광섬유 케이블 제작 방법: 전체 제조 가이드

광섬유 케이블 제작 방법: 짧은 대답

광섬유 케이블은 초순수 실리카 유리를 광섬유라고 불리는 머리카락처럼 얇은 가닥으로 끌어들여 보호 폴리머 층으로 코팅하고 이를 코어 어셈블리로 묶은 다음 마지막으로 와이어 및 케이블 압출기를 사용하여 전체 구조 주위에 외부 재킷을 압출하여 만들어집니다. 그 결과 사실상 신호 손실 없이 수십 킬로미터 거리에 걸쳐 빛의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 케이블이 탄생했습니다.

전체 제조 공정은 실리카 프리폼의 화학 기상 증착부터 2,000°C 이상에서 작동하는 섬유 인발 타워, 와이어 및 케이블 압출기 분당 1,000미터를 초과하는 속도로 폴리머 코팅을 적용합니다. . 각 단계에는 정밀 장비, 엄격한 공차 및 엄격한 품질 관리가 필요합니다.

원자재: 광섬유 케이블이 실제로 만들어지는 재료

모든 케이블의 중심에 있는 광섬유는 일반적으로 99.9999% 이상의 뛰어난 순도를 지닌 사염화규소(SiCl₄) 또는 이산화규소(SiO2)로 시작됩니다. 10억분의 1 수준의 단일 금속 불순물이라도 빛을 산란시키고 전송 품질을 저하시킬 수 있습니다. 실리카와 함께 이산화 게르마늄(GeO2)과 같은 도펀트가 코어에 추가되어 굴절률을 클래딩의 굴절률보다 약간 높여 내부 전반사를 생성하여 빛을 섬유 내부에 가두어 둡니다.

유리 외에도 완성된 케이블에는 여러 가지 다른 재료 카테고리가 포함되어 있습니다.

• 1차 코팅: 부드러운 UV 경화 아크릴레이트를 유리 위에 직접 도포하여 미세 굴곡을 완화하고 표면을 습기로부터 보호합니다.
• 2차 코팅: 섬유에 기계적 강도와 내마모성을 제공하는 더 단단한 아크릴레이트 층입니다.
• 버퍼 튜브 또는 단단한 버퍼: 느슨한 튜브 디자인은 젤로 채워진 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 튜브를 사용합니다. 타이트 버퍼 디자인은 섬유 위에 직접 압출된 나일론 또는 PVDF를 사용합니다.
• 강점 멤버: 케이블 유형 및 용도에 따라 아라미드사(Kevlar), 유리 강화 플라스틱(GRP) 막대 또는 강철 와이어.
• 외부 재킷: 저연 무할로겐(LSZH) 폴리에틸렌, PVC 또는 폴리우레탄은 와이어 및 케이블 압출기로 적용되며 설치 환경에 따라 선택됩니다.

이러한 재료의 특정 조합에 따라 완제품이 실내 패치 케이블, 실외 직접 매립 케이블, 장갑 해저 케이블 또는 난연성 라이저 케이블인지 여부가 결정됩니다.

1단계: 유리 프리폼 제조

모든 것은 프리폼(일반적으로 길이가 1~1.5m, 직경이 50~150mm인 단단한 유리 막대)에서 시작됩니다. 이 막대의 단면 프로필은 완성된 섬유의 정확한 확대 복제물입니다. 프리폼의 코어 직경과 클래딩 직경 사이의 비율은 드로잉 중에 충실하게 유지되므로 이 단계에서 내려진 모든 치수 결정은 최종 제품까지 계속 전파됩니다.

변형 화학 기상 증착(MCVD)

MCVD 공정에서는 회전하는 실리카 튜브가 유리 가공 선반에 장착됩니다. SiCl₄, GeCl₄, POCl₃ 및 산소와 같은 기체 전구체가 한쪽 끝으로 공급되고 수소-산소 토치가 외부를 통과합니다. 가스는 약 1,600°C에서 반응하여 튜브 내벽에 그을음 입자를 쌓습니다. 토치를 통과할 때마다 구성이 약간 다른 유리 한 겹이 증착되어 등급 지수 코어가 층별로 쌓입니다. 수백 번의 통과 후에 튜브는 고온에서 견고한 프리폼 로드로 붕괴됩니다.

