2차 코팅기란? 완전한 가이드

A 보조 코팅 기계 광섬유 케이블 제조 공정에서 광섬유나 섬유 리본 위에 보호 폴리머 층(2차 코팅 또는 느슨한 튜브라고 함)을 적용하는 데 사용되는 특수 산업 장비입니다. 이 층은 기계적 응력, 습기 및 환경적 손상으로부터 섬세한 유리 섬유를 보호합니다. , 이는 안정적인 광섬유 케이블을 생산하는 데 있어 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 간단히 말해서, 2차 코팅 기계는 깨지기 쉬운 순수 섬유를 추가 재킷 및 설치가 가능한 내구성 있고 배치 가능한 케이블 구성 요소로 변환합니다.

단순한 보호를 넘어 2차 코팅 공정은 버퍼 튜브 직경, 벽 두께 및 젤 충전 밀도를 정밀하게 제어합니다. 이 모든 것은 현장에서 케이블의 광 전송 성능과 장기적인 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다.

광섬유 케이블 생산의 핵심 기능 및 역할

일반적인 광섬유 케이블 제조 라인에서 노출된 광섬유는 먼저 1차 코팅(유리에 직접 아크릴레이트 코팅을 적용)을 거친 후 2차 코팅 단계에 들어갑니다. 2차 코팅 기계는 열가소성 소재(가장 일반적으로 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), PP(폴리프로필렌) 또는 HDPE(고밀도 폴리에틸렌))를 하나 이상의 섬유 주위로 압출하여 버퍼 튜브를 형성합니다.

이 프로세스에는 일반적으로 세 가지 동시 작업이 포함됩니다.

튜브 내에서 일관된 섬유 위치를 유지하기 위한 섬유 보상 및 장력 제어
튜브를 채우고 물 유입을 방지하기 위한 젤 또는 요변성 화합물 주입
외부 버퍼 튜브를 형성하고 고화시키기 위한 압출 및 냉각

그 결과 전 세계 통신 네트워크에 배포된 연선, 슬롯 코어 및 리본 광섬유 케이블 설계에 사용되는 기본 빌딩 블록인 느슨한 튜브 버퍼가 탄생했습니다.

기계 프레임 및 구조 설계

2차 코팅 기계의 구조적 무결성은 정밀 제조의 기본입니다. 기계 프레임은 일반적으로 구조용 강(강 유형) 처리와 결합된 고장력 A3 강판 용접을 사용하여 제작됩니다. , 고속 연속 작동 중에도 전체 플랫폼이 견고하고 진동이 없는 상태를 유지합니다.

A3 강철(중국 표준의 Q235와 동일)은 뛰어난 용접성, 적당한 인장 강도(일반적으로 370~500MPa) 및 우수한 연성을 제공하므로 중공업 기계 프레임의 이상적인 기본 재료입니다. 용접 및 기계 가공된 프레임은 굴곡 및 열 변형을 방지합니다. 이는 압출 다이 및 냉각 트로프 시스템 전체에서 정렬 공차를 ±0.01mm까지 엄격하게 유지하는 데 중요합니다.

견고한 프레임 디자인은 다음의 무게와 진동도 수용합니다.

견고한 파이버 페이오프 릴(종종 스풀당 25km 이상의 파이버 보유)
압출기 배럴 및 스크류 어셈블리(일반적으로 스크류 직경 30~60mm)
여러 개의 냉각수 홈통(종종 총 길이 6~10m)
최대 300m/min의 속도로 작동하는 캡스턴 및 테이크업 시스템

코팅 구조: 표면 코팅 및 바닥 코팅

2차 코팅 기계의 구조적 특성을 정의하는 것 중 하나는 이중층 코팅 구성입니다. 표준 설정에서 표면 코팅은 기계 전면에 배치되고 하단 코팅은 후면에 배치됩니다. 이러한 배열은 버퍼 튜브 벽을 박리 없이 균일하게 형성하는 정확한 층 순서로 코팅이 적용되도록 보장합니다.

