緩衝チューブの過剰な長さは、より線の製造において重要なパラメータです。光ファイバーケーブルこれは、機械的性能、長期的な信頼性、光信号の整合性に直接影響します。{0}}
の機能光ファイバーバッファーチューブ
バッファ チューブは通常、ポリブチレン テレフタレート (PBT) でできており、ケーブル コア内の光ファイバの主な保護シースとして機能します。 PBT は、高い耐熱性、機械的靭性、耐疲労性を備えた半結晶性熱可塑性プラスチックです。- PBT の特性により急速な結晶化が可能で、比較的低温で最大 40% の結晶化度を達成できるため、ケーブル製造における高速押出プロセスに最適です。-
製造プロセス中の緩衝プロセスでは、着色された光ファイバーを溶融 PBT でコーティングしてチューブを形成します。この撚りケーブルユニットの品質に影響を与える最も重要なパラメータは、バッファチューブの「余長」です。過剰な長さとは、被覆された光ファイバーがチューブ自体よりわずかに長いという事実を指します。この長さの違いにより、光ファイバーはケーブルのねじれ、伸び、曲げ、圧縮などの応力下でもストレスを受けず、温度サイクル試験中に安定した性能が維持されます。-最終的には、ケーブルの寿命全体を通じて過度の光減衰を防ぎます。
光ファイバーバッファーチューブ プロセスの概要そして基本原則
PBT ペレットを押出機で溶かして粘稠な溶融物を形成し、サイジング ダイを通して押し出しながら、同時に充填剤で充填された光ファイバーを被覆し、PBT ルース チューブを形成します。
一般的な生産ラインは、ペイオフスタンド → 静電気除去装置 → 押出およびサイジング → 温水タンク → メインキャプスタン → 一次冷却 → 二次冷却 → 直径ゲージ → プリンタ → 巻き取りリールで構成されています。-
余長 (EL) の安定性を決定する重要なセクションは、温水タンクの出口とメイン キャプスタンの間に位置します。このセクションでは、結晶化が十分に進行しているかどうか、内部応力が適切に解放されているかどうか、収縮後の問題が発生するかどうかを制御します。-
光ファイバーバッファーチューブ 基本原則
（温水槽内）熱間延伸時の配向形成と残留内部応力
熱水タンク内では、チューブは高温で引き伸ばされ、アモルファス配向した状態になります。-ポリマー分子鎖が整列し、重大な収縮 (収縮) 内部応力が発生します。
(メイン キャプスタン周囲の高温から-への移行) 結晶化収縮により応力が解放され、EL が確立されます。
チューブがメイン キャプスタン領域に入ると、ガラス転移温度 (Tg) を超えたまま温度が低下します。この条件下では、核生成と結晶成長が発生し、PBT が結晶化し始めます。結晶化プロセスにより残留応力が解放され、結晶化収縮が誘発され、それによってチューブとファイバーの間に相対的な長さの差が生じ、これが最終的な余剰長さ (EL) になります。温度が急激に低下すると、結晶化が中断され、結晶化が進行する前に構造が「凍結」し、チューブ内に残留応力が残ることがあります。
不完全な結晶化 → 冷却により固化した残留応力 → 後収縮-
冷却強度またはキャプスタン遷移ゾーンでの滞留時間が不十分な場合、結晶化は不完全なままとなり、残留応力が完全に解放されません。冷水タンク（Tg よりもはるかに低い Tg、通常 14 ～ 20 度）に入ると、セグメントの移動性が大幅に制限され、結晶化がほぼ停止します。ただし、残留応力は「ロックイン」されます。巻き取り後、この残留応力は時間の経過とともに緩和され続け、さらなるチューブの収縮を引き起こします。これは、時間の経過とともに EL が徐々に増加することとして現れます。
追加の影響: ガイド ホイールの中心から外れたファイバー配線により一時的に負の EL が発生する-
緩衝されたファイバーがガイド ホイールの上を通過する際、張力によりファイバーがチューブ内の中心から外れて、短期的に負の EL の幾何学的状態が発生する可能性があります。{0}{1}{1}その後の結晶化収縮により、まずこの負の EL が除去され、次に安定した正の EL が確立されます。