외부 증기 증착(OVD) 및 증기 축 증착(VAD)

OVD 및 VAD는 Corning 및 Fujikura와 같은 대규모 생산업체에서 사용하는 주요 방법입니다. OVD에서는 회전하는 맨드릴이 화염 가수분해 버너를 통과합니다. SiCl₄ 및 GeCl₄는 수소 및 산소와 반응하여 맨드릴 외부에 실리카 그을음을 침착시킵니다. 증착 후 맨드릴을 제거하고 다공성 그을음 블랭크를 염소 분위기의 용광로에서 소결하여 OH⁻ 이온(물 피크 감쇠 원인)을 제거한 다음 기포가 없는 유리 프리폼으로 통합합니다. VAD는 회전하는 시드 로드 끝에 축 방향으로 그을음을 증착하여 프리폼을 지속적으로 성장시킵니다. 이는 중단 없이 매우 긴 프리폼을 생산하기 때문에 대량 생산에 적합한 형식입니다. 단일 대형 OVD 또는 VAD 프리폼은 3,000km 이상의 완성된 섬유를 생산할 수 있습니다.

2단계: 드로잉 타워에 섬유 드로잉

광섬유 드로잉 타워는 광섬유 공장에서 가장 눈에 띄는 장비 중 하나입니다. 일반적으로 높이가 10~20미터에 달하는 이 제품은 팁이 약 100℃로 가열되는 흑연 저항로 또는 지르코니아 유도로에 수직으로 프리폼을 공급합니다. 2,000~2,200°C . 이 온도에서 유리는 부드러워지고 섬유 "넥다운(neck-down)"이라고 불리는 얇은 가닥이 중력에 의해 떨어지며 타워 바닥에 있는 캡스턴에 의해 포착됩니다.

캡스턴은 섬유 직경을 조절하는 데 사용되는 주요 변수인 연신 속도를 제어합니다. 현대 드로잉 타워는 다음의 속도로 작동합니다. 분당 1,500~2,500미터 , 용광로 바로 아래에 위치한 레이저 마이크로미터는 섬유 직경을 지속적으로 측정합니다. 일반적으로 목표 125μm 클래딩 직경의 ±0.1μm 이내로 유지합니다. 직경이 변하면 제어 시스템이 밀리초 단위로 실시간으로 연신 속도를 조정합니다.

인라인 코팅 적용

직경 측정 지점 직후, 노출된 유리 섬유는 액체 UV 경화 아크릴레이트가 2개의 동심 층에 동시에 적용되는 이중 코팅 다이를 통과합니다. 외부 직경이 대략 190~200μm인 부드러운 1차 코팅과 전체 직경이 약 245~250μm인 더 단단한 2차 코팅입니다. 코팅된 섬유는 UV 램프를 통과하여 몇 분의 1초 내에 두 층을 모두 경화시킵니다. 이 인라인 코팅 단계는 매우 중요합니다. 순수 실리카 유리는 인장 강도(최대 700kpsi)가 매우 높지만 대기 습기 및 취급으로 인한 표면 손상에 매우 민감합니다. 폴리머 코팅은 유리가 굳는 순간부터 표면을 보호합니다.

코팅된 섬유는 릴 크기와 섬유 유형에 따라 25km에서 100km 이상의 섬유를 보유하는 릴에 감겨 있습니다. 그런 다음 각 릴에 검증 테스트를 실시합니다. 여기서 섬유는 제어된 인장 하중(일반적으로 100kpsi)을 적용하는 캡스턴 시스템을 통해 당겨져 전체 길이에 걸쳐 약점이 존재하지 않는지 확인합니다.

3단계: 섬유 착색, 완충 및 연선

교정 테스트 후 개별 섬유는 UV 잉크 착색 라인을 사용하여 색상으로 구분됩니다. 이 라인은 착색된 UV 경화 잉크의 얇은 층을 2차 코팅 표면에 적용합니다. 표준 색상 순서는 TIA-598(또는 국제적으로 IEC 60304)을 따릅니다: 파란색, 주황색, 녹색, 갈색, 슬레이트, 흰색, 빨간색, 검정색, 노란색, 보라색, 장미색, 물색 — 다중 케이블의 12개 광섬유 그룹마다 반복됩니다. 이 색상 코딩은 96, 144, 288 또는 심지어 3,456개의 광섬유를 포함하는 케이블에서 개별 광섬유를 식별하는 유일한 방법입니다.

