新型全干式光缆用双层共挤松套管的研制与应用

■ 吴迪 刘沛东 吴俊雄 孟庆伟 王中凯 崔健 李龙 （江苏亨通光电股份有限公司 苏州 吴江 215234）

新型全干式光缆用双层共挤松套管的研制与应用

■ 吴迪 刘沛东 吴俊雄 孟庆伟 王中凯 崔健 李龙 （江苏亨通光电股份有限公司 苏州 吴江 215234）

全干式光缆具有不污染环境和方便接续的优点，本文提出了一种新型的用于全干式光缆的双层共挤松套管技术。该技术采用PP作为主要的松套管材料。以本色聚丙烯树脂作为内层材料和带颜色的聚丙烯（采用PP或PE色母料）为外层。本文通过分析PP和PP、PE混溶材料的特性，加工条件和不同的色母料材料从而确定最佳的生产工艺条件。通过对比试验我们发现采用双层共挤技术制备的松套管具有优异的余长稳定性和物理机械性能。

松套管 双层共挤 分析试验 余长 全干式光缆

一 引言

共挤技术是一种新型的材料成型方法，它可以将不同的材料结合起来，并充分利用它们的固有特性，因此在塑料制品的加工过程中得到了广泛的应用。共挤出产品具有优良的高低温稳定性、耐水和火性能、机械性能等特点，与传统的挤压工艺相比，该新技术具有生产成本低、能耗低、工艺简单、生产效率高、产品质量好的特点。我们引入了一个新的双层共挤属于松套管的共挤制造和成功地制造一种新的聚丙烯（PP）双层复合松套管。基本理论如下：熔体从两个不同的挤出机两种材料同时连续挤塑到同一个机头，以本色聚丙烯树脂和聚丙烯及色母料的混合树脂为内外壁。为了研究各种材料的固有特性对松套管性能的影响，我们充分利用各种测试仪器、方法对材料和最终产品进行了全面测试。这些分析结果为提高复合松套管的质量提供重要的理论依据，对工程应用有一定的指导意义。

二 材料试验与分析

材料：样品1本色聚丙烯树脂；样品2聚丙烯/聚乙烯共混物：本色聚丙烯树脂与2%色母料；样品3聚丙烯/聚丙烯共混物：本色聚丙烯树脂共混的2%的质量分数PP色母料。

2.1 样品制备

1）样品的制备通过输送装置在混合器混合。

2）PP树脂和混合质量分数为2%的PE色母料或PP色母粒以60rpm的速度混合挤出10分钟，本色聚丙烯树脂以相同的方式进行处理。

3）所得到的三种不同类型的熔体，冷却后，被切成不同的尺寸和几何形状的不同的测试的样品。

2.2 颜色性能

颜色料在产品中的良好分散性以及良好的相容性，不仅是控制颜色使其符合颜色的标准，也是松套管获得良好外观的重要保证。一般来说，如果产品有更好的分散性、相容性、着色力和遮盖力高。产品的外观会显得均匀、精细、颜色少、颜色偏差小。同时松套管的性能不能因为色母料的加入很大程度影响其性能。

为了评估的分散性和相容性，使用差示扫描量热法（DSC）和转矩流变仪来研究纯PP树脂和PE色母料的共混物。DSC测试结果表明，只有一个玻璃化转变温度（Tg）并且每种材料和数值很接近。这表明PE色母料和PP料的兼容性好。PP树脂的平衡扭矩和最大扭矩可以从转矩流变仪测得分别为24nm到47nm。平衡转矩和聚乙烯/聚丙烯共混体系的最大扭矩接近他们，这也表明了PP、PE色母料都具有相对良好的颜料分散性、流动性和塑化性能。不同于PP／PE共混体系，平衡扭矩和PP/PE共混物的最大扭矩都稍高，说明相对较差的颜料分散性、流动性和塑化性能。根据这些结果，我们可以指出，两种色母料都有理想的着色效果，但是PP料的更好。结果显示在表1。

表1 色母料混合物测试

2.3 材料性能试验

近年来，聚丙烯（聚丙烯）是一种增长最快的热塑性塑料。由于其综合性能优良，成本效益高，被广泛应用于各种不同的领域。我们测试了天然聚丙烯和有色共混物的性能。结果显示在表2。

表2 混合物性能测试

夏氏缺口冲击强度／(KJ·M2) 48 48 48维卡软化点℃ 150 140 150结晶化温度℃ 126 123 131

从表2中可以看出，各指标的基质树脂和共混物，这表明，使用的2%质量分数的颜色掌握批次的影响不大，对天然聚丙烯树脂的性能没有影响。PP树脂的熔体流动速率（MFR）约2.5g/（10min），既能保证良好的挤出加工性能，还能提供足够的粘度保持熔体强度，满足高速生产的生产。聚丙烯树脂密度较低，说明该产品具有重量轻、重量轻的产品。总像差（△E）小于2，表明共混物的颜色稳定性很好。热变形温度的数值和氧化诱导时间（OIT）相对较高，表明其具有良好的热稳定性和加工。拉伸屈服强度、伸长率和冲击拉伸断裂标称应变缺口冲击强度均较理想。这说明材料具有优异的力学性能，满足松套管的制造需求以及在使用过程中的灵活性要求。塑料材料的较高的结晶温度有助于缩短成型周期时间，减少后收缩，减少性能的内外壁的松套管的性能差异，并提高产量。通过对实验数据的比较和分析，得出了对产品的先进性能进行改进的结论。

