喷涂阻水缆膏在光缆上的应用

        一、引言

        众所周知，在光电缆工业中周围环境的变化会使塑料护套管内外之间产生气压差。这通常会引起湿气从光电缆外部向内部不定向扩散，最后会导致光电缆内部产生不理想的高湿度，尤其是在塑料护套作为湿气侵入的唯一屏障这种条件下，情况更加严重。光电缆护套内部高湿度对光电缆的传输性能会有很大的损坏作用；还有，由于光电缆损坏，水可能进入光电缆。例如，光电雷击或机械撞击会使光电缆护套发生裂口，让水进入其中，如果不加控制水继续可沿着光电缆纵向方向流向光电缆绞接封闭处，从而导致光电缆传输性能降低；在以往的光电缆产品生产工艺中，主要采用填充普通缆膏以防止光电缆的渗水和受潮，在现有的光电缆产品生产工艺中，大多采用阻水型膨胀缆膏，其次也有采用普通缆膏和绕包或重包阻水带（膨胀型）混合使用结构的生产工艺，阻水带被用于阻止水通过护套沿着光电缆的封闭端进入芯部，一般来说，这种阻水带是分层次结构，包括了两层聚酯纤维布之间的阻水膨胀粉，随着时间的推移，这种结构往往达不到预期效果；特别是在海水中或恶劣的气候环境中（如：高温、寒冷低温、洼地、山沟等）尤其突出；光电缆一旦受潮或进水将会直接影响到光电缆的传输性能。

        目前，光缆产品的渗水试验已成为各大光缆厂家和运营商必检的项目。为此，各大光缆厂家针对光缆的渗水问题皆制定了相应的生产工艺和预防措施，尽管如此，时至今日，还有一部分光缆生产厂家对光缆的渗水问题还没有完全解决好。

        为了能更好地彻底解决光缆的渗水问题，同时又能降低光缆生产加工成本，我公司研制开发了具有高性价比的喷涂阻水油膏，从而彻底解决光缆的渗水问题，更好地满足光通信行业的发展需求。

        二、喷涂阻水膏技术性能

        1、适用范围

        喷涂阻水膏主要适用于通信光缆、电缆用钢带、铝带、合金带以及无纺布的表面喷涂或填充光缆松套管间的空气隙，或填充多导体电线电缆缆芯里的空气隙，或填充上述结构的组合以及任何其它电缆光缆元件的间隙，以防止水或其它流体流入或迁移到光缆电缆里；为光电缆提供良好的防水缓冲等作用。

        2、技术特性 

        喷涂阻水膏是采用进口原材料和部分国产添加剂精制复合而成的一种阻水膨胀型复合物，它具有触变性能明显、高低温性能优良、阻水性能超强、粘度小、锥入度大、吸水后具有一定的膨胀高度；不含有灰尘、金属颗粒和其它杂质、对霉菌无营养、对皮肤无刺激、无毒性等优点；该产品已获取国家发明专利（专利名称：一种光电缆用喷涂阻水膏，专利号：200810202931.4）。

        喷涂阻水膏的突出特性在于它具有很大的锥入度和很小的黏度，吸水速度快且吸水后具有一定的膨胀高度和凝胶性能；众所周知，阻水膨胀填充膏的锥入度、吸水时间、膨胀高度、析油以及凝胶性能是考核喷涂阻水膏质量好否的几项重要指标，就喷涂油膏自身质量工艺性能而言，喷涂膏的锥入度越大，粘度越小越好，这样才便于喷涂设备的均匀喷涂；但喷涂膏的锥入度越大，喷涂膏就越容易析油，且吸水时间慢而且不膨胀，吸水后凝胶性能也不好；相反，如果喷涂膏的析油好，吸水时间快且膨胀倍率高，喷涂膏的锥入度就比较小且粘度较大，而且凝胶性能也不好；它们之间是相互矛盾的，两者往往不可兼得；合理解决兼顾兼容好两者之间的矛盾是研发喷涂阻水膏质量好否的技术关键之一。

        3、喷涂阻水膏与普通阻水缆膏技术参数的主要区别,见表1

                

        4、喷涂阻水膏的技术参数，见表 2
                 
      

          三、喷涂阻水膏的工艺性能

        喷涂阻水缆膏产品在光缆上的研制应用开发成功，打破了护套线传统的压力填充和滴加填充方法，具有填充工艺性能稳定，提高光缆产品质量，节约填充材料，避免压力填充光缆易损伤的情况发生，减少环境污染等优点。

