A secundaire coatingmachine werkt door continu primair gecoate optische vezels door een precisie-extrusiematrijs te voeren, waar gesmolten thermoplastisch materiaal wordt gevormd tot een beschermende bufferbuis rond de vezels. Het proces integreert vezelspanningscontrole, dubbellaagse extrusie, thixotrope gelinjectie, waterbadkoeling en realtime dimensionale monitoring in één enkele gesynchroniseerde productielijn. Het uiteindelijke resultaat is een dimensionaal stabiele losse buisbuffer – het structurele kernelement van de meeste glasvezelkabels die wereldwijd in telecommunicatienetwerken worden gebruikt.
In de praktijk neemt de machine aan de ene kant kale vezels van uitbetalingshaspels op en levert aan de andere kant opgespoelde, met gel gevulde, nauwkeurig gedimensioneerde bufferbuizen – allemaal met lijnsnelheden die kunnen oplopen tot 300 meter per minuut op hoogwaardige productiesystemen. Elke parameter, van smelttemperatuur tot vezelspanning, wordt gecontroleerd en aangepast in een gesloten kringloop, om ervoor te zorgen dat elke meter buis aan dezelfde strenge specificaties voldoet.
Voordat we individuele subsystemen in detail onderzoeken, helpt het om de machine als een continu, lineair proces te begrijpen. Materiaal en vezels komen aan het stroomopwaartse uiteinde binnen en worden geleidelijk getransformeerd terwijl ze stroomafwaarts bewegen. De volgorde van bewerkingen volgt deze logische stroom:
Elk van deze fasen is onderling afhankelijk. Een verandering in de lijnsnelheid bij de kaapstander heeft bijvoorbeeld tegelijkertijd invloed op de buiswanddikte, vezel-EFL, gelvulverhouding en koelefficiëntie. Daarom vertrouwen moderne machines op PLC-gebaseerde gesloten regelsystemen in plaats van op handmatig aangepaste instellingen.
De werknauwkeurigheid van een secundaire coatingmachine begint met zijn fysieke structuur. Het machineframe is geconstrueerd met behulp van hoogspanningslassen van A3-staalplaten in combinatie met structurele staalverwerking. A3-staal (vergelijkbaar met Q235-kwaliteit) biedt een treksterkte van ongeveer 370–500 MPa, uitstekende lasbaarheid en lage restspanning na bewerking - allemaal essentiële eigenschappen voor een frame dat dimensionaal stabiel moet blijven onder voortdurende thermische en mechanische belastingen.
Het frame moet alle belangrijke subsystemen – extruders, koelgoten, kaapstander en opname – ondersteunen en uitlijnen tot op een fractie van een millimeter. Elke buiging of trilling in het frame vertaalt zich rechtstreeks in variatie in de buisdiameter of afwijking in de vezelpositie in de buis. Om deze reden wordt de gelaste staalconstructie na de fabricage doorgaans spanningsvrij gemaakt en vóór de montage nauwkeurig bewerkt op alle kritische montageoppervlakken.
Een secundaire coatinglijn van productiekwaliteit omvat doorgaans een lengte van 100 m² Totale lengte 15 tot 30 meter en het frame moet over de gehele overspanning uitgelijnd blijven, zelfs als de extrudervaten tot 250–280°C opwarmen en de koelgoten in aangrenzende zones op 15–40°C werken. Thermische uitzettingsvoegen en stijve kruisverstevigingen zijn in het frameontwerp geïntegreerd om aan deze eisen te voldoen zonder de positioneringsnauwkeurigheid in gevaar te brengen.
Het proces begint bij het vezeluitbetalingsstation, waar spoelen met primair gecoate optische vezels op gemotoriseerde uitbetalingshouders worden gemonteerd. Elke spoel kan dragen 20 tot 25 km glasvezel en meerdere spoelen worden tegelijkertijd geladen voor de productie van buizen met meerdere vezels - doorgaans 2, 4, 6, 8, 12 of 24 vezels per buis.
