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[光纖光纜] 著色工序常見問題的處理
P:2013-09-25 07:02:00
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光纜系統(tǒng)中的光纖是用色標來識別的,在光纖進入用戶環(huán)的系統(tǒng)中,對光纖芯數的要求越來越多,尤其是在大芯數光纜系統(tǒng)和帶狀光纜系統(tǒng)中,對光纖的識別變得越來越重要。為了便于連接和維修,必須對光纖進行著色。在著色工序中,除了要求具有較高的生產速度外,還要求不能對光纖本身的質量產生任何的影響。1 550 nm窗口對光纖的狀態(tài)如微彎、應力等非常敏感,如光纖著色后受到應力或產生微彎,就會使光纖產生附加損耗。因此,在著色過程中如何避免光纖產生內應力和有效地解決微彎問題,是保證光纖著色質量的關鍵。另外,為了保證光纖在使用過程中著色層不脫落、顏色不遷移,保證光纖具有較高的固化度也是極其重要的。因此，著色工序作為光纜生產的第一個工序，保證著色光纖的著色質量對后續(xù)工序顯得尤為重要。
二、著色過程中的常見問題及原因解析
1. 光纖著色后衰減偏大
光纖在著色后會通過OTDR測試儀進行衰減測試，來測試光纖在著色后的傳輸性能，主
要是針對1310nm窗口和1550nm窗口，當測試結果偏大于標準所規(guī)定的值時，我們通常稱之為衰減偏大，由于光纖在1550nm窗口對微彎和應力等因素較敏感，如果在著色過程中不注意的話，很容易會產生衰減偏大的現象。而產生這種現象排除人為的因素外，主要有以下幾方面的原因：
1.1 空氣中的粉塵顆粒在機器高速運轉過程中可能通過粘附或通過靜電作用吸附在光纖
上進入到模具，或者像立式著色機所用的開口杯模具，灰塵可以直接掉落在模具中，經過積累會堆積在模具口，在光纖高速通過時產生摩擦應力，造成著色光纖下盤后衰減偏大，所以針對這種現象需保證著色車間的潔凈度和干濕度，如果著色車間的潔凈度和干濕度達不到要求的話，必須提高著色模具清洗的頻率。
1.2 收放線張力過大或不穩(wěn)會造成光纖衰減偏大。通常在光纖著色過程中，如果收放線張力過大，會使光纖產生較大的內應力，造成著色光纖在1550nm窗口產生較大的附加損耗，如果張力不穩(wěn)定、不均勻或者張力輪跳動則會產生跳線、壓線現象，使光纖反射衰減曲線出現臺階，而影響光纖的傳輸性能。
2. 著色光纖表面脫色
在著色生產過程中，經常會遇到光纖表面脫色問題，就是著色后發(fā)現不同長度的本色光纖未著上色，其長度從幾厘米到幾公里不等。究其原因在于：
2.1光纖在著色過程中，本色光纖以一定的速度被拉入到紫外固化涂料中，由于著色涂料的粘性且著色涂料液與本色光纖表面無相對滑動，所以在著色涂料和本色光纖接觸的液面處形成一動態(tài)的彎液界面，同時粘性流會在受限制的模具出口處驅動一流體壓力，此液體壓力會形成回流。由于壓力、粘度和線速度等條件的變化時，可能會引起彎液面不穩(wěn)定或消失，此時會造成著色缺陷甚至會引起脫色。以常見的某著色機所使用的開口杯模具為例，當油墨在模具內形成回流時，光纖正常涂覆，如圖1所示；當油墨液面由于壓力、粘度和線速度等條件的影響，使之消失或者不穩(wěn)定時，就會產生脫色現象，如圖2所示。
