雙層護(hù)套阻燃光纜阻水性能研究

龔喻翔， 張 清， 周錦錦， 李蘇盈

（江蘇通光信息有限公司， 海門 226151）

0 引 言

隨著國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展由最初的2G 到現(xiàn)在的5G 商用，對光纜的性能要求也越來越嚴(yán)格。 鐵路軌道交通運(yùn)輸和信息處理數(shù)據(jù)中心等特殊場合都要求使用阻燃光纜，且須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD／T 901—2018《通信用層絞填充式室外光纜》［1］對阻燃光纜的燃燒性能要求，如要求煙霧透光率不小于50% 等，這就催生出了內(nèi)外護(hù)套均為阻燃的GYTAH58 型光纜。 該產(chǎn)品的內(nèi)外護(hù)套均采用了低煙無鹵聚烯烴材料，然而在前期的生產(chǎn)試驗(yàn)中，偶爾會出現(xiàn)縱向滲水的現(xiàn)象。 光纜的阻水性能一直是運(yùn)營商和企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的性能指標(biāo)之一，一旦滲水，會影響光纜的使用壽命。

本工作對GYTAH58 型光纜護(hù)套生產(chǎn)工序中的滲水控制工藝進(jìn)行了研究，分析滲水因素并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 GYTAH58 型光纜結(jié)構(gòu)

GYTAH58 型光纜結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 GYTAH58 型光纜結(jié)構(gòu)示意圖

2 滲水控制

滲水的控制以預(yù)防為主，及時糾正為輔。 根據(jù)多年總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，為了提高GYTAH58 型光纜護(hù)套工序阻水性能，可從縱包臺操作、模具選用、生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行。

2.1 縱包臺操作

2.1.1 金屬帶搭接滲水

原因：縱包后搭接處無纜膏，金屬帶縱包后示意圖見圖2。

圖2 金屬帶縱包示意圖

誘因：纜芯外纜膏偏少，導(dǎo)致金屬帶縱包后纜膏擠不進(jìn)搭接內(nèi)（不能確保搭接處覆膜與覆膜每處都完美黏結(jié)）。

措施：本工作通過調(diào)整刮膏模，適當(dāng)增加纜膏的填充量。 以縱包后纜膏不溢出，用手?jǐn)D壓略微擠出為宜。 建議使用噴涂，直接將纜膏噴在金屬帶上，總纜膏量控制按上述描述為宜。

注意事項(xiàng)：合理噴涂覆蓋位置見圖3（陰影區(qū)域?yàn)閲娡扛采w區(qū)域），當(dāng)出現(xiàn)如圖4 所示狀態(tài)時，縱包后纜膏容易溢出；出現(xiàn)無用的噴涂時，噴涂未起到足夠的作用（見圖5）；當(dāng)出現(xiàn)異常的噴涂時，應(yīng)及時維修噴涂設(shè)備，否則容易出現(xiàn)斷纜（見圖6）現(xiàn)象。

圖3 合理的噴涂示意圖

圖4 過度的噴涂示意圖

圖5 無用的噴涂示意圖

2.1.2 金屬帶縱包后展開滲水

在木材工業(yè)中，人們對狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)見性維護(hù)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景非常感興趣，并以此作為進(jìn)一步提高生產(chǎn)設(shè)備效率的手段。在這些場景下，人類仍然是生產(chǎn)過程中不可分割的一部分，并以信息物理援助系統(tǒng)(例如，協(xié)作機(jī)器人、自動導(dǎo)向車和智能工人支持技術(shù))作為輔助。因此，人機(jī)混合制造系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。在明年的漢諾威國際林業(yè)木工展覽會上，觀眾將會對家具和木工行業(yè)的未來有一個深刻的見解。

原因：纜膏與護(hù)套直接接觸。

圖6 異常的噴涂示意圖

誘因：金屬帶縱包后展開主要集中在大芯數(shù)光纜上，使用的金屬帶較寬。 纜膏可能與護(hù)套直接接觸導(dǎo)致滲水及護(hù)套與金屬帶的剝離性能不合格。 縱包后的金屬帶其搭接處纜膏已經(jīng)填充完成，見圖7。但纜芯與金屬帶在經(jīng)過定徑模之后，金屬帶會有明顯的展開，金屬帶展開后噴涂覆蓋區(qū)域見圖8。

圖7 金屬帶噴涂后縱包示意圖

圖8 金屬帶展開后噴涂覆蓋區(qū)域示意圖

措施：①在進(jìn)機(jī)頭部位增加一個配套的定徑模，可防止擴(kuò)展，并且有固定纜芯的作用；②調(diào)小纜膏的總量，修整噴涂的位置。

2.1.3 金屬帶與內(nèi)護(hù)套之間滲水

原因：內(nèi)護(hù)套外徑與金屬帶定徑模不匹配。

誘因：內(nèi)護(hù)套外徑偏細(xì)或者粗細(xì)不均勻。 生產(chǎn)人員未按照實(shí)際內(nèi)護(hù)套外徑配置外層金屬帶定徑模，選擇的金屬帶定徑模過大導(dǎo)致內(nèi)護(hù)套與外層金屬帶之間間隙過大，造成滲水。

