聚氯乙烯絕緣電纜熱壓印字的試驗(yàn)分析

張宗濤， 李 平， 陳 江， 李 翔， 李 凡

（國(guó)家電線(xiàn)電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（甘肅），甘肅 天水741018）

0 引 言

電線(xiàn)電纜產(chǎn)品要求表面有制造廠名稱(chēng)、產(chǎn)品型號(hào)和額定電壓的連續(xù)識(shí)別標(biāo)志，標(biāo)志印字方式有油墨印字、熱壓印字和激光印刷，用不同的顏色或數(shù)字印刷在絕緣護(hù)套表面，標(biāo)志應(yīng)字跡清楚、容易辨認(rèn)、耐擦。

熱壓印字（以下稱(chēng)壓?。┩ㄟ^(guò)印字裝置將雕刻在印字輪上的凹凸字體以熱壓的方式把印字內(nèi)容壓印到線(xiàn)纜表面，一般適用于外徑較大的電纜，近年來(lái)也被一些企業(yè)用于小規(guī)格的電線(xiàn)電纜上，這種標(biāo)志保持時(shí)間長(zhǎng)、字體不脫落、無(wú)耗材、易維護(hù)，但印字輪加工成本較大、印字不完整、不能動(dòng)態(tài)打印米數(shù)［1］。

本文以有壓印標(biāo)志的電纜試樣為試驗(yàn)對(duì)象，分析了壓印對(duì)標(biāo)志清晰度、護(hù)套最薄點(diǎn)厚度和機(jī)械性能的影響。

1 壓印標(biāo)志的清晰度

1.1 標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

GB／T 5023—2008 《額定電壓 450／750 V 及以下聚氯乙烯絕緣電纜》［2］及 JB／T 8734—2016《額定電壓450／750 V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線(xiàn)和軟線(xiàn)》［3］規(guī)定，電纜標(biāo)志可以用油墨印字或采用壓印凸字在絕緣或護(hù)套上，所有標(biāo)志應(yīng)字跡清楚。

GB／T 6995—2008《電線(xiàn)電纜識(shí)別標(biāo)志方法》［4］規(guī)定，壓印標(biāo)志可采用凸印或凹印的型式，直接壓印在載體上，壓印標(biāo)志應(yīng)清晰或易于辨認(rèn)。標(biāo)志清晰度用目力檢查。

從上述規(guī)定可以看出，額定電壓450／750 V及以下聚氯乙烯絕緣電纜可以采用壓印的印刷方式，標(biāo)志應(yīng)字跡清楚。

1.2 壓印標(biāo)志的清晰度（與油墨印字標(biāo)志對(duì)比）

圖1是采用壓印標(biāo)志的電纜和油墨印字標(biāo)志的電纜試樣（1?！?＃），在不同的背景下拍攝的圖片，圖片上方為采用壓印的試樣，下方為采用油墨印字的試樣。其中：1＃試樣取自壓印的60227 IEC53（RVV）300／500 2×1，2＃試樣取自油墨印字的 RVVB 300／500 2×0.75，3＃試樣取自熱壓印字的 60227 IEC01（BV） 450／750 2.5，4＃試樣取自油墨印字的 RVVB 300／500 2×0.75。

清晰度指被觀察物上各細(xì)部影紋及其邊界的清晰程度，清晰度用目力檢查，沒(méi)有可以量化的判定指標(biāo)。

圖1 壓印與油墨印字標(biāo)志的對(duì)比

符合標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)志，應(yīng)能看清細(xì)部影紋和邊界，通俗地說(shuō)，應(yīng)能看清楚。從圖1可以看出，壓印標(biāo)志的清晰度不如油墨印字標(biāo)志；而且電纜規(guī)格小，壓印標(biāo)志的清晰度會(huì)變差，在有些光線(xiàn)下甚至難以觀察到印字內(nèi)容。

2 壓印對(duì)護(hù)套最薄點(diǎn)厚度的影響

按GB／T 2951.11—2008《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第11部分：通用試驗(yàn)方法——厚度和外形尺寸測(cè)量——機(jī)械性能試驗(yàn)》［5］：絕緣和護(hù)套厚度測(cè)量的試樣制備時(shí)，如果絕緣和護(hù)套上有壓印標(biāo)記凹痕，則會(huì)使該處厚度變薄，因此試件應(yīng)取包含該標(biāo)記的一段。

沿著60227 IEC53（RVV） 300／500 2×1電纜導(dǎo)體軸線(xiàn)方向，在有壓印的白色護(hù)套上切取兩個(gè)試樣（5＃、6＃），在測(cè)量投影儀上放大觀察，可以明顯看到壓印形成的壓痕，見(jiàn)圖2。

圖2 壓印在導(dǎo)體軸線(xiàn)方向形成的壓痕

沿著電纜垂直于導(dǎo)體軸線(xiàn)有壓印的護(hù)套平面切取兩個(gè)試樣（7＃、8＃），在電纜結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)中放大觀察，也可以明顯觀察到壓印形成的壓痕，見(jiàn)圖3。

對(duì)5?！?＃試樣壓痕處熱壓前的厚度、最大壓痕深度、壓痕處最薄點(diǎn)的厚度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù) GB／T 5023.5—2008《額定電壓 450／750 V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第5部分軟電纜（軟線(xiàn)）》， 60227 IEC53（RVV）300／500 2×1 護(hù)套厚度的規(guī)定值為0.8 mm，護(hù)套最薄點(diǎn)的厚度應(yīng)不小于0.58 mm。