2.2 若是著色油墨未充分攪拌或者攪拌后靜置時間過長，則會使油墨產生分層現象，在生產時，著色料會從下模具口漏出，并積聚在下模具口周圍，在UV光長期的照射下形成樹枝狀，造成運行中未固化的著色光纖被該積聚物刮掉或擦掉，導致著色光纖脫色。
3. 著色層同心度不良問題
著色生產過程有時會出現著色同心度不良的問題，即我們俗稱的著色偏心現象（如圖3），而引起這種問題的原因有以下幾種：
3.1 放線張力過小，高速運動的本色光纖在進入模具后會產生抖動，使得油墨涂覆不均，會造成偏心現象。
3.2 模具與模座之間的同心度有偏差，使得本色光纖在進入模具后，與模座所在的平面不是呈垂直狀態(tài)，從而造成油墨涂覆不均勻，產生偏心問題。
3.3 著色模具磨損或者有缺陷也會使得油墨涂覆不均勻，產生偏心問題（如圖4）。
4. 光纖著色層偏淡甚至著不上色問題
在著色生產過程也經常會遇到著色后光纖顏色偏淡甚至著不上色的情況，產生這種問題
的原因在于：
4.1 模具沒有清洗干凈，使得模具孔徑被灰塵顆粒堵住，當本色光纖從模具孔徑高速拉
出的時候，只有少量的油墨甚至沒有油墨粘附在光纖上，從而造成顏色偏淡甚至著不上色。
4.2 著色油墨的使用不當也會造成著色光纖顏色偏淡甚至著不上色的問題。由于油墨的
黏度對溫度非常敏感，以國內普遍使用的上海飛凱油墨為例，其溫度黏度如表1所示，由此表可以看出，油墨的黏度和溫度是成線性關系的。油墨中的顏料含有機物質，密度較大，經長時間放置后，會出現沉淀分層現象，這會嚴重影響油墨的黏度、色度和均勻性，在著色時會產生顏色偏淡甚至著不上色情況。根據經驗保存油墨在恒溫25~30度左右，滾動攪拌4~6小時最為合適，時間不宜過長，且在攪拌前需將瓶子上下顛倒數次。
表1 油墨溫度黏度表
5. 著色光纖固化不良問題
著色光纖固化不良的的問題在著色生產過程中應該是屢見不鮮，通過對固化原理的分析很容易能找到產生固化不良問題的原因。
5.1 眾所周知，UV固化的反應機理是自由基聚合反應，如果環(huán)境中有氧氣存在，氧氣會與自由基反應，產生過氧自由基，會極大的降低固化速度。因此對氮氣流量的控制顯得尤為重要。
5.2 石英管的質量和潔凈度對著色固化影響非常明顯，因此使用的石英管必須是由雜質含量很低，透光率很高的石英玻璃制成，而且需保證石英管內外的潔凈度。
5.3 反光罩的質量和潔凈度也對著色固化影響極其明顯，反光罩的反射原理圖如圖5所示，因此在生產過程中要嚴格保證反光罩的潔凈度。
三、結束語
越來越多的光纜廠家把套塑和護套工序定為特殊工序或者關鍵工序，卻越來越忽視光纖著色質量對后續(xù)工序的影響作用，而光纖著色作為光纜制造過程中的第一道工序,著色質量的好壞有些可通過下盤檢測直接測出，有些可能不會直接測出，如一切應力、裂紋，但會對光纖長期壽命有影響即影響到光纜的性能和質量。本文從工藝的角度列舉了光纖著色生產過程中常見的技術問題,并對這些問題進行深入的分析，提出相應的解決辦法。各公司在生產中均摸索了一套適合本公司特點的生產工藝，只要嚴格按照工藝要求認真操作,就能生產出合格的著色光纖,滿足光纜的技術要求。
二、著色過程中的常見問題及原因解析
1. 光纖著色后衰減偏大
光纖在著色后會通過OTDR測試儀進行衰減測試，來測試光纖在著色后的傳輸性能，主
要是針對1310nm窗口和1550nm窗口，當測試結果偏大于標準所規(guī)定的值時，我們通常稱之為衰減偏大，由于光纖在1550nm窗口對微彎和應力等因素較敏感，如果在著色過程中不注意的話，很容易會產生衰減偏大的現象。而產生這種現象排除人為的因素外，主要有以下幾方面的原因：