Vezelspanning is een van de meest kritische parameters bij secundaire coating. Als de spanning te hoog is, kunnen de vezels binnen de afgewerkte buis voorgespannen worden, waardoor een verhoogde optische verzwakking ontstaat. Als de spanning te laag is, kunnen vezels in de war raken of ongelijkmatige lussen vormen, wat leidt tot defecten in de buisgeometrie. De bedrijfsspanning wordt doorgaans ingesteld tussen 30 en 80 gram per vezel , onderhouden door een feedbacksysteem met danserarmen of een servogestuurde uitbetaling met realtime spanningsmeting.
De vezels worden door een reeks keramische of roestvrijstalen geleiders geleid die ze geleidelijk convergeren naar de precieze afstand en opstelling die vereist is bij de ingang van de extrusiematrijs. Deze geleiders zijn gepolijst tot een oppervlakteruwheid van minder dan een micron om krassen op de delicate primaire coating op de vezels te voorkomen.
Het extrusiesysteem is het hart van de secundaire coatingmachine. De meeste productielijnen gebruiken een dubbele extruderconfiguratie om het bufferbuismateriaal in twee afzonderlijke lagen aan te brengen. In de standaardindeling bevindt de extruder voor de oppervlaktecoating zich aan de voorkant van de machine en de extruder voor de onderste coating aan de achterkant. Dankzij deze opstelling kan elke laag onafhankelijk worden geregeld in termen van materiaaltype, smelttemperatuur en doorvoersnelheid.
De extruder voor de oppervlaktecoating levert materiaal dat het binnenoppervlak van de bufferbuis vormt: het oppervlak dat in direct contact staat met de optische vezels en de vulgel. Deze laag moet chemisch verenigbaar zijn met de gelverbinding en moet bij afkoeling een zeer lage krimp vertonen om mechanische spanning op de vezels te voorkomen. PBT (polybutyleentereftalaat) is de overheersende materiaalkeuze en biedt een lineaire vormkrimp van minder dan 0,5% en een gebruikstemperatuurbereik van -40°C tot 85°C.
De extruder voor de oppervlaktecoating maakt doorgaans gebruik van een Enkele schroef met een diameter van 30 mm of 45 mm met een compressieverhouding van 2,5:1 tot 3,5:1, werkend bij cilindertemperaturen tussen 200°C en 270°C. De temperatuur van de meetzone wordt het strengst gecontroleerd, omdat de smeltviscositeit in de matrijs binnen een smal venster moet blijven om een consistente wanddikte te bereiken.
De bodemcoating-extruder brengt de buitenwandlaag van de bufferbuis aan, die de uitwendige diameter en mechanische eigenschappen van de buis bepaalt. Deze laag zorgt voor de structurele sterkte die nodig is voor het vastlopen van kabels: de buis moet zonder vervorming bestand zijn tegen de zijdelingse druk van vastloopapparatuur, en moet zijn cirkelvormige doorsnede behouden nadat deze rond een centraal sterkte-element is vastgelopen.
De dikte van de onderste laaglaag ligt doorgaans tussen 0,3 mm en 0,9 mm , afhankelijk van de vereisten voor kabelontwerp. In sommige configuraties kan het materiaal van de onderlaag een gemodificeerde PBT-verbinding zijn met toegevoegde UV-stabilisatoren, kleurstoffen of impactmodificatoren, waardoor kleurgecodeerde buisidentificatie in kabelconstructies met meerdere buizen mogelijk is zonder dat een afzonderlijke kleurgang nodig is.
De twee smeltstromen van de extruders voor de boven- en onderlaag komen samen bij een co-extrusiematrijskop, waar ze concentrisch rond de vezelbundel worden gevormd. De matrijskop bestaat uit een vezelgeleiderpunt, een matrijslichaam met twee smeltinlaten en een matrijsopening die de buitendiameter van de voltooide buis vormt. De diameter van de matrijsopening en de landlengte bepalen de buitendiameter van de buis en de drukval die een consistente smeltstroom aandrijft.