느슨한 튜브와 단단한 버퍼 구성

다음 주요 공정 선택은 섬유가 케이블 구조 내부에 포장되는 방식입니다. 에서 느슨한 튜브 구조 , 6-12개의 섬유 그룹은 내부 직경이 섬유 다발 직경의 1.5-3배인 작은 PBT 또는 PP 튜브 내부에 배치됩니다. 튜브 내부의 EFL(초과 섬유 길이)은 일반적으로 튜브 길이보다 섬유 길이가 0.2~0.5% 더 길기 때문에 온도에 따라 케이블이 팽창하거나 수축할 때 섬유가 변형 없이 휘어질 수 있습니다. 젤로 채워진 느슨한 튜브는 추가 수분 및 수소 차단 기능을 제공합니다. 이 구조는 실외 OSP(외부 플랜트) 케이블을 지배합니다.

에서 타이트한 버퍼 구성 , 열가소성 소재(일반적으로 나일론 12 또는 PVDF)가 코팅된 각 섬유 위에 직접 압출되어 섬유 패키지가 900μm가 됩니다. 정밀 크로스헤드 다이가 있는 와이어 및 케이블 압출기가 이 작업을 수행하여 버퍼층의 동심도를 ±25 µm 이내로 유지합니다. 꽉 버퍼링된 광섬유는 종단 처리가 더 쉽기 때문에 실내 배전 및 구내 케이블에 대한 구성 표준이 되었습니다.

개별 섬유 또는 느슨한 튜브가 준비되면 유성 또는 SZ 연선 기계를 사용하여 중앙 강도 부재 주위에 함께 연선됩니다. 꼬임 방향이 주기적으로 바뀌는 SZ 연선은 전체 케이블을 풀지 않고도 중간 범위 접근이 가능하기 때문에 선호됩니다.

4단계: 와이어 및 케이블 압출기를 사용한 재킷 처리

재킷팅은 최종 주요 제조 단계이자 와이어 및 케이블 압출기 기술이 가장 눈에 띄는 역할을 하는 단계입니다. 중앙 강도 부재, 완충 튜브 또는 꽉 완충된 섬유, 물 차단 테이프 또는 원사 및 기타 외장이 포함된 연선 케이블 코어는 용융된 열가소성 수지가 전체 둘레에 균일하게 적용되는 압출 크로스헤드를 통과합니다.

압출기 작동 방식

광섬유 재킷용 와이어 및 케이블 압출기는 기본적으로 단일 나사 또는 이중 나사 가소화 기계입니다. 가열된 배럴 내부에서 회전하는 스크류는 호퍼에서 공급되는 폴리머 펠릿을 녹이고 균질화합니다. 압축비, 계량 구역 길이, L/D 비율(일반적으로 재킷 용도의 경우 24:1~30:1)을 포함한 스크류 형상은 처리되는 특정 폴리머에 맞춰집니다. 다양한 재킷 재료에는 상당히 다른 처리 조건이 필요합니다.

• HDPE(고밀도 폴리에틸렌): 가공 온도 180~230°C; 우수한 수분 및 UV 저항성; 공중 및 직접 매설 케이블에 사용됩니다.
• LSZH(저연 제로 할로겐): 가공 온도 170~210°C; 터널, 데이터 센터, 공공 건물에서는 필수입니다. LSZH 화합물은 종종 PE보다 점성이 더 높고 열에 민감하기 때문에 신중한 나사 설계가 필요합니다.
• PVC: 가공 온도 160~190°C; 저비용, 유연성, 난연성; 실내 케이블에 일반적으로 사용됩니다.
• 폴리우레탄(TPU): 가공 온도 190~220°C; 저온에서의 뛰어난 내마모성과 유연성; 산업 및 군사 응용 분야에 사용됩니다.
• 나일론(PA12): 가공 온도 220~250°C; 높은 내화학성; 연료나 오일 노출이 가능한 곳에 사용됩니다.

압출기 배럴 끝에 있는 크로스헤드 다이 어셈블리는 케이블 코어가 통과하는 팁(또는 압력 도구 구성의 가이드 튜브)을 배치하고, 용융된 폴리머가 흘러 케이블 모양을 형성하는 다이 랜드로 둘러싸여 있습니다. 재킷 벽 두께는 라인 속도와 압출기 출력(kg/hr) 사이의 균형에 의해 제어됩니다. , 최신 라인은 폐쇄 루프 직경 측정(레이저 게이지 또는 X선 두께 게이지)을 사용하여 압출기 드라이브 및 홀오프 캡스턴으로 피드백하여 ±0.1mm 이하의 사양을 유지합니다.

