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1、通信电源用软电缆交联、无卤低烟、阻燃化趋势摘 要： 本文主要针对通信电源用软电缆市场需求及其技术发展状况进行了简要的介绍，并着重阐述了通信电源用电缆随着高分子材料技术的发展应用，电缆的安全使用寿命和耐环境性能得到较大提升，以及电缆的绝缘层电子辐照交联和绝缘、护套材料无卤低烟、阻燃化技术发展趋势。关键词： 通信电源 软电缆 交联 无卤低烟 阻燃化趋势0 引言根据国家信息产业的发展规划，以及通信运营商4G牌照的取得和铁塔公司的组建成立，4G通信网络的建设对通信电源用软电缆的需求将有一个跳跃式地增长。原有的通信基站(或机房)中使用的阻燃耐火软电缆因为产品性能落后、绝缘护套材料不环保、使用寿命短等原因
2、，将面临着产品更新。2014年10月14日，随着YD/T 2761-2014 通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆标准的颁布实施，预计有着更多优越性能的交联聚烯烃绝缘电缆将逐步替代通信电源用阻燃耐火软电缆。1 通信电源用软电缆的市场前景据中国移动发布的产品集中采购公告显示，2014年通信用电力电缆需求72180公里，预计采购金额为23.8亿元，对比2009年发布的公告需求电力电缆20719公里，年平均增长率为36.6%；中国电信2014年8月20日发布的产品集中采购公告显示，20142015年度通信用电力电缆需求为15691公里，对比2013年需求的12780公里，年增长率为22.8%；据中国联通相关
3、信息，2014年采购通信用电力电缆约为25000公里。2014年通信运营商电力电缆采购金额约为40亿元，市场需求年增长率超过20%，市场前景值得期待。从市场的实际情况来看，因通信电源用软电缆具有的特殊性能，现此产品在通讯领域已广泛使用，不仅应用在移动、联通、电信等通信运行商，同样在华为、中兴、阿朗、诺西、大唐、普天等公司制造地通信设备中广泛使用，随着4G网络的发展，通信容量扩增，带动上述通信设备制造商快速发展。TD-LTE和FDD-LTE两种模式的普遍实施，4G通信网络的建设将大力发展，建设4G网络需要大量的基站和IDC数据处理机房。同样，需要大量的高品质通信电源用电缆，市场需求可观。2 通信
4、电源用软电缆技术发展状况1993年，江苏常熟电线厂受上海电信局委托进行阻燃软电缆产品研制。经过近一年研究，电缆用特种阻燃聚氯乙烯绝缘料和护套料开发应用，通信电源用阻燃软电缆研制成功，并在上海电信局云南路分局试用合格，逐步替代了日本进口的同类产品。1996年，热塑性无卤低烟聚烯烃电缆料的研制成功，江苏常熟电线厂的通信电源用耐火软电缆产品面世，并在全国电信系统推广应用。同年12月，申请了通信电源用阻燃软电缆和通信电源用耐火软电缆发明专利。通信电源用耐火软电缆产品图片见图1：图1 通信电源用耐火软电缆产品图片2001年12月11日，中华人民共和国信息产业部批准并实施了 通信电源用阻燃耐火软电缆 通信
5、行业标准，标准号为YD/T 1173-2001，规定了电缆的应用规范、分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及储存。2010年12月29日中华人民共和国工业和信息化部发布修订了 通信电源用阻燃耐火软电缆 标准，新标准号为YD/T 1173-2010，2011年1月1日实施。2011年以来，中国电信研究所对通信电源用电力电缆提出更高的要求，迫切需要电缆绝缘层交联技术应用在通信基站的电源系统中，工业和信息化部相继发布实施了一系列通信电源用电缆新标准，具体情况见表1通信电源用电缆标准发布和实施情况：表1、通信电源用电缆标准发布和实施情况标准名称项目内容通信电源用阻燃耐火软电缆通信用铜