Concentriciteit van de matrijs – de uitlijning van het midden van de matrijspunt met het midden van de matrijsopening – moet binnen ± 0,02 mm worden gehandhaafd om excentriciteit van de muur te voorkomen. De meeste moderne matrijskoppen zijn voorzien van fijnafstelschroeven of thermische centreermechanismen waarmee operators de concentriciteit tijdens de productie kunnen corrigeren zonder de lijn te stoppen.
Een cruciale functie van het secundaire coatingproces is het vullen van de binnenkant van de bufferbuis met een thixotrope waterblokkerende verbinding, gewoonlijk vulgel of overstromingsmassa genoemd. Deze gel voorkomt dat water dat een kabelbreekpunt binnendringt, in de lengterichting door de buis stroomt en gevoelige verbindings- of connectorlocaties bereikt.
Het gelvulsysteem bestaat uit een verwarmde opslagtank, een precisiedoseerpomp (meestal een tandwielpomp of een excentrische pomp) en een dunne roestvrijstalen injectienaald die door de matrijstip gaat en de gel direct in de vormbuis afzet. De gelinjectiesnelheid moet nauwkeurig worden gesynchroniseerd met de lijnsnelheid – meestal uitgedrukt als volume-per-meter-verhouding – om een volledige vulling te garanderen zonder overtollige gel die tegendruk zou veroorzaken en de vezelopstelling zou verstoren.
De vulgel wordt in de opslagtank op een verhoogde temperatuur (meestal 60–80 ° C) gehouden om de viscositeit voor het pompen te verminderen, maar deze geleert tot een halfvaste thixotrope toestand na afkoeling in de voltooide buis. Deze combinatie van vloeibaarheid tijdens het vullen en stabiliteit tijdens gebruik maakt thixotrope gel tot de standaardkeuze voor kabelontwerpen met losse buizen die werken over het volledige omgevingsbereik van -40°C tot 70°C, vereist door de meeste telecommunicatienormen.
Direct na de extrusiematrijs komt de vers gevormde buis in het koelsysteem. Het afkoelen moet zorgvuldig worden gecontroleerd; een te snelle afschrikking veroorzaakt oppervlaktespanning en mogelijke scheuren; een te langzame afkoeling zorgt ervoor dat de buis doorbuigt of vervormt voordat deze volledig stolt, vooral bij hoge lijnsnelheden.
Het koelsysteem op een typische secundaire coatinglijn bestaat uit meerdere in serie geplaatste waterbakken. De eerste trog (het dichtst bij de dobbelsteen) gebruikt warm water 40–60°C om geleidelijke afkoeling te initiëren zonder thermische schokken. Daaropvolgende troggen verlagen geleidelijk de watertemperatuur; de laatste troggen werken doorgaans op 15–25°C — de buis in een stabiele, volledig gestolde toestand brengen voordat deze de kaapstander bereikt.
De totale lengte van de koelgoot varieert van 6 tot 15 meter afhankelijk van lijnsnelheid en buiswanddikte. Voor een lijn van 300 m/min die een buis met een buitendiameter van 2,0 mm produceert, verblijft de buis slechts ongeveer 1,5 tot 3 seconden in het koelsysteem. Dit betekent dat de watertemperatuurgradiënt over de troggen nauwkeurig moet worden ingesteld om binnen dit korte tijdsbestek voldoende stolling te bereiken.
Elke trogzone wordt onafhankelijk op temperatuur geregeld via een circulerend watersysteem met warmtewisselaar. Operators kunnen elk zone-instelpunt bekijken en aanpassen vanaf de centrale HMI, en sommige geavanceerde systemen omvatten automatische zonecompensatie die het koelwaterdebiet aanpast als reactie op veranderingen in de lijnsnelheid.