냉각 및 Caterpillar 운반

크로스헤드 직후 재킷 케이블은 일반적으로 길이가 8~15m인 물통에 들어가 냉각됩니다. 냉각 속도는 HDPE와 같은 반결정질 폴리머의 결정화도에 영향을 미치며 재킷의 기계적 특성에도 직접적인 영향을 미칩니다. 매우 빠른 라인 속도(200m/분 이상)의 경우 강제 물 분사 또는 진공 보조 냉각통이 적절한 열 제거를 유지합니다. 캐터필라 홀오프(벨트형 트랙터 유닛)는 케이블을 부드럽게 잡아 내부의 민감한 광학 구조를 손상시키지 않고 장력과 라인 속도를 유지합니다.

이중층 재킷 및 외장 케이블

많은 실외 또는 외장 케이블에는 두 개의 와이어 및 케이블 압출기 패스가 필요합니다. 첫 번째 패스에서는 연선 코어 위에 내부 재킷(종종 PE)이 적용됩니다. 그런 다음 케이블은 외부 재킷을 적용하는 두 번째 압출기로 들어가기 전에 CST(골판지 강철 테이프) 외장 장치 또는 연동된 알루미늄 외장 ​​스테이션을 통과합니다. 이 탠덤 압출기 라인은 전체 길이가 50~80미터에 달하며 30~80m/분의 속도로 완성된 장갑 광섬유 케이블을 생산할 수 있습니다.

해저 케이블의 경우 프로세스가 훨씬 더 복잡합니다. 최대 6개 층의 와이어 외장(유성 연선 기계에 의해 적용되는 개별 강철 와이어)이 추가될 수 있으며, 각 와이어 층은 다음 와이어 층 사이에 자체적인 침구 복합 압출 패스가 필요합니다.

광섬유 케이블 재킷 라인의 중요 장비

완전한 광섬유 케이블 재킷 라인은 조화로운 순서로 작동하는 많은 기계를 통합합니다. 각각의 역할을 이해하면 와이어 및 케이블 압출기와 그 주변 장비가 케이블 품질의 핵심인 이유를 명확히 하는 데 도움이 됩니다.

• 지불 스탠드: 케이블 코어 릴을 잡고 제어된 장력으로 코어를 풀어줍니다. 장력이 너무 높으면 내부 섬유에 스트레스를 줄 수 있습니다. 너무 적으면 늘어짐과 직경 변화가 발생합니다.
• 예열기: 케이블 코어 표면이 압출기 크로스헤드에 들어가기 전에 건조하고 따뜻하게 하여 재킷과 케이블 코어 사이의 접착력을 향상시킵니다.
• 단일 나사 와이어 및 케이블 압출기: 5~7개 섹션에서 개별적으로 온도가 제어되는 배럴 구역, 10~120RPM으로 스크류를 구동하는 기어박스, 공정 모니터링을 위한 다이 헤드의 용융 압력 센서를 갖춘 핵심 가공 기계입니다.
• 크로스헤드 다이: 케이블 코어를 폴리머 흐름에 맞춰 정렬하는 정밀 가공 강철 어셈블리입니다. 다이 동심도(재킷이 케이블 중심에 얼마나 정확하게 위치하는지)는 기계적 성능과 전기적 특성을 직접적으로 결정합니다.
• 레이저 직경 게이지: 2,000 스캔/초의 비접촉식 측정으로 직경 변화를 실시간으로 감지하고 보정 신호를 운반 속도 제어에 보냅니다.
• 온도 구역이 있는 물통: 결정화도 관리를 위한 정밀한 담금질 제어; 종종 두 개의 구역, 즉 표면 싱크 마크를 방지하기 위한 뜨거운 구역과 빠른 응고를 위한 차가운 구역이 있습니다.
• 캐터필라 운반: 압착을 방지하기 위해 공압 제어 기능을 갖춘 이중 벨트 또는 4벨트 디자인; 전체 라인 속도와 압출기에 대한 배압을 구동합니다.
• 스파크 테스터(구리 하이브리드 케이블용): 재킷의 핀홀을 감지하기 위해 고전압을 적용합니다. 전체 유전체 섬유 케이블에는 필요하지 않지만 재킷이 전기적으로 절연되어야 하는 장갑 케이블에는 사용됩니다.
• 트래버스 와인딩을 사용한 테이크업: 균일하지 않은 스풀링 압력으로 인한 릴 손상이나 섬유 마이크로벤딩을 방지하기 위해 정밀한 횡단 제어를 통해 완성된 케이블을 선적 릴이나 드럼에 감습니다.

