塑料光纤用护套的套塑工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种塑料光纤用护套的套塑工艺，套塑过程采用两步法完成，第一步完成隔氧保护层被覆，第二步完成光屏蔽层被覆，被覆过程在真空条件下将热塑性材料被覆于甲基丙烯酸甲酯纤芯上，合适压力的真空条件与芯模/口模合适配合间隙的结合，减小了熔融护套材料对光纤径向压力和套塑过程中护套材料的牵伸比，护套牵引定型过程对裸纤的牵伸破坏减小，护套的冷却时间短，机械性能好，光纤的衰减系数增量≤10dm/km，环境使用温度为-55～85℃，光纤可长期在高温下使用，性能得到提高。本发明适用于塑料光纤用护套的套塑。
【专利说明】塑料光纤用护套的套塑工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤光缆通讯及制造领域，涉及一种塑料光纤外周护套的制备，具体涉及一种塑料光纤用护套的套塑工艺。
【背景技术】
[0002]目前，塑料光缆的研发是业界最热门的研究课题之一，塑料光缆以低损耗、芯径大、柔韧性好、可塑性强、质量轻、价格低廉、免疫电磁干扰等优点受到了各界用户的普遍关注。塑料光纤不但可以用于接入网的最后100m，也可用于汽车MOST系统、风力发电、工业控制及传感、动车信号传输等领域，是理想的短距离传输介质。它是目前社会倡导低碳生活，替代铜缆产品更加环保、更具有竞争力的产品。
[0003]塑料光纤(POF)是由塑料材料制成，存在耐热性较差、化学稳定性较弱、机械强度较低等缺点，为了使POF免受外界机械力、环境变化等的伤害，通常在光纤外面被覆一层或者两层一定厚度的塑料护套。普通塑料光缆是由甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为芯层材料，含氟聚合物作为皮层材料，PVC/PE等作为护套层材料构成。护套选用的材料主要有以下几类:氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、交联聚乙烯(VPE)、醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚四氟乙烯一六氟丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTPE)等热塑性材料。选用不同的护套材料具有不同的温度应用范围。
[0004]近年来，在塑料光纤厂商的努力下，中国塑料光纤在线缆生产方面都取得积极进展。塑料光纤原材料能够自己生产，塑料光纤及光缆损耗基本可以达到200dB/km以下，环境使用温度范围一般为_40°C?70°C。然而，对于环境要求相对苛刻的场所，如汽车MOST、风力发电、工矿传感等，此类光缆不能满足使用要求，而除了塑料光纤护套本身材质外，套塑工艺也是影响塑料光缆的损耗和环境耐受温度的因素之一。
[0005]塑料光纤本身为高聚物，玻璃化转变温度介于100?120°C之间，而套塑工艺要求温度远远高于其玻璃化转变温度，套塑生产过程中牵伸力比较大，套塑过程中牵引定型过程对裸纤的牵伸破坏，往往对纤芯本身造成不可逆的损伤，直观表现为纤芯变细、衰减增力口。高温套塑的过程中，高温拉伸使其表观结构发生破坏，散射增大，护套材料的残留单体和低聚物从一次被覆层和二次被覆层溶解、扩散到塑料光纤(POF)纤芯内部，引起POF的传输损失增大。另外，套塑过程中氧气的存在使其在高温下使用时，渗透氧化变性，引起电子迁移的增加，衰减增量过大。目前国内套塑工艺采用低温套塑材料(如PE/PVC)产生衰减系数增加一般均在30dB/km以上，如采用耐高温套塑材料(如PET、PA、PTFE等)产生衰减系数增加均在100dB/km以上，因而，通过改进套塑工艺研究生产衰减系数增量较小的护套生产方法，提高塑料光缆的性能成为近年来一个研究热点。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题，是提供一种塑料光纤用护套的套塑工艺，它采用两步法完成，第一步完成隔氧保护层被覆，第二步完成光屏蔽层被覆，被覆过程在真空条件下将热塑性材料被覆于甲基丙烯酸甲酯纤芯上，该套塑工艺减小了熔融护套材料对光纤径向压力和套塑过程中护套材料的牵伸比，减小了护套牵引定型过程对裸纤的牵伸破坏，光纤的衰减系数增量小，环境使用温度范围宽。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种塑料光纤用护套的套塑工艺，它采用两步法完成，按照如下的制备步骤进行:
I隔氧保护层被覆
(1)放线
