CN106769568A - 快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，包括以下步骤:1)预处理：待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径的25倍；将成圈的阻燃光电缆恒温并检查外观是否开裂；2)模拟施工试验：将经预处理后阻燃光电缆，冷却至少3h；将阻燃光电缆沿一个方向按设定的张力卷绕一定圈数后成缆线圈，然后反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开；检查外观是否开裂；3)环境试验：待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径的30倍；将成圈的阻燃光电缆放恒温并检查外观是否开裂。本发明公开了一种新的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，设计科学合理，能有效地检测无卤低烟阻燃光电缆的抗开裂性能。

Description

快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法
技术领域
本发明涉及评价阻燃光电缆性能的试验方法领域，具体涉及一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法。
背景技术
常规的阻燃料采用无卤阻燃聚烯烃护套料，是一种环保型产品，阻燃性能是阻燃技术的一个重要课题，也是一个难点。该阻燃体系一般采用水合无机填料作为阻燃剂，这类阻燃剂虽然无毒、低烟，但其阻燃效率低，要满足阻燃要求，其填充量需50％以上，这给复合材料的物理机械性能和加工性能带来极大的影响。因为随着填充量的增大，间隔了聚合物分子链间的连续性，减少了大分子链间的缠结，降低了材料的强度和韧性；又因聚合物基体材料与水合无机填料的膨胀系数相差较大，在热胀冷缩的过程中，由于不均匀收缩而出现结构缺陷，产生内应力，所以作为高填充的低烟无卤阻燃聚烯烃材料易于开裂，这是产品的致命缺陷。早在上世纪80年代中期，广东大亚湾核电站进口的大批光电缆出现护套开裂，开裂护套均为低烟无卤阻燃材料。同时不同产品在生产过程中可能需纵包金属铠装层和阻水油膏等辅助材料，由于纵包金属铠装层存在着金属带纵包搭接处反弹及阻水油膏同阻燃料的不相溶性等后期产品的加工工艺因素也助推了阻燃护层开裂现象。
目前，在现有的无卤低烟阻燃光电缆料的标准中(JB/r10707,YD/T1113)，对材料的抗开裂性能未提出试验方法及指标要求。采用改进后的GB/T2951.31)方法，可以作为无卤低烟阻燃护套及无卤低烟阻燃护套料的抗开裂性能检验方法(对于无卤低烟阻燃护套料，应先在挤出机中挤出成管状样品，厚度控制在2.5～3mm，在该管状样品上沿轴向取6mm宽窄条作为试样)。
GB/T2951.31抗开裂试验的试验方法中规定，沿光电缆护套轴向切取的窄条试样，应紧密地卷绕在规定直径的试棒上，并固定试样两端在试棒上，然后将绕有试样的试棒放入规定温度(一般为130℃)的烘箱中一小时，取出后，用正常视力检查，试样应无裂纹，判定为合格。但发现,按此方法试验合格的无卤低烟阻燃光电缆，在进行热循环试验时，护套发生开裂，而取自成品光电缆暴晒后开裂处的护套样品也能通过按以上方法进行的抗开裂试验。这说明该方法不能反应无卤低烟阻燃材料的抗开裂性能。
GB/T2951.31中未对试验卷绕时的负载作出规定，只要求试样应紧密地卷绕在试棒上。而对试样卷绕时采用不同的量化负载，同一种样品其开裂状况具有不同的表现。显然，GB/T2951.31主要是评价材料本身特性，未综合考虑产品结构、产品施工过程及使用环境对材料开裂性能的影响。对护层开裂性能在实际使用过程中是一个综合的因素，不仅是材料本身的因素。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，解决了现有快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法设计不合理的缺陷。
本发明采取的技术方案如下：
一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，包括以下步骤:
1)预处理：取25～30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的25倍；将成圈的阻燃光电缆放入80±1℃环境模拟箱中，检查外观是否开裂；
2)模拟施工试验：将经预处理后阻燃光电缆，冷却至少3h；将预处理阻燃光电缆安装在模拟施工试验装置上，施工试验装置用于驱动阻燃光电缆以5～10次/每分钟的转动速率进行转动；将阻燃光电缆沿一个方向并按设定的张力卷绕一定圈数后成缆线圈，然后反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开，构成一个循环；其中至少一个缆线圈不少于10圈；循环次数不少于2次；检查外观是否开裂；
3)环境试验：取25～30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的30倍；将成圈的阻燃光电缆放入80±1℃环境模拟箱中，检查外观是否开裂；
本发明的一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法通过预处理验证对未使用的阻燃光电缆护层试验，然后通过模拟施工试验对阻燃电阻进行拉伸试验，最后进行环境试验；采用三步过程不断的检测阻燃光电缆的护套的抗开裂性能，有效检测出了使用后的更容易开裂的光电缆。本发明的实验方法不仅评价材料本身特性，还综合考虑产品结构、产品施工过程及使用环境对材料开裂性能的影响。
