vẹn của mọi đường dẫn sợi quang trong cuộn trước khi vận chuyển.
3. Tổn thất trả về (RL): Đo lượng ánh sáng phản xạ trở lại nguồn, đặc biệt quan trọng tại các điểm kết nối (mặc dù cũng được đo từ đầu đến cuối trên cuộn dây). Độ phản xạ cao có thể làm mất ổn định nguồn laser và làm giảm hiệu suất mạng. Máy đo RL chuyên dụng hoặc OTDR có khả năng đo lường điều này.
4. Phân tán sắc độ (CD): Đo sự lan truyền của các xung ánh sáng do các bước sóng (màu sắc) ánh sáng khác nhau truyền đi với tốc độ hơi khác nhau trong lõi sợi. Điều này trở thành yếu tố hạn chế đối với các hệ thống chế độ đơn đường dài tốc độ cao (ví dụ: 10 Gbps trở lên). Yêu cầu thiết bị kiểm tra chuyên dụng.
5. Phân tán chế độ phân cực (PMD): Đo sự lan truyền xung do các trạng thái phân cực khác nhau của ánh sáng truyền đi với tốc độ hơi khác nhau, thường là do các khuyết tật nhỏ hoặc ứng suất gây ra hiện tượng lưỡng chiết trong sợi quang. Cũng rất quan trọng đối với các hệ thống tốc độ bit rất cao (40 Gbps, 100 Gbps trở lên). Yêu cầu thiết bị chuyên dụng.
6. Bước sóng cắt (đối với sợi quang đơn mode): Xác định bước sóng ngắn nhất mà sợi quang chỉ dẫn một đường dẫn ánh sáng duy nhất (mode) một cách đáng tin cậy. Bước sóng này cần thấp hơn bước sóng hoạt động dự định (như 1310nm) để đảm bảo hoạt động chế độ đơn thực sự.

Kiểm tra cáp cuối cùng (Cơ học và môi trường)

Các thử nghiệm này đảm bảo cấu trúc cáp có thể chịu được ứng suất vật lý khi lắp đặt và hoạt động đáng tin cậy trong môi trường dự định. Chúng thường được thực hiện trên các mẫu đại diện theo tiêu chuẩn quốc tế (như IEC 60794 series hoặc Telcordia GR-20).	Loại kiểm tra	Mục đích	Giám sát điển hình
Sức căng	Mô phỏng lực kéo trong quá trình lắp đặt (trong ống dẫn, trên không). Kiểm tra độ căng của sợi và sự gia tăng suy giảm.	Tải áp dụng, suy giảm
Kháng nghiền	Mô phỏng tình trạng bị ép hoặc bị cán qua. Kiểm tra xem sợi có bị đứt hay suy giảm không.	Lực tác dụng, Sự suy giảm
Khả năng chống va đập	Mô phỏng các cú đánh mạnh (ví dụ, dụng cụ bị rơi). Kiểm tra thiệt hại vật lý và tính toàn vẹn của sợi.	Năng lượng tác động, Suy giảm
Hiệu suất uốn cong	Kiểm tra hiệu suất khi uốn cong nhiều lần hoặc uốn cong liên tục ở bán kính nhỏ nhất. Kiểm tra sự gia tăng suy giảm.	Bán kính uốn cong/chu kỳ, Suy giảm
Xoắn/Xoắn	Mô phỏng lực xoắn trong quá trình lắp đặt. Kiểm tra hư hỏng.	Chu kỳ xoắn, Suy giảm
Chu kỳ nhiệt độ	Mô phỏng hoạt động khi nhiệt độ ngoài trời/trong nhà thay đổi (ví dụ: -40°C đến +70°C). Thử nghiệm quan trọng.	Phạm vi nhiệt độ/chu kỳ, Suy giảm
Sự thâm nhập của nước	Xác minh hiệu quả của các thành phần chặn nước (gel, băng, sợi). Kiểm tra khoảng cách di chuyển của nước.	Đầu nước/thời gian, Khoảng cách
Kiểm tra kích thước	Xác minh đường kính cáp cuối cùng, độ dày vỏ bọc, độ đồng tâm bằng thước cặp, micrômet, máy chiếu biên dạng.	Đo lường so với thông số kỹ thuật

Các tiêu chuẩn công nghiệp thường nêu rõ các yêu cầu khắt khe, ví dụ, một số loại cáp nhất định phải chịu được lực kéo đáng kể (đôi khi được chỉ định bằng Newton hoặc kg-lực, trong đó các giá trị tương đương với vài trăm kilôgam là phổ biến đối với các thiết kế chắc chắn) mà không làm tăng đáng kể độ suy giảm sợi quang.
Có thiết bị kiểm tra phù hợp và quan trọng hơn là thực hiện kế hoạch QC nghiêm ngặt ⁴, là không thể thương lượng. Nó xây dựng lòng tin vào sản phẩm của bạn và ngăn ngừa những thất bại tốn kém. Trong khi HONGKAI tập trung vào việc cung cấp máy móc sản xuất ², chúng tôi luôn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các giao thức thử nghiệm mạnh mẽ và có thể tư vấn về các thiết bị cần thiết dựa trên các loại cáp đang được sản xuất và các tiêu chuẩn mà chúng cần đáp ứng. Chúng tôi đảm bảo thiết bị chúng tôi cung cấp sản xuất ra cáp có thể vượt qua các thử nghiệm nghiêm ngặt này ⁶.

Phần kết luận

Việc lựa chọn thiết bị sản xuất sợi quang phù hợp là rất quan trọng để thành công. Từ các tháp kéo sợi chính xác và các đường màu/đệm bảo vệ, thông qua các máy đùn sợi SZ có cấu trúc và vỏ bọc chắc chắn, đến các trạm kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt, mỗi giai đoạn đều yêu cầu máy móc hiệu suất cao, đáng tin cậy ¹. Đầu tư khôn ngoan vào dây chuyền sản xuất tích hợp đảm bảo chất lượng, hiệu quả và khả năng đáp ứng nhu cầu khắt khe của thị trường. HONGKAI cung cấp các giải pháp toàn diện và chuyên môn để giúp bạn xây dựng năng lực sản xuất cáp quang hoàn chỉnh, từ đầu đến cuối ⁴².