纤称为叠带。光纤带由具有预涂层的光纤和UV固化粘结材料组成，粘结材料应紧密地与各光纤预涂层粘结成为一体，其性能应满足光纤的要求，光纤带中的光纤应平行排列不得交叉，相邻光纤应紧挨，中心线应保持平直，彼此平行并共面。
在光纤并带过程中，着色光纤的排列顺序有两种方法：全色谱和领示色谱。 全色谱标识 # # # # # # # # # # # #1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 兰 桔 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿 领示色谱标识 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 白 白 白 白 白 兰 白 白 白 白 白 白 并带与叠带层的标识（12层为例） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.5.9. 兰 桔 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿 2.6.10. 白 白 白 白 白 兰 白 白 白 白 白 白 3.7.11. 兰 桔 绿 棕 灰 白 红 黑 黄 紫 粉红 青绿 4.8.12 白 白 白 白 白 红 白 白 白 白 白 白
在20世纪90年代初期，光纤带有两大类结构，一类是边缘粘结型，一类是包封型，可参阅第三章相关内容。前者以一次涂覆形成，光纤带厚度为280～300μm；后者以二次涂覆形成，内层带涂料模量较低，用以抗微弯，外层材料模量较高，用以增加机械强度，光纤带厚度为380～400μm。由此，引出光纤带生产方法存在两种：二次涂覆成型，此方法需要经过二次固化，内层材料起保护光纤作用，外层材料比较硬，防止光纤受到挤压侧压。一般情况下包封型结构都采用这种方法。一次涂覆成型，经过一次固化后直接成型，是一种最常用的方法。现在鉴于标准化、技术和经济等原因，两者逐渐合而为一，光纤带的厚度统一为300～350μm之间。光纤带规格有2X2、4X4、6X6、8X8、12X12、16X16、24X24芯，24X24型带纤是近年发展起来的技术。国内准标对光纤带几何参数的规定如表5-5-1所列，国际上规定光纤带的最大几何参数尺寸值如表5-5-2所列 。
表5-5-1国标光纤带几何参数的规定
光纤带芯数 4 6 8 12 光纤带宽度w(μm) 1150 1645 2180 3250 光纤带厚度h(μm) 320 320 320 320 光纤带平整度p（μm） 25 25 25 30 相邻光纤间距d（μm） 280 280 280 300 两端光纤间距b（μm） 800 1320 1900 2880
表5-5-2 国际上规定光纤带的最大几何参数尺寸值（μm）
纤数n 宽度w 厚度h 相邻间距d 两侧间距b 平整距p 2 700 400 280 280 - 4 1230 400 280 835 35 6 1770 400 280 1385 35 8 2300 400 300 1920 50 10 2850 400 300 2450 50 12 3400 400 300 2980 50
5.5.2.2.光线带主要控制工艺参数（参数以NE?TROM机为例） 1）放线张力
并带的放线张力为50～60?5g，并且对放线张力的一致性有很严格的要求，必须保证每根光纤受到相等的放线
26 / 42
