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　　自2002年以來，中國的通信光纜市場一直處于低迷狀態(tài)。過度的供求逆差矛盾和無序的惡性價格競爭，使光纖和光纜的價格大幅下降，國內(nèi)光纖光纜廠商面臨著巨大的壓力，同時也造成近期產(chǎn)品質(zhì)量的下降。2006年以來，國內(nèi)各大電信運(yùn)營商對光纜質(zhì)量越來越重視，在采購過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，這點(diǎn)從運(yùn)營商對光纜選型測試的重視程度就可見一斑。

　　在近兩年多家運(yùn)營商的數(shù)次選型測試中，我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題最多的是拉伸附加衰減和滲水性能這兩項指標(biāo)。下面就其不合格原因及解決方法進(jìn)行分析。

1、拉伸性能出現(xiàn)的問題及解決方法

　　光纜在使用過程中主要的受力形式是拉伸力，因此拉伸性能是光纜最重要的機(jī)械性能。而導(dǎo)致拉伸附加衰減不合格的主要原因是光纖余長不足。所謂光纖余長是指當(dāng)光纜從正常狀態(tài)拉伸到光纜中光纖剛受到拉伸應(yīng)變時，光纜的相對伸長。常用中心管式光纜和層絞式光纜的光纖余長一般控制在0.2%～0.3%。如果沒有足夠的余長，當(dāng)光纜受到一定的拉力時，本不應(yīng)受力的光纖也將產(chǎn)生應(yīng)變而影響使用性能。當(dāng)然，余長過長也會導(dǎo)致光纖彎曲過大，引起衰減增大以及抗側(cè)壓性能下降等問題。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)二次套塑生產(chǎn)線示意圖

　　光纖余長主要形成于二次套塑工序，如圖1所示。光纖從放線架上在一定的放線張力下放出，經(jīng)擠塑機(jī)機(jī)頭，擠上PBT束管，管內(nèi)充以油膏，再通過溫水槽冷卻成型后，由輪式余長牽引輪進(jìn)行牽引，光纖和束管在輪式余長牽引輪上得到鎖定。由于光纖在溫水槽段受力時有一定的拉伸量，另一方面光纖在輪牽時光纖靠近束管的內(nèi)側(cè)面，光纖長度小于束管長度，因此光纖為負(fù)余長。進(jìn)入冷水槽后，由于束管在冷卻時有很大的收縮而形成余長，不僅補(bǔ)償了前面的負(fù)余長，而且形成所需的正余長。

　　對于層絞式光纜，成纜工序也形成部分余長。束管相對光纜長度由下面的公式計算可得：

（1）

　　其中L為每公里纜光纜束管的長度，單位是米；ɑ為光纜成纜的絞合角。

（2）

　　其中φ1為加強(qiáng)件直徑，φ2為束管直徑，S為成纜節(jié)距。

　　從上面兩式可以看出，光纜束管長度比光纜長度長一些，長的部分可以用來提供部分余長，加上二次套塑形成的余長，兩者共同組成了光纜的全部余長。

　　影響余長的因素很多，其中適宜作為余長的調(diào)節(jié)手段的參數(shù)包括以下幾個：

　?、俟饫w放線張力。張力越大，光纖在溫水槽段的負(fù)余長越大，最終余長就越小，反之亦然。調(diào)節(jié)放線張力能有效地、較容易地控制余長，但調(diào)節(jié)范圍不是很大。

　?、诶錅厮疁夭睢Ｊ茉诶渌蹆?nèi)的收縮產(chǎn)生的正余長值取決于冷溫水溫差和PBT及光纖的熱脹系數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

（3）

　　式中，TW為溫水槽溫度；TC為冷水槽溫度；ɑT為PBT的熱脹系數(shù)；ɑf為光纖的熱脹系數(shù)。由于ɑT比ɑf大3個數(shù)量級，而TW高于TC，因此前后兩段冷溫水槽中的冷卻水溫差產(chǎn)生的光纖余長永遠(yuǎn)為正，而且水溫差越大，產(chǎn)生的正余長越大。對冷溫水溫差的調(diào)節(jié)是余長控制的最主要因素。

