一、蝶形入户光缆产品概述
目前, 随着光接入成本的不断下降铜缆价格和铜线接入网运维成本的攀升运营商网络向以宽带为特征的下一代网络的转型, 以及更多高带宽业务的出现,FTTH或FTTB已经成为所有主流运营商的选择。FTTH一直被认为是接入网的明日之星, 也是宽带发展的最终理想。因为它能够满足各类用户的多种需求, 像高速通信、家庭购物、实时远程教育、视频点播(VOD)、高清晰度电视(HDTV ) 等等, 这些业务都是铜线或双绞线勉力为之才能达到的目标, 而对FTTH来说则是轻而易举。100Mb/s 带宽的FTTH成为实现电话、有线电视和上网“ 三网合一” 的最佳保证。
接入网用蝶形引入光缆，俗称皮线光缆。FTTH用户引入线蝶形光缆中含1～4根有涂覆层的二氧化硅系光纤，其类别可以为ITU-T G.657（B6），光纤涂覆层可着色，着色层颜色符合GB 6995.2规定的蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红或青绿色，单纤可为本色。
图1 接入网用蝶形引入光缆结构示意图
蝶形引入光缆护套中间设有“V”形槽，对光纤起到了极好的保护作用，确保在经挤压、踩踏和弯曲后，该光缆的光传输性能应不受影响，并且使该光缆易剥离，方便接续，简化安装和维护。子单元护套采用低烟无卤阻燃（LSZH）材料或聚氯乙烯护套料。LSZH护套耐环境开裂性能良好，无卤、无铅、无硫锑和低烟低蚀，符合绿色环保要求，更适宜于室内敷设。
二、蝶形引入光缆的生产制造工艺
蝶形光缆生产工艺是首先将护套料抽入挤出机料斗内，设定好挤塑料烘干温度，挤出机、机头、温水箱的加热温度和冷水箱的温度，根据光缆的工艺要求，分别设定FRP加强件放线张力、光纤放线张力和收线张力的值。在各设备达到设定的温度后，将FRP加强件和光纤从各自的线盘上拉出，依次穿过各并线模、挤出机模芯和模套，从机头拉出。挤制好护套的光缆子单元经过温水槽、冷水槽和吹干装置、线径测试仪和喷码印字机送至牵引装置上，经过收线张力装置，最后把光缆子单元卷绕在收线盘上，将控制系统状态设定为联动状态，至此进入正常的生产状态。在达到所需生产段长后，计算机给出信号，结束整个生产过程。
生产线主要参数：生产线速度50～60 m/min，加强件直径为0.5～0.6 mm；收线线盘直径规格为400～800 mm，光缆子单元外径控制为(3.0/2.0±0.1)mm。
三、蝶形引入光缆的断纤现象及原因分析
1、在正常生产时，光纤在进模具前断裂，断点端面在显微镜下检测无明显损伤；
2、在正常生产时，光纤在进模具中断裂，断点端面在显微镜下检测有损伤；
3、成品后，检测发现光纤有断点；
4、结合蝶形引入光缆的生产工艺和断纤现象，分析造成断纤的原因有以下几个方面：
（1）原材料原因
蝶形光缆的生产中通常需用到的材料有：光纤、LSZH护套料（或PVC料）、GFRP加强件（或镀锌钢丝）等，而由于光纤到户的特殊性，常会遇到需急剧转弯的场合，如墙柱拐角和室内顶棚等。故生产常多采用G.657接入网用弯曲不敏感单模光纤，使得光缆最小弯曲半径可达15 mm，甚至是10 mm。但由于光纤制造过程中会出现一些问题，影响光纤的强度，常会造成蝶形光缆的断纤事故。
a、光纤制造过程中影响光纤强度的主要因素
b、预制棒中OH含量对光纤强度的影响
MCVD法制造光纤，需要使用沉积和加套用石英管，这些石英管OH含量较高，在缩棒过程中，由于高温，OH将向预制棒中心渗透，这些OH成分与工艺中通入的Cl2（脱水用）反映，生成HCl，导致在缩棒或拉丝过程中形成气泡，预制棒制造所用热源为氢氧焰，它将在棒表面形成大量的OH,OH本身也会引起二氧化硅水解，结果引起Si-O-Si键的断裂，在石英管的表面形成微裂纹。
c、预制棒工艺不完善形成的微孔
预制棒制造工艺中，沉积层是由气体反应生成物SiO2和GeO2的微粒堆积而成的，堆积形成了若干气孔，在烧结过程中;微粒融化逐渐透明化，在此过程中，孔的内压、孔外的外部压力以及熔融SiO2的表面张力共同作用，导致孔的体积变化与温度变化存在一定复杂关系，可以证明，只有在某种条件下，ΔV/ΔT为负值，即随着温度增加，孔内体积逐渐变小，最后为零，成为理想的无气泡结构。但如工艺不完善，沉积微粒过大，堆积过程中存在直径大于500μm的气隙，则预制棒中仍然可能出现气泡。