张力，否则成带后就会出现单纤衰减增加现象。每根光纤所受张力是否一致，可由成带光纤的一致性检查评价。可采用最简单的方法，取光纤带若干米，平直放置在地板上或垂直悬挂，如果光纤带能平直放置，则说明张力控制一致，如果光纤带有卷曲异常现象，则证明光纤带张力不一致。张力控制是并带工艺的关键。
2）除静电方法
由于成带过程中，光纤在高速下运转，表面有静电产生，光纤间会相互吸引扭绞在一起，严重影响光纤在模具中的排列位置，造成平面度达不到要求，因此，为了除去静电，在光纤上、下两导轮间装配一个除静电装置。
3）生产线速度
生产线速度主要根据涂覆材料的性能、UV灯功率和数量、打字机速度以及设备极限速度进行调节。如12芯全色谱单模光纤，为了便于识别这些光纤，其涂层的外表面都需要打印标记，从第一层到第12层光纤带表面分别打印“12B1-1”、“12B1-2”、……“12B1-n”、……“12B1-11”、 “12B1-12”字样，打印字符每一个循环间距为200mm，为保证印字正确清晰，生产线速度一般不宜超过300m/min。例如：当采用双灯管椭圆反射屏式结构固化炉时，UV灯功率为2X1000W，六芯带的生产线速度为100m/min，而采用两级固化炉时，UV灯功率4X1000W，生产线速度可以达到200m/min。
4）着色光纤外径与固化度的要求
根据模具尺寸的大小，着色光纤外径一般控制在257μm以下，如外径过大，会使光纤在模具中受堵，受力后光纤易被拉断；太小，会影响光纤带的平整度。光纤带中的着色光纤固化度要求在90％以上，如固化度在90％以下，剥离光纤带时会出现着色光纤颜色成分一起被剥离，造成接续时难以识别。
5）涂覆器中树脂和模具温度
涂覆器中树脂和模具温度为45～60±10℃，整套模具由导向模、口模、径模组合而成，每个模具的加工精度要求极高。模具长时间使用后会出现偏心，磨损等现象，因此要求对模具进行定期检查、评定，否则会造成光纤在模具中受伤断裂及平整度较差等现象。
6）UV灯功率和氮气纯度、压力
UV灯的功率主要根据设备的情况而定，一般而言为了提高生产效率，设备厂家都采用两台UV灯固化炉进行固化，第一个UV灯固化炉主要起定型的作用，第二个UV灯固化炉加强光纤带的固化效果。功率的设定根据UV灯功率而定，如功率设定太低，会使光纤带固化不良，表面带有异味；过高，会影响灯泡的使用寿命。固化炉内使用氮气的目的主要是提供一个无氧环境，使固化效果更好，与一次涂覆、着色工艺的目的完全相同。氮气的纯度要求达
5
到99.95%以上，压力为6 x 10Pa，并保持恒定。
7)收线张力和排线质量
光纤带收线张力一般控制在100～120±10g。光纤带的收线张力主要靠收线跳？轮处的气压进行调整，正常工作气压为5－6bar。收线张力过大会使收线盘具上的光纤带受力，衰减增加；过小，会使光纤带有抛丝现象，在后序的套塑工序放线时会出现断带现象。光纤带的排线质量在带纤生产过程中，是一个非常重要的控制参数，它的质量对成带质量的好坏有最直接的影响，排线方式和节距的选择必须合理。
8)环境要求：
并带与着色工艺一样，对环境条件有较高的要求，同时为了去除静电，对湿度有一定的要求，一般要求环境湿度控制在40％左右。如有颗粒灰尘进入并带模中，会影响模具的空间，使光纤受力甚至损伤或断纤。因此，要求并带过程中光纤经过的导轮及其它部件无目视可见的颗粒灰尘。
5.5.2.3.并带生产线与设备
并带工艺主要由光纤并带机来完成。并带机是将多根光纤用粘结材料粘结合并成一根光纤带的设备，它所使用的粘结材料是对特定频段UV灯光敏感的高分子材料，如丙烯酸酯、聚乙烯等，类似于着色料，是无色透明的材料。按照光纤穿过模具的方向不同，并带机可分为卧式和立式两种。评价一台并带机性能的好坏，主要从三个方面考虑：