페이스 코팅(전면 위치)

표면 코팅은 광섬유 또는 겔 충전 화합물과 접촉하는 완충 튜브의 내부 표면을 형성합니다. 이 층은 요변성 충전 젤에 대해 화학적으로 불활성이어야 하며 섬유에 마이크로벤딩 응력을 유발해서는 안 됩니다. PBT와 같은 재료는 수축률이 낮고 치수 안정성이 뛰어나기 때문에 여기에 일반적으로 사용됩니다. PBT는 일반적으로 냉각 후 0.5% 미만의 선형 수축률을 나타내며, 이는 튜브 내부에 필요한 EFL(초과 섬유 길이)을 유지하는 데 필수적입니다.

바닥 코팅(후면 위치)

바닥 코팅은 버퍼 튜브의 외부 보호벽을 형성하고 케이블 연선 및 설치에 필요한 기계적 특성을 제공합니다. 이 층은 동일하거나 호환 가능한 열가소성 재료를 사용할 수 있으며 표면 코팅과 완벽하게 접착되어야 합니다. 바닥 코팅의 벽 두께는 케이블 설계 사양 및 의도한 배치 환경(예: 공중, 직접 매설 또는 덕트 설치)에 따라 일반적으로 0.3mm에서 0.9mm 사이로 정밀하게 제어됩니다.

이 두 코팅층이 앞뒤로 배열되어 있어 각 압출기 헤드를 온도 프로파일, 용융 압력 및 재료 처리량 측면에서 개별적으로 조정할 수 있으므로 제조업체는 튜브 형상 및 기계적 성능을 세밀하게 제어할 수 있습니다.

2차 코팅기의 주요 구성품

완전한 2차 코팅 라인은 여러 통합 하위 시스템으로 구성됩니다. 각 구성 요소를 이해하면 제조업체는 생산 효율성과 제품 품질을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

표 1: 2차 코팅기의 주요 구성요소 및 기능
구성 요소	기능	주요 매개변수
섬유 지불 단위	통제된 장력 하에서 개별 섬유를 공급합니다.	장력: 섬유당 30~80g
압출기(페이스코트)	내부 튜브 소재를 녹여 전달	배럴 온도: 200~280°C
압출기(하도장)	외부 튜브 벽 재료를 녹여 전달합니다.	나사 속도: 10-120RPM
젤 충전 시스템	튜브 코어에 수분 차단 화합물 주입	충전 속도: 회선 속도와 동기화
압출 다이 헤드	섬유 주위의 용융된 물질을 튜브 형태로 형성합니다.	다이 외경 공차: ±0.02mm
냉각 여물통	제어된 수냉식을 통해 압출 튜브를 응고시킵니다.	수온: 15~40°C(구역 제어)
캡스턴 / 운반용	치수를 제어하기 위해 일정한 속도로 튜브를 당깁니다.	라인 속도: 최대 300m/분
OD 측정 게이지	실시간 비접촉식 튜브 직경 모니터링	정확도: ±0.001mm
테이크업/권취 장치	완성된 느슨한 튜브를 스풀에 감아 보관합니다.	스풀 용량: 2~25km

현대 기계는 또한 PLC 기반 제어 시스템 모든 하위 시스템을 실시간으로 조정하여 OD 게이지 판독값과 압출기 스크류 속도 또는 캡스턴 속도 사이의 폐쇄 루프 피드백을 활성화하여 생산 실행 전반에 걸쳐 자동으로 치수 공차를 유지합니다.

기술 사양 및 성능 매개변수

2차 코팅 기계의 성능은 의도된 용도와 생산량에 따라 크게 달라집니다. 다음은 상업용 광섬유 케이블 플랜트에 사용되는 중대용량 기계의 대표적인 기술 매개변수입니다.