이러한 모든 구성 요소 중에서 와이어 및 케이블 압출기는 케이블 제조업체가 가장 자주 지정하고 업그레이드하는 품목입니다. 나사 및 배럴 마모는 시간이 지남에 따라 용융 품질, 출력 일관성 및 재킷 균일성을 직접적으로 저하시키기 때문입니다. 평판이 좋은 압출기 제조업체는 나사 마모 제한(일반적으로 교체 전 채널 깊이를 5% 이상 줄일 수 없음)을 발표하고 많은 케이블 생산업체는 재료 마모성에 따라 3~5년마다 배럴/나사 재구축을 계획합니다.

광섬유 케이블 유형 및 다양한 제조 접근 방식

모든 광섬유 케이블이 동일한 방식으로 만들어지는 것은 아닙니다. 최종 사용 환경은 포함되는 제조 단계, 와이어 및 케이블 압출기를 통해 흐르는 재료, 허용 오차가 얼마나 엄격하게 유지되는지에 상당한 차이를 가져옵니다.

단일 모드 및 다중 모드 광섬유 케이블

단일 모드 광섬유(SMF)는 코어 직경이 8~10μm(사람 머리카락 너비의 약 10분의 1)에 불과하고 클래딩이 125μm입니다. SMF를 제조하려면 프리폼 제작 및 드로잉 중에 코어-클래딩 동심도(일반적으로 0.5μm 이하 오프셋)와 코어 원형도를 더욱 엄격하게 제어해야 합니다. 다중 모드 광섬유(MMF)는 코어 직경이 50 또는 62.5μm인 OM1~OM5 범주로 제공됩니다. OM3/OM4/OM5 섬유의 등급 지수 프로파일은 프리폼 증착 중 GeO2 도펀트 구배의 매우 정밀한 조성 제어가 필요합니다. 두 광섬유 유형 주변의 케이블 구성은 동일할 수 있습니다. 주요 차이점은 섬유 자체에 있습니다.

리본케이블 제조

데이터 센터 상호 연결 및 중앙 사무실 애플리케이션에 광범위하게 사용되는 고밀도 리본 광섬유 케이블은 UV 경화 리본 매트릭스 재료를 사용하여 4, 8 또는 12개의 개별 색상 광섬유를 평면 매트릭스에 나란히 접착합니다. 리본 기계는 매트릭스 재료가 도포되고 UV 경화되는 플랫 다이에 각 섬유가 들어갈 때 각 섬유의 간격을 정확하게 맞추고 장력을 가합니다. 그런 다음 여러 리본을 쌓아 슬롯형 코어 또는 중앙 튜브 케이블 구조 내부에 배치합니다. 288-파이버 리본 케이블은 외경이 12mm 미만일 수 있습니다. , 비슷한 연선의 느슨한 튜브 설계의 경우 18~22mm와 비교됩니다. 리본 케이블의 재킷 단계는 기존 케이블과 동일한 와이어 및 케이블 압출기 기술을 사용하지만 코어 어셈블리는 눈에 띄게 더 단단하고 페이오프 스탠드에서 더 높은 장력 모니터링이 필요합니다.

굽힘 방지 광섬유(BIF) 케이블

ITU-T G.657로 표준화된 굽힘에 민감한 섬유는 매크로벤드 손실을 획기적으로 줄이는 트렌치 지원 또는 나노 구조 클래딩 설계를 통합합니다. BIF로 제작된 케이블, 특히 G.657.A2 및 G.657.B3 등급의 케이블은 1,550nm에서 0.1dB 미만의 추가 손실로 반경 5mm까지 굽힘을 견딜 수 있습니다. 이러한 케이블은 FTTH(가정용 광섬유) 드롭 케이블에서 흔히 사용되며, 도관 굴곡을 통해, 문틀 주변 및 좁은 내부 배선을 통해 라우팅됩니다. BIF 프리폼 제작은 복잡성(굴절률이 다른 추가 클래딩 레이어)을 추가하지만 압출기 재킷을 포함한 후속 케이블 제조 공정은 기본적으로 표준 SMF 케이블과 동일합니다.

