皮线光缆用微型镀锌钢绞线的开发研究

摘要：对皮线光缆中采用微型的镀锌钢绞线与FRP在成型、经济性等方面进行比较，对微型镀锌钢绞线的生产工艺进行研究，测试了其镀锌层重量、机械性能等项目的技术指标。

关键词：加强芯；钢绞线；皮线光缆；研究

自“室内悬挂式蝶形光缆”俗称“皮线光缆”问世后，皮线光缆及其衍生产品在我国FTTH工程应用中一直呈现出良好的市场发展势头。

皮线光缆的加强芯用金属或非金属制造。非金属加强芯采用较多是玻璃纤维增强塑料GFRP或芳纶纤维增强塑料KFRP，金属加强芯大多采用镀铜、镀锌或磷化钢丝。由于非金属加强芯具备密度低、优越的防磁和防雷击性能，使用中可有效避免引雷入室的可能，特别适用于做从户外直接引入户内场合的蝶形光缆。

近年来，随着FRP加强芯在FTTH中广泛的使用，一方面由于FRP物理特性也相应暴露出其性能上的缺陷，尤其是在后期施工铺设过程中，FRP折弯性差易脆断（大于40°会发生表面断裂），脆断处光纤易受损，也造成了整条光缆的质量短板。而相对于通讯主原件光纤物理性能来说，FRP其它的物理指标并不是完全匹配；另一方面随着技术的发展成熟，金属加强芯光缆尤其在防雷防磁方面已没有技术障碍，金属加强芯同时具有非金属芯无可比拟的物理机械性能及较好的性价比；再者，细钢丝的成缆性和直线性都不好，采用单钢丝容易造成护层和钢丝粘合力不够，布放、运行容易造成光纤伤害。为此，我们开发了一种极细直径的钢绞线加强芯新产品，达到了极好的效果。

江苏法尔胜泓昇集团有限公司（原江阴钢绳厂）是全国同行业中唯一的国家一级企业，中国500强企业，国家重点高新技术企业，机电产品出口基地企业，首批获自营出口权企业，重合同守信用企业和免检企业。法尔胜有着50年的钢丝、钢丝绳金属制品生产经验，他们的钢丝制品事业部技术研发团队为我国通信光纤光缆用钢丝和钢绞线的国产化，做出了卓越的贡献。1985年，开发光缆用各种规格的镀锌钢绞线，通过鉴定并评为的国家级重点新产品。1990年，开发光缆用各种规格的镀锌钢丝，通过鉴定并评为江苏省优秀新产品金牛奖。1993年，开发各种规格的不锈钢丝，替代了进口产品，1995年11月17日不锈钢丝通过鉴定，后被评为1996年的国家级重点新产品。1995年，开发通信光缆用的各种规格磷化钢丝，通过鉴定还获得江苏省科技进步奖，并列入国家级重点新产品试产计划项目。2007年，开发出光缆用各种粗规格的海缆用热镀锌钢丝。承担全国钢标准化技术委员会钢丝绳分技术委员会（SAC/TC183/SC12）秘书处和国际标准化组织钢丝绳技术委员会（ISO/TC 105）秘书处的工作。负责制、修订GB/T 24202--2009 《光缆增强用碳素钢丝》等国家标准五项、GJB 8132--2013《军用光缆金属加强材料规范》国家军用标准一项、YB/T 098-2012《光缆增强用碳素钢绞线》行业标准三项和大量的地方标准，积累了光纤光缆用加强芯和铠装材料开发、生产丰富的工艺经验和大量技术资料。

江苏法尔胜泓昇集团有限公司微细钢丝绳的年产量达到3000 t，占世界总量的50%～60%，牢牢占据着国内中高端市场。同时，产品远销美国、意大利、德国、日本、巴西等几十个国家、地区，产品质量达到国际先进水平，通过众多国际知名PU同步带生产企业的实物质量认可和质量体系审核认可工作，并与之相配套。

