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技术论文
着色工序常见问题解析

田攀攀  江苏通鼎光电股份有限公司光缆事业部

摘要:本文主要介绍着色工序常见的一些不合格现象及对其产生原因进行分析,并根据个人实践经验提出了相应解决的办法,以期与广大生产技术人员共同探讨。
关键词:着色  问题  原因分析  解决

一、前言
光缆系统中的光纤是用色标来识别的,在光纤进入用户环的系统中,对光纤芯数的要求越来越多,尤其是在大芯数光缆系统和带状光缆系统中,对光纤的识别变得越来越重要。为了便于连接和维修,必须对光纤进行着色。在着色工序中,除了要求具有较高的生产速度外,还要求不能对光纤本身的质量产生任何的影响。1 550 nm窗口对光纤的状态如微弯、应力等非常敏感,如光纤着色后受到应力或产生微弯,就会使光纤产生附加损耗。因此,在着色过程中如何避免光纤产生内应力和有效地解决微弯问题,是保证光纤着色质量的关键。另外,为了保证光纤在使用过程中着色层不脱落、颜色不迁移,保证光纤具有较高的固化度也是极其重要的。因此,着色工序作为光缆生产的第一个工序,保证着色光纤的着色质量对后续工序显得尤为重要。
二、着色过程中的常见问题及原因解析
1.     光纤着色后衰减偏大
光纤在着色后会通过OTDR测试仪进行衰减测试,来测试光纤在着色后的传输性能,主
要是针对1310nm窗口和1550nm窗口,当测试结果偏大于标准所规定的值时,我们通常称之为衰减偏大,由于光纤在1550nm窗口对微弯和应力等因素较敏感,如果在着色过程中不注意的话,很容易会产生衰减偏大的现象。而产生这种现象排除人为的因素外,主要有以下几方面的原因:
1.1 空气中的粉尘颗粒在机器高速运转过程中可能通过粘附或通过静电作用吸附在光纤
上进入到模具,或者像立式着色机所用的开口杯模具,灰尘可以直接掉落在模具中,经过积累会堆积在模具口,在光纤高速通过时产生摩擦应力,造成着色光纤下盘后衰减偏大,所以针对这种现象需保证着色车间的洁净度和干湿度,如果着色车间的洁净度和干湿度达不到要求的话,必须提高着色模具清洗的频率。
1.2 收放线张力过大或不稳会造成光纤衰减偏大。通常在光纤着色过程中,如果收放线张力过大,会使光纤产生较大的内应力,造成着色光纤在1550nm窗口产生较大的附加损耗,如果张力不稳定、不均匀或者张力轮跳动则会产生跳线、压线现象,使光纤反射衰减曲线出现台阶,而影响光纤的传输性能。
2.     着色光纤表面脱色
在着色生产过程中,经常会遇到光纤表面脱色问题,就是着色后发现不同长度的本色光纤未着上色,其长度从几厘米到几公里不等。究其原因在于:
2.1光纤在着色过程中,本色光纤以一定的速度被拉入到紫外固化涂料中,由于着色涂料的粘性且着色涂料液与本色光纤表面无相对滑动,所以在着色涂料和本色光纤接触的液面处形成一动态的弯液界面,同时粘性流会在受限制的模具出口处驱动一流体压力,此液体压力会形成回流。由于压力、粘度和线速度等条件的变化时,可能会引起弯液面不稳定或消失,此时会造成着色缺陷甚至会引起脱色。以常见的某着色机所使用的开口杯模具为例,当油墨在模具内形成回流时,光纤正常涂覆,如图1所示;当油墨液面由于压力、粘度和线速度等条件的影响,使之消失或者不稳定时,就会产生脱色现象,如图2所示。
2.2 若是着色油墨未充分搅拌或者搅拌后静置时间过长,则会使油墨产生分层现象,在生产时,着色料会从下模具口漏出,并积聚在下模具口周围,在UV光长期的照射下形成树枝状,造成运行中未固化的着色光纤被该积聚物刮掉或擦掉,导致着色光纤脱色。
3.     着色层同心度不良问题
着色生产过程有时会出现着色同心度不良的问题,即我们俗称的着色偏心现象(如图3),而引起这种问题的原因有以下几种:
3.1 放线张力过小,高速运动的本色光纤在进入模具后会产生抖动,使得油墨涂覆不均,会造成偏心现象。
3.2 模具与模座之间的同心度有偏差,使得本色光纤在进入模具后,与模座所在的平面不是呈垂直状态,从而造成油墨涂覆不均匀,产生偏心问题。
3.3 着色模具磨损或者有缺陷也会使得油墨涂覆不均匀,产生偏心问题(如图4)。
4.     光纤着色层偏淡甚至着不上色问题
在着色生产过程也经常会遇到着色后光纤颜色偏淡甚至着不上色的情况,产生这种问题
的原因在于:
4.1 模具没有清洗干净,使得模具孔径被灰尘颗粒堵住,当本色光纤从模具孔径高速拉
出的时候,只有少量的油墨甚至没有油墨粘附在光纤上,从而造成颜色偏淡甚至着不上色。
4.2 着色油墨的使用不当也会造成着色光纤颜色偏淡甚至着不上色的问题。由于油墨的
黏度对温度非常敏感,以国内普遍使用的上海飞凯油墨为例,其温度黏度如表1所示,由此表可以看出,油墨的黏度和温度是成线性关系的。油墨中的颜料含有机物质,密度较大,经长时间放置后,会出现沉淀分层现象,这会严重影响油墨的黏度、色度和均匀性,在着色时会产生颜色偏淡甚至着不上色情况。根据经验保存油墨在恒温25~30度左右,滚动搅拌4~6小时最为合适,时间不宜过长,且在搅拌前需将瓶子上下颠倒数次。
表1  油墨温度黏度表
产品型号
颜色
(飞凯)温度粘度数据(cps)
15℃
25℃
35℃
45℃
55℃
60℃
KI1000
无色
7256
2684
1003
482.2
240.1
192.5
KI1001
蓝色
7730
2702
1090
505.6
263.9
201.6
KI1002
橙色
7021
2597
1077
567.1
268.9
204.4
KI1003
绿色
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
红色
7232
2675
1087
493.2
254.1
190.3
KI1008
黑色
6862
2538
1064
450.6
230.1
175.6
KI1009
黄色
7529
2785
1149
540.6
289.3
216.9
KI1010
紫色
6819
2522
1077
562.3
256.4
200.6
KI1011
粉红色
7002
2590
1075
568.5
260.4
250.4
KI1012
青绿色
6762
2501
1023
451.1
231.1
170.6
 