a.光纤带的几何尺寸:关键参数是光纤带平整度P； b.并带时生产线速度； c.操作时难易程度。
1).12芯边缘粘结型光纤带制造工艺
这种工艺最常使用的设备有芬兰NE?TROM公司生产的OFC21型光纤并带机。它是一种卧式并带机，如图5-5-2所示。该机主要由三大部分组成:12个放线盘、成带单元，收线装置。并附带有去静电装置，喷码打印机等辅助设备，该机配以不同的模具，可以生产4芯、6芯、8芯、12芯光纤带，其中4、6、8芯带生产速度可以达到300m/min，
27 / 42
生产12芯带时速度为150m/min，光纤带的平面度均达到要求。固化炉单元采用二级固化，每级6000W功率输出。固化炉采用FUSION公司产品，UV灯为无电极汞灯。整机结构速度1000m/min。所有的驱动装置均采用交流变频调速，系统控制采用PLC控制（参阅5-3-1中控制系统相关内容），人机界面是液晶显示屏与薄膜键盘。组成该机的三大部分之间是相对独立的，即各部分可以单独工作，不受干扰。
放线单元由放线盘，放线张力调节轮，放线张力测量轮和显示器组成。放线盘的转速完全由张力轮驱动控制，张力调节轮后面联接一个空气阻尼缸，缸内的空气压力可以根据需要即时调节，调节后放线的张力也随之改变，具体数值可在显示器上实时读出，12个放线张力均可独立的调整，在各个放线单元出口处均设立一个除静电装置，消除储存光纤上的静电荷，避免光纤之间电荷相互吸引或相互排斥，保证光纤整齐排列后进入模具。
成带单元有以下几部分：汇线上、下导轮, 模具、模座、丙烯酸酯供应系统，涂覆器、固化炉、涂覆器和固化炉氮气供应系统，牵引装置等。从放线装置来的着色光纤经三个汇线导轮导向排列后进入模具进行涂覆，涂覆时要控制涂覆料的温度和压力。光纤带从模具出口直接进入固化炉固化，固化炉中UV灯功率随着生产速率的变化而变化，固化时氮气供应系统会同步工作，光纤带在固化炉出口处出来，经过一个导向轮进入牵引装置，导向轮后方装有一个张力测量器，牵引张力可以实时地在显示屏幕上显示。在固化单元人机操作界面上可以观察并修改的参数有：运行速度、慢速速度、涂料供应的各段温区温度、涂料供应压力、生产带纤的长度等。
收线单元由收线控制界面（包括x—y几何测量仪）、收线盘组、收线张力调节器和排线导轮等组成。成带后的带纤由牵引轮引出后，经x—y几何测量仪测定带纤的几何尺寸，满足要求者，经喷码打印机打印产品识别标志进入收线。收线装置带有独立的控制面板，可以设定线盘的尺寸、排线节距、排线方式等。
2）12纤包封型光纤带制造工艺
12纤包封型光纤并带设备主要由12芯光纤放线架、放线张力调节轮、放线张力测量轮、放线张力传感器、12槽导轮、二个涂覆器、二个固化炉、牵引张力测量仪、牵引轮及装置、X-Y几何参数测量仪、收线张力控制架、收排线轮、控制系统（可参阅5-3-1中控制系统相关内容）和人机界面以及除静电装置等组成，如图5-5-3所示。
图5-5-3 12纤包封型光纤带制造工艺流程图
选择12盘合格的着色光纤，排列时采用领示色谱顺序或全色谱排列，将其放在光纤放线架的放线盘轴上，并从放线盘上将其放出，经12槽的导向轮拉动，导向轮上、下各一个，在导槽中间位置配置一个除静电装置，除去
＃＃
光纤上的静电荷，将成带排列的光纤送入1涂覆器的模具内涂覆一层高分子涂层，并送入1UV固化炉固化，在涂
＃＃