圖3 壓印在垂直于導(dǎo)體軸線(xiàn)方向形成的壓痕

表1 試樣熱壓前厚度、最大壓痕深度、壓痕處最薄點(diǎn)厚度

由表1可以看出，壓痕處的護(hù)套厚度滿(mǎn)足護(hù)套最薄點(diǎn)厚度的規(guī)定值要求，壓印引起護(hù)套厚度明顯變化，8＃試樣最大壓痕深度為0.150 mm，達(dá)熱壓前厚度的20.5%。

電纜生產(chǎn)，無(wú)論熱壓形成的壓痕是否在護(hù)套的最薄處，都會(huì)增加護(hù)套工藝控制的難度，如果加大護(hù)套厚度，會(huì)增加護(hù)套材料的消耗，增加電纜生產(chǎn)成本。

3 壓印對(duì)護(hù)套機(jī)械性能的影響

熱壓印字壓痕引起護(hù)套最薄點(diǎn)厚度的變化，會(huì)進(jìn)一步影響到護(hù)套老化前后的機(jī)械性能。

從試樣護(hù)套上取3組啞鈴試樣，第一組測(cè)試有印字試樣老化前后的機(jī)械性能，第二組測(cè)試無(wú)印字試樣老化前后的機(jī)械性能，第三組在護(hù)套有印字側(cè)取樣測(cè)試?yán)匣昂蟮臋C(jī)械性能。測(cè)試使用CMT-0.5拉力試驗(yàn)機(jī)（拉力0～500 N，誤差≤1%；拉伸速率250 mm／min，誤差±50 mm／min），RL100 自然通風(fēng)老化箱（溫度：80℃，誤差±2℃），老化條件：溫度為（80±2） ℃，時(shí)間為 7 d。

根據(jù) GB／T 5023.5—2008，60227 IEC53（RVV）300／500 2×1應(yīng)使用 PVC／ST5型聚氯乙烯護(hù)套，護(hù)套的抗張強(qiáng)度最小中間值為10.0 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率最小中間值為150%，老化前后抗張強(qiáng)度最大變化率、斷裂伸長(zhǎng)率最大變化率為±20%。

3.1 有印字試樣老化前后的機(jī)械性能

第一組試樣（9?！?8＃）取自護(hù)套的有印字部分，測(cè)試?yán)匣昂蟮臋C(jī)械性能，其中：9?！?3＃為老化前試樣，14?！?8＃為老化后試樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 有印字試樣老化前后的機(jī)械性能

由表2可知：有印字護(hù)套試樣老化前后的機(jī)械性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如果有印字試樣的印字部分被啞鈴刀從中間分開(kāi)（如圖2），拉伸時(shí)試樣可能從印字壓痕處撕裂，使抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率明顯下降。

3.2 無(wú)印字試樣老化前后的機(jī)械性能

第二組試樣（19?！?8＃）取自護(hù)套的無(wú)印字部分，測(cè)試?yán)匣昂髾C(jī)械性能，其中：19＃～23＃為老化前試樣，24?！?8＃為老化后試樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 無(wú)印字試樣老化前后機(jī)械性能

由表3可以看出，無(wú)印字護(hù)套試樣老化前后的機(jī)械性能也符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)表2和表3的測(cè)試結(jié)果，有印字比無(wú)印字的試樣老化前的抗張強(qiáng)度下降18.7%，斷裂伸長(zhǎng)率下降24.7%；有印字比無(wú)印字的試樣老化后的抗張強(qiáng)度下降12.8%，斷裂伸長(zhǎng)率下降25.0%。

3.3 護(hù)套有印字側(cè)所取試樣老化前后的機(jī)械性能

按 GB／T 2951.11—2008［5］護(hù)套材料的取樣要求：在電纜制成條件下，需老化處理的試件應(yīng)取自緊靠未老化試驗(yàn)用試樣后面一段，老化和未老化試樣的拉力試驗(yàn)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。

按上述規(guī)定，第三組試樣29?！?8＃在護(hù)套有印字側(cè)取樣，測(cè)試有印字和無(wú)印字的試樣共存時(shí)，老化前后機(jī)械性能的變化，其中：29?！?3＃為老化前的試樣，34?！?8＃為老化后的試樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 有印字側(cè)護(hù)套試樣老化前后的機(jī)械性能

由表4可以看出，在有印字側(cè)護(hù)套取試樣，老化前后機(jī)械性能中的斷裂伸長(zhǎng)率的變化率超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)±20%的規(guī)定，這是由于測(cè)試有印字和無(wú)印字共存的試樣的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有離散性。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)聚氯乙烯絕緣電纜壓印的試驗(yàn)分析，可以得出：

（1）在小規(guī)格電纜上壓印標(biāo)志的清晰度較差，有時(shí)不易辨認(rèn)；

（2）壓印對(duì)絕緣護(hù)套最薄點(diǎn)有明顯影響；

（3）壓印會(huì)引起絕緣護(hù)套材料抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率明顯下降，且對(duì)老化前后的抗張強(qiáng)度變化率、斷裂伸長(zhǎng)率變化率有影響。