利用放线装置将采用甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤在10?30N恒张力下主动放线，得A ;
合理的放线张力对光纤的衰减系统有增益效果，放线张力小于ION时，光纤由于微弯曲产生附加损耗，放线张力大于30N时，紧套光纤将产生残余应力，导致塑料光纤因拉伸变细产生较高的附加衰减；
(2)预热
A经过红外预热装置，在60?100°C下预热，得B ；
(3)真空被覆
B进入挤出装置中，将护套材料放入挤出装置料斗，真空、高温下挤出，得C ;
(4)冷却
C随牵引先进入35?50°C热水槽进行冷却，再进入10?20°C冷水槽进行冷却，得D ；
(5)牵伸定型
经吹干器吹干D表面水分，测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为30 ?60m/min,得 E ；
(6)收线
E进入张力为10?20N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得到以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤被覆隔氧保护层后的产品，即F(以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤为芯部，外周被覆有隔氧保护层)；
II光屏蔽层被覆
(7)放线
利用放线装置将F在20?30N恒张力下主动放线，得G ；
(8)预热
G经过红外预热装置，在90?100°C下预热，得H ；
O)真空被覆
H进入挤出装置中，将护套材料放入挤出装置料斗，真空、高温下挤出，得I ;
(10)冷却
I随牵引先进入35?50°C热水槽进行冷却，再进入10?20°C冷水槽进行冷却，得J ；
(11)牵伸定型
经吹干器吹干J表面水分后，经测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为 30 ?60m/min，得 K ；
(12)收线
K进入张力为10?20 N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得塑料光纤产品(以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤为芯部，外周依次被覆有隔氧保护层、光屏蔽层)。
[0008]作为本发明的一种限定，步骤(3)中所述的挤出温度为:一区175~185°C、二区185~200°C、三区195~215°C、机颈200~220°C、机头一区190~205°C、机头二区190~200℃。
[0009]作为本发明的另一种限定，步骤(9)中所述的挤出温度为:一区175~185°C、二区190~210°C、三区200~225°C、机颈210~220°C、机头一区200~215°C、机头二区190 ~200℃。
[0010]作为本发明的第三种限定，所述的护套材料为热塑性材料，在放入挤出装置料斗前，在60~100°C下烘干90~150min。
[0011]作为本发明的第四种限定，隔氧保护层被覆的尺寸为Φ 1.5_，光屏蔽层被覆的尺寸为 Φ 2.2mm。
[0012]作为本发明的第五种限定，步骤(3)中的真空压力为-0.04~-0.03MPa，芯模/ 口模配合间隙为0.8~1.2mm。
[0013]当步骤(3)真空压力小于-0.04MPa,芯模/ 口模配合间隙大于1.2mm时，由于光纤所受径向作用力过大，牵伸轴向作用力过大，光纤被拉细，表观结构破坏，护套材料渗透使光纤衰减系数增量加大；当步骤(3)真空压力大于-0.03MPa，芯模/ 口模配合间隙小于
1.2_时，或光纤所受径向作用力过小，被覆力不足，被覆的护套剥离力过小，不能满足行业标准YD/T1447~2012中紧套层剥离性的要求(紧套层应易于从光纤上剥除不少于20mm，其剥除力应在5~25N范围内)。
[0014]本发明还有一种限定，步骤(9)中的真空压力-0.04~-0.03MPa，芯模/ 口模配合间隙为O~0.5mm。
[0015]本发明的塑料光纤用护套的套塑工艺作为一个整体，过程简单易于控制，所制备的护套机械性能好，光纤衰减系数增量小，环境使用温度范围宽；本发明的真空被覆步骤为利用现有的挤出装置在真空环境下进行挤出操作，如挤出装置采用真空挤管，或在现有的挤出装置中增加一个真空腔室，也可将挤出装置置于真空环境下等方式，均可实现本发明所述的真空被覆。
[0016]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于: 本发明提供了一种塑料光纤用护套的套塑工艺，两步被覆过程在真空条件下完成，真