覆器和固化炉内应充入N2气保护。第一层涂层固化度达到70%，送入2涂覆器，涂第二层涂层，并送入2固化炉内，固化后利用牵引辊牵引光纤带移动。牵引张力大小由一个牵引张力测量装置时实在线测量并由显示屏显示数值。光纤带自牵引辊引出后，进入收线状态，收线张力的大小由收线张力控制架控制，并经排线轮排线，最后收线到收线盘上。在牵引辊与张力控制架间利用非接触式激光测量仪测量光纤带的二维几何参数并时实自动调整。
5.5.2.4．并带粘结材料：
光纤并带利用的粘接涂料的要求基本上与紧套光纤所用涂料相同，即可选用紧套光纤用涂料：内层可用硅酮树脂、UV丙烯酸酯，外层多用尼龙、软PVC、聚乙烯等材料，也可只用UV丙烯酸酯作带纤涂层材料。
5.5.3松套套塑工艺
光纤松套套塑是光纤光缆制造中的关键工序。因为套塑不但为光纤提供了进一步的抗压抗拉的机械保护而且制造了光纤余长。光纤余长的产生使得光缆具有优越的机械、物理性能。在光缆的敷设与运输时，当环境温度变化及外力施加时，会使光缆有一定量的伸缩量，而光纤余长的产生使光纤在光缆受到伸缩变化时可以不受外力或使外力的作用减小到可以承受的程度。另一方面，由于松套管内壁与一次着色光纤间有一定的空间间隙，通常二者之间的间隙需填充触变性的阻水油膏，由于阻水油膏的存在，当有侧压力施加在松套管上时，松套管产生的形变不会直接作用于光纤，阻水油膏为光纤提供了有效的机械保护。
5.5.3.1光纤束套塑工艺
光纤束套塑工艺是将数根（2～12根）单根着色光纤通过油膏填充装置，利用油膏与光纤间的摩擦力与纤膏一道进入挤塑机套塑料缓冲管，并经水槽冷却收到收线盘具上的操作过程。一般将光纤束套塑分为两类：中心管式和层绞式。根据不同的光缆结构要求，提供不同光纤余长所需的套管。光纤束套塑生产工艺流程如图5-5-4所示。
塑料颗粒料
28 / 42
多SZ 热 吹 副测 收
图5-5-4 光纤束套塑生产工艺流程图
首先利用多头光纤放线机将多根光纤从放线盘上放出。放线系统配备有电子控制系统，对多根光纤进行同步控制。对于光纤放线架，要求在光纤高速放出时，放线张力稳定、可调、光纤不抖动。同时，由于光纤属脆性材料，一般需要较大地弯曲加工半径，故要求放线设备应具有较大直径导轮，而且可以精确地控制放线张力。常用放线专用设备有2种工作方式：主动放线和被动放线。早期的二次套塑设备中，大都采用主动放线，即光纤盘由伺服电机驱动放出光纤，并由？蹈轮进行放线张力控制。由于光纤在光纤盘上排列不可能非常整齐，光纤自光纤盘上放出时就不可避免地存在着不同程度的张力波动，会造成光纤在松套管中余长不均匀性。为解决这一问题，应采用光纤盘放出光纤后，再通过一对微型牵引轮放线，导引光纤，微型牵引轮的速度由？蹈轮通过设定的张力来调节，由于微型牵引轮的转速完全不受光纤在光纤盘排列状态的影响，其对光纤放线起到张力波动的隔离作用。经微型牵引轮放出的光纤张力极为稳定，从而可以确保光纤余长的均匀性。被动放线会使光纤在不同程度上受力，由于光纤强度较低，拉力过大，光纤可能被拉断，而拉力过小，光纤又会放不出来，所以现已很少使用。传统放线张力的控制主要有这样几方法：
a.用液压马达传动放线轴进行传动，用摆动的滑轮控制线的张力和调节油量，以改变放线速度； b.采用高灵敏的电子电路控制马达传动，张力由一个储线器轮组进行控制，同时改变传动速度；
c．多头放线由马达传动，带重锤的平衡杆控制放线盘的张力和速度。滑轮压在走动的光纤上，当光纤放线张力过大时，光纤张紧，摆动杆升起，由于杆的另一端与电位计相联接，使电位调低，马达速度变慢，光纤张力减弱，从而调节了放线张力；当光纤放线张力过低时，摆动杆会下降，将电位调高，使马达速度增加。这样多次循环，就能保证放线张力适宜且放线均匀，结构如图5-5-5所示。
