基于硅胶溶解剂的纵向水密电缆分屏蔽网除胶工艺研究

吴凯

（第七一五研究所，杭州，310023）

水密电缆在声呐设备中扮演着重要角色，按密封方式可分为横向水密和纵向水密两大类。网电混合水密电缆作为一种重要的纵向水密电缆，主要由芯线、硅橡胶、分屏蔽网、橡胶内护套、绕包带、屏蔽网、橡胶外护套组成[1]。在将网电混合水密电缆与连接器对接时，为了方便电缆芯线焊接和保证分屏蔽网接地，需要将分屏蔽网上的硅橡胶清除干净，而目前通过物理方法清除费时且不干净，影响后续工作。

硅橡胶作为一种有机物，可以被甲苯、石油醚等溶解[2]。基于有机物相似相溶原理，分屏蔽网上硅橡胶也可以通过合适的有机溶剂进行溶解去除。本文选取了Caster3100 硅胶溶解剂对分屏蔽网进行除胶实验，研究该硅胶溶解剂的除胶能力、虹吸能力，芯线绝缘层、橡胶护套的溶胀效应，以及对橡胶护套拉伸强度的影响。

1 溶解实验

1.1 材料与设备

材料：某型网电混合水密电缆样段，Caster3100硅胶溶解剂（苯磺酸 30%～50%、二氯甲烷30%～55%），酒精，纸巾。

仪器：250 ml 烧杯，LINKS 电子数显卡尺（精度0.01 mm），计时器，裁片机，TY-8000 伺服控制材料试验机，FLUKE1535 绝缘电阻测量仪（500 V档，量程上限显示>528 GΩ）。

1.2 实验方法

将网电混合水密电缆裁剪成4样段，标记为1～4号，对4 个样段进行相同的除胶预处理、芯线预处理和刻度标记，实验样段浸泡实验前如图1 所示。

图1 网电混合水密电缆样段浸泡实验前

将1 号样段插入装有100 ml Caster3100 溶剂的烧杯中，利用电源低频线卡住烧杯内部，使其不发生晃动，如图2 所示。观察并记录1 号样段在溶剂浸泡下每隔5 min 分屏蔽网上硅橡胶的溶解情况（未溶解、开始溶解、未完全溶解、完全溶解）、虹吸情况以及芯线绝缘层的溶胀情况。2～4 号样段重复1 号样段的实验。

图2 样段浸泡示意图

2 实验结果

2.1 分屏蔽网硅橡胶在Caster 溶剂浸泡下的溶解情况

1～4 号样段分屏蔽网硅橡胶在Caster 溶剂浸泡中不同时刻下的溶解情况见表1，浸泡20 min 时的溶解情况见图3。由表1 和图3 可知，分屏蔽网硅橡胶在Caster溶剂中浸泡20 min左右能很好地被清除，说明Caster 硅胶溶解剂对分屏蔽网硅橡胶有着较好的溶解效果。

表1 分屏蔽网硅橡胶溶解情况

图3 浸泡20 min 时的溶解情况

2.2 分屏蔽网硅橡胶在Caster 溶剂浸泡下的虹吸情况

分屏蔽网硅橡胶在Caster 溶剂浸泡中不同时刻下的虹吸情况见表2。由表2 和图3 可知，屏蔽网硅橡胶在Caster溶剂中浸泡15 min左右虹吸现象就都达到稳定，虹吸高度稳定值都在8 mm 左右，说明Caster 溶剂的虹吸能力可控且较弱。

表2 分屏蔽网硅橡胶虹吸情况

2.3 芯线绝缘层在Caster 溶剂浸泡下的溶胀情况

芯线绝缘层在Caster 溶剂浸泡中不同时刻下的溶胀情况见表3。由表3 和图3 可知，芯线绝缘层（材质是聚乙烯）在Caster 溶剂中浸泡20 min 内直径未发生变化。说明Caster 溶剂不会使芯线绝缘层发生溶胀，与聚乙烯能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）、常温下不溶于一般溶剂的理论相符[3]。