회선 속도: 40~300m/min(양산에 최적화된 고속 모델)
튜브당 섬유 수: 1~24개의 파이버(리본 사용 가능 모델은 최대 12개의 파이버 리본 지원)
버퍼 튜브 OD 범위: 1.0mm ~ 4.0mm
벽 두께 제어: ±0.05mm 이상
압출기 나사 직경: 처리량 요구 사항에 따라 30mm, 45mm 또는 60mm
호환 가능한 재료: PBT, PP, HDPE, LSZH 화합물
전력 소비: 일반적으로 전체 라인의 경우 30~80kW
기계 설치 공간: 냉각통 구성에 따라 길이는 약 15~30미터입니다.

튜브 내부의 EFL(초과 섬유 길이)(섬유에 변형을 주지 않고 케이블이 인장 하중을 얼마나 잘 처리하는지 결정하는 중요한 매개변수)은 일반적으로 다음 사이로 설정됩니다. 0.2%와 0.5% , 캡스턴 라인 속도에 대한 섬유 보상 속도의 비율에 의해 제어됩니다.

2차 코팅기의 종류

다양한 케이블 디자인에는 다양한 2차 코팅 기계 구성이 필요합니다. 세 가지 기본 유형은 다음과 같습니다.

단일 튜브 2차 코팅 라인

한 번에 하나의 버퍼 튜브를 생산하며 소규모 생산 작업이나 특수 케이블 유형에 적합합니다. 이러한 기계는 운영 및 유지 관리가 더 간단하며 전체 라인에 대한 투자 비용은 일반적으로 $80,000~$200,000 USD에 이릅니다.

멀티튜브 2차 코팅라인

여러 개의 튜브를 동시에 병렬로 생산할 수 있어 처리량이 크게 증가합니다. 연간 수백만 킬로미터의 광섬유를 배치하는 대용량 케이블 제조업체는 바닥 공간이나 노동력을 비례적으로 확장하지 않고도 생산 목표를 달성하기 위해 다중 튜브 라인에 의존하는 경우가 많습니다.

리본 섬유 2차 코팅 라인

개별적인 느슨한 섬유가 아닌 평평한 리본 섬유 스택(4, 8 또는 12개의 섬유 리본)을 코팅하도록 특별히 설계되었습니다. 다이 헤드와 냉각 시스템은 리본의 평평한 프로파일을 수용하도록 수정되었으며 EFL 제어는 리본 버클링이나 튜브 내부의 섬유 응력을 방지하는 데 특히 중요합니다.

2차 코팅 공정 단계별

생산 공정을 이해하면 작업자가 품질 문제를 해결하고 기계 설정을 최적화하는 데 도움이 됩니다. 일반적인 2차 코팅 실행의 표준 순서는 다음과 같습니다.

섬유 로딩: 1차 코팅된 광섬유는 페이오프 릴에 로드됩니다. 섬유 장력은 튜브당 섬유 수와 압출되는 재료에 따라 설정됩니다.
스레딩 및 정렬: 파이버는 파이버 가이드, 다이 팁 및 다이 본체를 통해 연결됩니다. 균일한 벽 두께를 달성하려면 다이 내에서 섬유를 적절하게 중심에 두는 것이 중요합니다.
압출기 예열: 압출기 배럴 구역은 작동 온도까지 올라갑니다. PBT의 경우 이는 일반적으로 200°C(피드 구역)에서 260°C(다이 구역)까지의 온도 프로파일을 의미합니다. 예열 시간은 일반적으로 30~60분입니다.
젤 시스템 프라이밍: 요변성 충전 화합물은 주입 바늘을 통해 가열되고 프라이밍되어 일정하게 흐를 때까지 겔 라인에 공기 주머니가 없도록 합니다.
시동 및 속도 램프: 라인은 튜브 OD, 벽 두께 및 섬유 위치가 확인되는 동안 저속(10-20m/min)에서 시작됩니다. 속도는 목표 생산율까지 점차 증가합니다.
정상 상태 생산: PLC 제어 시스템은 실시간으로 OD를 모니터링하고 사양 내에서 튜브 치수를 유지하기 위해 미세 조정을 수행합니다. 작업자는 HMI 화면과 주기적인 수동 샘플링을 통해 프로세스를 모니터링합니다.
스풀 전환: 테이크업 스풀이 가득 차면 라인은 자동 또는 반자동 전환을 수행하여 생산 손실을 최소화하면서 튜브를 절단하고 새 스풀로 옮깁니다.