由于GB/T 24202标准中钢丝的最小公称直径为0.50mm，GJB 8132和YB/T 098标准中钢绞线的最小标称直径为0.90mm、钢丝的最小公称直径为0.30mm，我们根据长期生产微细钢丝绳的经验，结合多年研发光缆用钢绞线的技术，采用优质盘条、精良的装备、精湛的工艺、发明专利、SAP先进软件系统和严格的质量管理，设计、开发出结构为1x7-0.45mm、捻向为S（左）捻和Z（右）捻的皮线光缆专用微型的镀锌钢绞线。这种微型钢绞线中钢丝的最小公称直径为0.15mm，用6根钢丝围绕1根中心钢丝以6.5mm的绞合节距均匀地绞制而成，它柔软性好，弯曲次数高，破断拉力大，有较低的伸长率和较高的弹性模量，尤其是成缆性、柔软性和直线性都相当好，其实物质量达到国际先进水平。用这种绞线做成的皮线光缆能更大程度上保护好光纤，有利施工，延长光缆寿命。

采用这种微型钢绞线典型的皮线光缆结构见图1。

图1 皮线光缆结构图

1x7-0.45mm微型的镀锌钢绞线的生产工艺流程设计如图2：

图2

1、我们选用国内或进口优质高碳钢制绳用盘条，严格按照JIS G 3506-2004《高碳钢盘条》进行进厂检验。

2、盘条采用全密封悬挂式连续酸洗自动化生产线进行酸洗、涂硼表面处理。

3、表面处理后的盘条使用鸭嘴式放线，进行冷却良好、自动控制的高速干拉。

4、热处理、镀锌在引进的世界上目前最先进的钢丝天然气明火加热—索氏体化—酸洗、镀锌高速生产线上一次完成，采用计算机自动控制。

5、制绳镀锌钢丝采用高速TB4型水箱拉丝机生产。

6、采用大轴承高速管绞车捻制绞合微型的镀锌钢绞线。

7、采用环保型清洁剂对微型的镀锌钢绞线表面进行清洁，根据用户要求涂覆助粘剂。

8、采用先进的钢丝绳检测装备进行钢绞线全性能检测。

9、使用可回收的塑料盘具包装钢绞线。

10、SAP提供详细的检测数据和质量证明书。

我们检测出的这种微型钢绞线与FRP的性能数据对比见表1。表1  微型的镀锌钢绞线与KFRP的性能指标对比

项目 KFRP 微型钢绞线 影响对比结果

外径（mm） 0.5±0.05 0.45±0.01 生产过程中控制更精确，缆可做的更细，降低生产成本。

抗拉强度（MPa） 1700 2500 钢丝强度可更一步提高，这样可选型更细的绞线，降低生产成本。

破断拉力（N） 340 400 大的破断拉力可在光缆拖曳扯拉过程最大程度保护光缆。

拉伸弹性模量（GPa） 52 170 同样的拉伸应力施加，后者更不容易延长、变形。

断裂后伸长率（%） 2.25 1.99 后者能最大程度保护光缆中的光纤。

最小弯曲性能（10D，mm） 5，无弯折 4.5，无弯折 更方便光缆铺设施工，减少断纤风险。

柔软性 回弹不好 回弹极好 更方便光缆的安装铺设施工。

镀锌层重量（g/m2） -- 15.8 与护层粘合力高。

经济性（元/千米） 50 35 后者能降低光缆的生产成本。

1x7-0.45mm的皮线光缆专用微型的镀锌钢绞线目前已在烽火通信、中天科技、普天法尔胜、郑州仕佳、华为等通信等光缆企业应用，生产GJXFV 1B、GJXFV 2B、GJXYFCH 1B和GJXYFCH 2B等型号的单模单芯、双芯室内外皮线光缆。

我国的FTTH发展已进入实质性阶段，皮线光缆的国内需求出现了爆发性增长。各皮线缆生产企业会从材料成本、工艺成型性和安全施工角度考虑大力推广应用微型的镀锌钢绞线，也会积极向运营商推介这种微型钢绞线皮线光缆。“十三·五”期间，将是微型钢绞线发展的大好时期，需求量将逐年快速增长，市场前景十分广阔。