　　③主牽引張力。主牽引張力施加在從余長牽引到主牽引之間的光纖束管上，對束管的冷收縮起抑制作用，對光纖余長起到局部的調(diào)節(jié)作用。牽引張力越大，對冷收縮的抑制越強(qiáng)，正余長就越小；牽引張力越小，冷收縮越自由，正余長就越大。

　　④成纜節(jié)距。對于層絞式光纜，由（1）、（2）兩式可知，節(jié)距越小，絞合角越大，余長也就越大。

　　除了以上幾點(diǎn)，影響余長的因素還包括：纖膏的溫度、壓力和擠出穩(wěn)定性；套塑生產(chǎn)線速度以及收、放線方式；充膏模具的設(shè)計和選用等。雖然這些因素不適合用來調(diào)節(jié)余長，但努力使它們保持在合適的范圍內(nèi)，對保證余長的穩(wěn)定性、可控性具有重要作用。余長控制好了，光纖有了合適的拉伸窗口，就可以避免外力和溫度變化給光纜帶來的損傷，從而保證光纜的拉伸性能合格。

2、滲水性能出現(xiàn)的問題及解決方法

　　光纜滲水看起來是一個十分簡單的問題，但在以往的測試（包括選型測試）中，不合格的情況常有發(fā)生。在光纜的最初使用中，滲水不合格光纜不會出現(xiàn)明顯的問題。但在長期使用中，水或潮氣進(jìn)入光纜內(nèi)部，由于水既可以增加光纖在1383 nm處的水峰衰減，又可以使光纖表面的微裂紋不斷擴(kuò)展直至光纖斷裂，同時還會腐蝕金屬加強(qiáng)件并與金屬材料發(fā)生反應(yīng)引起光纖的氫損，從而嚴(yán)重影響光纜的使用性能和使用壽命。因此，光纜的阻水措施是光纜設(shè)計的重要問題之一。

　　光纜的滲水可分為橫向滲水和縱向滲水。橫向滲水是指由于光纜內(nèi)外的蒸汽壓梯度，水或潮氣沿光纜徑向由外向內(nèi)的滲透和遷移；而縱向滲水是指水沿光纜長度方向上的滲透。為防止橫向滲水，通常采用縱包鋁帶或鋼帶結(jié)構(gòu)；為防止縱向滲水，可在纜芯和護(hù)套空隙處填充阻水油膏或放置阻水帶等阻水材料。下面分別從幾個方面分析滲水不合格的產(chǎn)生原因及其相應(yīng)對策。

　　2.1　使用了劣質(zhì)的阻水材料

　　廠商使用劣質(zhì)的阻水材料，包括濕式阻水的油膏以及干式阻水的阻水紗、阻水帶和阻水涂層等。雖然降低了生產(chǎn)成本，但犧牲了光纜性能的長期穩(wěn)定性，損害了廠商的長遠(yuǎn)利益。

　　濕式阻水中使用的油膏填充在加強(qiáng)件、松套管以及金屬復(fù)合帶之間的空隙中，應(yīng)與其他材料有良好的相容性，還應(yīng)有良好的溫度穩(wěn)定性。拒水型油膏采用的一般為增水性材料，加上合適的工藝控制，因而其含水量及抗水性指標(biāo)均容易得到保證。吸水膨脹型油膏是一種親水型油膏，是在拒水型油膏里摻入一些吸水膨脹微粒，這些吸水樹脂微粒吸收周圍的水分，體積發(fā)生巨大的膨脹，填充光纜的空隙，從而達(dá)到阻水的目的。有的廠家使用了劣質(zhì)的油膏，或者油膏用量不足，甚至是隔一段距離才填充一次油膏，而不是在光纜全長度上填充，因此阻水效果不佳。

