基于硅膠溶解劑的縱向水密電纜分屏蔽網(wǎng)除膠工藝研究

吳凱

（第七一五研究所，杭州，310023）

水密電纜在聲吶設(shè)備中扮演著重要角色，按密封方式可分為橫向水密和縱向水密兩大類。網(wǎng)電混合水密電纜作為一種重要的縱向水密電纜，主要由芯線、硅橡膠、分屏蔽網(wǎng)、橡膠內(nèi)護套、繞包帶、屏蔽網(wǎng)、橡膠外護套組成[1]。在將網(wǎng)電混合水密電纜與連接器對接時，為了方便電纜芯線焊接和保證分屏蔽網(wǎng)接地，需要將分屏蔽網(wǎng)上的硅橡膠清除干凈，而目前通過物理方法清除費時且不干凈，影響后續(xù)工作。

硅橡膠作為一種有機物，可以被甲苯、石油醚等溶解[2]?；谟袡C物相似相溶原理，分屏蔽網(wǎng)上硅橡膠也可以通過合適的有機溶劑進行溶解去除。本文選取了Caster3100 硅膠溶解劑對分屏蔽網(wǎng)進行除膠實驗，研究該硅膠溶解劑的除膠能力、虹吸能力，芯線絕緣層、橡膠護套的溶脹效應(yīng)，以及對橡膠護套拉伸強度的影響。

1 溶解實驗

1.1 材料與設(shè)備

材料：某型網(wǎng)電混合水密電纜樣段，Caster3100硅膠溶解劑（苯磺酸 30%～50%、二氯甲烷30%～55%），酒精，紙巾。

儀器：250 ml 燒杯，LINKS 電子數(shù)顯卡尺（精度0.01 mm），計時器，裁片機，TY-8000 伺服控制材料試驗機，F(xiàn)LUKE1535 絕緣電阻測量儀（500 V檔，量程上限顯示>528 G?）。

1.2 實驗方法

將網(wǎng)電混合水密電纜裁剪成4樣段，標(biāo)記為1～4號，對4 個樣段進行相同的除膠預(yù)處理、芯線預(yù)處理和刻度標(biāo)記，實驗樣段浸泡實驗前如圖1 所示。

圖1 網(wǎng)電混合水密電纜樣段浸泡實驗前

將1 號樣段插入裝有100 ml Caster3100 溶劑的燒杯中，利用電源低頻線卡住燒杯內(nèi)部，使其不發(fā)生晃動，如圖2 所示。觀察并記錄1 號樣段在溶劑浸泡下每隔5 min 分屏蔽網(wǎng)上硅橡膠的溶解情況（未溶解、開始溶解、未完全溶解、完全溶解）、虹吸情況以及芯線絕緣層的溶脹情況。2～4 號樣段重復(fù)1 號樣段的實驗。

圖2 樣段浸泡示意圖

2 實驗結(jié)果

2.1 分屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster 溶劑浸泡下的溶解情況

1～4 號樣段分屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster 溶劑浸泡中不同時刻下的溶解情況見表1，浸泡20 min 時的溶解情況見圖3。由表1 和圖3 可知，分屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster溶劑中浸泡20 min左右能很好地被清除，說明Caster 硅膠溶解劑對分屏蔽網(wǎng)硅橡膠有著較好的溶解效果。

表1 分屏蔽網(wǎng)硅橡膠溶解情況

圖3 浸泡20 min 時的溶解情況

2.2 分屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster 溶劑浸泡下的虹吸情況

分屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster 溶劑浸泡中不同時刻下的虹吸情況見表2。由表2 和圖3 可知，屏蔽網(wǎng)硅橡膠在Caster溶劑中浸泡15 min左右虹吸現(xiàn)象就都達到穩(wěn)定，虹吸高度穩(wěn)定值都在8 mm 左右，說明Caster 溶劑的虹吸能力可控且較弱。

表2 分屏蔽網(wǎng)硅橡膠虹吸情況

2.3 芯線絕緣層在Caster 溶劑浸泡下的溶脹情況

芯線絕緣層在Caster 溶劑浸泡中不同時刻下的溶脹情況見表3。由表3 和圖3 可知，芯線絕緣層（材質(zhì)是聚乙烯）在Caster 溶劑中浸泡20 min 內(nèi)直徑未發(fā)生變化。說明Caster 溶劑不會使芯線絕緣層發(fā)生溶脹，與聚乙烯能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕（不耐具有氧化性質(zhì)的酸）、常溫下不溶于一般溶劑的理論相符[3]。

