淺談光纜制造技術(shù)的演進(jìn) 上篇
1982-1990年中國(guó)光纜制造的探索階段
自1982年***根實(shí)用化多模光纜在中國(guó)的應(yīng)用開(kāi)始，我國(guó)的光纜制造和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已歷經(jīng)30個(gè)念頭，經(jīng)歷了9年一次的三起三落，發(fā)展到今天，形成了世界上***的光纜產(chǎn)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)群，年產(chǎn)能達(dá)到近1億芯公里，年實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到8千萬(wàn)芯公里。作為世界上***的光纜制造國(guó)，我們光纜企業(yè)回首看產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與這三十年來(lái)光纜制造工藝的技術(shù)創(chuàng)新是分不開(kāi)的，中國(guó)企業(yè)在骨架、中心管、層絞三種結(jié)構(gòu)的選擇上、在光纜機(jī)械性能的研究上、在工程應(yīng)用以及在理論推算和總結(jié)上都已處于世界先進(jìn)水平。
中國(guó)的光纜制造可以說(shuō)與國(guó)際同步開(kāi)始，但在基礎(chǔ)工業(yè)和工藝落后的九十年代，我國(guó)的光纜工藝以引進(jìn)技術(shù)為主，其中侯馬電纜廠為主的骨架式單螺旋絞光纜出現(xiàn)的最早，之后出現(xiàn)了中心管式的結(jié)構(gòu)，武漢郵電科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的中心束管光纜（農(nóng)話(huà)纜）至今仍是一個(gè)重要的光纜品種。
骨架槽光纜
早期的光纖技術(shù)還不完善，在光纖表面的涂層還是采用的熱固化的硅樹(shù)脂，光纜的脆弱使得光纜的保護(hù)更為重要，在成纜中的控制也要求更高，當(dāng)時(shí)的光纖對(duì)側(cè)壓、-OH、彎曲更敏感，因此，開(kāi)發(fā)出了復(fù)雜工藝的骨架式單螺旋絞光纜，把裸纖放在S絞的U型骨架槽內(nèi)，從單纖骨架開(kāi)發(fā)到多纖骨架，采用色譜區(qū)分技術(shù)來(lái)區(qū)分同一骨架槽內(nèi)的光纖。光纜的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖一 骨架槽光纜
骨架槽設(shè)計(jì)思想來(lái)自電纜，對(duì)光纖側(cè)壓有很好的保護(hù)作用，靠光纖在槽中的位移來(lái)抵抗拉伸和溫度變化光纜的形變。但其缺點(diǎn)是明顯的，首先骨架槽的制作工藝要求高，效率低;其次，成纜的設(shè)備復(fù)雜、收放線同步要求高、退扭復(fù)雜、速度很慢，對(duì)大芯數(shù)光纜無(wú)法實(shí)現(xiàn);***，在工程應(yīng)用上發(fā)現(xiàn)，油膏的質(zhì)量和填充對(duì)光纜壽命的影響很大。鑒于這些問(wèn)題，這種結(jié)構(gòu)在九十年代初期就陸續(xù)被淘汰了，但其某些特性和思路還將被現(xiàn)在使用，這在后面將介紹。
中心管式光纜
以美國(guó)AT&T公司為代表的中心管松套結(jié)構(gòu)，因其光纖位于光纜的中心，具有良好的彎曲特性、結(jié)構(gòu)緊湊，引進(jìn)后成為一個(gè)主要品種，武漢郵電科學(xué)研究院結(jié)合我國(guó)幅員遼闊、當(dāng)時(shí)光纖通信容量不大的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出***個(gè)有中國(guó)特色的光纜專(zhuān)利產(chǎn)品，中心束管式光纜。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖二：
圖二 中心管式典型結(jié)構(gòu)
