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一、前言 随着全球信息化的发展，人们对光纤通信可靠性的要求越来越高。作为光纤通信必不可少的主要传输载体——光缆，其长期运行的可靠性和运行寿命对通信网络的可靠性具有重要意义。众所周知，光缆在日常使用中难免处于水汽环境中，然而光缆却是最怕进水，光缆的渗水性能是评价光缆质量的重要指标之一，也是保证光缆使用寿命的重要因素之一。以光缆内部影响来讲，光缆渗水会导致光缆内部光纤的水峰衰减偏大影响信号的传输，还会通过光缆护层扩散进入内部形成自由水的凝聚，通过渗透腐蚀作用导致光纤断裂使信号传输中断。从光缆外部来说，光缆渗水若不加以控制，水会沿着光缆缆芯纵向转移到接头盒，给通信设备甚至整个通信系统带来潜在威胁[1]。所以如何减小甚至解决在光缆生产中的渗水问题一直是困扰着全球光缆生厂商的难题之一，从另一方面看，此问题的解决能力也是光缆生产企业能力的一种间接体现。 二、现阶段业内渗水控制现状 目前，光缆行业在控制渗水方面主要有以下几个方面的措施 [2][3]： 1、热熔胶打边法 采用在复合带边缘填充热熔胶打边粘合的方法防止渗水，其缺点是热熔胶填充量不易控制，填充度不够仍会造成渗水；填充过多又会漫出造成护套鼓包，此外原材料成本太高，电力消耗较大也是缺点之一； 2、整体油膏涂抹法 采用在整个复合带上涂抹油膏的方法来控制光缆渗水，其缺点是油膏用量较大，成本高于单边抹油，不利于成本的控制； 3、油膏模尺寸放大法 采用放大油膏模尺寸的方法，将油膏挤压到搭接处来控制光缆渗水，其缺点是填充受缆芯外径大小变化影响，油膏模过小使得油膏填充不到搭接位置起不到阻水效果；而油膏模过大使得油膏用量大且易造成护套包块或小孔[5]。此方法可控性较差，采用此方法渗水合格率不理想。 因此，针对上述问题，综合考虑成本控制和渗水合格率的提高，并且结合实际生产情况，提出进一步的解决方案。 三、设计构想 经过长时间的现场调查与生产跟踪，决定在现有的生产设备上增加一台新设计的充油打边装置，其结构由一个储油桶（储油量50kg）、一台齿轮泵电机（电机功率0.75KW）、一根油膏连接管（长度2米）、一个固定打边的支架（可上下左右四个方向调节）、一根充油打边的不锈钢管（出油口直径3.0/3.5mm）及一套控制系统组成（见图3-1）。新装置由一个油膏泵为设备起点，一端连接油膏原料桶，并将桶内符合工艺要求的油膏打入油膏连接管另一端的储油桶。储油桶不仅作为提供进行喷涂打边的缆膏的临时储存装置，还要在油膏进行喷涂打边之前进行二次加工，提高其工艺符合度，并且在油膏储存量低于30%时开启自动补油减少操作人员精力的浪费。经过储油桶则是一段输送管，输送管的一端与储油桶相连接，中间设置有齿轮泵电机，储油桶内的缆膏在齿轮泵电机的作用下，沿输送管输送到输送管终端的油膏喷头处。油膏喷头通过四向活动支架固定于纵包台上，实际生产使用中可微调喷涂方向，使喷涂位置达到打边工艺位置要求，另外，喷头材料选用不锈钢，形状为弯曲喷嘴状，安装时与打边面构成一个倾角而不是采用垂直构造。这样一来优化了固定结构，降低了整体结构复杂度，更加方便操作人员对喷头的清洁与维修。 油膏原料方面，根据油膏打边新设备的特性，优选采用低粘度高膨胀型缆膏[6]。针对该低粘度高膨胀型缆膏，其材料方面的各项参数为：该低粘度高膨胀型缆膏的粘度为8000-15000CP，吸水时间≤90秒，滴点≥150℃，密度为0.83g/cm3。通过采用上述低粘度高膨胀型缆膏，可以增强生产时缆膏的流动性和阻水效果，可满足实际生产中减少渗水的要求。