现代技术中，多头放线张力控制只有采用四象限（进、退、停、转换）张力控制放线设备才能胜任。此机采用直流伺服电机四象限控制原理，由大功率晶体管脉冲调制构成四象限控制，形成张力自动反馈的放线装置控制系统。该设备具有张力控制精度高、响应快、速度范围大、结构紧凑、轻巧、操作简单等特点。
图5-5-5多头放线结构原理图
放线张力控制设备是制造一管多芯松套光纤和中心管式光缆的关键工艺设备，而放线张力的大小和精度的选择直接关系到光缆的质量。一方面放线张力的选择影响光纤余长的形成，同等情况下放线张力越大光纤余长越小，放线张力如过小则不利光纤余长的稳定，反之则光纤余长就长，会增加光纤的衰损。根据选用设备情况，设备精良可以减小放线张力的设定；另一方面光纤放线的过程也是对光纤进行张力筛选的过程，为了尽量减少对光纤的损伤，一般认为放线张力应是筛选张力的10％左右。ITU-T将光纤筛选应力规定为4个等级：0.35Gpa，0.69Gpa，0.86Gpa，1.38Gpa，目前推荐使用的光纤筛选应力为0.69Gpa。
根据不同设备的具体情况和光纤余长要求，应设定不同的放线张力，一般应保证在30～120g范围内，过大将影响光纤传输性能和使用寿命。此外，在光纤放线架上应加装除静电装置，因为多根光纤高速放出进入填充油膏装置时位置十分贴近，会产生静电造成光纤的抖动，影响光纤余长的均匀性，除静电装置的使用可有效地解决这一问题，并能去除光纤表面附着的灰尘，杂质。
光纤经放线装置放出后，进入SZ绞合机，通过两级穿纤孔。第一级穿纤孔固定位置，第二级穿纤孔以均匀的
29 / 42
速度向左右两向交替旋转一定角度，使光纤束形成一定绞合节距进入套管，光纤余长随着绞合节距的增加而降低，。根据两级穿纤孔的距离设置相应的旋转角度，距离较大时，旋转圈数较多；距离较小时，旋转圈数少。光纤SZ绞合机的主要作用在于使套管中每根光纤具有一致余长，其本身对光纤余长大小影响不是很大。
光纤经SZ绞合后，进入填充阻水油膏装置，光纤穿入油膏，针管与油膏一起进入松套管。通常情况下，填充油膏在生产、运输及填充过程中会有气泡产生，这给光纤成缆后的产品质量造成很大的影响。由于气泡的存在，首先会导致松套管外径不均匀，其次空气的存在会影响油膏的填充度。因此阻水油膏在填充前必须进行除气处理，最大限度地保证松套管与光纤间隙内注满油膏。目前油膏除气一般采用两种方式：过滤真空分离式和离心真空分离式。
过滤真空分离式除气是对油膏施加一定压力，通过微孔金属过滤网或采用挤压轧辊过滤使气泡分离，经真空泵排出。离心真空分离式除气是利用离心机实现油气分离，由真空泵排出气泡，后一种方法输出油膏除气效果好，密度、精度均匀，具有一定稳压能力。
去除气泡的阻水油膏与光纤一起进入油膏针管，填充入挤出松套管内，在此油膏填充模具的设计和选用至关重要，松套管中油膏填充质量最终由油膏填充模具决定。所以应合理设计挤塑机的内模芯内径与油膏针管的间隙距离，并根据松套管内径，光纤根数调整油膏的输出位置。同时，充油针管在挤塑机中的位置也是关键的控制因素。