        1、保证光缆的渗水性能

        经过光缆厂家批量应用证明，该产品能很好地解决传统光缆填充工艺易发生渗水的问题（在光缆的任意点截取试验段都能通过光缆的渗水试验），其工艺原理是将喷涂技术应用在光缆的油膏填充上，是通过喷涂设备将喷涂膏均匀地喷涂在金属带上，使金属带表面在横向连续形成油膏阻水的截面（包括金属带的搭接处）从而有效地阻止水纵向流过，获得最有效的光缆阻水效果，特别是对钢带护套结构的光缆很好地解决了钢带搭接处经常会发生渗水的问题。

        （1）解决传统填充油膏填充的渗水和表面影响问题

        传统的填充工艺大多采用压力填充方法，主要能满足光缆缆芯内的油膏填充，无法进行钢带搭接处的填充，要保证钢带搭接处不渗水主要解决方法：其一是在钢带的搭接处涂覆热熔胶来保证该部分的阻水（这种方法如果热熔胶填充不充分会产生渗水现象，对设备的性能和控制要求较高，控制的稳定性不容易把握，热熔胶不足会发生渗水，热熔胶过多会影响光缆的表面质量,且长时间使用容易在金属带纵包模积料带入光缆影响光缆质量）；其二是靠金属带搭接处的自粘接来保证该部分的阻水（这种方法需要确保金属带搭接处的完全粘接，该方法对金属带的纵包成型要求较高，光缆行业通常采用的模具成型方法很难保证做到）；其三是靠过量的油膏填充来保证金属带搭接处填充充分的油膏使光缆达到渗水性能要求（该方法的油膏填充量很难控制，生产过程中会发生油膏从搭接缝处溢出的现象从而影响光缆的表面质量，若油膏不能从搭接缝溢出则会发生搭接处渗水的可能）。 

        （2）解决热熔胶阻水环填充的模具积胶和渗水问题

热熔胶阻水环填充阻水形式是前期采用的光缆阻水形式之一，该阻水方式是在金属带上以一定的间隔涂覆热熔胶纵包后在光缆的缆芯和金属带之间形成阻水环以达到阻水效果。该方法在热熔胶涂覆时涂覆量控制不好或金属带偏移时热熔胶易溢出金属带表面，从而影响金属带过模和光缆表面质量，还可能会产生热熔胶填充不足引起光缆渗水的发生。 

        （3）解决阻水带、阻水纱填充的金属搭接处渗水问题

        采用阻水带或阻水纱结构形式填充，同样无法解决搭接处的填充问题，为保证光缆的渗水性能主要解决方法有：一是同样用搭接处涂覆热熔胶的办法解决；二是在采用阻水带结构时，将阻水带放置到搭接的缝隙内以保证光缆的渗水性能，但这种阻水带放置方法由于目前光缆行业设备性能的限制很难保证在整个放置过程中的保持稳定在金属带的搭接处，一旦发生偏移就会离金属带搭接处阻水带放置不到位发生光缆渗水现象。

        2、解决压力填充可能发生断缆的问题：

        由于光缆SZ成缆设备的固有缺陷，特别是国产成缆设备在生产过程中遇有故障或其他问题时，会停机和重新起动开机，在这个过程中会发生扎纱的纱线松动现象，在成缆工序的操作过程中是不可能完全避免的，而这种现象如果在护套工序采用压力填充工艺纱线就可能会在压力填充模具和压力腔中发生淤积，从而阻断光缆，发生断缆事故。喷涂填充不会对光缆发生类似的影响，完全避免了这类事故的发生。

        3、解决金属带搭接处可能发生渗水的问题：

        由于压力填充工艺为避免金属带搭接处渗水问题，通常会在钢带搭接处需要采用热熔胶处理，若不采取热熔胶处理，则在金属带搭接处由于不可能保证金属带之间的腹膜100%的粘接，当进行渗水试验时，若截取到未粘接好的光缆样品就会发生光缆的渗漏，而不能通过渗水试验。同样的原因在使用阻水带或阻水纱填充时，在金属带搭接处如不采用热熔胶处理，或阻水带放置时如不适当放置到金属带搭接缝内，都会发生光缆渗水性能不通过的现象。喷涂填充工艺可以均匀地控制和处理金属带搭接处的油膏填充有效地解决了这一问题。