2차 코팅 품질 관리

2차 코팅의 품질은 치수 표준과 광학 성능 표준을 모두 기준으로 측정됩니다. 주요 품질 매개변수에는 외경(OD), 내경(ID), 벽 두께 편심, 젤 충전 수준 및 EFL이 포함됩니다. 이는 완성된 케이블에 대해 IEC 60794-1 및 ITU-T G.652와 같은 국제 표준을 준수해야 합니다.

일반적인 품질 결함과 근본 원인은 다음과 같습니다.

튜브 직경 변화: 일반적으로 라인 속도 변동, 용융 압력 불안정 또는 냉각수 온도 변화로 인해 발생합니다.
벽 편심: 다이의 섬유 정렬 불량 또는 다이 헤드 전체의 고르지 못한 열 분포로 인해 발생합니다.
불충분한 젤 충전: 젤 펌프 보정 오류 또는 젤 공급 시스템의 공기 혼입으로 인해 서비스 중 수분 차단 오류가 발생합니다.
섬유 좌굴 또는 높은 EFL: 광섬유 보상 속도가 회선 속도에 비해 너무 높을 때 발생하며 배치된 케이블 섹션의 감쇠가 증가합니다.
표면 거칠기 또는 핀홀: 일반적으로 펠릿 공급물 또는 부적절한 압출기 온도 영역에 수분 오염이 있다는 징후입니다.

완성된 튜브는 인장 강도(일반적으로 최소 100N/100mm에서 테스트), 파쇄 저항 및 1310nm 및 1550nm 파장에서의 광학 감쇠 검증을 위해 정기적으로 샘플링됩니다.

애플리케이션 및 산업 관련성

2차 코팅기 현대 통신 인프라에 사용되는 거의 모든 유형의 광섬유 케이블을 생산하는 데 없어서는 안 될 제품입니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.

통신 트렁크 케이블: 장거리 및 지하철 네트워크에 사용되는 섬유 개수가 많은 케이블(144~1728개 섬유)은 섬유 보호와 케이블 성능을 모두 위해 정밀한 2차 코팅 루즈 튜브를 사용합니다.
FTTH(가정용 광섬유) 케이블: 라스트 마일 연결을 위한 드롭 케이블 및 분배 케이블은 고속에서 일관되고 저렴한 루즈 튜브 생산이 필요합니다.
해저 케이블 피더: 해저 케이블 시스템에 사용되는 고성능 PBT 튜브는 매우 엄격한 치수 공차를 충족해야 하므로 고급 2차 코팅 장비가 필수적입니다.
산업용 및 군용 케이블: 열악한 환경을 위한 견고한 케이블은 맞춤형 다이 구성과 동일한 유형의 기계에서 처리된 특수 화합물 2차 코팅 재료를 사용하는 경우가 많습니다.

글로벌 광섬유 케이블 배포는 5G 출시, 대규모 데이터 센터 구축 및 국가 광대역 이니셔티브에 힘입어 계속 빠르게 확장되고 있습니다. 업계 분석가들은 전 세계 광섬유 케이블 시장이 2027년까지 200억 달러를 초과할 것으로 예상합니다. 이는 높은 처리량과 일관된 품질이 가능한 고급 2차 코팅 장비에 대한 지속적인 수요를 직접적으로 주도합니다.