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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)各大電信運營商對光纜質(zhì)量越來越重視，在采購過程中嚴把質(zhì)量關(guān)，這點從運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。下面就其不合格原因及解決方法進行分析。

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械性能。而導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光纜從正常狀態(tài)拉伸到光纜中光纖剛受到拉伸應變時，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，當光纜受到一定的拉力時，本不應受力的光纖也將產(chǎn)生應變而影響使用性能。當然，余長過長也會導致光纖彎曲過大，引起衰減增大以及抗側(cè)壓性能下降等問題。

圖1 標準二次套塑生產(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)擠塑機機頭，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，因此光纖為負余長。進入冷水槽后，由于束管在冷卻時有很大的收縮而形成余長，不僅補償了前面的負余長，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：

　　①光纖放線張力。張力越大，光纖在溫水槽段的負余長越大，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)學表達式為：

（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。

　?、壑鳡恳龔埩?。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，正余長就越小；牽引張力越小，冷收縮越自由，正余長就越大。

　?、艹衫|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，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展直至光纖斷裂，同時還會腐蝕金屬加強件并與金屬材料發(fā)生反應引起光纖的氫損，從而嚴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，損害了廠商的長遠利益。

　　濕式阻水中使用的油膏填充在加強件、松套管以及金屬復合帶之間的空隙中，應與其他材料有良好的相容性，還應有良好的溫度穩(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，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度；二是阻水凝膠與阻水帶基帶材料間的粘接強度。凝膠強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度可以在多年使用中保持阻水。一個好的膨脹材料應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　復合帶工藝的優(yōu)劣

　　金屬塑料復合帶有鋼塑復合帶和鋁塑復合帶，主要起機械保護作用，同時能防水隔潮。金屬塑料復合帶中鋼帶/鋁箔與塑膜的剝離強度、復合帶間的熱封強度、鎧裝搭接縫的粘接強度、復合帶與護套的粘接強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、粘接應力分布均勻、相容性好等特點，保證搭接縫沿長度方向有均勻、較大的剝離強度，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套出包，從而影響阻水效果。鋼塑復合帶的基帶應采用鍍鉻鋼帶，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，有資料顯示，它對有機涂層的附著力比鍍錫鋼帶強3～6倍，因此鍍鉻鋼塑復合帶的粘結(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，鋼基帶與護套易出現(xiàn)分離，擋潮性能很差。

　　鋁帶應采用品質(zhì)優(yōu)良的電纜鋁基帶，縱包時務必使成型模、定徑模和擠出機模芯的軸線準直，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，各個光纜廠家應嚴格按照工藝要求進行生產(chǎn)，使用合格的原材料；各運營商應把光纜質(zhì)量放在選型招標的最重要位置，避免最低價中標；第三方檢測機構(gòu)應嚴格按照相關(guān)的國家和行業(yè)標準進行檢測，加強檢測和監(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