d、加套过程中预制棒表面和加套管内壁擦伤
如预制棒存在弯曲，或预制棒预制棒送入套管过程未对中，均会造成加套过程中预制棒芯棒表面和加套管内壁擦伤，这种擦伤将会产生气泡，擦伤深度可达数微米。
在加套管和预制棒缩在一起前，如气隙中的空气为充分抽出，存在残余湿气，则烧缩后将在棒中形成气泡。预制棒表面和加套管内壁不清洁，将造成预制棒内部缺陷。
e、气体管道系统管道锈蚀形成缺陷
预制棒气体供应系统管道一般采用抗腐蚀很强的低碳不锈钢（型号为316L），但是MCVD工艺需通入氯气，潮气侵入，则在Cl2作用下，管道将局部腐蚀，产生铁或其它离子，随反应气体进入反应区，沉积于预制棒中，造成缺陷，若干断裂面观测到有金属Fe离子等，就有可能是管道存在腐蚀造成的。
f、拉丝过程中石墨炉引入的污染
现在光纤拉制一般使用石墨炉做加热源，在2000℃左右高温下，石墨炉的石墨发热体存在挥发，特别是石墨发热体使用时间过长呈现多孔状，挥发面积加大，挥发的石墨微粒与硅作用生成Si-C，附在预制棒表面形成缺陷，是光纤强度降低。
g、拉丝工艺不当引起光纤存在较大的残留应力
拉丝工艺过程中，光纤要在短短1秒时间内由2000℃降到几十度，工艺参数不当将会有较大内应力存在于光纤中。在研究光纤结构设计初期，充分考虑了掺杂物与石英线膨胀系数不一直引起的问题以及拉丝张力对光纤残余应力的影响，对光纤残余应力进行的测量表明，应力分布于光纤折射率分布是一致的，若折射率差越大，应力也越大，这是数值孔径很大的光纤预制棒容易炸裂的原因，调整拉丝参数，主要是调整拉丝张力，可以减少残余应力
光纤强度海域炉温（是决定拉丝张力的主要因素）有关，炉温较高，光纤强度也较高，但光纤损耗加大，所以要折中考虑。
因此光纤在进模具前就出现断裂的现象跟光纤本身的质量有较大的关系，光纤的质量情况尤为重要。
5、人为原因
（1）光纤或加强件放线张力不正确
由于生产员工本身培训不到位、同一台机器依据不同订单加强件（钢丝或FRP）的频繁更换、光纤张力锁紧装置由于长期使用的磨损等等因素通常会导致光纤或加强件张力出现波动较大的情况。这样若缺乏及时的检修，就会给生产带来较大的隐患：导致光纤可能因放线张力过大而拉断、钢丝因张力过小跳出导轮槽导致钢丝断掉进而引起断纤等。
因此，应及时检查并校正光纤及加强件的放线张力，通常张力如下表所示：
| 种类 | 具体张力情况（N） |
| 非金属加强件 | 2.0±0.5 |
| 光纤 | 0.65±0.05 |
| 收线张力 | 5.5±0.5 |
因蝶形光缆外径较小，因此对生产过程要求精细。通常在机头前大概50公分的距离会安装一个具有三个孔的过线通道（分线板），三个孔位于同一个铁架上，孔中装有瓷眼。方面有利于将两根加强件和光纤在其进入模具前集中，另一方面可以通过调整分线板的上下左右位置保障光纤与加强件不与模具摩擦从而避免事故的发生。因分线板与机头不水平导致的断纤事故也时有发生。
（3）未及时加装或打开除静电装置
在蝶形光缆的生产最快速度为100m/min，当加强件为钢丝时，通常会产生较强的静电；静电会吸附光纤致使光纤与钢丝靠的很近。在进入模具的瞬间靠的很近的加强件与光纤再度被分开，这样极容易导致断纤事故的发生。因此必须加装除静电装置并及时打开，防止光纤因静电作用而在正常生产中断掉。
6、工装模具
模具的结构对生产速度、缆的外圆圆整度、表面光洁度和缆芯是否偏心，都有很大的影响。为避免出现圆锥撕裂、针孔、裂缝和松包等缺陷，配模系数的选择在模具的设计中占有很重要的地位。首先应保证配模系数符合要求，在实际生产中，护套料我们选用阻燃聚氯乙烯，配模系数一般在1.0～1.1之间。其次，要考虑拉伸比的选取，我们常在2～3之间选取。
同时由于蝶形光缆结构特殊性，一种方式是将光纤导入模芯的方式可为针管，然后将针管镶入模具中；另一种方式是在模芯中间打一光纤孔，光纤直接穿入模芯孔中；我们通过反复试验，通过采用镶嵌针管的方式可有效的将光纤和加强件的灰尘进行分离，降低断纤事故发生的机率；