        4、解决由于油膏可能从金属带溢出影响光缆表面质量的问题：

        由于压力填充的另一种方法是通过填充，让油膏填入金属带搭接的缝隙内来保证光缆的渗水性能，另外，压力填充压力腔的模具都为橡胶模具，这种模具在生产过程中会因为容易发生磨损经常需要更换，只要发生更换不及时就会有过度的油膏带入光缆，这样会发生油膏从金属带的搭接处溢出，这种溢出的油膏很难处理好，在生产过程中会发生光缆表面竹节现象，采用喷涂工艺由于填充均匀容易控制，避免了该现象的发生。

        5、节约光缆油膏的填充量有利于保护环境节约资源：

        根据光缆厂家几年的使用经验，采用喷涂填充工艺，在护套工序的油膏填充平均使用量约为1kg/km，是传统压力填充油膏使用量的25～35%。由于压力填充或其他填充形式需要将缆芯和金属带之间的所有缝隙填满，以1.6+5*1.9A护套的光缆为例计算外三角和金属带之间的油膏用量，如使用普通缆膏通常至少需达到95%以上油膏用量约需5.3公斤；使用阻水缆膏则至少需要填充75%以上油膏用量约需4.2公斤。按使用阻水油膏计算喷涂工艺在护套工序的油膏用量只有传统压力填充用量的1/4。以最保守的计算每公里至少可节约2.2公斤油膏，考虑到喷涂油膏的价差，每公里光缆至少可节约成本30元。按每月每条生产线生产光缆1000公里每月可节约成本3万元。

        四、喷涂阻水膏填充工艺与标准的符合性

        该油膏填充工艺符合行业标准的相关规定，在行业标准YD/T 901-2009中4.1.2.10.1规定：光缆护套以内的所有间隙应有有效的阻水措施，包带（或内衬套）及以内的缆芯间隙，在填充式光缆中用膏状复合物连续填充，在半干式和干式光缆中放置阻水带或阻水纱。包带（或内衬套）和护套之间的间隙，宜用涂覆复合物连续充满或连续放置阻水带或阻水纱，也可间隔设置阻水环。在4.1.4.2中规定：护套与钢带之间应用阻水带或阻水纱、阻水环或其他阻水材料进行阻水。在4.3.2.2中规定：粘接护套（含53型外护层）的铝（或钢）带与聚乙烯套之间的剥离强度和搭接重迭处铝（或钢）带之间的剥离强度都应不小于1.4N/mm，但在铝（或钢）带下面采用填充或涂覆复合物阻水时，铝（或钢）带搭接处可不作数值要求。光缆的渗水试验符合4.3.4.5渗水性能和GB/T 7424中的要求：1m水头加到3m长光缆的一端，24h 后，在另一端应无水渗出。该设备工艺的可采用连续喷涂和间歇喷涂，采用连续喷涂填充相当于在金属带表面复合了一层阻水带，符合标准中光缆护套以内的所有间隙应有有效的阻水措施，包带（或内衬套）及以内的缆芯间隙宜用填充复合物连续充满的规定，也可以采用间歇喷涂填充符合标准中也可间隔设置阻水环的规定，最关键的是采用喷涂阻水缆膏正常生产工艺的情况下，能保证在任何点截取的光缆都100%通过光缆渗水试验的要求。金属带搭接处的剥离强度也符合标准中采用复合物阻水时铝（或钢）带搭接处可不作数值要求的规定。确保光缆不渗水是标准制定填充要求的真正目的。

        如一定要保证金属带搭接处的剥离强度则可采取喷涂填充时，通过调整避开搭接处，热熔胶或其它方法保证金属带搭接处的剥离强度，用这种方法可以起到同样的效果。

五、结论

        通过工艺试验以及用户使用信息反馈证明，喷涂阻水膏生产工艺可以替代护套线传统的压力填充和滴加填充生产工艺，能彻底解决光缆的渗水问题；具有喷涂工艺性能稳定，提高光缆产品质量，节约填充材料，避免压力填充光缆易损伤的情况发生，减少环境污染等优点；建议光缆厂家大力推广使用。
参考文献：
        1、J.Andres,R.Butterbach,J.Grutzner,R,Heucher,S.Kopannia光缆松套管填充油膏和膨胀阻水热熔胶，全国首届通信光纤光缆用材料技术研讨会论文集，2002年3月版
        2、光纤光缆的设计和制造（论文集），陈炳炎，2001年
        3、泰州市江东电讯专用设备有限公司发明的喷涂设备，SPR-160型油膏喷涂装置使用介绍。