光纤经油膏填充进入挤塑机。一般情况下，光纤光缆生产厂家选择单层挤套塑工艺，由于光纤束松套管外径较小，一般为3.0mm左右，所以可使用φ45mm挤塑机，而对中心管式光缆的束管则应根据管内光纤的不同，选择不同的挤出模具尺寸，得到不同的束管外径。采用聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT为松套管材料。PBT颗粒料，经送料装置送入挤出机的进料口，使其在螺杆的作用下进入挤塑机内部并在加热区熔化，在挤塑机熔融挤出区出口模挤出并在出口模和余长牵引之间完成套塑，形成束管。挤塑机熔融加工温度在250-270oC。作为PBT塑料的松套挤出机，通常应使用高效均匀又不产生过渡剪切效应的螺杆为宜。挤塑机螺杆的长径比从24：1到30：1。长径比太大，高温下的PBT料在加热区滞留时间太长，会产生分子链断裂的降解现象，严重时将导致挤出的束管变成脆性物体。
PBT料的选择与处理对最终产品质量有着较大的影响。要求PBT具有良好的可加工性、耐水解、柔韧性好、易切割。在生产中，首先是对PBT进行干燥处理，通常情况下，PBT料进入挤塑机前必须在100oC左右温度下干燥3小时以上，使水分充分去除。PBT的粘度，此项指标对PBT加工工艺有非常大的影响，粘度高使流动性减弱，生产线速度不能提高，造成成形困难，对挤出螺杆要求较高。PBT的热稳定性，此项指标决定了PBT的在线加工能力，PBT料在挤塑机内高温滞留时间过长 ，将发生降解、熔体破裂，产生焦料，焦料的出现会形成套管内包块存在，严重时造成套管断裂。影响此项指标的是挤出机温度，特别是机头温度，如法兰区温度、模具出料区温度，一般加工温度设定在250oC，温度的设定主要考虑这样几个因素：PBT材料特点、生产线速度、套管规格、模具的配置。PBT料拉伸比，PBT管自模具出口挤出，遇空气迅速冷却，进入热水槽，此过程中，PBT料从熔融态温度迅速下降，PBT温度高于其玻璃化温度，PBT聚合物的大分子链已不能运动，但链段还能活动，在外力作用下能产生较大形变，在此成形过程中，PBT料从没有取向的熔融状态，沿牵引方向拉伸到原长度的若干倍，从而形成束管的拉伸比。此时拉伸比DDR可由下式计算：
2222
DDR=（DD-DT）/(D0-Dj) (5-5-2) 式中：DD-模套内径；DT-模套外径；D0-套管外径；Dj-套管内径。
PBT套管挤出后进入冷却水槽进行冷却。套塑后的水冷，一般采用梯度冷却方式。第一节冷却水槽冷却水温较高，要根据形成光纤余长的需要设置，同时应使水温接近PBT材料的结晶温度40～60oC,使PBT形成较稳定的结晶。一般在45～75oC,最佳为60oC。此外，应严格控制水温的偏差，偏差范围在±2oC内。由于自挤塑机出来的PBT熔融体的温度较高，会引起冷却水槽温度的升高，必须注意冷却水循环的控制。
套管经过第一冷却水槽后，已形成较为稳定的结构，通过主牵引轮形成负余长,牵引轮对套塑余长形成起主要作用。牵引轮的圈数、直径尺寸均会对光纤余长的大小产生一定的影响，牵引轮与套管的接触面应耐磨损，并有一定的摩擦力存在。牵引方式的不同对形成光纤余长也有较大影响。
套管经过牵引轮后进入第二水槽，这节水槽温度较低，一般设置在10℃～20℃左右的温度范围内。套管经此槽水冷时，应充分冷却，使套管结构稳定。然后用吹干机将水分燥干，使进入收线的套管不但充分冷却而且无水分。在生产中应注意吹干机模具和气流的控制，根据不同规格套管外径调节吹干模具尺寸，对气流的选择应在保证吹干的前提下，保持套管平稳不抖动，这里要特别注意吹干模具与气流的配合。因为套管外径测量一般在吹干之后，为保证套管外径测量的准确性应注意保持套管的位置稳定。在此阶段光纤形成正余长。
充分冷却、干燥的套塑管通过张力测量装置及覆带牵引进入收线装置，覆带牵引压力的设置应既不对套管外形造成影响又不使套管打滑。生产时要注意观察皮带的磨损情况，对于收排线装置的要求是排线平整无压线及抛线现
30 / 42