1.1 空氣中的粉塵顆粒在機器高速運轉過程中可能通過粘附或通過靜電作用吸附在光纖
上進入到模具，或者像立式著色機所用的開口杯模具，灰塵可以直接掉落在模具中，經過積累會堆積在模具口，在光纖高速通過時產生摩擦應力，造成著色光纖下盤后衰減偏大，所以針對這種現象需保證著色車間的潔凈度和干濕度，如果著色車間的潔凈度和干濕度達不到要求的話，必須提高著色模具清洗的頻率。
1.2 收放線張力過大或不穩(wěn)會造成光纖衰減偏大。通常在光纖著色過程中，如果收放線張力過大，會使光纖產生較大的內應力，造成著色光纖在1550nm窗口產生較大的附加損耗，如果張力不穩(wěn)定、不均勻或者張力輪跳動則會產生跳線、壓線現象，使光纖反射衰減曲線出現臺階，而影響光纖的傳輸性能。
2. 著色光纖表面脫色
在著色生產過程中，經常會遇到光纖表面脫色問題，就是著色后發(fā)現不同長度的本色光纖未著上色，其長度從幾厘米到幾公里不等。究其原因在于：
2.1光纖在著色過程中，本色光纖以一定的速度被拉入到紫外固化涂料中，由于著色涂料的粘性且著色涂料液與本色光纖表面無相對滑動，所以在著色涂料和本色光纖接觸的液面處形成一動態(tài)的彎液界面，同時粘性流會在受限制的模具出口處驅動一流體壓力，此液體壓力會形成回流。由于壓力、粘度和線速度等條件的變化時，可能會引起彎液面不穩(wěn)定或消失，此時會造成著色缺陷甚至會引起脫色。以常見的某著色機所使用的開口杯模具為例，當油墨在模具內形成回流時，光纖正常涂覆，如圖1所示；當油墨液面由于壓力、粘度和線速度等條件的影響，使之消失或者不穩(wěn)定時，就會產生脫色現象，如圖2所示。
2.2 若是著色油墨未充分攪拌或者攪拌后靜置時間過長，則會使油墨產生分層現象，在生產時，著色料會從下模具口漏出，并積聚在下模具口周圍，在UV光長期的照射下形成樹枝狀，造成運行中未固化的著色光纖被該積聚物刮掉或擦掉，導致著色光纖脫色。
3. 著色層同心度不良問題
著色生產過程有時會出現著色同心度不良的問題，即我們俗稱的著色偏心現象（如圖3），而引起這種問題的原因有以下幾種：
3.1 放線張力過小，高速運動的本色光纖在進入模具后會產生抖動，使得油墨涂覆不均，會造成偏心現象。
3.2 模具與模座之間的同心度有偏差，使得本色光纖在進入模具后，與模座所在的平面不是呈垂直狀態(tài)，從而造成油墨涂覆不均勻，產生偏心問題。
3.3 著色模具磨損或者有缺陷也會使得油墨涂覆不均勻，產生偏心問題（如圖4）。
4. 光纖著色層偏淡甚至著不上色問題
在著色生產過程也經常會遇到著色后光纖顏色偏淡甚至著不上色的情況，產生這種問題
的原因在于：
4.1 模具沒有清洗干凈，使得模具孔徑被灰塵顆粒堵住，當本色光纖從模具孔徑高速拉
出的時候，只有少量的油墨甚至沒有油墨粘附在光纖上，從而造成顏色偏淡甚至著不上色。
4.2 著色油墨的使用不當也會造成著色光纖顏色偏淡甚至著不上色的問題。由于油墨的
黏度對溫度非常敏感，以國內普遍使用的上海飛凱油墨為例，其溫度黏度如表1所示，由此表可以看出，油墨的黏度和溫度是成線性關系的。油墨中的顏料含有機物質，密度較大，經長時間放置后，會出現沉淀分層現象，這會嚴重影響油墨的黏度、色度和均勻性，在著色時會產生顏色偏淡甚至著不上色情況。根據經驗保存油墨在恒溫25~30度左右，滾動攪拌4~6小時最為合適，時間不宜過長，且在攪拌前需將瓶子上下顛倒數次。
表1 油墨溫度黏度表
| 產品型號 | 顏色 | （飛凱）溫度粘度數據（cps) | |||||