제조 공정 전반에 걸친 품질 테스트

광섬유 케이블 제조의 품질 관리는 최종 단계 검사가 아니라 생산의 모든 단계에 포함됩니다. 이러한 검사를 건너뛰거나 약화시키면 초기 테스트를 통과할 수 있지만 현장에서 조기에 실패할 수 있는 케이블이 생성됩니다. 현장에서는 수리 비용이 원래 케이블 구매 가격보다 작아집니다.

파이버 레벨 테스트

드로잉 타워를 떠나는 모든 파이버 릴은 다음 사항에 대해 테스트됩니다.

• 감쇠: 1,310 nm 및 1,550 nm에서 OTDR(광학 시간 영역 반사계)로 측정되었습니다. 표준 SMF는 ITU-T G.652.D에 따라 1,310nm에서 0.35dB/km 이하, 1,550nm에서 0.20dB/km 이하이어야 합니다.
• PMD(편광 모드 분산): 고속 일관성 전송 시스템에 중요합니다. 링크 설계 값으로 지정됩니다(예: G.652.D의 경우 0.20ps/√km 이하).
• 기하학: 모드 필드 직경, 클래딩 직경, 코어 클래딩 동심도 및 클래딩 비원형도는 모두 드로잉 타워의 자동화된 비디오 검사 시스템으로 측정됩니다.
• 증명 테스트: 약한 부분을 걸러내기 위해 전체 릴 길이를 따라 100kpsi 최소 인장 하중이 적용됩니다.

케이블 레벨 테스트

재킷 처리 후 완성된 케이블 릴은 IEC 60794-1 및 관련 IEC 60794-x 시리즈 표준 또는 북미 시장에 대한 ANSI/ICEA 등가 표준에 의해 정의된 포괄적인 테스트 제품군을 거칩니다.

• 인장 하중: 케이블을 정격 설치 하중까지 당긴 다음 내하중까지 당깁니다. 감쇠 증가는 로딩 중에 0.1dB 미만으로 유지되어야 하며 해제 후 기준선으로 돌아가야 합니다.
• 분쇄 저항: 평판은 정격 압착력(예: 일반적인 OSP 케이블의 경우 2,200N/100mm)을 적용합니다. 감쇠는 출시된 광원과 전력계를 통해 실시간으로 모니터링됩니다.
• 굽힘 테스트: 케이블은 지정된 직경의 맨드릴 주위로 순환됩니다. 표준 OSP 케이블의 경우 이는 케이블 외경의 20배입니다.
• 온도 순환: 케이블 릴은 –40°C ~ 70°C(또는 특수 케이블의 경우 더 넓은 범위)에서 테스트되었습니다. 감쇠는 극한의 저온 및 고온에서 측정됩니다.
• 물 침투: 케이블의 1m 구간은 24시간 동안 1m 유압 헤드에 노출됩니다. 물은 테스트 섹션 끝을 넘어 침투해서는 안 됩니다.
• 재킷 두께 및 OD: 케이블 끝에서 잘라낸 단면을 보정된 광학 현미경으로 측정하여 재킷 벽 균일성을 확인합니다. 이는 압출기 공정 제어의 직접적인 지표입니다.

일부 고객은 배송 전에 모든 릴의 모든 광케이블에 대해 100% OTDR 측정을 지정합니다. 이는 통신업체 조달에서 일반적인 관행입니다. 이 엔드투엔드 OTDR 추적은 또한 몇 년 후 현장 결함을 진단할 때 사용할 수 있는 기준 기록을 생성합니다.

광섬유 케이블 성능과 수명에 영향을 미치는 주요 요소

제조 공정 내에서 어떤 일이 일어나는지 이해하면 특정 케이블이 현장에서 다른 케이블보다 성능이 뛰어난 이유와 올바른 압출기 설정(재료 선택, 온도 프로필, 나사 설계)이 케이블의 장기적인 신뢰성과 불가분한 이유를 설명합니다.

