数字通信对称电缆生产工艺及设备探讨

77200803数字通信对称电缆生产工艺及设备探讨王惠兵江苏亨通线缆科技有限公司苏州215234摘　要　主要介绍了数字通信对称电缆主要生产工艺流程、各工序主要工艺控制点，比较了国内外常用数字通信电缆生产设备性能以及设备主要技术参数。关键词　数字通信对称电缆;生产工艺;设备选用;技术参数随着计算机网络和数据通信的发展，人们对对称电缆的要求也越来越高。局域网作为构成高速信息网的基本单位，其使用数据电缆的需求也迅猛增长。从用于百兆网的五类缆到今天用于千兆网的数据缆，有了巨大的飞跃。数据电缆按阻抗大小主要分为100Ω及150Ω电缆。100Ω电缆是美洲推行的电缆，主要针对非屏蔽（UTP）类电缆；另一种是欧洲推行的150Ω电缆，主要针对屏蔽（FTP/SFTP）类电缆。这两种结构的优劣还需根据不同的应用环境来断定，所以现在国际上布线一般都是讲究两种布线方式的组合。但目前应用较广的还是非屏蔽结构，且由于信息化的发展，对传输带宽要求的跟进，目前较为流行的是五类（CAT5/UTP）和超五类非屏蔽（CAT5E/UTP）数据电缆，下面就以此为例来进行介绍。1生产工艺流程以常用的二步法生产方式为例，图1给出了生产工艺流程图。2生产过程及设备特点一般市话电缆只是在音频范围内使用，就是用脉码调制通话系统，电缆的测试频率只有1MHz图1二步法生产工艺流程图SpecialforVendors78信息通信技术于单线质量的好坏，因此提出采用的铜材纯度为99.99％以上的无氧铜杆,电阻率小于0.01724Ω.mm2/m。一般生产CAT5/5E时，绝缘单线同心度要求95%以上，而生产CAT6类同心度要求更要求达到97%以上，具体计算同心度公式如下：全自动串联绝缘生产线一般是由放线架、扎头机、LHT250/17或LHT280/17模拉丝机、连续退火、预热装置、65/25D挤出机、真空自动上料机、干燥器、色母料自动混料器、热水槽、冷却水槽、牵引水槽、吹干器、进口BETA测径仪、进口水电容测试系统、火花检测器和双盘全自动收线室组成。该设备主要技术参数如表1所示。但是目前能达到以上要求的高速串联线的生产厂家国内还不多，较好的有上海金东和广东永雄，且价格在一百五十万人民币左右，但稳定性方面有所欠缺，生产高级别数据缆，如六类缆等尚有难度。所以目前一般采用的都是进口串联线，如麦拉菲尔、罗森泰尔、耐克斯龙、日本神户制钢。这些厂家中最受推崇的是麦拉菲尔及罗森泰尔，他们的速度在1600-2200m/min，为未来的小线芯六类缆和更高级别的数据电缆奠定了基础，但价格较为昂贵，如果一条线全部配齐也在一千多万人民币。目前市面上被认可的单线分色，大都采用美国色标，四对线分别：白（蓝)－蓝、白（桔)-桔、白（绿)－绿、白（棕)－棕。为了便于区分颜色，现在电缆厂中一般采用是在白色线芯上印有色环或色条。由于进口的色环机所需的高速油墨一般为全部进口，成本过高，且色环喷码质量不易掌控，故在一些高速串联线不太序号主要技术参数参考数值1绝缘外径偏差（mm）±0.0052生产线速度（m/min）20003绝缘同心度（%）CAT5/5E：≥95；CAT6：≥974铜线延伸率（%）15～24表1全自动串联绝缘生产线设备技术参数表左右。而数据电缆的测试频率要达100MHz、250MHz甚至500MHz等，因此对电缆结构的对称性和精密性要求更高。2.1目前数据缆生产流程（国内基本应用现状）1）单工序方案：串联线→绞对→护套→成圈码跺；2）群绞方案：串联线→绞对、成缆→护套→成圈码跺；3）成缆护套联动方案：串联线→绞对→成缆、护套→成圈码跺；4）护套成圈联动方案：串联线→绞对→成缆→护套、成圈（该方案仅在少量企业中运用）。比较以上四种方案，其最大的区别在于绞对、成缆两工序是否合并的问题。过去一般认为生产高质量的数据电缆一定要用群绞，其最大优点是将对绞、成缆两工序合而为一，减少了对绞后的收绕和成缆时放出的反复弯曲，从而提高了电缆的电气性能；但其缺点为生产效率低、投资大。