光缆制造中着色套塑集成节能化生产的创新探析

光缆制造中着色套塑集成节能化生产的创新探析

李霞

深圳市特发信息股份有限公司 广东深圳 518000

[摘  要]传统的光纤着色制造生产工艺往往有较多缺陷存在，资源浪费较为严重，为更好地改进或优化传统的光纤着色制造生产工艺，本文主要探讨光缆制造当中光纤着色实现节能化的生产创新，便于今后更多技术工作者能够进一步地改进或优化着色的传统制造生产工艺，充分满足光缆制造当中对着色节能环保的生产需求。

[关键词]光纤着色；光缆制造；生产；节能化；环保；创新；

前言：

伴随光缆制造业持续发展，对其制造生产工艺也提出更高的要求，原有光纤着色的生产工艺涉及能源浪费及环境污染相关问题。因而，对光缆制造当中着色生产创新开展综合分析，对今后着色工序实现节能环保化的生产运行来说，现实意义显著。

1、关于着色工序常规的生产技术工艺缺陷阐述

光纤着色剂其固化方式主要实行UV的汞灯固化。UV汞灯能耗高，且会引发严重的污染问题，不具备节能环保特质。现今多数着色工序均选定UV的汞灯固化，大部分能量均经高温或光辐射散发，严重浪费能源。启动汞灯时，电极会放电，以至于少量电极将空气击穿之后，会有臭氧形成；UV汞灯持续运行，大量的热辐射产生，油墨处于高温环境之下产生大量VOCs气体，致使大气污染产生。能耗高意味着高功率，高生产成本，不利于企业的发展。同时老旧着色设备的生产速度较低，生产效率低，不能满足当前产能需求，特别是带纤着色产能的需求，且容易出现光纤掉色或分离性差问题。原UV固化的并带机，光纤带平整度较差，且不易调整，生产操作不方便。

2、着色工序实现节能化的生产工艺创新

2.1 工艺创新总体构思

一是，针对固化设备。常规UV汞灯，在光照上是以灯管作为中心逐渐向着外部发射，以椭圆焦点的聚焦原理为基础，对于光纤实施光源聚焦性的照射，在一个光斑位置聚集能量，从光斑的内部穿过光纤，在UV灯当中最高的能量照射条件之下光纤能够快速固化。UV汞灯的波长范围为300nm～400nm，且呈双峰型，最大能量峰聚集为395nm，也就是油墨固化的光敏材料实际需求的波长，但多数光强集中于300nm，因浪费较多光辐射，固化炉内部持续高温，需借助鼓风机达到散热目的。UV汞灯，由于其能耗浪费严重，热辐射巨大，炉内部持续高温，穿纤待机情况下，光纤烧坏现象极易发生。UV汞灯呈高电功率，致使能源浪费问题突出，启动时因击穿空气而有臭氧形成，光纤油墨处于高温环境之中，VOCs气体产生之后，引发严重的环境污染。而相比较之下，LED-UV灯，它是借助折射方式，促使光照聚集于直射区域范围，并不需要聚焦，处于石英管内部的光纤光照充足，LED-UV灯的波长则集中于395nm内，聚集能量，光强分散少，光辐射的浪费问题得以避免，固化炉内部处于低温状态，并无VOCs气体的排放现象产生，光源主要选定发光的二极管，不会产生臭氧，节能环保及安全优势显著[2]。LED-UV固化，因光照平射，以至于光纤可借助分布方式，充分满足于光纤涂敷和导轮相关分布要求。降低固化炉内部温度，无需增设鼓风机用于散热。LED-UV类型固化炉，其具备着平行直射这一优势特征，光纤处于固化炉内部有多种不同的分布方式可以实现故LED-UV这种固化方式，对着色套塑实现集成及节能化的生产运行较为有利，节能环保层面优势突出。

图1 UV汞灯的聚焦照射情况示意图

二是，在着色LED固化炉改造层面。目前A车间B车间的着色机大部分已改造为LED固化炉，目前运行正常，生产的产品质量符合公司及行业标准；在不改变设备主体结构和不降低设备生产速度前提下，着色机和并带机改造为LED固化炉，生产光功率最少可降低70.6%，大大减少设备耗电量，有效降低生产成本，着色LED固化炉改造前后具体情况，详细见表1。

表1着色LED固化炉改造前后具体情况

2.2 创新成效分析

与常规的UV汞灯相比较起来，光缆制造当中着色工序实现生产创新优化之后，LED-UV这种无高压式击穿空气所形成臭氧、高温灼烧环境下光纤的油墨所产生大量VOCs气体问题均得以解决，有效改善了车间整体环境，对大气环境起到良好保护作用。A车间着色机4台生产产品与5车间有区别，生产未有变化，生产效率未有变化；B车间光纤着色分两种，带纤和散纤，散纤速度改造前后变化不多，8台带纤的生产效率提升12.5%，相当于带纤的产能增加了1台的带纤产能；通过设备改造，在不增加设备数量和人力成本情况下，可以提升公司着色带纤和散纤产能，特别是带纤产能大幅提升，针对生产效率提升具体情况，详见表2；此外，针对着色节能降本情况层面，着色机每日按有效工时16小时计算（实际设备每日有效工时可达68%以上）；改造后着色机功率2.2kw的LED固化炉共18台，1.4kw的LED固化炉共8台；设备一年总开动天数按300天计算；电费按0.63元/(kw.h)（公司平均用电价格），着色14台一年增速共约600min（包含带纤及散纤），着色18台一年增速共约200min（包含带纤及散纤）；一年电费节约共为381742.2元，着色节能降本情况详见表3（1）~表3（2）。

表2生产效率提升具体情况

表3（1） 着色节能降本情况

着色机型号1: LED固化炉功率为2.2kw，共18台，具体如下：

表3（2） 着色节能降本情况

着色机型号2: LED固化炉功率为1.4kw，共8台，具体如下：

3.结语

综上所述，此次以着色工序的传统工艺基础上，实现对其节能化的生产工艺创新优化，LED-UV固化方式装置有效进行升级和改造，固化技术改造有效降低环境温度，减小车间内气味，改善员工作业环境，提升员工职业健康。重点提升光纤着色固化度，解决了之前的并带纤着色较普通纤降速的行业普遍问题，避免后工序出现光纤掉色和光纤带分离性质量问题，提升着色速度和设备产能，可达到节能减排、降本增效的目标，支撑公司发展。

参考文献：

[1]沈小平,沈郁良.光纤着色套塑复合生产线及其生产工艺:, CN107561656A[P],2021,11（009）：312-313.

[2] 沈新华,李晓荣,刘诗培,等.一种光缆多头着色节能生产线:, CN110058368A[P]. 2019,20（011）：376-377.