图3-1 护套油膏打边装置示意图
图3-2 护套油膏打边装置说明草图 如图3-2所示，本文所提到的新型喷涂油膏打边装置将用于公司生产流程中，护套工序复合带的喷涂打边。此装置具体包含了：储油桶10、齿轮泵电机20、固定支架30、输送管40、弯嘴喷头41和主控柜70。 图中所示储油桶10用于临时储存进行喷涂打边的缆膏，经过试验论证及结合实际生产情况，决定优先使用50kg储存量规格的储油桶。同时，为了保证储油桶10能够持续不断供应此改善方法所需要的缆膏，需要储油桶10与油膏桶50通过管道相连接，在储油桶10与油膏桶50之前设置的管道上设置一个油膏泵60，利用油膏泵60的机械作用，持续不断的由油膏桶50向储油桶10输送工艺要求的低粘度高膨胀型缆膏。 经过储油桶，油膏到达纵包台还需一根输送管连接，图中的输送管40形成输送要求缆膏的管道。为避免输送管在正常生产使用过程中出现生锈等影响实际使用的特殊情况，我们决定使用不锈钢材质，兼顾强度、可塑性及材料稳定性等多方面要求。输送管路中前段安装有齿轮泵电机20，齿轮泵电机20正常工作时提供要求缆膏输送所需要的动力，在该动力的作用下，要求缆膏以一定工艺要求速度沿不锈钢输送管40进行流动，并且最终于不锈钢输送管40尾端安装的弯嘴喷头41处喷出。弯嘴喷头41的油膏出口处尺寸直径为3.0-3.5mm，使用此规格大小的出口，可以保证搭接处油膏田中比较饱满，但又不至于溢出。为了保证弯嘴喷头41不会在正常生产中出现位置偏离的情况，我们决定在弯嘴喷头41处安装一个固定支架30。考虑到日后产品型号改变或工艺要求的变化，即弯嘴喷头41的位置和喷涂角度需要灵活调节，固定支架30被设计成可根据实际生产需要向上、下、左、右四个方向进行调节。通过固定支架30的调节，使得弯嘴喷头41在生产打边时，保证喷涂油膏处与复合带边缘具有1-2mm的距离，避免缆膏与护套料接触，从而发生反应产导致光缆表面有气泡小孔。 另外，此套新型油膏打边装置还包括主控柜70，这个主控柜70主要控制不锈钢输送管40前段安装的齿轮泵电机20的运行，以便对要求缆膏的输送速度进行合理控制，避免油膏输送速度不可控的情况发生。 基于如上所述的油膏喷涂打边装置，此次油膏打边改善还提供一种生产设备，该生产设备用于生产具有护套复合带的光缆。这套生产设备同样具备如上所述的喷涂打边装置，生产使用时喷涂打边装置的喷头朝向此生产设备的纵包台设置即可满足生产需要。 为了配合生产需要，此套喷涂打边装置与生产设备的护套主机采用联动方式，从而保证低速和高速时出油量的稳定性。同时，由于缆膏的流动性较好，管路堵塞情况较少发生，生产时可安排专人一个月定期清理检查一次，清理过程方便简单。 除了如上所述的生产设备等硬件设施，本新型油膏打边模式还提供一种基于如上所述生产设备配套的喷涂打边工艺，其包括如下步骤： S1、通过固定支架调整弯嘴喷头的喷涂角度，并对调整完成的喷头的角度进行固定； S2、同步启动生产设备的主机与喷涂打边装置； S3、储油桶通过哇最喷头提供进行喷涂打边的缆膏； S4、对进行喷涂的复合带进行固定，在工艺要求喷涂角度下，喷涂的缆膏的涂油处与复合带边缘之间的距离为1-2mm； S4、喷涂完毕的复合带自纵包台处完成下料。 以上，即为新型油膏打边装置的具体设计构想与实施要点。 