Na de koelgoten gaat de buis door een of meer contactloze lasermicrometers die de buitendiameter continu en in realtime meten. Deze meters maken gebruik van lasertriangulatie- of schaduwscantechnologie en kunnen diameterverschillen van zo klein als 2,5 mm oplossen ±0,001 mm op volle lijnsnelheid.
De OD-meetgegevens worden teruggevoerd naar het PLC-besturingssysteem, dat automatisch een of meer procesvariabelen aanpast om eventuele afwijkingen van de doeldiameter te corrigeren:
Deze feedbacklus met gesloten lus werkt doorgaans met een responstijd van minder dan één seconde, waardoor het systeem schommelingen in de viscositeit van grondstoffen, veranderingen in de omgevingstemperatuur of kleine mechanische schommelingen kan compenseren zonder tussenkomst van de operator. Moderne systemen houden de buitendiameter van de buis binnen ±0,03 mm van het doel over een volledige productierun van 25 km of meer.
Naast OD-metingen omvatten sommige geavanceerde lijnen excentriciteitsmetingen (uniformiteit van de wanddikte) met behulp van roterende meters of röntgensystemen, en vezelpositiedetectie met behulp van inline optische sensoren die verifiëren dat de vezels gecentreerd zijn in de buis in plaats van naar één kant verplaatst.
De kaapstander is het snelheidsbepalende element van de hele lijn. Het bestaat uit een of meer gemotoriseerde wielen of riemen die de gekoelde buis vastgrijpen en deze met een nauwkeurig gecontroleerde, constante snelheid door de machine trekken. Omdat de snelheid van de kaapstander bepaalt hoe snel materiaal uit de extrusiematrijs wordt getrokken, regelt deze rechtstreeks zowel de buitendiameter van de buis (via de neertrekverhouding) als de overtollige vezellengte in de buis.
Overmatige vezellengte (EFL) wordt gedefinieerd als het percentage waarmee de vezellengte binnen een bepaalde buislengte de buislengte zelf overschrijdt. Een EFL van 0,3% betekent bijvoorbeeld dat voor elke 1.000 meter buis de vezel binnenin 1.003 meter lang is. Dit kleine overschot aan vezels is essentieel: het zorgt ervoor dat de kabel trekbelastingen kan verdragen zonder dat de vezels zelf spanning ondervinden, wat de optische demping zou vergroten.
EFL wordt bepaald door de verhouding tussen de vezeluitbetalingssnelheid en de kaapstandersnelheid:
EFL-waarden voor standaard losse-buiskabels liggen doorgaans tussen 0,2% en 0,5% , met nauwere toleranties die vereist zijn voor kabels die bedoeld zijn voor toepassingen in directe begraving of onderzeeër waar thermische cycli en mechanische belasting ernstiger zijn.
Alle hierboven beschreven subsystemen – uitbetalingsspanning, extrudertemperatuur en -snelheid, gelpompsnelheid, koelwatertemperatuur, OD-meterfeedback en kaapstandersnelheid – worden gecoördineerd door een centraal programmable logic controller (PLC)-systeem. De operator communiceert met dit systeem via een touchscreen-HMI (Human-Machine Interface) die realtime procesgegevens, alarmomstandigheden en trendgrafieken weergeeft.
De belangrijkste PLC-besturingsfuncties zijn onder meer:
Geavanceerde systemen kunnen ook worden geïntegreerd met MES (Manufacturing Execution Systems) op fabrieksniveau om productievolumes, materiaalverbruik en kwaliteitsgegevens in realtime te rapporteren aan fabrieksbeheersoftware.
