光缆制造工艺护套制造工艺和材料

实际意义: 对于刚性分子: PC,PMMA, 用升高温度的方法,可以有效的降低粘度,使流动 性变好。有利于加工 对于柔性分子:PE,PP,POM 等,由于活化能小,仅靠升高温度来改善流动性是 不可能的,还要用其它方法才行。
② （切应力） 和 ŕ（切变速率）↑, ↓
2、剪切速率 熔体的粘度随剪切速率的增加而降低.不同的高聚物粘度随剪切速率的变化不同。
3、压力 高聚物熔体加工时压力通常较高,会使聚合物熔体的体积压缩,体积压缩必然引起 自由体积减小,分子间距离减小,将导致流体的粘度增加,流动性降低。
增加压力的 方式提高熔 体流量不合 适，功耗↑
其中, 、 是分别在压力P和大气压下P0的粘度,b为压力系数, 约为2.07*10-1 Pa-1. 压力增大6.9*107Pa,粘度升高35%。
典型 OPGW结构
中心管结构
层绞结构
铝包 不锈钢管 OPGW
铝包不锈钢管光单元
说明: 1、该类产品既可满足较高电气性能，还具有极好的防腐蚀性能； 2、该产品尤其适合沿海和重污染地区使用。
超强 耐雷击 OPGW
铝包钢线 不锈钢管光单元——散发热量，保证 光纤单元尽可能少受热量影响
单层不锈钢管 光纤单元 复合不锈钢管 光纤单元
取偏微分
剪切速率恒定时，两边 除以η，积分取上下限
ln
刚性链
ln lnA
柔性链
E RT
刚性链: 或分子间作用大,或侧基 空间位阻大：
流动活化能大，对温度敏感。 T Eg ：PC、PMMA、PAN、PS
温度跟链的柔性对粘度的 影响
柔性链:分子间作用力小：
流动活化能小，粘度对温度较不敏感 Eg：PE、PP、POM
长径比=L/D
影响胶料塑化、均化 程度，过长会引起焦 烧，挤出功率增大
加料段：输送粒料，让粒 料处于融化初期的状态 重要工艺条件：温度 压缩段：粒料由固态向熔 融态的过渡态 螺纹深度↓ 加热温度↑ 熔融膜阻碍粒料熔融过程
熔融膜
均化段：粒料在此阶段完 全熔融，受到进一步混炼 和压缩通过滤孔进入机头， 出模成型 螺纹深度↓
炭黑粒子越小，防护紫外光效果越好， 分散得越均匀，防护效果越好
添加剂 的影响
添加剂会影响炭黑的性能
部分抗氧剂会对炭黑有对抗作用，如 胺类和酚类
耐环境应力开裂 （ESCR）
原理及实验方案
为什么会产生 ESC？
PE属于结晶性聚合物，在熔融态冷却后 倾向于生成球晶，球晶越大，聚合物的 韧性越差，受到弯曲应力，尤其是表面 活性剂侵蚀时，就会在侵蚀点生成大量 银纹导致开裂。
聚合物熔体的弹性效应
1、出模膨胀
熔体从口模挤出后，熔体的断面积比口模的截面积大。胀大比：充分松弛的挤出物直径d 与口模直径之比。一般来说，分子量越大，流速越快，则膨胀程度越大。 原因： ①高聚物熔体流动期间处于高剪切场内，大分子在流动方向取向。而在口模出 口处发生解取向，引起挤出胀大。 ②当高聚物熔体由大截面的流道进入小直径的口模时，产生了弹性变形。在熔体 被解除边界约束离开口模时，弹性变形获得恢复，引起挤出胀大。 ③由于粘弹性流体的剪切变形，在垂直剪切方向时存在正应力作用，引发挤出胀 大。
几种常见的护套材料
可燃性较低，用于室 内光缆。 燃烧产生浓烟，不环 保 通过对PE增加添加剂 改性的方式获得，具 有良好的抗电痕性能 炭黑分散度必须较好， 才能降低本身通光导 电能力
PVC
LSZH
AT料
防鼠料
LSZH ： 填 充 无 机 填 料（氢氧化铝、氢氧 化镁）的阻燃护套料， 不仅可以稀释可燃材 料浓度，还可以吸收 燃烧产生热量，并生 成不燃的隔氧层。 易开裂 偶联剂性能至关重要
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LSZH 护套在挤出时收缩更加急 剧，容易造成应力集中，引起后 期光缆开裂。 采用分段冷却方式进行冷却
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LSZH 料熔体的强度，拉伸比和 粘度与常规PE差异较大。 宜选用半挤压式模具进行生产
挤出工艺的流变学原理
非牛顿型流动的流体称为非牛顿流体，它的粘度在一定温度范围内不再是一个常数，而且 随剪切应力、剪切速率的变化而变化，甚至有些还随时间变化而变化。根据τ—r关系的不同; 粘性流体可分为宾汉流体，假塑性和胀塑性流体三种。聚合物熔体属于假塑性流体，本构关系 可以用幂函数形式表示：
压力的增加,相当于温度的降低,压力和温度效应可以使用等粘条件下换算因子 T p 进行换算（单位为10-7℃/N·M-2 ）：
由此可以计算出在标准大气压， 为了保持特定护套材料在一定 挤出压力下的粘度，所需要改 变的温度

例子：一个大气压下,要保持LDPE220℃, 108N/m2压力下的粘度，温度要改变多少? ΔT=5.3×10-7×108=53℃
挤出压力较挤管式高，相 对挤压模具容易调节偏心， 但是不易控制挤出压力， 主要用于室内光缆和微缆 的生产。
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例：低烟无卤阻燃护套的挤出工艺