空条件防止在高温被覆过程中护套材料的残留单体和低聚物从一次被覆层和二次被覆层溶解、扩散到塑料光纤(POF)纤芯内部，引起POF的传输损失增大，另外，也避免了由于在高温下氧气的存在使POF渗透氧化变性，衰减系数增量过大，光纤的性能降低。本发明合适压力的真空条件与芯模/ 口模合适配合间隙的结合，减小了熔融护套材料对光纤径向压力和套塑过程中护套材料的牵伸比，护套牵引定型过程对裸纤的牵伸破坏减小，护套的冷却时间短，机械性能好，光纤衰减系数增量≤10dm/km，环境使用温度为-55~85°C，可长期在高温环境下使用，光纤的性能得到提高。
[0017]本发明适用于塑料光纤用护套的套塑。
[0018]本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。
[0019]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明塑料光纤套塑后带有护套的产品的截面结构示意图。[0020]图中:1-以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤；2_隔氧保护层；3_光屏蔽层。【具体实施方式】
[0021]实施例1 一种塑料光纤用护套的套塑工艺
本实施例是以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤I为芯部，通过套塑工艺在芯部外周上覆由聚丙烯材料的隔氧保护层2及氯乙烯材料的光屏蔽层3层叠而成的护套。
[0022]该套塑工艺按照如下的制备步骤进行:
IΦ 1.5mm隔氧保护层2被覆
(1)放线
利用放线装置将采用甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤I在ION张力下主动放线，得Al ；
(2)预热
Al经过红外预热装置，在80°C下预热，得BI ；
(3)真空被覆
BI进入挤出装置中，真空压力为-0.03MPa，芯模/ 口模配合间隙为1.2mm，挤出温度为一区185°C、二区185°C、三区215°C、机颈210°C、机头一区205°C、机头二区190°C，护套材料为聚丙烯，在放入挤管装置料斗前在70°C下烘干120min，高温下挤出，得Cl ；
(4)冷却
Cl随牵引先进入50°C热水槽进行冷却，再进入15°C冷水槽进行冷却，得Dl ；
(5)牵伸定型
经吹干器吹干Dl表面水分，测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为35m/min,得 El ；
(6)收线
El进入张力为20N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得到以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤I被覆隔氧保护层2后的制品，即Fl (以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤I为芯部，外周被覆有隔氧保护层2)；
IIΦ 2.2mm光屏蔽层3被覆
(7)放线
利用放线装置将Fl在20N恒张力下主动放线，得Gl ；
(8)预热
Gl经过红外预热装置，在90°C下预热，得Hl ；
O)真空被覆
Hl进入挤出装置中，真空压力-0.04MPa，芯模/ 口模配合间隙为0mm，挤出温度为一区185°C、二区190°C、三区215°C、机颈210°C、机头一区205°C、机头二区190°C，护套材料为氯乙烯，在放入挤出装置料斗前在60°C下烘干120min，高温下挤出，得Il ；
(10)冷却
Il随牵引先进入35°C热水槽进行冷却，再进入10°C冷水槽进行冷却，得Jl ；
(11)牵伸定型
经吹干器吹干Jl表面水分，测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为60m/min,得 Kl ；
(12)收线
Kl进入张力为10 N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得带有护套的塑料光纤
口
广BH ο
[0023]图1所示为套塑后带有护套的产品的结构示意图，它是以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤I为芯部，外周依次被覆有隔氧保护层2、光屏蔽层3。