5.     着色光纤固化不良问题
着色光纤固化不良的的问题在着色生产过程中应该是屡见不鲜,通过对固化原理的分析很容易能找到产生固化不良问题的原因。
5.1 众所周知,UV固化的反应机理是自由基聚合反应,如果环境中有氧气存在,氧气会与自由基反应,产生过氧自由基,会极大的降低固化速度。因此对氮气流量的控制显得尤为重要。
5.2 石英管的质量和洁净度对着色固化影响非常明显,因此使用的石英管必须是由杂质含量很低,透光率很高的石英玻璃制成,而且需保证石英管内外的洁净度。
5.3 反光罩的质量和洁净度也对着色固化影响极其明显,反光罩的反射原理图如图5所示,因此在生产过程中要严格保证反光罩的洁净度。
 

 
三、结束语
越来越多的光缆厂家把套塑和护套工序定为特殊工序或者关键工序,却越来越忽视光纤着色质量对后续工序的影响作用,而光纤着色作为光缆制造过程中的第一道工序,着色质量的好坏有些可通过下盘检测直接测出,有些可能不会直接测出,如一切应力、裂纹,但会对光纤长期寿命有影响即影响到光缆的性能和质量。本文从工艺的角度列举了光纤着色生产过程中常见的技术问题,并对这些问题进行深入的分析,提出相应的解决办法。各公司在生产中均摸索了一套适合本公司特点的生产工艺,只要严格按照工艺要求认真操作,就能生产出合格的着色光纤,满足光缆的技术要求。
 
 
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