| 15℃ | 25℃ | 35℃ | 45℃ | 55℃ | 60℃ | ||
| KI1000 | 無色 | 7256 | 2684 | 1003 | 482.2 | 240.1 | 192.5 |
| KI1001 | 藍色 | 7730 | 2702 | 1090 | 505.6 | 263.9 | 201.6 |
| KI1002 | 橙色 | 7021 | 2597 | 1077 | 567.1 | 268.9 | 204.4 |
| KI1003 | 綠色 | 7110 | 2630 | 1048 | 475.8 | 240.6 | 193.6 |
| KI1004 | 棕色 | 7145 | 2643 | 1095 | 502.3 | 265.2 | 200.4 |
| KI1005 | 灰色 | 7029 | 2600 | 1039 | 460.1 | 236.9 | 177.6 |
| KI1006 | 白色 | 7110 | 2630 | 1052 | 485.3 | 245.9 | 183.6 |
| KI1007 | 紅色 | 7232 | 2675 | 1087 | 493.2 | 254.1 | 190.3 |
| KI1008 | 黑色 | 6862 | 2538 | 1064 | 450.6 | 230.1 | 175.6 |
| KI1009 | 黃色 | 7529 | 2785 | 1149 | 540.6 | 289.3 | 216.9 |
| KI1010 | 紫色 | 6819 | 2522 | 1077 | 562.3 | 256.4 | 200.6 |
| KI1011 | 粉紅色 | 7002 | 2590 | 1075 | 568.5 | 260.4 | 250.4 |
| KI1012 | 青綠色 | 6762 | 2501 | 1023 | 451.1 | 231.1 | 170.6 |
5. 著色光纖固化不良問題
著色光纖固化不良的的問題在著色生產過程中應該是屢見不鮮，通過對固化原理的分析很容易能找到產生固化不良問題的原因。
5.1 眾所周知，UV固化的反應機理是自由基聚合反應，如果環(huán)境中有氧氣存在，氧氣會與自由基反應，產生過氧自由基，會極大的降低固化速度。因此對氮氣流量的控制顯得尤為重要。
5.2 石英管的質量和潔凈度對著色固化影響非常明顯，因此使用的石英管必須是由雜質含量很低，透光率很高的石英玻璃制成，而且需保證石英管內外的潔凈度。
5.3 反光罩的質量和潔凈度也對著色固化影響極其明顯，反光罩的反射原理圖如圖5所示，因此在生產過程中要嚴格保證反光罩的潔凈度。
三、結束語
越來越多的光纜廠家把套塑和護套工序定為特殊工序或者關鍵工序，卻越來越忽視光纖著色質量對后續(xù)工序的影響作用，而光纖著色作為光纜制造過程中的第一道工序,著色質量的好壞有些可通過下盤檢測直接測出，有些可能不會直接測出，如一切應力、裂紋，但會對光纖長期壽命有影響即影響到光纜的性能和質量。本文從工藝的角度列舉了光纖著色生產過程中常見的技術問題,并對這些問題進行深入的分析，提出相應的解決辦法。各公司在生產中均摸索了一套適合本公司特點的生產工藝，只要嚴格按照工藝要求認真操作,就能生產出合格的著色光纖,滿足光纜的技術要求。
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