　　對于干式阻水，以阻水帶為例，阻水帶的膨脹高度和膨脹速度是兩個關(guān)鍵指標(biāo)，二者決定了光纜的短期阻水性能。為保證光纜的阻水效果和壽命，最好采用膨脹高度大于10 mm的阻水帶。另外，光纜的長期阻水性能受兩方面因素的影響：一是阻水凝膠的屈服強(qiáng)度；二是阻水凝膠與阻水帶基帶材料間的粘接強(qiáng)度。凝膠強(qiáng)度是膨脹材料最重要的特性，膨脹速度只是用來限制剛開始滲水的長度，而高粘度凝膠和凝膠強(qiáng)度可以在多年使用中保持阻水。一個好的膨脹材料應(yīng)具有合適的膨脹速度和高粘度；不好的阻水材料，即使有高膨脹速度，如果其粘度很低，阻水性能也將會很差。

　　2.2　復(fù)合帶工藝的優(yōu)劣

　　金屬塑料復(fù)合帶有鋼塑復(fù)合帶和鋁塑復(fù)合帶，主要起機(jī)械保護(hù)作用，同時能防水隔潮。金屬塑料復(fù)合帶中鋼帶/鋁箔與塑膜的剝離強(qiáng)度、復(fù)合帶間的熱封強(qiáng)度、鎧裝搭接縫的粘接強(qiáng)度、復(fù)合帶與護(hù)套的粘接強(qiáng)度以及光纜的滲水性能有密切的關(guān)系。

　　鋼帶鎧裝結(jié)構(gòu)光纜在鋼帶搭接處容易滲水，傳統(tǒng)方式一般采用熱熔膠加注，使鋼帶搭接處完全粘接阻止?jié)B水。熱熔膠必須具有粘接力強(qiáng)、粘接應(yīng)力分布均勻、相容性好等特點(diǎn)，保證搭接縫沿長度方向有均勻、較大的剝離強(qiáng)度，從而保證良好的阻水效果。如果加膠量不足會引起滲水，而如果加膠量過多又會造成護(hù)套擠出時有包發(fā)生；另外也會因為鋼帶表面聚酯膜粘接不牢在模芯處堆積而引起護(hù)套出包，從而影響阻水效果。鋼塑復(fù)合帶的基帶應(yīng)采用鍍鉻鋼帶，鍍鉻鋼帶耐環(huán)境性能好，在一般酸性環(huán)境中很穩(wěn)定，在潮濕大氣中也很穩(wěn)定。鍍鉻鋼帶附著力強(qiáng)，有資料顯示，它對有機(jī)涂層的附著力比鍍錫鋼帶強(qiáng)3～6倍，因此鍍鉻鋼塑復(fù)合帶的粘結(jié)性能好。有些廠家為了降低成本，采用鍍錫鋼帶甚至是無鍍層鋼帶（也稱黑鐵皮）作為基帶生產(chǎn)鋼塑復(fù)合帶。鍍錫鋼帶在潮濕大氣中容易發(fā)生腐蝕，粘接性能也較鍍鉻鋼帶差；黑鐵皮的耐腐蝕性能特別差，鋼基帶與薄膜間的附著性能差，縱包搭接處易出現(xiàn)縫隙，成纜后，鋼基帶與護(hù)套易出現(xiàn)分離，擋潮性能很差。

　　鋁帶應(yīng)采用品質(zhì)優(yōu)良的電纜鋁基帶，縱包時務(wù)必使成型模、定徑模和擠出機(jī)模芯的軸線準(zhǔn)直，以免出現(xiàn)荷葉邊。阻水層和鋁帶相結(jié)合時，金屬帶縱包層起到橫向和縱向阻水的雙重作用。

3、結(jié)語

　　以上僅就近年來在運(yùn)營商選型測試中出現(xiàn)的一些問題做了粗淺的分析，各個光纜廠家應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)，使用合格的原材料；各運(yùn)營商應(yīng)把光纜質(zhì)量放在選型招標(biāo)的最重要位置，避免最低價中標(biāo)；第三方檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，加強(qiáng)檢測和監(jiān)督力度。只有三方共同努力，才能打造中國健康的光纜市場，從而擴(kuò)大中國光纜的國際市場份額。

光纜選型測試中的拉伸和滲水問題及分析