中心となるプロセスのノウハウは、製造中により高度な結晶化度を達成し、熱延残留応力をオンラインで解放して後収縮を最小限に抑えることです。{{1}これにより、EL がより小さく、より安定し、予測可能になります。言い換えれば、冷水タンクは「結果を凍結」させますが、メインキャプスタンの周囲の高温から低温への移行が「結果の品質」を決定します。--
光ファイバーバッファーチューブ 主要な影響要因
私たちは、光ファイバー ケーブルの余長に影響を与える最も重要な要因は、基本的に次の 2 つを中心に展開していると考えています。
① PBT チューブのインライン結晶化と収縮の程度。これによってチューブがどれだけ短縮されるかが決まります。{0}}
② 製造プロセス中の光ファイバーとチューブ間の張力または経路差。これにより、ファイバーがどれだけ伸びるか、またその経路の長さが決まります。
これには、4 つの重要な要素に焦点を当てる必要があります。
-緊張を和らげる
ペイオフ張力が高くなると、ファイバーはより真っ直ぐに留まり、より機械的にチューブに結合される傾向があり、大きな余剰長を生み出すことが難しくなります。{0}その結果、最終的な余長は一般に小さくなる。
テイクアップ / キャプスタン テンション
メイン キャプスタンと巻取りシステムによって加えられる張力は、ライン全体の張力と、ファイバーとチューブ間の機械的相互作用に影響します。{0}巻き取り張力が高くなると、ファイバーとチューブ間の相対的な滑りが抑制される傾向があり、通常、達成可能な余剰長さが減少し、収縮中にチューブが余剰長さを「解放」できにくくなります。
高温から低温への移行の熱プロファイル--
チューブの熱履歴、特にポリマーがガラス転移温度以上にある間の冷却挙動と滞留時間は、結晶化の進行と残留応力緩和の程度を左右します。製造中に結晶化がより完全になると、残留収縮応力が最小限に抑えられ、結果として生じる余剰長さがより安定して予測可能になり、製造後の増加が少なくなります。-。
充填コンパウンドの粘度
コンパウンドの粘度が低い場合、繊維はより自由に動くことができるため、余分な長さを確立して調整することが容易になります。粘度が高いと、繊維の動きが制限され、余分な長さが形成されにくくなり、プロセスは張力の変動に対してより敏感になります。したがって、変動を最小限に抑え、再現可能な余長制御を達成するには、押出成形全体にわたって安定した一貫した粘度を維持することが不可欠です。
EL に対する押出パラメータとダイパラメータの複合効果
溶融温度
溶融温度は 3 つの主要なメカニズムを通じて EL に影響を与えます。
粘度と配向応力レベル
溶融温度が低いと粘度が増加し、ダイおよびサイジング ゾーンのせん断応力が高くなります。これにより、より強力な分子配向が促進され、より多くの残留応力が保持されます。残留応力が高いとオフライン収縮の余地が大きくなり、EL は時間依存のドリフトを起こしやすくなります。-
ロック点の熱履歴
溶融温度は、ダイから排出されるチューブの初期熱エネルギーを決定し、それによって引き取りセクションの前後の温度プロファイルを形成します。-ロッキングポイントは、チューブとファイバーの結合が相対的な滑りを抑制するのに十分な強度になると発生します。このロック点の温度と位置によって、ロック後にどの程度の結晶化と収縮が起こる可能性があるかが決まります。溶融温度が高い場合、ロック点はより遅く、より高いチューブ温度で発生する傾向があります。ロック後にさらに結晶化収縮が発生し、EL 平均値が上昇し、下流の冷却条件に対する感度が高まります。
押出圧力と変動要因
溶融温度が低いと、押出圧力が増加し、スクリューやダイヘッドからの外乱の影響を受けやすくなり、出力や寸法の変動につながる可能性があります。寸法の変動により、ファイバーとチューブ間の摩擦相互作用が変化し、多くの場合、短期間の EL 変動が大きくなります。-安定した溶融温度範囲があれば、通常、EL の変動は抑制しやすくなります。
光ファイバーバッファーチューブのドローダウン比率
ドローダウン比は、チューブ形成中に課せられる軸方向の伸びを決定し、EL の安定性にとって最も影響力のある感度増幅器の 1 つです。
配向と収縮後-