设置80℃的环境中，弯曲成圈的阻燃光电缆的更容易发生开裂；整个试验方法更科学，通过调节第一驱动电机和第二驱动电机的输出转速用来校准阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力，其操作简便，便于控制；将该张力控制一个固定值，解决现有的试验方法不设置拉伸张力的缺陷。
可选的，步骤2)中所述的施工试验装置包括第一绕缆盘、第二绕缆盘、滑轮架、第一驱动电机、第二驱动电机和控制单元；所述待处理的阻燃光电缆缠绕在第一绕缆盘上，将第一绕缆盘上的阻燃光电缆经过滑轮架转至第二绕缆盘上成缆线圈，所述滑轮架用于转承阻燃光电缆；所述第一驱动电机转动连接第一绕缆盘，用于驱动第一绕缆盘转动；所述第二驱动电机转动连接第二绕缆盘，用于驱动第二绕缆盘转动，所述控制单元电性连接第一驱动电机和第二驱动电机，用于控制第一驱动电机和第二驱动电机的输出转速。所述第一绕缆盘的盘径小于第二绕缆盘的盘径。
可选的，所述步骤2)中，当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，所述第一绕缆盘的盘径为400mm；所述第二绕缆盘的盘径为500mm；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，所述第一绕缆盘的盘径为500mm；所述第二绕缆盘的盘径为750mm；阻燃光电缆外径大于25mm时，所述第一绕缆盘的盘径为750mm；所述第二绕缆盘的盘径为1000mm。
可选的，所述步骤2)中，当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为60kgf；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为80kgf；阻燃光电缆外径大于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为100kgf。该范围的阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力均小于不同尺寸的阻燃光电缆的外径可承受的最大张力，避免了直接拉力对阻燃光电缆的损伤。
可选的，所述施工试验装置还包括固定底座和设备座；所述固定底座安装在第一驱动电机下方，所述设备座安装在第二驱动电机下方。
可选的，所述控制单元包括可编程逻辑控制器、变频器和光电传感器，所述可编程逻辑控制器电性连接变频器和光电感应器，所述变频器电性连接第一驱动电机和第二驱动电机，所述光电感应器用于检测第一驱动电机和第二驱动电机的转动的角度，反馈给可编程逻辑控制器。
可选的，所述滑轮架由至少两个并列的垂直架组成，每个垂直架上具有至少两个转杆，所述转杆上装有滑轮。该结构简单，易于操作。
本发明的有益效果是：本发明的一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法通过预处理验证对未使用的阻燃光电缆护层试验，然后通过模拟施工试验对阻燃电阻进行拉伸试验，最后进行环境试验；采用三步过程不断的检测阻燃光电缆的护套的抗开裂性能，有效检测出了使用后的更容易开裂的光电缆。本发明的实验方法不仅评价材料本身特性，还综合考虑产品结构、产品施工过程及使用环境对材料开裂性能的影响。
设置80℃的环境中，弯曲成圈的阻燃光电缆的更容易发生开裂；整个试验方法更科学，通过调节第一驱动电机和第二驱动电机的输出转速用来校准阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力，其操作简便，便于控制；将该张力控制一个固定值，解决现有的试验方法不设置拉伸张力的缺陷。
另外，该范围的阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力均小于不同尺寸的阻燃光电缆的外径可承受的最大张力，避免了直接拉力对阻燃光电缆的损伤。
附图说明：
图1是本发明快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法的施工试验装置结构示意图；
图2是快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法的施工试验装置第一驱动电机和第二驱动电机与控制单元的连接结构示意图；
图3是快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法的施工试验装置中控制单元流程结构示意图；
图4是快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法的施工试验装置的垂直架结构示意图。
图中各附图标记为：
1、第一绕缆盘；2、第二绕缆盘；3、滑轮架；4、第一驱动电机；5、第二驱动电机；6、控制单元；7、固定底座；8、设备座；9、可编程逻辑控制器；10、变频器；11、光电传感器；12、垂直架；14、转杆；15、滑轮。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
本发明中的千克力(kgf)为单位千克的重力；也常称为公斤力，是力的一种常用单位。
实施例一：一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，包括以下步骤:
1)预处理：取25米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈为阻燃光电缆外径(mm)的25倍；将成圈的阻燃光电缆放入79℃环境模拟箱中，恒温24小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂；