图2 接入网用蝶形引入光缆模芯结构示意图
7、设备的及时检修与保养
蝶形光缆的生产，多是针对运营商的订单；保证成品的标准段长显得颇为重要。而光缆的生产也以大长度、不间断、连续性为前提，因此对设备的稳定性要求较高。“材料是基础，设备是关键，工艺是保证”，没有好的设备，一切都是空谈。因此必须按时对生产设备进行检修，对易磨损的部件进行更换，保证其时刻处于最佳状态。
8、环境的影响
任何一个成功的企业都离不开严格的环境要求，光纤要求干燥、清洁的现场环境；在正常的生产之前，对过线导轮、分线板、水槽、水箱等都必须进行彻底的清理，防止出现因灰尘粘在光纤上导致断纤事故的发生；加强件、护套料容易受潮，故应该放置于干燥、封闭的仓库进行保存。
四、断纤事故的质量控制
1、全员全面全过程质量管理和控制
（1）人的因素
人是企业最重要的资源，也是企业中最为活动的因素，所以质量管理要以人为本，推行全员参与的宗旨。组织应以人为本，充分调动各级人员的积极性，通过他们的全面参与为组织的利益发挥其能力，鼓励员工努力学习新知识、新技术、新经验，提高工作能力，组织应创造良好的环境，充分发挥员工的革新和创造精神，在制定质量方针和规划时，鼓励员工献计献策，在确定活动目标时，鼓励员工参与并提出建议，在产品的实现过程中，鼓励员工参与适当的决策和过程的改进。
由质管处负责员工质量意识的培训，技术部负责专业技能培训，生产部负责操作技能、安全意识的培训，设备部负责设备维修人员技能培训和操作人员设备维护技能专门培训。通过建立、实施完整的质量奖惩制度，提高员工的质量意识。
（2）严把材料关
材料质量的好坏直接影响到产品的最终质量。对材料的控制首先必须从选材着手，选材时必须注意以下几点：
a、所选择的材料性能必须是满足相关国际、国家或行业标准的规定要求的；
b、符合本单位工艺要求和产品设计要求；
c、必须是加工性能优良的材料。
所选的材料只有在满足上述条件后，企业方可再依据供应商的生产规模、质量稳定状况、价格等方面的因素综合评估，确定是否有能力、有资格成为企业的合格分承包方。一旦确立则采购材料时必须在相应的合格分承包方中选取。
在原材料的选择中，公司可以根据所购材料对产品质量形成的主次作用，将原材料划分为A、B、C三大类，A类为主要原材料，B类为次要原材料，C类为辅助材料。技术部负责编写材料的采购规范。生产部根据生产情况填写原材料计划表，并报公司领导批准交供应部进行采购。
要把好材料的质量关，除了选材和采购时必须注意上面细节外，材料检验也是重要的必不可少的环节，企业必须提供完善的检测设备，建立一套全方位科学的、完整的检测系统，对材料的每一项指标、性能进行连续的监控和统计。
只有在选材、采购及检验三个方面做到层层把关、层层落实，才能确保流入生产的材料是合格的，符合工艺要求的。
（3）设备的维修和保养
俗话说，“工欲善其事，必先利其器”。一个企业要保证生产出来的产品各项性能指标优越，必须得有精良的设备作基本保障。设备使用部门在申请添置设备时必须明确其具体技术要求，采购部门需严格按照申请内容购买相应的设备，并由有关部门负责对设备进行验收，确保设备满足工艺生产要求，性能稳定可靠。设备调试正常交付生产部门使用后，设备部门根据设备的特性制订系列的维护保养制度，定期给本部门人员进行维修技能培训，对操作人员进行操作方法及注意事项培训，并确立设备一、二级保养的主要职能人员，确保设备运行完好。
（4）严格的过程控制
过程是质量管理体系的关键，一个组织的质量管理就是通过对内部的各种过程进行管理来实现的。通过正确的设计，严格的工艺执行之后才能生产出达标的产品，因此严格的过程控制也是关键的。根据作业指导书要求领取指定材料，严格按文件进行操作（图3～图6）。
图3 产前光纤排线质量检查
图4 光纤和加强件的水平
图5 产前光纤排线质量检查
图6 光纤和加强件的水平
（5）良好的生产
环境的好坏对断纤事故尤为重要，因此严格执行6S管理是防止因为灰尘吸附在光纤和加强件上导致堆积在模具处，造成光纤断的事故。
小结
通过对人员、设备、材料、工艺、环境五大因素的控制，可以将断纤事故进行有效的控制。
