破譯光纖拉絲高效率密碼

　　提高光纖拉絲速度

　　拉絲速度從某種意義上來說是衡量一個(gè)光纖廠家拉絲水平的標(biāo)志之一。隨著預(yù)制棒制造工藝的提高，光棒的尺寸是越來越大，光纖拉絲速度也是越來越高，從最初的200～300m/min到后來的800～1000m/min甚至更高，目前最高的拉絲速度已經(jīng)達(dá)到了1500m/min。提高拉絲速度對(duì)工藝帶來的影響是最直接的，除了涂覆壓力，模具溫度，光纖涂覆同心度外，光纖的緩慢冷卻也及其重要，此外還會(huì)影響光纖的翹曲度。在高速拉絲狀態(tài)下，涂覆壓力會(huì)急劇增加，為了限制涂覆壓力的劇增就需要增加涂覆模具的溫度，而涂覆溫度增加又會(huì)影響涂料的粘度，容易造成內(nèi)外涂層的混亂，這就需要一個(gè)平衡，我們通過反復(fù)試驗(yàn)摸索出了這個(gè)平衡點(diǎn)。提高拉絲速度，光纖在進(jìn)入到涂覆模具時(shí)的溫度就會(huì)增加，一般來說進(jìn)入到模具時(shí)的裸光纖溫度應(yīng)保持在30℃～60℃之間，如果溫度過高就會(huì)對(duì)涂覆質(zhì)量和光纖性能造成影響。影響翹曲度的原因主要是光纖在溫場中受熱不均勻，導(dǎo)致光纖在徑向收縮不同，造成光纖翹曲度的減小。高速拉絲需要更高的拉絲功率，也就更容易產(chǎn)生溫場不均勻的現(xiàn)象。

　　正常拉絲一個(gè)預(yù)制棒結(jié)束后需要給拉絲爐降溫，同時(shí)需要對(duì)涂料罐中的涂料進(jìn)行補(bǔ)給，如果想法縮短這個(gè)環(huán)節(jié)，那么拉絲效率將得到很大的提高。我們通過設(shè)備改造，增加了一套不間斷換棒裝置和在線加涂料系統(tǒng)使得這一問題得到解決。

　　高速拉絲試驗(yàn)及設(shè)備改造結(jié)果

　　改善翹曲度

　　為了提高拉絲效率，我們從兩方面著手進(jìn)行，一方面把拉絲速度從1000m/min提高到1300m/min，另一方面我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造。提高拉絲速度會(huì)對(duì)光纖翹曲度有大的影響，而光纖的翹曲度是光纜用戶最為關(guān)心的指標(biāo)之一，尤其在帶纖中，光纖翹曲度要是偏小將對(duì)接續(xù)帶來嚴(yán)重的后果。翹曲度是指裸光纖在不受任何外界應(yīng)力的情況下的發(fā)生彎曲所對(duì)應(yīng)的曲率半徑，R=(X2+Y2)/2Y。

　　為了提高拉絲速度我們分別使用不同的速度進(jìn)行拉絲并對(duì)各自的翹曲度進(jìn)行了測試。拉絲速度的增加對(duì)翹曲度的影響是巨大的，我們通過對(duì)拉絲爐子進(jìn)行改造，增加一種裝置，使得在高速拉絲時(shí)光纖的翹曲度得到了明顯的改善。

　　改善光纖涂覆同心度

　　采用濕對(duì)濕法(wet-on-wet)高速拉絲，由于使用的是一套模具同時(shí)進(jìn)行兩次涂覆，速度對(duì)光纖外涂層的同心度(OCE)影響很大，為了滿足我們產(chǎn)品規(guī)格的要求，我們除了對(duì)拉絲塔進(jìn)行定期校正中心外，還對(duì)涂覆模座基座進(jìn)行了改造，自己研制了一種可在線微調(diào)仰角的數(shù)顯裝置，圖5是模座改造后使用1300m/min拉絲光纖的OCE圖示。可見，對(duì)模座基座進(jìn)行改造后提高拉絲速度光纖的OCE比以前更好。

　　改善冷卻效果

　　高速拉絲對(duì)光纖的冷卻效率提出了要求，冷卻長度是個(gè)重要的問題，如果光纖過熱進(jìn)入到模具中將導(dǎo)致涂料粘度降低，涂覆直徑出現(xiàn)波動(dòng)，光纖涂層同心度變差甚至出現(xiàn)滴流現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了光纖涂覆質(zhì)量。光纖溫度太低，則會(huì)提高拉絲爐的功率，浪費(fèi)能源。

　　假設(shè)光纖進(jìn)涂覆模具的溫度為50℃，可用下式計(jì)算光纖冷卻長度：L=0.0135υ-0.093，式中υ為拉絲速度。

　　當(dāng)采用1300m/min速度拉絲時(shí)，光纖的冷卻長度為17.5m，顯然如此長度的自然冷卻距離一般的拉絲塔都很難達(dá)到，因此我們采用了Helium Cooling System裝置來對(duì)光纖進(jìn)行冷卻，通過調(diào)節(jié)氦氣流量和冷卻水的溫度可以達(dá)到我們理想的光纖溫度，見圖6。

　　減少停機(jī)時(shí)間

　　拉絲結(jié)束后，停機(jī)降溫?fù)Q棒大約需要2.5～3.5小時(shí)，除了等待冷卻爐子進(jìn)行清洗外，還需要對(duì)涂料罐中剩余的涂料進(jìn)行補(bǔ)充。一般來說剛加入的涂料是不能用來拉絲，因?yàn)樵谔砑油苛系倪^程中不可避免的產(chǎn)生了一些氣泡，因此添加好涂料后需要靜置2小時(shí)后才能拉絲。

　　現(xiàn)在我們對(duì)拉絲爐和涂料添加系統(tǒng)進(jìn)行了改造，爐子采用氣封裝置，在拉絲結(jié)束后半小時(shí)就可以重新掛棒，同時(shí)增加了一組備料罐，在拉絲結(jié)束后馬上可以把已經(jīng)靜置超過6小時(shí)的涂料加到涂料罐中，這樣一來我們拉絲換棒停機(jī)時(shí)間可以縮短到1～1.5小時(shí)。圖7為改造前后拉絲效率的比較。

　　我們通過對(duì)拉絲爐、涂覆系統(tǒng)、光纖冷卻系統(tǒng)成功的改造，不但可以采用1300/min進(jìn)行高速拉絲，還使拉絲停機(jī)時(shí)間得到了縮短，使公司的拉絲效率比起以前提高了30%以上，為公司在激烈的市場競爭中打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

來源：亨通光纖