2)模拟施工试验：将经预处理后阻燃光电缆，冷却至少3h；将预处理阻燃光电缆安装在模拟施工试验装置上，施工试验装置用于驱动阻燃光电缆以5次/每分钟的转动速率进行转动；将阻燃光电缆沿一个方向并按设定的张力卷绕一定圈数后成缆线圈，然后反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开，构成一个循环；其中一个缆线圈为10圈；循环次数为2次；恒温24小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂；
3)环境试验：取25米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的30倍；将成圈的阻燃光电缆放入79℃环境模拟箱中，恒温72小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂。
阻燃光电缆外径等于10mm，所述第一绕缆盘1的盘径为400mm；所述第二绕缆盘2的盘径为500mm。阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为60kgf。
实施例二：一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，包括以下步骤:
1)预处理：取30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的25倍；将成圈的阻燃光电缆放入80±1℃环境模拟箱中，恒温24小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂；
2)模拟施工试验：将经预处理后阻燃光电缆，冷却至少3h；将预处理阻燃光电缆安装在模拟施工试验装置上，施工试验装置用于驱动阻燃光电缆以10次/每分钟的转动速率进行转动；将阻燃光电缆沿一个方向并按设定的张力卷绕一定圈数后成缆线圈，然后反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开，构成一个循环；其中一个缆线圈为10圈；循环次数为2次；恒温24小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂；
3)环境试验：取30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的30倍；将成圈的阻燃光电缆放入81℃环境模拟箱中，恒温72小时，每隔8h观察一次，检查外观是否开裂。本实施例环境模拟箱精度控制在80±1℃以内。
当阻燃光电缆外径为15mm，所述第一绕缆盘1的盘径为500mm；所述第二绕缆盘2的盘径为750mm；阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为80kgf。
在实际的试验过程中，在步骤2)中，当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，所述第一绕缆盘1的盘径为400mm；所述第二绕缆盘2的盘径为500mm；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，所述第一绕缆盘1的盘径为500mm；所述第二绕缆盘2的盘径为750mm；阻燃光电缆外径大于25mm时，所述第一绕缆盘1的盘径为750mm；所述第二绕缆盘2的盘径为1000mm。
所述当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为60kgf；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为80kgf；阻燃光电缆外径大于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为100kgf。该范围的阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力均小于不同尺寸的阻燃光电缆的外径可承受的最大张力，避免了直接拉力对阻燃光电缆的损伤。
本发明的一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法通过预处理验证对未使用的阻燃光电缆护层试验，然后通过模拟施工试验对阻燃电阻进行拉伸试验，最后进行环境试验；采用三步过程不断的检测阻燃光电缆的护套的抗开裂性能，有效检测出了使用后的更容易开裂的光电缆。本发明的实验方法不仅评价材料本身特性，还综合考虑产品结构、产品施工过程及使用环境对材料开裂性能的影响。
设置80℃的环境中，弯曲成圈的阻燃光电缆的更容易发生开裂；整个试验方法更科学，通过调节第一驱动电机4和第二驱动电机5的输出转速用来校准阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力，其操作简便，便于控制；将该张力控制一个固定值，解决现有的试验方法不设置拉伸张力的缺陷。
在国家标准中，检查外观开裂一般为恒温24小时，每隔8h观察一次，或恒温72小时，每隔8h观察一次。
在实际的试验过程中，步骤1)的成圈外径按下表1进行调整。
表1
光电缆外径(mm) 成圈直径：(mm)
≤10 250
≤11～25 375
＞25 625
如果产品需要符合YD/T901标准，则本试验中的恒温温度按YD/T901标准一般此类要求，调整为70℃，持续24小时。
本发明中的环境模拟箱采用市面上的恒温箱即可其具体要求为：内部尺寸：1m*0.8m*1m，温度范围：0～300℃精度±1℃。
本发明还公开了一种用于步骤2)中的施工试验装置(见附图1、2、3、4)，所述施工试验装置包括第一绕缆盘1、第二绕缆盘2、滑轮架3、第一驱动电机4、第二驱动电机5和控制单元6；所述待处理的阻燃光电缆缠绕在第一绕缆盘1上，将第一绕缆盘1上的阻燃光电缆经过滑轮架3转至第二绕缆盘2上成缆线圈，所述滑轮架3用于转承阻燃光电缆；所述第一驱动电机4转动连接第一绕缆盘1，用于驱动第一绕缆盘1转动；所述第二驱动电机5转动连接第二绕缆盘2，用于驱动第二绕缆盘2转动，所述控制单元6电性连接第一驱动电机4和第二驱动电机5，用于控制第一驱动电机4和第二驱动电机5的输出转速。