在分开绞对、成缆的方案中，对超五类及以上的电缆，现已开始在对绞机及成缆机上采用退扭或部分退扭放线，以提高绞对及成缆的质量水平，但现在被普遍采用的是绞对上的退扭，这在分开工序上比较容易做到，但在群绞机上就困难得多。归纳起来，群绞方案的最大优点可能是省人工和占地小，并减少芯线弯曲，容易保证性能，最大的缺点是放线不易退扭，对线间节距相差较长，生产速度受最小节距对的限制，线对受力均匀性不及单独工序，而且投资大。因此，目前高性能的数据缆主要还是以两步法为主。2.2各工序常用的主要设备2.2.1串联线这是生产数据电缆最关健的工序，为了保证绝缘线芯达到高度精密的几何尺寸和最佳质量，确保绝缘层的同心度要求，均毫无例外采用串联线。由于数据电缆质量的优劣很大程度上取决厂商专栏79200803序号控制指标800-1000双扭式800-1000单扭式1最大转速（转/分）1000-2000500-8002成缆速度（米/分）（节距以100来计）100-20050-803适用范围用于UTP五类和超五类缆各种数据缆，包括：FTP、STP、SSTP表2单扭和双扭成缆机性能比较被采用。相反，在进口的高速串联线上首推的一般是色条，只要在挤出机头上加一个小挤出机即可，且生产成本低，生产速度不受影响。2.2.2退扭绞对机数据电缆的绞对机在原理上和市话电缆绞对机没有多大区别，只是绞合节距甚小，一般均在9-25mm范围内，但对节距的稳定性及张力控制要求很高，一般要求绞对节距的允许误差不超过0.5mm，最终节距的大小往往直接影响到成品线串音指标。目前在大陆的绞对机生产厂家中，上海金东与合肥神马的设备质量较高，台湾也有一些比较理想的绞对机。然而，现在真正被客户应用和认可的还是进口设备，如法国高登、法国波逖亚、日本琴玲等，性能好，但价格高。为了达到数据缆高性能的要求，绞对机的放线装置应做到主动退扭放线，并有灵敏张力反馈，并保持两根线放线张力均匀和长度一样。同时机器上所有转向导轮应尽可能加大，以免铜线与绝缘之间的附着力受到影响。由于数据电缆的绞合节距较短，所以必需尽可能提高其转弓速度，以提高产量。该设备主要用于超5类数据线的生产，尤其适用生产高性能的数据线（主要是6类缆及以上数据缆）。采用退扭工艺放线可以扩大绝缘线的工艺窗口，提高对绞线的成品率，防止出现成批报废，且退扭率调整方便，退扭机转速自动跟随对绞机的转速变化，碳纤维强度高、刚性好、使用寿命长。2.2.3成缆机数据电缆成缆机一般可分为两种类型：双扭式和单扭式，现在市场上已经出现三倍扭成缆机，但由于价格昂贵，一般不使用。双扭式成缆机速度快，生产效率高，精度相对较低，普遍应用于数据电缆的五类缆与超五类缆生产。对于六类缆及要求较高的屏蔽电缆，国际上普遍采用单扭成缆机，精度高、缆芯性能好。单扭和双扭成缆机的性能比较如表2所示。国内外生产成缆机的厂家基本同绞对机相同。法国波逖亚采用的是群绞（绞对和成缆合二为一），另外大对数数据电缆的成缆也采用改装的市话电缆成缆机，或各设备生产厂家相应的改装设备。2.2.4护套挤出数据电缆一般根据挤出外径大小，采用65型挤出机，该生产线一般由主动放线、张力控制舞蹈轮、挤出机、冷热水槽、牵引装置、吹干装置、测径仪、喷码打印机、收排线机等组成。全线一般采用变频调速、PLC加人机界面控制全线同步，生产报警提示故障原因及部位，减少停机和维修时间，生产可靠性好。在挤出过程中，要使缆芯结构保持其几何位置不变，通常采用定心式挤出机头和半挤管式模具。数据缆护套生产线的特点是护套厚度较薄，一般只有0.5mm左右，通常采用聚氯乙烯或其他聚烯烃化合物。在护套表面印上标识，考虑到电缆外形的圆整性及平滑性，所以通常采用高速喷码打印。一般室内电缆使用黑色喷码打印，电缆制造商用的比较多的为伊玛士；室外缆一般使用白色喷码打印，多用多米诺设备。护套生产在整个数据电缆生产过程中是控制最简单的环节，所以一般采用国产护套生产线即可满足要求。