수소 암흑화

강철 와이어 갑옷의 전해 부식이나 겔 화합물 및 폴리머 코팅의 분해로 인해 생성된 수소는 유리 섬유로 확산되어 실리카 격자의 결함과 반응하여 적외선을 흡수하는 Si-OH(실라놀) 결합을 형성할 수 있습니다. 이 현상을 수소 암화라고 합니다. 주요 제조 방어 방법은 모든 젤 및 폴리머 시스템에서 물을 엄격하게 제거하고(이것이 방수 튜브 및 고품질 젤 제제가 수분 함량을 10ppm 미만으로 지정하는 이유입니다) 가장 까다로운 환경에서 섬유 자체에 탄소 또는 밀폐 코팅을 사용하는 것입니다. 와이어 및 케이블 압출기는 이러한 위험에 기여하거나 완화할 수 있습니다. 적절하게 건조된 폴리머 과립과 잘 제어된 용융 온도는 재킷 구조에 수분 유입을 최소화합니다.

마이크로벤딩과 매크로벤딩

마이크로벤딩(Microbending)은 버퍼 튜브 벽, 포장 테이프 가장자리 또는 불규칙한 재킷 표면의 불균일한 방사형 압력으로 인해 발생하는 섬유의 미세한 측면 변형을 의미합니다. 나노미터 범위의 변형이라도 1,550nm에서는 감쇠가 눈에 띄게 증가합니다. 표면 잔물결(압출기 출력에 비해 용융 온도가 너무 낮거나 연신 속도가 압출기 출력에 비해 너무 높을 때 흔히 발생하는 용융 파괴 결함)이 있는 재킷을 생성하는 와이어 및 케이블 압출기는 케이블 코어에 패턴화된 측면 힘을 도입하고 양성 실험실 테스트에서는 나타나지 않지만 현장의 열 수축 시에는 나타나는 마이크로벤드 손실을 유발할 수 있습니다. 너무 좁은 반경으로 케이블을 감싸는 매크로벤딩은 설치 문제이지만 굽힘 강성이 낮은 케이블(재킷 벽이 얇아지고 강도가 적은 부재)이 더 취약하므로 재킷 디자인은 압출기가 적용된 재료와 광학 성능 사이의 또 다른 교차점이 됩니다.

야외 재킷 재료의 UV 분해

공중 광섬유 케이블은 재킷이 갈라지거나 부서지지 않고 수십 년 동안 UV 노출을 견뎌야 합니다. HDPE 중량의 2~3%인 카본 블랙은 효과적인 UV 차폐 기능을 제공하며 직접 매설 및 가공 케이블의 업계 표준입니다. 실내용 케이블은 다른 안정제 패키지를 사용할 수 있지만 일반적으로 구성은 케이블 제조업체에 사전 혼합된 펠렛으로 공급되며, 케이블 제조업체는 이를 와이어 및 케이블 압출기에 직접 공급합니다. 압출기의 처리 조건은 안정제 시스템과 호환되어야 합니다. 과도한 스크류 전단 또는 배럴 온도는 햇빛에 노출되지 않는 케이블에서도 장기적인 열 안정성에 필수적인 항산화제를 저하시킬 수 있습니다.

광섬유 케이블 생산 라인 시작: 실제 고려 사항

광섬유 케이블 생산을 시작하거나 구리 케이블에서 광섬유로 확장하려는 제조업체의 경우 필요한 장비 투자 및 프로세스 지식은 상당하지만 잘 정의되어 있습니다. 드로잉 타워와 프리폼 생산 장비는 가장 높은 진입 장벽을 나타냅니다(그리고 매년 수백만 킬로미터 규모의 섬유를 생산하지 않는 한 일반적으로 정당화되지 않습니다). 대부분의 케이블 제조업체는 Corning, Prysmian, Fujikura, Sumitomo, YOFC 등 기존 섬유 생산업체로부터 섬유를 구매하고 케이블 설계 및 재킷 라인 장비에 자본을 집중합니다.