三 生产设备及工艺

双层复合松套管生产线是由放线系统、塑料挤出设备、模具成型系统、冷却定型系统、挤压加工控制系统、牵引系统、收线系统组成。图1所示为一体的设备图。与系统的关键问题是设计一个精心设计的挤出模具的巧妙流动通道。多年来，大多数的研究都集中在这一领域，包括模具结构设计和流体流动条件，特别是界面配合物的稳定性。为适应高分子材料挤出加工的要求，我公司扩大与制造设备供应商的技术合作，共同开发出一种新型的复合挤压模和配套的机头通过专门设计的流道可以实现双层甚至三层松套管共挤的工艺。图2中显示了它的部分内容。

图1 二次套塑生产线

图2 双层共挤机头示意图

为了保障产品质量,我们应该保证良好的两种材料之间的界面结合强度,相同的流体流量两个聚合物熔体和均匀的材料分配,这些都需要进行严格管控。有不同的流程控制对应不同的材料组合,有时甚至助剂或单独设计部分是必要的。共挤压形成的界面是在生产调试的重点和难点。模具和松管性能都达到了预期要求,共挤压模具参数的优化,不断调整生产工艺。一些工艺参数见表3

表3 工艺参数

四 产品性能和测试

为了验证产品线具有稳定的性能，我们进行了小批量试制，产品性能达到了预期的要求，我们做了4种套管，两个分别采用PP/PE色母料生产的单层套管;两个采用本色PP为内层，PP/PP色母料为外层的色母料所有的测试项目和结果在表4

表4 松套管测试

为了验证其工艺稳定性测量了蓝色、橙色、黑色、青绿色的热收缩性能。试验条件为85℃烘箱环境温度下放置24小时测量其前后长度的变化率，在图3中表明：部分颜色的松套管的热收缩管变化超过0.2%，因此我们重点跟踪青绿色套管测量了其余长和后收缩情况，具体情况如图4显示。

图3 热收缩测试

图4 青绿色套管余长及后收缩

从图3和图4我们可以看出双层松管热收缩率低,余长比单层稳定并且数值较小。聚乙烯色母料收缩率大于PP色母料。使用PP色母料的松套管，光纤颜色可以透过PP层直接看到，使用PE色母料的松套管无此情况，这也证明了PE色母料具有更加优良的颜色附着力。

由于双层共挤松套管具备优异的余长稳定性和热收缩性能，因此我们使用双层共挤松套管,我们设计一款全干式式光缆。其光缆结构如图5所示。通过着色、套塑、成缆、护套四个工序的生产完成光缆的指标，光缆参数列在表5.中体现。

图5 单护套光缆参数

表5 光缆结构尺寸

光缆试制完成后根据IEC 60794-1-2标准测试了光缆的性能，其测试情况如下表

表6 机械性能测试结果

五 结论

通过三种材料：本色PP料、PP料+PP色母料、PP料+PE色母料的颜色性能、物理性能、机械性能的测试性能的对比可以发现其性能无明显差异，因此PP与PE-LLD混合挤出从材料试验结果看是可行的。从制备的松套管光纤颜色透出情况可以发现PE色母料具有更加优良的颜色附着力。

从制备的松套管的性能对比：余长、后收缩、热收缩性能等，通过实验数据对比图可以发现双层共挤套管制得的松套管具有更加好的机械性能和稳定的余长、热收缩性能而且从松套管弯折试验可以发现双层共挤松套管的弯折性能更加优秀。

从全干式光缆的制备的机械性能测试可以发现全干式光缆也可以同样具有优良的机械性能，满足相关的标准，而且新工艺制备的全干式光缆具有重量轻、施工方便等性能。

[1]周军霞.全干式光缆关键生产工艺的控制[J].光纤与电缆及其应用技术.2012(05)

[2]林卫峰,沈洪芬,高峰,沈晨曦.柔性全干式微管光缆的研究与开发[J].现代传输.2016(04)

[3]杨红伟,吴煜,王传瑞.全干式光缆技术分析及应用研究[J].现代传输.2015(02)

[4]杨博华;陈浩;邢凤雨.浅析PBT与改性PP松套管材料的性能与实际应用[J].中国通信学会2013年光缆电缆学术年会论文集.2013

[5]曹俊枫,喻威,扈启松,乐志星.干式光缆应用研究[J]. 中国新通信. 2016(02)

[6]刘为,卢星星,熊壮.FT-Dry全干式光缆的开发与应用[J]. 现代传输. 2016(03)

[7]Toni Seppelin.Further Development of Clenching Concept Machinery and Dry Loose Tube Diameter Control.IWCS.2015

[8]M.I.Lahti,Brian Franklin.Totally Dry Stranded Loose Tube Cable.Proc.53rd IWCS.2004

A fully dry optical fiber cable can make the cable manufacturing processes more environmental friendly; and can connect to facility easily installation. In this paper, a new fully dry optical fiber cable was introduced, which used co-extrusion technology for doublelayer loose tube. The soft polypropylene (PP) material was used as the loose tube. The inner layer of loose tube was made up of PP to protect the optical fiber, for its soft characteristic. The outer layer consisted of a mixture of PP and low density linear polyethylene (PE-LLD) with a certain ratio. The production condition was optimized by analyzing the properties of the PP (or mixture of PP and PE),the processed parameters and the different type of color master batch. It found that the double-layer composite loose tube possess better stability for excess fiber length and physical, mechanical properties, comparing with ordinary one.

loose tube; double-layer co-extrusion; analytical test；excess fiber length; fully dry optical fiber cable;

10.3969/j.issn.1673-5137.2016.06.002