Begrijpen hoe de belangrijkste procesparameters op elkaar inwerken, is essentieel voor operators die kwaliteitsproblemen moeten oplossen of de productie-efficiëntie moeten optimaliseren. De onderstaande tabel vat de belangrijkste parameter-uitvoerrelaties samen:
| Procesparameter | Indien te hoog | Indien te laag | Doelbereik (typisch) |
|---|---|---|---|
| Extrudervattemperatuur | Afbraak van polymeer, verkleuring | Hoge smeltdruk, oppervlakteruwheid | 200–280°C (PBT) |
| Snelheid van de kaapstanderlijn | Dunne wand, verminderde buitendiameter, lage EFL | Dikke wand, hoge buitendiameter, overtollige EFL | 40–300 m/min |
| Vezeluitbetalingsspanning | Vezelvoorspanning, toename van de demping | Vezelverwarring, buisvervorming | 30-80 g per vezel |
| Snelheid gelinjectie | Tegendruk, vezelverplaatsing | Onvolledige vulling, risico op binnendringend vocht | Gesynchroniseerd met lijnsnelheid (ml/m) |
| Koelwatertemperatuur | Onvolledige stolling, doorzakken van de buis | Thermische schok, scheuren in het oppervlak | 15–60°C (gegradueerde zones) |
| Rotatiesnelheid van de schroef | Oververhitting, afbraak van smelten | Onvoldoende doorvoer, OD-daling | 10–120 tpm |
Operators die deze interacties goed begrijpen, kunnen de meeste kwaliteitsafwijkingen oplossen door één enkele parameter aan te passen in plaats van meerdere wijzigingen tegelijk aan te brengen – wat de snelste weg is naar het herstellen van een stabiele productie volgens de specificatie.
De laatste fase van het secundaire coatingproces is het wikkelen van de voltooide bufferbuis op opwikkelspoelen voor opslag en verdere verwerking. Het opwikkelsysteem moet tijdens het oprollen een gecontroleerde, consistente spanning op de buis uitoefenen om vervorming of vezelspanning als gevolg van ongelijkmatige spoeldruk te voorkomen.
Het dwarsmechanisme op de opwikkelspoel legt de buis in gelijkmatige, overlappende lagen over de breedte van de haspelflens, waardoor plaatselijke drukpunten worden voorkomen die de buiswand zouden kunnen indeuken en de geometrie van de vezels binnenin zouden kunnen veranderen. De capaciteit van de haspel varieert doorgaans van 2 km tot 25 km van afgewerkte buis afhankelijk van buisdiameter en haspelgrootte.
Wanneer een haspel vol is, voert de machine een spoelwisseling uit – handmatig of automatisch. Tijdens deze korte omschakeling wordt doorgaans een stuk buis dat niet op de volle of nieuwe haspel kan worden gewikkeld, afgesneden en weggegooid als productieovergangsstuk. Het minimaliseren van de overgangslengte is een belangrijke efficiëntiemaatstaf voor kabelfabrikanten met grote volumes, omdat dit rechtstreeks van invloed is op de materiaalopbrengst per haspel.
Elke voltooide haspel wordt gelabeld met productiegegevens (buisspecificatie, haspellengte, productiedatum en OD-metingslogboek) en overgebracht naar het strandingsgebied, waar meerdere bufferbuizen rond een centraal versterkingselement worden gemonteerd om de volledige glasvezelkabel te vormen.
De werkvolgorde van a secundaire coatingmachine is niet beperkt tot productie in stabiele toestand; de opstart- en stilleggingsfasen zijn even belangrijk en vereisen systematische aandacht om schrootproductie en schade aan apparatuur te voorkomen.
Zelfs goed onderhouden secundaire coatinglijnen worden geconfronteerd met terugkerende operationele uitdagingen. Door de hoofdoorzaken achter de meest voorkomende problemen te begrijpen, kunnen productieteams deze efficiënt oplossen.
Neem contact met ons op
Aanbevolen producten
Laten we instappen
Aanraken
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd is een fabrikant gespecialiseerd in impregneerapparatuur.
Neem contact met ons op
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Ten zuiden van Haiyan Road, ten westen van Nanhai Road, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Joint Development Demonstration Zone, Jiangsu, China