中心管結(jié)構(gòu)也有幾種形式，最早的沒(méi)有鋼帶鎧裝，采用平行鍍鋅鋼絲加強(qiáng)，存在滲水和低溫特性不夠好的問(wèn)題;后來(lái)增加了鋼帶鎧裝，是我國(guó)***個(gè)光纜鋼帶縱包成型工藝，采用了分級(jí)成型，鋼帶平帶對(duì)接、熱熔膠粘接工藝，解決了滲水和高低溫的問(wèn)題，并確定了鋼帶的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)雛形，但光纜十分難開(kāi)剝;***發(fā)展到了用阻水帶或油膏填充工藝，進(jìn)一步合理化了該結(jié)構(gòu)。但從結(jié)構(gòu)特性上來(lái)看，出現(xiàn)大于12芯時(shí)，需要采用復(fù)雜的扎束技術(shù)來(lái)區(qū)分光纖，后來(lái)開(kāi)發(fā)出了噴環(huán)工藝，用于OPGW。當(dāng)多組光纖放在一個(gè)套管中時(shí)，需要多個(gè)放纖架，設(shè)備的利用率受到限制，不利于大規(guī)模的生產(chǎn)，同時(shí)在工程上也不便于分歧。
中心管光纜制造中的關(guān)鍵技術(shù)是光纖在套管中的余長(zhǎng)控制技術(shù)，在這一時(shí)期先出現(xiàn)的是速差法余長(zhǎng)控制技術(shù)，通過(guò)牽引輪和履帶牽引間的1-8‰速度差來(lái)控制，該方法具有直觀可控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但也具有設(shè)備復(fù)雜易磨損后不準(zhǔn)確的問(wèn)題;后出現(xiàn)的是水溫控制余長(zhǎng)的方法，這是一個(gè)重大的進(jìn)步，通過(guò)兩級(jí)水槽和中間牽引輪來(lái)控制余長(zhǎng)，缺點(diǎn)是不同規(guī)格間需要通過(guò)工藝摸索來(lái)穩(wěn)定工藝參數(shù)。目前水溫控制法廣泛用于層絞套管的生產(chǎn)，但對(duì)于大余長(zhǎng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，該方法還是有困難。
雖然中心管光纜出現(xiàn)了很長(zhǎng)時(shí)間，但真正能做好這個(gè)產(chǎn)品卻不容易，其縱包成型工藝會(huì)減小余長(zhǎng)，包覆太松，將導(dǎo)致高低溫時(shí)套管收縮或伸長(zhǎng)，工程上會(huì)出現(xiàn)在接頭盒處斷纖或損耗增加，為此IEC增加了一個(gè)試驗(yàn)，但未被國(guó)內(nèi)采用;包覆的緊，吃掉過(guò)多余長(zhǎng)，導(dǎo)致抗拉伸能力的下降。因此，有一段時(shí)間對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)的爭(zhēng)論很多，其實(shí)，產(chǎn)品的好壞和生產(chǎn)企業(yè)的制造穩(wěn)定和可控性在這個(gè)產(chǎn)品上反映的很明顯。
光纜的其它結(jié)構(gòu)和情況
在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)上的探索，如緊套結(jié)構(gòu)的室外光纜，緊套結(jié)構(gòu)比裸纖具有更好的保護(hù)性，但損耗大，與同樣結(jié)構(gòu)的松套光纜比機(jī)械性能差，生產(chǎn)效率低，沒(méi)有被選作長(zhǎng)途光纜。
中心管結(jié)構(gòu)的一個(gè)變形就是鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu)，至今仍有采用，采用0.6-1mm的單細(xì)低碳鋼絲絞繞在套管外，加上鋼帶縱包護(hù)套，這個(gè)產(chǎn)品在廣電系統(tǒng)應(yīng)用的多些。
在這個(gè)十年中，中國(guó)的光纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展是離不開(kāi)原材料廠家的創(chuàng)業(yè)開(kāi)端的，最開(kāi)始的原材料都是進(jìn)口產(chǎn)品，如纖膏、纜膏是進(jìn)口UNIGEL、ASTOR等的，阻水帶是蓋克的，PBT是德國(guó)赫茲等的，只有鋁帶是用電纜鋁帶代替的。到了80年代末，相繼出現(xiàn)了一些研究原材料的研究所和企業(yè)，在纖膏、纜膏、阻水帶、復(fù)合金屬帶等方面開(kāi)始研究和試驗(yàn)。
光纜的介紹還不止以上這些，讀者如若想了解更多內(nèi)容請(qǐng)看：淺談光纜制造技術(shù)的演進(jìn) 下篇
【編輯推薦】