表3 芯线绝缘层在两种溶剂浸泡下的溶胀情况

2.4 Caster 溶剂浸泡间距对电缆绝缘的影响

用绝缘表500 V 档测20 个电缆样段不同浸泡间距下浸泡前、浸泡后纸巾擦干、酒精擦洗后及24 h 后的芯线间、屏蔽间及芯线屏蔽之间绝缘值及达到该绝缘值所花的时间，并做好记录。数据表明，不同浸泡间距各种状态时的电缆芯线间、芯线与屏蔽间的绝缘值都满足2 s >528（表示绝缘值达到量程上限只需2 s，说明电缆绝缘好）。不同浸泡间距前后对比如图4 所示，电缆屏蔽间的绝缘值如表4所示（表中，30 s>20 表示30 s 只能达到20 GΩ，说明电缆绝缘相对不好）。

图4 不同浸泡间距前后对比

表4 不同浸泡间距各种状态时电缆屏蔽间的绝缘值

由表4 可知，10～25 mm 浸泡间距结果都满足芯线、屏蔽及芯线屏蔽之间≥200 MΩ 的工艺要求。但当浸泡间距≤15 mm 时，电缆屏蔽间的绝缘值可能由于溶剂与酒精挥发受潮导致下降和上升慢。为了保证电缆芯线间、芯线与屏蔽之间、屏蔽之间的绝缘可靠，同时保证一定的除胶效果，浸泡间距选择20 mm 比较合适，浸泡后通过纸巾和酒精清洁避免溶剂腐蚀。硅橡胶未清除部分通过人工清除。

2.5 橡胶护套在Caster 溶剂浸泡下的溶胀情况

将橡胶护套裁剪成8 个相同的长方形试样，依次标记为1～8 号。其中1～4 号作为实验组，5～8 号为对照组。测量并记录1～4 号试样的初始长度以及在Caster3100 硅胶溶解剂中浸泡24 h 后的长度。橡胶护套溶胀情况如表5 所示，溶胀效果对比参见图5。

表5 护套试样溶胀情况

图5 橡胶护套溶胀效果对比示意图

由表5 和图5 可知，橡胶护套在Caster3100 溶剂中浸泡24 h 的溶胀率4.3%左右，说明该溶剂对橡胶护套的溶胀影响较小。

2.6 护套层在Caster 溶剂浸泡前后的拉伸强度变化情况

对电缆护套层进行取样，由裁片机制作成20个标准试件，依次标记为1～20 号。1～10 号不浸泡，11～20 号进行Caster 溶剂浸泡20 min 试验,用游标卡尺对拉伸位置取3 个点进行厚度和宽度测量，然后用拉力试验机对标准试件分别进行拉伸试验，拉伸试验如图6 所示。

图6 拉伸试验示意图

20 个标准试件拉伸试验结果如表6 所示，断裂示意图如图7 所示。由表6 可知，用Caster 溶剂浸泡的标准试件与未浸泡的标准试件拉伸强度区别不大，都满足设计要求。

表6 20 个标准试件拉伸试验结果

图7 20 个标准试件断裂示意图

3 溶剂浸泡除胶与手工除胶工艺对比

通过工装固定及限位，保证溶剂除胶的可靠及安全，工装示意如图8 所示。从效率角度比较，溶剂浸泡除胶加上少量人工除胶和清洗所花时间总共30 min 左右，而手工除胶需要150 min 左右，溶剂除胶效率提升5 倍。从效果角度比较，溶剂浸泡除胶效果比手工除胶效果更好，两种方法效果比对见图9。

图8 工装示意图

图9 溶剂除胶（左）与手工除胶（右）效果对比图

4 结论

本文首次提出并实现使用硅胶溶解剂除胶方法对网电混合纵向水密电缆分屏蔽网上的硅橡胶进行去除，验证了有机物相似相溶原理。溶剂浸泡除胶替代了目前行业内网电混合纵向水密电缆手工除胶工艺，除胶效率和效果得到极大提升，有着良好的推广应用价值。同时可以考虑从以下几方面对本课题进行更深入研究：（1）针对本文中的硅胶溶解剂，进一步研究电缆最佳浸泡时间、浸泡间距，从而实现溶剂浸泡除胶工艺效果最佳。（2）寻找或研发一种综合性能更佳的硅胶溶解剂，实现完全无人工除胶，进一步提升除胶效率和效果。