광섬유 재킷용 와이어 및 케이블 압출기 선택

광섬유 케이블 재킷 라인에 대한 가장 중요한 장비 결정은 와이어 및 케이블 압출기 선택입니다. 평가할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 나사 직경: 광섬유 재킷 용도의 경우 나사 직경은 일반적으로 45mm ~ 90mm입니다. 더 작은 나사(45~60mm)는 작은 직경의 케이블에 필요한 더 낮은 처리 속도에서 더 나은 출력 일관성과 재료 반응을 제공합니다. 더 큰 나사는 대량 OSP 케이블의 고출력 재킷에 적합합니다.
• L/D 비율: 광섬유 재킷 재료에는 최소 24:1이 권장됩니다. LSZH 화합물은 특히 더 긴 용융 및 혼합 영역을 허용하는 28:1 또는 30:1 L/D 비율의 이점을 누릴 수 있습니다.
• 드라이브 시스템: AC 서보 또는 벡터 제어 드라이브는 가변 라인 속도에서 재킷 벽 일관성을 유지하는 데 필요한 속도 안정성(±0.1%)을 제공합니다. DC 드라이브는 신규 설치에서 단계적으로 폐지되고 있습니다.
• 온도 조절 구역: 최소 5개의 독립적으로 제어되는 배럴 구역과 크로스헤드 구역. ±1°C 이상의 안정성을 갖춘 PID 컨트롤러는 최신 케이블 압출기 시스템의 표준입니다.
• 에서strumentation: 다이 헤드의 용융 압력 변환기, 스크류 팁의 용융 온도 프로브, 광학 또는 X선 직경 게이지 다운스트림 등 모두 생산 추적을 위한 데이터 로깅 기능이 있는 라인 제어 PLC에 공급됩니다.
• 자재 취급: 나일론 및 TPU와 같은 습기에 민감한 재료를 위한 건조제 건조기를 갖춘 압출기 호퍼 상류의 마스터배치 첨가를 위한 중량 또는 체적 혼합 및 투여 장치입니다.

적절한 와이어 및 케이블 압출기를 중심으로 구축된 잘 지정된 광섬유 재킷 라인은 18~36개월 이내에 자본 비용을 회수할 수 있습니다. 광케이블 배치 수요가 강한 시장에서 생산을 늘리기 전에 공정 레시피, 운영자 교육 및 품질 시스템을 확립해야 합니다.

광섬유와 구리 케이블 압출기 요구 사항의 차이점

이미 구리선 및 케이블 압출기 라인을 운영하고 있는 제조업체는 동일한 장비를 광섬유 재킷에 사용할 수 있는지 자주 묻습니다. 대답은 다음과 같습니다. 때로는 수정이 필요합니다. 광섬유 케이블은 보상 시 훨씬 더 정밀한 장력 제어가 필요하며(내부 섬유에 스트레스를 주지 않기 위해) 크로스헤드 다이 정렬은 다이 오정렬을 포착하는 전기 테스트(연속성 또는 정전 용량 등)가 없기 때문에 더욱 중요합니다. 재킷 벽 변형은 기계적 테스트 또는 설치 후 실패에서만 나타납니다. 또한 기존 압출기가 PVC 가공에 사용된 경우 오염을 방지하기 위해 LSZH 또는 PE 컴파운드를 실행하기 전에 철저히 퍼지해야 합니다. 구리 케이블 생산과 공유되지 않는 광섬유 재킷 전용 압출기 라인은 품질을 중시하는 작업에서 매우 선호됩니다.

광섬유 케이블 표준 및 규정 준수 요구 사항

통신, 데이터 센터, 산업 및 군사 시장에 판매되는 광섬유 케이블은 국제 및 지역 표준의 복잡한 웹을 준수해야 합니다. 규정 준수는 선택 사항이 아닙니다. 주요 네트워크 운영자 및 조달 기관은 주문하기 전에 제3자 형식 승인 테스트 보고서를 요구하며 일부 표준(예: EU 공공 건물의 LSZH 화염 성능)은 법적으로 의무화되어 있습니다.

EU 건설 제품 규정(CPR)은 재킷 재료 선택과 그에 따른 유럽 건물에 설치된 케이블의 압출기 공정 요구 사항을 직접적으로 관리하기 때문에 특별히 언급할 가치가 있습니다. CPR에 따라 케이블은 Eca(최소 성능)부터 B2ca, B1ca 및 Aca(최고 성능)까지 분류되어야 합니다. B1ca 또는 Aca 분류를 달성하려면 열 방출 및 연기 발생률이 극히 낮은 LSZH 화합물이 필요합니다. 이는 용융 온도 균일성, 체류 시간 제어 및 다이 압력 안정성 측면에서 와이어 및 케이블 압출기에 까다로운 요구 사항을 적용하는 화합물입니다.