6、包铝电源线通信电源用光伏电缆通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆标准编号YD/T 1173-2001YD/T 2320-2011YD/T 2337-2011YD/T 2761-2014实施时间2001-12-112011-06-012012-02-012014-10-14发布单位信息产业部工业和信息化部工业和信息化部工业和信息化部标准更新状况YD/T 1173-2010暂未更新暂未更新暂未更新由于采用导体材料和绝缘护套材料对电缆的成本、产品特性、使用环境影响较大，表2列出了工业和信息化部相继发布实施了一些通信电源用电缆标准原材料要求、产品特性、应用环境等对比情况：表2、通信电源用电缆标准原材料要求、产
7、品特性、应用环境等对比情况标准名称项目内容通信电源用耐火软电缆通信电源用耐火软电缆通信用铜包铝电源线通信电源用光伏电缆通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆导体材料裸铜线或镀锡铜线裸铜线或镀锡铜线铜包铝线镀锡铜线裸铜线或镀锡铜线绝缘材料阻燃聚氯乙烯无卤低烟阻燃聚烯烃聚氯乙烯或聚烯烃无卤低烟阻燃可交联聚烯烃可交联聚烯烃护套材料阻燃聚氯乙烯无卤低烟阻燃聚烯烃聚氯乙烯或聚烯烃无卤低烟阻燃可交联聚烯烃可交联聚烯烃或聚烯烃最高电压等级DC 1500VAC 600/1000VDC 1500VAC 600/1000VDC 1500VAC 600/1000VDC 1800VAC 600/1000VDC 1800VAC
8、600/1000V常见规格mm21芯1.5500多芯1.53001芯1.5500多芯1.53001芯1.5500多芯104001芯1.5351芯0.5400多芯0.5300最高工作温度70707090125最小弯曲半径6D(外径)12D(外径)6D(外径)15D(外径)15D(外径)使用年限20年20年20年40年40年RoHS 要求未作要求未作要求明确要求明确要求明确要求3 通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆交联技术成熟性和产品可靠性电缆交联技术自上世纪五十年代在美国诞生以来，已得到普遍应用。聚烯烃经过交联可大大提高其拉伸性能、耐热性、耐环境性能、尺寸稳定性、耐磨性及耐化学稳定性等。聚烯烃交联常见
9、的有三种方式：辐照交联、(干式)化学交联、温水化学(硅烷)交联。交联度不同，其力学性能也不同，低度交联的聚烯烃仍可具有热塑性，受热变形不利于电缆在高温中使用，所以绝缘层的交联度是交联聚烯烃绝缘电缆的一个关键指标，当聚烯烃的交联度达到一定数值时就形成三维网络结构，成为热固性材料。聚烯烃的交联度通过添加交联剂的剂量或辐照剂量来控制。聚烯烃分子链经交联三维网络结构示意图见图2：图2 聚烯烃分子链经交联三维网络结构示意图由于聚烯烃材料交联后相对比较硬，生产出来的交联电缆弯曲性能较差，材料制造商在聚烯烃树脂中掺入EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)热熔胶等改性材料，材料的柔软性明显提高，但绝缘材料介电常数值
10、明显变大，所以此类材料只适用于10kV以下中低压电缆绝缘制造，而且电缆绝缘交联方式只能采用电子辐照方式生产，现已广泛的应用于核电领域中。中高压电缆交联一般采用化学交联(干式加压)方式，化学交联设备占用空间较大，具有能量消耗较高、工序流程长、交联速度缓慢等特点。低压交联电缆一般采用温水化学(硅烷)交联方式。近年来，随着高分子绝缘材料配方技术的发展，出现了聚烯烃自然化学交联的方法。但阻燃型电缆交联因温水或蒸汽长时间高温浸泡破坏了阻燃剂性能结构，必须采用电子辐照交联方式生产。辐射交联设备占用空间小、能量消耗低、交联速度高、生产更为方便。交联技术应用根据电缆的性能要求、电压等级、绝缘材料、生产设备采取
