浅析纱线类加强元件余长对光缆拉伸性能的影响

浅析纱线类加强元件余长对光缆拉伸性能的影响

曾庆楦

深圳市特发信息股份有限公司 广东深圳 518000

[摘要]光缆生产过程中，光纤余长属于一项重要的参数，对光缆质量及其使用性能有着直接的影响，但接入网用的尺寸较小光缆领域中，保护光缆所用加强元件以非金属类型的加强元件居多，如玻璃纤维纱、芳纶纱等，光缆的加强元件往往会对光缆拉伸性能产生影响，为确保光缆总体达到良好的拉伸性能，本文主要探讨纱线类的加强元件实际余长对光缆自身拉伸性能所产生的影响，可供业内相关人士参考。

[关键词]光缆；加强元件；纱线类；余长；拉伸性能；影响

前言：

纱线类的加强元件在实际应用中，它的余长参数往往会影响到光缆自身拉伸性能，若想更好地控制这一影响，则围绕纱线类的加强元件实际余长对光缆自身拉伸性能所产生的影响开展综合分析较为必要。

1、阐述光缆总体结构与其性能要求

针对中心管式加强型的FTTH光缆，采用中心管式结构，选取特定PBT材料套管，把0.9mm紧套光纤和阻水纱一起放置于PBT松套管里面，然后在中心松套管周围包覆着阻水芳纶纱及玻璃纤维纱，增加一根撕裂绳，用于光缆开剥作业，再挤制一层高阻燃类型LSZH护套 [1]。针对光缆性能方面要求，即拉伸性能处于未增加相应预张力条件下，参考 IEC 60794-1-21 E1标准。针对性能测试条件方面，光缆总体长度＞50m；长期及短期拉力分别设定200N、1200N；长期及短期负载维持时间设定1min；卡盘直径为20倍左右的光缆外径；负载实际移动速度设定100mm/min。此外，针对合格标准的判定，即光纤无断裂、光缆护套无开裂现象等；200N力值条件下，光纤应变＜0.2%；1200N力值条件下，光纤应变＜0.6%，且光缆应变≤0.6%。

2、纱线类的加强元件实际余长对光缆自身拉伸性能所产生影响

结合光缆总体结构与其性能要求可了解到，光缆对长期及短期拉力条件下，光纤应变方面有着较高要求，开展拉伸性能试验过程中，应尽量让此加强元件多承受拉力，可确保更大程度地保护光纤，下列是对纱线类的加强元件实际余长对光缆自身拉伸性能所产生影响的详细分析，便于更好地对加强元件实施余长控制。

2.1在加强元件长度不一致方面

第一次进行样品试制，借助现有各类放线设备进行生产，样品产出后选取5m光缆进行结构解剖，对光缆内部芳纶纱及玻璃纤维纱实际长度进行测量，测量结果详见表1。结合本次试制光缆开展拉伸试验所获取光纤应变情况可了解到，此次试验未合格。使用在线测量的张力器对于芳纶纱及玻璃纤维纱实际放线张力分别进行在线复测后，发现8股玻璃纤维纱自身放线张力实际波动范围为705g～880g，总体波动频繁，但前期放线张力设定800g；4股芳纶纱实际放线张力波动范围是330g～460g，但前期放线张力设定400g。

针对第二次试制样品，则引入恒张力类型放线设备，玻璃纤维纱及芳纶纱所设定的放线张力值和初次样品试制的放线张力设定值保持一致，样品试制完成后，选定5m光缆，对光缆内部玻璃纤维纱及芳纶纱的实际长度进行测量，实测结果详见表2。针对此次所试制光缆开展拉伸试验获取光纤应变实际情况后了解到，此次所用恒张力类型的放线设备，即依托线上的张力器测得加强元件现场实时的放线张力和前期设定值呈较小差异，保持±20g区间内。

因现有所用的放线设备总体张力欠缺稳定性，波动区间相对较大，所以光缆的加强元件呈大长度差，光缆在受到拉力情况下，加强元件总体受力欠缺一致性，有一部分的加强元件则已经受力，而另外一部分的加强元件并未受力，拉伸力值达到200N时，光纤应变的差异比较明显。经对两次试验进行对比分析可了解到，试验刚开始阶段，光纤及加强元件开始受力，加强元件如果受力数量相对较多，则光纤处于缓慢受力状态，光纤应变斜率平缓，达到同等光纤应变状态下，光缆将能够承受更大拉力。但倘若一部分的加强元件明显受力，另外一部分呈较小受力或者并未受力的情况下，光纤受力则相对较大[2]。所以设备总体放线张力欠缺一致性稳定性，会极大地影响到光缆内部的加强元件总体余长，恒张力类型放线设备则能够更确保维持加强元件的放线张力良好稳定性，能够缩小各股加强元件总体余长的长度差，加强元件相互间满足等长要求，使得中心管式光缆总体拉伸性能得到有效提升。

表1光缆内部芳纶纱及玻璃纤维纱实际长度实测结果数据（第一次）

表2光缆内部芳纶纱及玻璃纤维纱实际长度实测结果数据（第二次）

2.2在加强元件和光纤长度差方面

为了保证光缆拉伸过程中，尽量减小光纤受力，并且能使加强元件迅速受力，承担更大力值这一目的，就需要对加强元件和光纤相互间长度差进行合理控制，为光缆总体拉伸性能提供可靠性保障[3]。针对中心松套管放线张力维持10N恒定,加强元件实际放线张力则由4N、6N、8N进行依次增加，其他各项工艺参数实际变量则保持一致性，对加强元件和光纤长度差进行测定，实测结果详见表3，以此获取加强元件放线张力针对于加强元件和光纤长度差相应影响曲线，详见图1。结合该图可以看到，加强元件放线张力持续增加的条件下，加强元件和光纤长度差呈变小趋势，芳纶纱和光纤长度差总体变化率逐渐变小，该加强元件张力对加强件和光纤长度差所产生控制作用呈下降趋势。选取表3中的每组样品开展拉伸试验，获取1200N光纤实际应变数据，详见表4。结合试验要求及标准，光纤应变＜0.6%,经综合考虑到高低温性能方面要求后，最后决定玻纤纱及芳纶纱张力分别为16N、12N,而针对光缆拉伸性能的光纤应变，则详如图2所示。

表3加强元件和光纤长度实测结果

图1加强元件放线张力针对于加强元件和光纤长度差相应影响曲线图

表4 1200N光纤总体应变的实测结果

图2光纤最终应变拉伸性曲线示意图

3、结语

综上所述，针对中心管式纱线类加强元件类型FTTH光缆开发过程中，结合中心管式光缆的加强元件余长控制的工艺技术，纱线类加强元件余长对实际拉伸性能方面的影响进行综合分析，与试验结果相结合，给出最佳的各项工艺参数，对有效提升光缆拉伸性能而言有积极的作用。

参考文献：

[1]黄志颖,潘强斌.几种不同类型加强件的光缆后收缩问题研究[C].中国通信学会2018年通信线路学术年会.中国通信学会,2018.

[2]任军江,张小强.加强材料对光缆强度影响的试验研究[J].现代传输,2023(2):3.