ドローダウン比が高いということは、ターゲット寸法に到達するためにチューブが軸方向の伸びに大きく依存することを意味し、より強い軸方向の配向とより高い残留応力が生成されます。半結晶性ポリマーの場合、配向と応力状態は結晶化速度論とその後の緩和挙動に強く影響します。その結果、収縮駆動力が引き取り後も持続する可能性があり、時間の経過とともに EL が増加する可能性が高くなります (収縮後ドリフト)。-
実効結晶化時間の変化
ライン速度が高くなると、熱水タンクと移行ゾーンでの滞留時間が短縮され、ライン内で十分な結晶化が達成される可能性が低くなります。-不完全な結晶化は、応力緩和が完了しておらず、冷却中に急速に「凍結」していることを意味します。その後、保管またはテスト中に緩和と収縮が発生し、EL の時間安定性が低下します。
チューブとファイバーの結合状態の変化
ドローダウン比を変更すると、全体的なライン張力の分布と、ファイバーとチューブ間の摩擦結合の強度も変化します。結合が強化されると相対的な滑りが減少し、ファイバーがチューブによって運ばれる可能性が高くなります。これにより、有効な余剰長を確立することが難しくなり、EL 平均値が低下し、張力の外乱に対する感度が高くなります。カップリングが弱いと滑りが大きくなり、EL の形成が容易になりますが、充填コンパウンドの粘度安定性や繊維経路の乱れへの依存度も高まります。{3}
光ファイバーバッファーチューブのサイジング方法
EL に対するサイジング方法の重要な影響は、単に直径制御能力ではなく、冷却開始モードと摩擦抵抗の大きさです。これらの要因により、チューブが高温で追加の軸方向拘束を受けるかどうか、および急速な表皮形成によって残留応力が早期に固定されるかどうかが決まります。
コンタクトのサイジング
接触のサイジングには強力な寸法制約が与えられますが、チューブと金属製キャリブレータの間の直接摩擦により追加の軸方向抵抗が生じ、高温状態での配向と残留応力が増加します。{0}}さらに、高い熱伝達効率により表皮の形成が促進され、残留応力が閉じ込められやすくなります。一般的な結果として、寸法安定性は向上しますが、EL 変動が増加し、収縮後ドリフトのリスクが高くなります。-。
非接触型サイジング
-非接触サイジングにより摩擦抵抗が軽減され、残留応力が低下し、EL の長期安定性が向上します。-ただし、水膜の連続性、真空の変動、冷却の均一性にはより敏感です。-水膜や負圧の小さな乱れは、寸法や冷却速度の変動につながり、チューブとファイバーの摩擦条件をさらに変化させる可能性があります。-これは多くの場合、短期的な EL ノイズの増加や、より頻繁な過渡的な「負の EL」動作として現れます。-
ハイブリッドサイジング
ハイブリッド サイジングは、強力な寸法制御と低摩擦抵抗の両方を達成することを目的としており、安定性と変動抑制の両方が必要とされる高速条件に適しています。{0}その性能は、サイジング設計と、真空および/または水膜制御の有効性によって決まります。-
光ファイバーバッファーチューブの真空度
EL に対する真空レベルの影響は、主に 2 つの境界条件を反映しています。1 つはチューブ-から-キャリブレータへの接触による摩擦抵抗、もう 1 つはスキンの形成と応力凍結を支配する熱伝達強度です。-。
高真空下での代表的な特性
チューブはサイジングデバイスによりしっかりと接着し、寸法安定性が向上します。ただし、接触圧力が高くなると摩擦抵抗が増加し、高温状態での軸方向の拘束が大きくなり、残留応力が高くなります。熱伝達が強力になると、スキンの形成も促進され、結晶化と緩和のプロセスがより早く凍結されます。これにより、残留応力がオフラインで解放される可能性が高まります。-その結果、通常、EL 平均値はより「厳密」になりますが、時間依存のドリフトのリスクが高くなります。-
低真空下での代表的な特性
摩擦抵抗の低減により、残留応力が低下し、収縮後のドリフトが軽減されます。{0}}ただし、寸法安定性はチューブの自己支持能力と水膜またはスプレー冷却の安定性に大きく依存します。-楕円形と壁の厚さの変動が増加する可能性が高く、EL ノイズが増加します。全体的に、ドリフトは小さくなりますが、短期的な変動は大きくなります。{6}}