11、的工艺方式各异，电缆的交联方式、交联剂、交联媒介、关键设备等基本情况汇总见表3：表3、电缆的交联方式、交联剂、交联媒介、关键设备等基本情况汇总项目内容电缆等级交联方式交联剂交联媒介关键设备冷却方法超高压电缆干法化学交联过氧化合物惰性气体立塔硅油高压电缆干法化学交联过氧化合物惰性气体立塔/悬链式硅油中压电缆干法化学交联过氧化合物惰性气体悬链式水低压电缆温水化学交联硅烷蒸气/热水保温水池水自然化学交联过氧化合物自然(春夏秋)-自然冷却蒸气(冬季)保温套辐照交联敏化剂电子束电子加速器水敏化剂紫外光紫外光辐照箱水二十年前邮电部成都电缆厂还需要从法国VIVIRAD公司进口电子加速器，但近年来我国电子加速
12、器制造技术及束下装置已较为成熟，完全能够满足国内线缆行业的需要。目前虽有三种 (辐照、化学、温水) 主流技术生产交联电缆，但对于现有的无卤低烟阻燃聚烯烃电缆绝缘材料来说，采用电子加速器辐照交联技术最为科学、经济、适用。目前，国内辐照交联绝缘料有规模厂家可供应，如国内辐照材料技术先进企业吴江达胜、宁海亚东、上海凯波等生产的辐照用可交联阻燃聚烯烃电缆料，换用低压缩比的挤塑机螺杆，在现有的通信电源用阻燃软电缆挤出生产线中完成电缆的挤包过程，再委外电子辐照生产线进行辐照交联加工，多芯电缆再成缆和护套。在工艺技术方面，生产技术人员稍作培训，根据材料特性调整挤出机螺杆、模具，调整挤出机控温温度，制定对应的
13、操作规程，即可完成开发生产，在国内属于技术应用成熟产品。辐照交联用电缆料颜色识别可配以专用色母料，用量（重量比）约为12%，不影响材料性能。辐照交联工艺可采用多次叠加辐照方式，只要保证材料辐照剂量稳定，一般控制在825Mrad，根据产品结构和规格应适当调整，生产中可先行试验后再最终确定辐照剂量。需要特别说明的是对于交联度达不到要求的电缆可调整剂量和束下装置卷绕圈数重新辐照（行话说补剂量）,一旦辐照剂量过量产生过度交联，电缆护层的断裂伸长率则达不到要求，目前尚无技术可修复过度交联，则严重影响产品的使用性能和寿命。通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆生产工艺流程图见图3：成缆填充辐照交联挤包绝缘导体绞合裸
14、铜线 检验 检验 检验合格或镀锡铜线 检验不合格欠交联可再辐照交联 检验 铠装包装入库挤包外护内衬层 检验 检验 检验图3 通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆生产工艺流程图4 通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆产品的无卤低烟、阻燃化特性要求阻燃聚氯乙烯绝缘料经电子束辐照交联后，也具有抗拉强度大、耐温等级高、耐溶剂、耐老化、热变形小、耐磨损、耐电击穿性及机械强度高等优点，但该材料卤元素含量较高，不符合通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆绿色环保要求，下文中还会重点介绍。温水硅烷可交联聚烯烃绝缘料经温水浸泡交联后其机械性能、耐热性能、耐化学性能、耐应力开裂性能都得到较大程度的提高，也可以满足通信电源用交联聚烯烃绝缘电缆机械物理性能、交联度要求、耐温性能、无卤低烟环保等要求，且不需要投入价值较高的生产设备，经济效益良好，但目前绝缘料的极限氧指数只有29，产品的阻燃性能显然达不到标准要求,且阻燃剂中含有卤元素，尤其在火焰中绝缘层燃烧熔融滴落物可引燃下层可燃物，扩大火灾的范围，如无特别防护措施，有阻燃要求场所使用应不可忽视。另外，紫外光辐照交联技