表3 芯線絕緣層在兩種溶劑浸泡下的溶脹情況

2.4 Caster 溶劑浸泡間距對電纜絕緣的影響

用絕緣表500 V 檔測20 個電纜樣段不同浸泡間距下浸泡前、浸泡后紙巾擦干、酒精擦洗后及24 h 后的芯線間、屏蔽間及芯線屏蔽之間絕緣值及達到該絕緣值所花的時間，并做好記錄。數(shù)據(jù)表明，不同浸泡間距各種狀態(tài)時的電纜芯線間、芯線與屏蔽間的絕緣值都滿足2 s >528（表示絕緣值達到量程上限只需2 s，說明電纜絕緣好）。不同浸泡間距前后對比如圖4 所示，電纜屏蔽間的絕緣值如表4所示（表中，30 s>20 表示30 s 只能達到20 G?，說明電纜絕緣相對不好）。

圖4 不同浸泡間距前后對比

表4 不同浸泡間距各種狀態(tài)時電纜屏蔽間的絕緣值

由表4 可知，10～25 mm 浸泡間距結(jié)果都滿足芯線、屏蔽及芯線屏蔽之間≥200 M? 的工藝要求。但當(dāng)浸泡間距≤15 mm 時，電纜屏蔽間的絕緣值可能由于溶劑與酒精揮發(fā)受潮導(dǎo)致下降和上升慢。為了保證電纜芯線間、芯線與屏蔽之間、屏蔽之間的絕緣可靠，同時保證一定的除膠效果，浸泡間距選擇20 mm 比較合適，浸泡后通過紙巾和酒精清潔避免溶劑腐蝕。硅橡膠未清除部分通過人工清除。

2.5 橡膠護套在Caster 溶劑浸泡下的溶脹情況

將橡膠護套裁剪成8 個相同的長方形試樣，依次標(biāo)記為1～8 號。其中1～4 號作為實驗組，5～8 號為對照組。測量并記錄1～4 號試樣的初始長度以及在Caster3100 硅膠溶解劑中浸泡24 h 后的長度。橡膠護套溶脹情況如表5 所示，溶脹效果對比參見圖5。

表5 護套試樣溶脹情況

圖5 橡膠護套溶脹效果對比示意圖

由表5 和圖5 可知，橡膠護套在Caster3100 溶劑中浸泡24 h 的溶脹率4.3%左右，說明該溶劑對橡膠護套的溶脹影響較小。

2.6 護套層在Caster 溶劑浸泡前后的拉伸強度變化情況

對電纜護套層進行取樣，由裁片機制作成20個標(biāo)準(zhǔn)試件，依次標(biāo)記為1～20 號。1～10 號不浸泡，11～20 號進行Caster 溶劑浸泡20 min 試驗,用游標(biāo)卡尺對拉伸位置取3 個點進行厚度和寬度測量，然后用拉力試驗機對標(biāo)準(zhǔn)試件分別進行拉伸試驗，拉伸試驗如圖6 所示。

圖6 拉伸試驗示意圖

20 個標(biāo)準(zhǔn)試件拉伸試驗結(jié)果如表6 所示，斷裂示意圖如圖7 所示。由表6 可知，用Caster 溶劑浸泡的標(biāo)準(zhǔn)試件與未浸泡的標(biāo)準(zhǔn)試件拉伸強度區(qū)別不大，都滿足設(shè)計要求。

表6 20 個標(biāo)準(zhǔn)試件拉伸試驗結(jié)果

圖7 20 個標(biāo)準(zhǔn)試件斷裂示意圖

3 溶劑浸泡除膠與手工除膠工藝對比

通過工裝固定及限位，保證溶劑除膠的可靠及安全，工裝示意如圖8 所示。從效率角度比較，溶劑浸泡除膠加上少量人工除膠和清洗所花時間總共30 min 左右，而手工除膠需要150 min 左右，溶劑除膠效率提升5 倍。從效果角度比較，溶劑浸泡除膠效果比手工除膠效果更好，兩種方法效果比對見圖9。

圖8 工裝示意圖

圖9 溶劑除膠（左）與手工除膠（右）效果對比圖

4 結(jié)論

本文首次提出并實現(xiàn)使用硅膠溶解劑除膠方法對網(wǎng)電混合縱向水密電纜分屏蔽網(wǎng)上的硅橡膠進行去除，驗證了有機物相似相溶原理。溶劑浸泡除膠替代了目前行業(yè)內(nèi)網(wǎng)電混合縱向水密電纜手工除膠工藝，除膠效率和效果得到極大提升，有著良好的推廣應(yīng)用價值。同時可以考慮從以下幾方面對本課題進行更深入研究：（1）針對本文中的硅膠溶解劑，進一步研究電纜最佳浸泡時間、浸泡間距，從而實現(xiàn)溶劑浸泡除膠工藝效果最佳。（2）尋找或研發(fā)一種綜合性能更佳的硅膠溶解劑，實現(xiàn)完全無人工除膠，進一步提升除膠效率和效果。