措施：內(nèi)護(hù)套生產(chǎn)時，生產(chǎn)人員上車前檢查空管擠出是否正常，出現(xiàn)粗細(xì)檢查鋁帶的定徑和“6”字模。 金屬帶的定徑模配置必須按照實(shí)際生產(chǎn)的“纜芯”外徑來控制。

2.1.4 金屬帶翹邊滲水

原因：金屬帶“翹”起的一邊撐起，導(dǎo)致護(hù)套與金屬帶之間存在氣隙，金屬帶翹邊護(hù)套截面示意圖見圖9。

圖9 金屬帶翹邊護(hù)套截面示意圖

誘因：“6”字模、壓邊輪磨損或其規(guī)格不匹配，定徑模磨損，內(nèi)孔不圓整。

措施：開車前先檢查縱包臺模具狀態(tài)，確保規(guī)格合適、模具安裝良好。

縱包后理想狀態(tài)護(hù)套截面域示意圖見圖10。

圖10 理想狀態(tài)護(hù)套截面域示意圖

2.2 模具選用

由于阻燃護(hù)套材料與高、中、低密度聚乙烯護(hù)套材料性能有差異，導(dǎo)致護(hù)套生產(chǎn)時有不同的工藝要求。 同時需要配置不同類型的護(hù)套機(jī)頭模具，不同的擠塑方式對GYTAH58 型光纜阻水性能的影響如下。

（1）擠管式：阻燃護(hù)套擠出建議不使用擠管式，鋁帶與護(hù)套很難黏結(jié)，滲水概率較高。 尤其是搭接處的黏結(jié)處理，由于阻燃料的擠出溫度較低，同時材質(zhì)較硬，抽真空也無法處理搭接處的高度差，會形成一條完全沒有黏結(jié)的寬直線，擠管式金屬帶與護(hù)套黏結(jié)見圖11。

（2）半擠壓式：半擠壓式試驗(yàn)結(jié)果較為理想，3 m滲水試驗(yàn)合格，其截面見圖12。 通過解剖光纜發(fā)現(xiàn)，在搭接邊緣處仍然會存在一條較窄的細(xì)縫，但未引起滲水。 經(jīng)分析，應(yīng)該是細(xì)縫被搭接處的纜膏膨脹后堵塞。 重復(fù)滲水檢測，確認(rèn)阻水性能合格。

圖11 擠管式金屬帶與護(hù)套黏結(jié)

圖12 半擠壓式護(hù)套截面

（3）擠壓式：總結(jié)上述試驗(yàn)，進(jìn)行擠壓式擠出試驗(yàn)。 由于在模具設(shè)計時對擠出壓力考慮不足，擠出壓力過大導(dǎo)致鋁帶形成了“麻花”狀，擠壓式鋁帶護(hù)套截面見圖13。 滲水檢測無問題，光纜解剖后發(fā)現(xiàn)束管有扭曲現(xiàn)象，間隙填充繩與束管擠壓明顯，可能會引起損耗、臺階等問題，擠壓式護(hù)套解剖見圖14。

圖13 擠壓式鋁帶護(hù)套截面

結(jié)合擠管式、半擠壓式、擠壓式3 種擠塑方式試驗(yàn)，確定半擠壓式較為合理，同時對半擠壓式測試了另外兩種不同的改進(jìn)方法：

（1）對模套的定徑區(qū)域、模芯的模口做調(diào)整，適當(dāng)增加擠出壓力，試驗(yàn)結(jié)果理想。

圖14 擠壓式鋁帶護(hù)套解剖圖

（2）檢查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力偏大時，在確保擠出正常的情況下適當(dāng)增加模套內(nèi)孔，同樣起到減小擠出壓力的效果且不會影響擠出外徑。 檢查擠出壓力是否正常，可以穿纜芯擠出0.5 m，用刀片直接劃開護(hù)套層，檢查鋁帶是否變形。

2.3 生產(chǎn)工藝控制

（1）檢查纜芯縱包后纜膏填充情況，要求做到噴涂量充足，目視觀察纜膏沒有溢出，但通過手指擠壓縱包搭接處，手指可摸到纜膏。 生產(chǎn)時可先適當(dāng)調(diào)節(jié)刮膏模，當(dāng)噴涂增大一級油膏溢出時，減小油膏不溢出即為合適。 有時纜芯外表會出現(xiàn)有薄薄一層纜膏的現(xiàn)象，可通過噴涂調(diào)節(jié)填充量。

（2）提高第一節(jié)水槽的水溫，水溫控制在（55±5）℃，使護(hù)套料與金屬帶覆膜黏結(jié)更完善。

（3）控制冷水槽水位，盡量將搭接處露出水面，有利于搭接處護(hù)套料與金屬帶覆膜的黏結(jié)。

3 結(jié)束語

本工作從操作、模具、生產(chǎn)工藝控制等方面著手分析，經(jīng)多次試驗(yàn)，總結(jié)出了解決雙層護(hù)套阻燃光纜滲水問題的措施和方法，有效地提高了GYTAH58型光纜的阻水性能，滲水試驗(yàn)合格率達(dá)到100%。