本发明中的盘径为附图1所示的第一绕缆盘1和第二绕缆盘2中心的缠绕区域的外径。
所述第一绕缆盘1的盘径小于第二绕缆盘2的盘径。所述施工试验装置还包括固定底座7和设备座8；所述固定底座7安装在第一驱动电机4下方，所述设备座8安装在第二驱动电机5下方。所述控制单元6包括可编程逻辑控制器9、变频器10和光电传感器11，所述可编程逻辑控制器9电性连接变频器10和光电感应器，所述变频器10电性连接第一驱动电机4和第二驱动电机5，所述光电感应器用于检测第一驱动电机4和第二驱动电机5的转动的角度，反馈给可编程逻辑控制器9。
所述滑轮架3由至少两个并列的垂直架12组成，每个垂直架12上具有至少两个转杆14，所述转杆14上装有滑轮15。该结构简单，易于操作。本发明中的光电感应器可采用迈科传感HVT高精度倾角系列的传感器，或其他可替代的传感器。
本发明中第一绕缆盘1和第二绕缆盘2两者间隔10000mm为更优的尺寸。
滑轮架3尺寸为高＝1800mm，宽＝310mm,采用8#槽钢。
本发明实施时，试验时，操作者通过触摸屏输入试验要求的试验参数及控制指令，PLC控制变频器，变频器控制电机按要求的方向和速率转动。电机通过传动系统驱动转轴转运，转轴转运时把试样绕在第二绕缆盘上，试样沿一个方向卷绕一定圈数后，转轴反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开构成一个循环，转轴转动角度由光电传感器检测。可编程逻辑控制器通过输入的参数值和测量值控制试验机的运转情况。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)预处理：取25～30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的25倍；将成圈的阻燃光电缆放入80±1℃环境模拟箱中，检查外观是否开裂；
2)模拟施工试验：将经预处理后阻燃光电缆，冷却至少3h；将预处理阻燃光电缆安装在模拟施工试验装置上，施工试验装置用于驱动阻燃光电缆以5～10次/每分钟的转动速率进行转动；将阻燃光电缆沿一个方向并按设定的张力卷绕一定圈数后成缆线圈，然后反向转动相同圈数将试样从卷曲状态松开，构成一个循环；其中至少一个缆线圈不少于10圈；循环次数不少于2次；检查外观是否开裂；
3)环境试验：取25～30米长度的待检测阻燃光电缆弯曲成圈，成圈不大于阻燃光电缆外径(mm)的30倍；将成圈的阻燃光电缆放入80±1℃环境模拟箱中，检查外观是否开裂。
2.如权利要求1所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的施工试验装置包括第一绕缆盘、第二绕缆盘、滑轮架、第一驱动电机、第二驱动电机和控制单元；待处理的阻燃光电缆缠绕在第一绕缆盘上，将第一绕缆盘上的阻燃光电缆经过滑轮架转至第二绕缆盘上成缆线圈，所述滑轮架用于转承阻燃光电缆；所述第一驱动电机转动连接第一绕缆盘，用于驱动第一绕缆盘转动；所述第二驱动电机转动连接第二绕缆盘，用于驱动第二绕缆盘转动，所述控制单元电性连接第一驱动电机和第二驱动电机，用于控制第一驱动电机和第二驱动电机的输出转速；所述第一绕缆盘的盘径小于第二绕缆盘的盘径。
3.如权利要求2所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述步骤2)中，当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，所述第一绕缆盘的盘径为400mm；所述第二绕缆盘的盘径为500mm；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，所述第一绕缆盘的盘径为500mm；所述第二绕缆盘的盘径为750mm；阻燃光电缆外径大于25mm时，所述第一绕缆盘的盘径为750mm；所述第二绕缆盘的盘径为1000mm。
4.如权利要求2所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述步骤2)中，当阻燃光电缆外径小于或等于10mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为60kgf；当阻燃光电缆外径大于10mm并小于等于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为80kgf；阻燃光电缆外径大于25mm时，阻燃光电缆卷绕后成缆线圈的过程中阻燃光电缆上的张力为100kgf。
5.如权利要求2所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述施工试验装置还包括固定底座和设备座；所述固定底座安装在第一驱动电机下方，所述设备座安装在第二驱动电机下方。
6.如权利要求2所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述控制单元包括可编程逻辑控制器、变频器和光电传感器，所述可编程逻辑控制器电性连接变频器和光电感应器，所述变频器电性连接第一驱动电机和第二驱动电机，所述光电感应器用于检测第一驱动电机和第二驱动电机的转动的角度，反馈给可编程逻辑控制器。
7.如权利要求2所述的快速评价阻燃光电缆护层抗开裂性能的试验方法，其特征在于，所述滑轮架由至少两个并列的垂直架组成，每个垂直架上具有至少两个转杆，所述转杆上装有滑轮。
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