四、方案实施及改善效果 1、前期实施方案及效果 实施前期首先指定车间一台护套机进行固定生产试用，在保持原工艺不变的情况下，增加新型油膏打边设备以改善打边工艺后，当月该机台渗水合格率从原先未改造前的98%提升到99.5%，并且合格率相较改善前更加稳定极少出现合格率忽高忽低的情况。同时打边不锈钢管根据光缆实际搭接宽度采用3.0mm的口径，使得搭接处填充比较饱满，油膏用量恰到好处刚好符合打边需求，不容易造成油膏溢出导致光缆外护质量问题；在实际操作时，又规定要求抹油处必须距离离复合带边缘1-2mm，为搭接后油膏粘合面留有余量，从而防止油膏溢出与护套料接触产生小孔，影响产品质量。在防止复合带跑偏方面，本次工艺改善也在后续生产改善中做了相应的预防措施：在打边设备前安装预成型模，使复合带固定在预成型模具中而不是来回跑动，为后续油膏打边环节油膏稳定固定在工艺要求的位置提供先决条件[4]。通过提出以上的几个要求并且严格实施，该机台生产的产品质量得到了保证，产品品质更得到了不小的提升。 2、 实施后期方案及效果 实施后期，由技术部门和设备部门联合将此新型打边装置推广至全工序。在采用新型打边装置结合改善后的打边工艺要求后，我司渗水实验合格率保持在99.6%-99.8%的区间范围内，相较于改善前的渗水合格率（如表4-1所示）有较明显的提升。 表4-1 2017、2018与2019年渗水合格率对比图
然而新型油膏打边工艺对工序的改善不仅体现在质量的提升上，在成本节约方面成效也比较显著。此处以热熔胶打边工艺为例，将热熔胶打边工艺与新型油膏打边工艺对比，采用热熔胶打边每公里热熔胶用量为0.57kg/km，市场单价为31.3元/kg，采用油膏打边每公里油膏用量为0.927kg/km，市场单价为10元/kg，两者成本相比采用新型油膏打边工艺可节约8.57元/km，热熔胶工艺成本要比油膏打边工艺成本高将近48%，而且这还只是热熔胶的用料成本，并不包括加热热熔胶的电费成本。因此，通过此项装置革新和工艺改进可为公司带来明显的经济效益，而且渗水合格率有了明显的改善提升，按每月理论产出1.2万皮长公里来看，每公里节约8.57元，理论上全年可节约材料成本123万左右。 除开材料成本的节省，在采用新型打边装置和工艺后，相应的，护套油膏擦拭模也得到了优化。单护套以1+5-1.8和1+5-1.85两个结构为例护套油膏擦拭模由0.3mm余量减小至0.1mm，用量节约量分别为0.971kg/km和1.069kg/km，在采用新装置和新工艺后12个月单护套油膏擦拭模减小合计节约85.87万元（见表4-2），；双护套则以1+6-1.8结构和1+6-1.85结构为例，油膏模由1.0mm减小至0.3mm（加抹边），用量节约量分别为1.47kg/km和1.52kg/km，在采用新装置和新工艺后12个月双护套油膏擦拭模减小合计节约21.11万元（见表4-3）。通过改善工艺后的12个月生产跟踪数据显示，单双护套油膏擦拭模成本节约共计106.98万元（见表4-4）。
四、结束语 本文针对光缆渗水问题，以及现阶段业内通用减少渗水的方法，提出了一种新型油膏打边装置的设计思想，并将此设计化为现实进行生产实践。透过全厂推广生产后搜集的成本节约数据汇总可以清楚的发现，本设计是完全可行的，有效的。希望在不久的将来，本项目改善可以为更多的公司创造更多利益价值，为行业解决渗水困境贡献一份薄力！ |
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