LSZH 熔体粘度大，阻燃剂高温 下容易分解 选用专用螺杆（大压缩比），合 理控制挤出机各区段温度 LSZH 熔体流动性差，螺杆转速 快时，胶料会在料口迂回，对模 具产生较大压力 控制螺杆转速，或者使用 LSZH 专用挤出设备
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2、熔体破裂
当流动剪切速率较高时，聚合物表面出现不规则的现象。低剪切速率时，挤出物表面光 滑且均匀。当剪切速率升高时，挤出物表面失去光泽且表面粗糙。当剪切速率较高时，挤出 物表面出现许多不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段。 原因：在高的剪切应力或速率下，流体的弹性恢复的扰动难以抑制，发展成不稳定流动，引 起流体的破裂。 挤出温度、挤出速度、模口入孔处的倾角都可能会影响熔体破裂，需要具体情况具体分 析。
用于敷设于隧道和地 下工程的光缆，机理 分为化学防护和物理 防护 物理防护是比较值得 推崇的方法，可以使 用尼龙类护套料来防 止鼠咬
常见护套料的测试技术
力学性能测试：由电子万能材料试验机 完成——拉伸强度，断裂伸长率 氧化诱导期(OIT)：由DSC完成，反映材 料的抗氧老化性能 熔融指数：由熔融指数测定仪完成，熔 融指数为一个范围值，并不是熔融指数 越大越好
K为稠度指数k越大，流体越粘，与温度有关的参数 表征参数 γ为剪切速率 n为流动特性指数 τ为剪切应力
熔融指数（越大流动性越好） 剪切粘度：受横向速度梯度影响 拉伸粘度：受纵向速度梯度影响
影响聚合物熔体粘性流动的因素
1、温度 在较高的温度下，T>Tg＋100℃以上时，高聚物熔体内自由体积相当大，流动 粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁能力，此时高聚物熔体的 粘度与T可用低分子液体的η－T关系式，即Arrhenius方程描述：
光缆制造工艺-护套制造工艺和材料
Content 目录
01.护套挤出工艺 02.挤出工艺的流变学原理
03.几种常见的护套材料
04.常见护套材料的测试技术 05.OPGW光缆简介
护套挤出工艺
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挤塑机
护套挤塑机作为护套工序的关键设备，它主要由加料装置，驱动装置、料筒、 螺杆、口模和控制单元等组成。
挤出机螺杆示意图
Why？
氧指数：氧指数测定仪完成，衡量阻燃 材料的相对燃烧性 炭黑含量：由热重分析仪完成，衡量材 料的抗紫外性能，炭黑含量为一个范围 值，不能太大，也不能太小 环境性能：由耐环境应力开裂试验机完 成，通过持续性观察溶剂诱导型开裂行 为，衡量材料的耐久性
Why？
Biblioteka Baidu
过高
影响塑料的耐寒性
分散不 均匀
影响炭黑分散度
镀锌钢线 (提供高强度)
高防腐油膏 防止由雨水引起的电化学腐蚀
OPGW 主要特性
机械特性： (1) 外径 (2) 承载截面积 (3) 重量 (4) 额定拉断力（RTS） (5) 最大允许的拉力（MAT） (6) 日平均运行张力（EDS）
电气特性： (1) 短路电流 (2) 短路电流热容量 (3) 直流电阻
哪些因素会影响 材料的ESCR？
1、冷却方式 2、成核剂的选择 3、分子量及分子量分布
OPGW光缆简介 电力架空光缆分类
与电力线平行架空安装的光缆泛指“电力架空光缆”（又被称为“电力光缆”或“电 力特种光缆”）。电力架空光缆的研发和应用始于上个世纪八十年代，通过近30年的演 化；目前已形成下表所示的复合型、添加型和附加型三种主要应用形式。 序号 1 2 3 4 5 6 光缆名称 光纤复合架空地线OPGW 光纤复合相线OPPC 金属自承光缆MASS 全介质自承光缆ADSS 捆绑光缆ADL 缠绕光缆GWWOP 介质光缆 金属光缆 材料分类 应用安装形式 （电力线） 复用型 （杆塔） 添加型 （电力线） 附加型 主要使用场合 新建线路或替换原有地 线或相线 老线路通信改造，在原 有杆塔上架设 老线路通信改造，在原 有电力线上加挂
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挤塑模具
常见挤塑模具
挤管式模具
挤压式模具
半挤压式模具
充分利用了塑料的可拉伸 性，挤出产量高，偏心好 调节，但是对缆芯包覆力 不如挤压式，主要用于钢 铝包光缆的生产。
挤出模压力最大，靠压力 实现定型，挤出塑料层结 构紧密结实。但该模具调 整偏芯不易，而且容易磨 损，尤其是当线芯和缆芯 有弯曲时，容易造成塑料 层偏芯严重，主要用于 ADSS光缆的生产。
OPGW 设计
架线条件 电气条件 光单元
（外径、重量、抗拉强度） （短路电流热容量、允许温度范围） （不锈钢管的外径、壁厚、容纳芯数）
OPGW的初期设计（电脑） 品质的确认
①单线的种类与外径 ②使用环境（防腐油膏等） ③光纤、不锈钢管的强度 ④施工性（绞线结构等）
满足顾客需求的经济实惠的OPGW的方案
OPGW 金具及附件
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