双层护套阻燃光缆阻水性能研究

龚喻翔， 张 清， 周锦锦， 李苏盈

（江苏通光信息有限公司， 海门 226151）

0 引 言

随着国内网络建设发展由最初的2G 到现在的5G 商用，对光缆的性能要求也越来越严格。 铁路轨道交通运输和信息处理数据中心等特殊场合都要求使用阻燃光缆，且须符合行业标准YD／T 901—2018《通信用层绞填充式室外光缆》［1］对阻燃光缆的燃烧性能要求，如要求烟雾透光率不小于50% 等，这就催生出了内外护套均为阻燃的GYTAH58 型光缆。 该产品的内外护套均采用了低烟无卤聚烯烃材料，然而在前期的生产试验中，偶尔会出现纵向渗水的现象。 光缆的阻水性能一直是运营商和企业重点关注的性能指标之一，一旦渗水，会影响光缆的使用寿命。

本工作对GYTAH58 型光缆护套生产工序中的渗水控制工艺进行了研究，分析渗水因素并提出相应的改进措施。

1 GYTAH58 型光缆结构

GYTAH58 型光缆结构示意图见图1。

图1 GYTAH58 型光缆结构示意图

2 渗水控制

渗水的控制以预防为主，及时纠正为辅。 根据多年总结的经验，为了提高GYTAH58 型光缆护套工序阻水性能，可从纵包台操作、模具选用、生产工艺等方面进行。

2.1 纵包台操作

2.1.1 金属带搭接渗水

原因：纵包后搭接处无缆膏，金属带纵包后示意图见图2。

图2 金属带纵包示意图

诱因：缆芯外缆膏偏少，导致金属带纵包后缆膏挤不进搭接内（不能确保搭接处覆膜与覆膜每处都完美黏结）。

措施：本工作通过调整刮膏模，适当增加缆膏的填充量。 以纵包后缆膏不溢出，用手挤压略微挤出为宜。 建议使用喷涂，直接将缆膏喷在金属带上，总缆膏量控制按上述描述为宜。

注意事项：合理喷涂覆盖位置见图3（阴影区域为喷涂覆盖区域），当出现如图4 所示状态时，纵包后缆膏容易溢出；出现无用的喷涂时，喷涂未起到足够的作用（见图5）；当出现异常的喷涂时，应及时维修喷涂设备，否则容易出现断缆（见图6）现象。

图3 合理的喷涂示意图

图4 过度的喷涂示意图

图5 无用的喷涂示意图

2.1.2 金属带纵包后展开渗水

在木材工业中，人们对状态监测和预见性维护等物联网应用场景非常感兴趣，并以此作为进一步提高生产设备效率的手段。在这些场景下，人类仍然是生产过程中不可分割的一部分，并以信息物理援助系统(例如，协作机器人、自动导向车和智能工人支持技术)作为辅助。因此，人机混合制造系统是一个发展趋势。在明年的汉诺威国际林业木工展览会上，观众将会对家具和木工行业的未来有一个深刻的见解。

原因：缆膏与护套直接接触。

图6 异常的喷涂示意图

诱因：金属带纵包后展开主要集中在大芯数光缆上，使用的金属带较宽。 缆膏可能与护套直接接触导致渗水及护套与金属带的剥离性能不合格。 纵包后的金属带其搭接处缆膏已经填充完成，见图7。但缆芯与金属带在经过定径模之后，金属带会有明显的展开，金属带展开后喷涂覆盖区域见图8。