[0024]本实施例套塑过程中护套的冷却时间短，机械性能好，光纤衰减系数增量为8dm/km，被覆的护套剥离力为23.5N，满足行业标准YD/T1447~2012中紧套层剥离性的要求(紧套层应易于从光纤上剥除不少于20mm，其剥除力应在5~25N范围内)，环境使用温度为-55~85°C ,光纤可长期在高温环境下使用。
[0025]实施例2-8塑料光纤用护套的套塑工艺
实施例2-8分别为一种塑料光纤用护套的套塑工艺，制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于制备过程中相应的技术参数不同，具体的数据见表1。
[0026]表1塑料光纤用 护套的套塑工艺中相关的技术参数表
【权利要求】
1.一种塑料光纤用护套的套塑工艺，采用两步法完成，其特征在于它按照如下的制备步骤进行: I隔氧保护层被覆 (1)放线 利用放线装置将采用甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤在10~30N恒张力下主动放线，得A ; (2)预热 A经过红外预热装置，在60~100°C下预热，得B ； (3)真空被覆 B进入挤出装置中，将护套材料放入挤出装置料斗，真空、高温下挤出，得C ; (4)冷却 C随牵引先进入35~50°C热水槽进行冷却，再进入10~20°C冷水槽进行冷却，得D ； (5)牵伸定型 经吹干器吹干D表面水分，测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为30 ~60m/min,得 E ； (6)收线` E进入张力为10~20N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得到以甲基丙烯酸甲酯作为基材的塑料光纤被覆隔氧保护层后的制品，即F ； II光屏蔽层被覆 (7)放线 利用放线装置将F在20~30N恒张力下主动放线，得G ； (8)预热 G经过红外预热装置，在90~100°C下预热，得H ； O)真空被覆 H进入挤出装置中，将护套材料放入挤出装置料斗，真空、高温下挤出，得I ; (10)冷却 I随牵引先进入35~50°C热水槽进行冷却，再进入10~20°C冷水槽进行冷却，得J ； (11)牵伸定型 经吹干器吹干J表面水分，测径仪检测合格后，进入牵引装置牵伸定型，牵引速度为30 ~60m/min,得 K ； (12)收线 K进入张力为10~20 N的控制装置中，经收线装置卷绕至卷轴上，得塑料光纤产品。
2.根据权利要求1所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于步骤(3)中所述的挤出温度为:一区175~185°C、二区185~200°C、三区195~215°C、机颈200~220°C、机头一区190~205°C、机头二区190~200°C。
3.根据权利要求1所述的光缆用护套的套塑工艺，其特征在于步骤(9)中所述的挤出温度为:一区175~185°C、二区190~210°C、三区200~225°C、机颈210~220°C、机头一区 200 ~215°C、机头二区 190 ~200°C。
4.根据权利要求1所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于:所述的护套材料为热塑性材料，在放入挤出装置料斗前，在60~100°C下烘干90~150min。
5.根据权利要求1所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于:隔氧保护层被覆的尺寸为Φ 1.5mm,光屏蔽层被覆的尺寸为Φ2.2_。
6.根据权利要求1~5所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于:步骤(3)中真空压力为-0.04~-0.03MPa,芯模/ 口模配合间隙为0.8~1.2mm。
7.根据权利要求1~5所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于:步骤(9)中真空压力为-0.04~-0.03MPa,芯模/ 口模配合间隙为O~0.5mm。
8.根据权利要求6所述的塑料光纤用护套的套塑工艺，其特征在于:步骤(9)中真空压力为-0.04~-0.03MPa,芯模/ 口模`配合间隙为O~0.5謹。
【文档编号】G02B6/44GK103869434SQ201410068435
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】张吉栋, 张爱民, 黄新格, 葛斌, 杨海涛 申请人:河北四方通信设备有限公司