2.2.5成圈码跺SpecialforVendors80信息通信技术由于数据缆的装箱长度一般为1000英尺（304.8米），305米为业内普遍认可的长度。为了使施工放线方便，又要保持电缆在放出时不受扭曲，以免影响性能，现在普通数据缆采用两种方式：匣式无扭自由放线包装和绕盘纸匣放线包装。后者需将电缆平绕在纸板盘上，再装入纸箱中，用芯轴托住，使用时从槽口将电缆拖出，这种包装方法成本较高，此种方式目前主要应用屏蔽型6类缆的包装。目前，国际上最流行的是匣式无扭自由放线，电缆在成圈时采用特殊交叉卷绕，这样在放线时电缆不会扭曲，此种方式目前主要应用常规5类及超5类的包装。这种成圈机现在生产厂家较多，国际上最先进、效果最好的是美国文登，价格也很贵。该设备主要技术参数如表3所示。2.2.6成品测试数据缆成品测试要求比市话电缆高得多。市话电缆测试频率最高在1MHz，而数据电缆现在国际已频发标准要达到250MHz。美国EIA/TIA（电子工业协会/电讯工业协会）标准以及ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工会议）标准都严格规定了电缆出厂标准。目前市面上数据缆测试仪有精装式和便携式：精装式测试仪的生产厂商包括瑞士AESA、美国DCM和德国MEA等，在这些厂家中，DCM系统是目前使用较为广泛的一款中型线缆测试仪，其测试采样率高、精度高，测试结果能很好地反映被测线缆的性能。便携式的测试仪有FLUKE、IDEAL等，这些测试仪一般用于工程上的检测，而不可作为出厂检测。由于不同厂商的线缆都有自己的指标，如在不同的温度环境中，其电器性能会发生变化，各种线缆承受的拉力都会不同，故选用先进的测试系统，不仅对控制生产质量、确定产品的等级十分重要，并且根据测试统计分析结果改进提高工艺和产品质量也有极大的帮助。参考文献[1][2][3]表3美国文登成圈机主要技术参数序号主要技术参数参考数值1成圈线径（mm）3.5～7.52成圈速度（m/min）≤2003收线长度（m）100～10004外包装尺寸（mm）350*350*23YD/T1019-2001数字通信用实心聚烯烃绝缘水平对称电缆.北京：中华人民共和国信息产业部出版，2001庄维平.数字电缆设计和生产中应注意的几个问题.四川：中国通信学会通信线路委员会出版，2002代康，洪秀蓉.对高速数据传输用对绞电缆综合性能和制造方法的初步探讨.四川：中国通信学会通信线路委员会出版，2001厂商专栏81200803作者简历王惠兵江苏亨通线缆科技有限公司，数据缆制造部，生产技术部副主任。DiscussiononthemanufacturetechnologyandequipmentofsymmetricalcablesfordigitalcommunicationsWangHuibingJiangsuHengtongWire&CableTechnologyCo.,Ltd.Suzhou215234,ChinaAbstractThemainmanufactureprocessandthemajorcontrolpointsofvariousprocessesofsymmetricalcablesfordigitalcommunicationsarepresented,theperformanceofthehomemadeequipmentandsomeequipmentmadeinothercountriesfordigitalcommunicationscablesiscompared,andthemaintechnicalparametersoftheseequipmentaregiven.Keywordssymmetricalcablesfordigitalcommunications;manufactureprocesses;equipmentselection;technicalparametersSpecialforVendors