图7 金属带喷涂后纵包示意图

图8 金属带展开后喷涂覆盖区域示意图

措施：①在进机头部位增加一个配套的定径模，可防止扩展，并且有固定缆芯的作用；②调小缆膏的总量，修整喷涂的位置。

2.1.3 金属带与内护套之间渗水

原因：内护套外径与金属带定径模不匹配。

诱因：内护套外径偏细或者粗细不均匀。 生产人员未按照实际内护套外径配置外层金属带定径模，选择的金属带定径模过大导致内护套与外层金属带之间间隙过大，造成渗水。

措施：内护套生产时，生产人员上车前检查空管挤出是否正常，出现粗细检查铝带的定径和“6”字模。 金属带的定径模配置必须按照实际生产的“缆芯”外径来控制。

2.1.4 金属带翘边渗水

原因：金属带“翘”起的一边撑起，导致护套与金属带之间存在气隙，金属带翘边护套截面示意图见图9。

图9 金属带翘边护套截面示意图

诱因：“6”字模、压边轮磨损或其规格不匹配，定径模磨损，内孔不圆整。

措施：开车前先检查纵包台模具状态，确保规格合适、模具安装良好。

纵包后理想状态护套截面域示意图见图10。

图10 理想状态护套截面域示意图

2.2 模具选用

由于阻燃护套材料与高、中、低密度聚乙烯护套材料性能有差异，导致护套生产时有不同的工艺要求。 同时需要配置不同类型的护套机头模具，不同的挤塑方式对GYTAH58 型光缆阻水性能的影响如下。

（1）挤管式：阻燃护套挤出建议不使用挤管式，铝带与护套很难黏结，渗水概率较高。 尤其是搭接处的黏结处理，由于阻燃料的挤出温度较低，同时材质较硬，抽真空也无法处理搭接处的高度差，会形成一条完全没有黏结的宽直线，挤管式金属带与护套黏结见图11。

（2）半挤压式：半挤压式试验结果较为理想，3 m渗水试验合格，其截面见图12。 通过解剖光缆发现，在搭接边缘处仍然会存在一条较窄的细缝，但未引起渗水。 经分析，应该是细缝被搭接处的缆膏膨胀后堵塞。 重复渗水检测，确认阻水性能合格。

图11 挤管式金属带与护套黏结

图12 半挤压式护套截面

（3）挤压式：总结上述试验，进行挤压式挤出试验。 由于在模具设计时对挤出压力考虑不足，挤出压力过大导致铝带形成了“麻花”状，挤压式铝带护套截面见图13。 渗水检测无问题，光缆解剖后发现束管有扭曲现象，间隙填充绳与束管挤压明显，可能会引起损耗、台阶等问题，挤压式护套解剖见图14。

图13 挤压式铝带护套截面

结合挤管式、半挤压式、挤压式3 种挤塑方式试验，确定半挤压式较为合理，同时对半挤压式测试了另外两种不同的改进方法：

（1）对模套的定径区域、模芯的模口做调整，适当增加挤出压力，试验结果理想。

图14 挤压式铝带护套解剖图

（2）检查发现，当压力偏大时，在确保挤出正常的情况下适当增加模套内孔，同样起到减小挤出压力的效果且不会影响挤出外径。 检查挤出压力是否正常，可以穿缆芯挤出0.5 m，用刀片直接划开护套层，检查铝带是否变形。

2.3 生产工艺控制

（1）检查缆芯纵包后缆膏填充情况，要求做到喷涂量充足，目视观察缆膏没有溢出，但通过手指挤压纵包搭接处，手指可摸到缆膏。 生产时可先适当调节刮膏模，当喷涂增大一级油膏溢出时，减小油膏不溢出即为合适。 有时缆芯外表会出现有薄薄一层缆膏的现象，可通过喷涂调节填充量。

（2）提高第一节水槽的水温，水温控制在（55±5）℃，使护套料与金属带覆膜黏结更完善。

（3）控制冷水槽水位，尽量将搭接处露出水面，有利于搭接处护套料与金属带覆膜的黏结。

3 结束语

本工作从操作、模具、生产工艺控制等方面着手分析，经多次试验，总结出了解决双层护套阻燃光缆渗水问题的措施和方法，有效地提高了GYTAH58型光缆的阻水性能，渗水试验合格率达到100%。