聚氯乙烯絕緣電纜熱壓印字的試驗分析

張宗濤， 李 平， 陳 江， 李 翔， 李 凡

（國家電線電纜質量監督檢驗中心（甘肅），甘肅 天水741018）

0 引 言

電線電纜產品要求表面有制造廠名稱、產品型號和額定電壓的連續識別標志，標志印字方式有油墨印字、熱壓印字和激光印刷，用不同的顏色或數字印刷在絕緣護套表面，標志應字跡清楚、容易辨認、耐擦。

熱壓印字（以下稱壓印）通過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容壓印到線纜表面，一般適用于外徑較大的電纜，近年來也被一些企業用于小規格的電線電纜上，這種標志保持時間長、字體不脫落、無耗材、易維護，但印字輪加工成本較大、印字不完整、不能動態打印米數［1］。

本文以有壓印標志的電纜試樣為試驗對象，分析了壓印對標志清晰度、護套最薄點厚度和機械性能的影響。

1 壓印標志的清晰度

1.1 標志的標準規定

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和軟線》［3］規定，電纜標志可以用油墨印字或采用壓印凸字在絕緣或護套上，所有標志應字跡清楚。

GB／T 6995—2008《電線電纜識別標志方法》［4］規定，壓印標志可采用凸印或凹印的型式，直接壓印在載體上，壓印標志應清晰或易于辨認。標志清晰度用目力檢查。

從上述規定可以看出，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，標志應字跡清楚。

1.2 壓印標志的清晰度（與油墨印字標志對比）

圖1是采用壓印標志的電纜和油墨印字標志的電纜試樣（1＃～4＃），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部影紋及其邊界的清晰程度，清晰度用目力檢查，沒有可以量化的判定指標。

圖1 壓印與油墨印字標志的對比

符合標準要求的標志，應能看清細部影紋和邊界，通俗地說，應能看清楚。從圖1可以看出，壓印標志的清晰度不如油墨印字標志；而且電纜規格小，壓印標志的清晰度會變差，在有些光線下甚至難以觀察到印字內容。

2 壓印對護套最薄點厚度的影響

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

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

圖2 壓印在導體軸線方向形成的壓痕

沿著電纜垂直于導體軸線有壓印的護套平面切取兩個試樣（7＃、8＃），在電纜結構測試系統中放大觀察，也可以明顯觀察到壓印形成的壓痕，見圖3。

對5＃～8＃試樣壓痕處熱壓前的厚度、最大壓痕深度、壓痕處最薄點的厚度進行測量，結果見表1。

根據 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）》， 60227 IEC53（RVV）300／500 2×1 護套厚度的規定值為0.8 mm，護套最薄點的厚度應不小于0.58 mm。

圖3 壓印在垂直于導體軸線方向形成的壓痕

表1 試樣熱壓前厚度、最大壓痕深度、壓痕處最薄點厚度

由表1可以看出，壓痕處的護套厚度滿足護套最薄點厚度的規定值要求，壓印引起護套厚度明顯變化，8＃試樣最大壓痕深度為0.150 mm，達熱壓前厚度的20.5%。

電纜生產，無論熱壓形成的壓痕是否在護套的最薄處，都會增加護套工藝控制的難度，如果加大護套厚度，會增加護套材料的消耗，增加電纜生產成本。

3 壓印對護套機械性能的影響

熱壓印字壓痕引起護套最薄點厚度的變化，會進一步影響到護套老化前后的機械性能。

從試樣護套上取3組啞鈴試樣，第一組測試有印字試樣老化前后的機械性能，第二組測試無印字試樣老化前后的機械性能，第三組在護套有印字側取樣測試老化前后的機械性能。測試使用CMT-0.5拉力試驗機（拉力0～500 N，誤差≤1%；拉伸速率250 mm／min，誤差±50 mm／min），RL100 自然通風老化箱（溫度：80℃，誤差±2℃），老化條件：溫度為（80±2） ℃，時間為 7 d。

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

3.1 有印字試樣老化前后的機械性能

第一組試樣（9＃～18＃）取自護套的有印字部分，測試老化前后的機械性能，其中：9＃～13＃為老化前試樣，14＃～18＃為老化后試樣，試驗結果見表2。

表2 有印字試樣老化前后的機械性能

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

3.2 無印字試樣老化前后的機械性能

第二組試樣（19＃～28＃）取自護套的無印字部分，測試老化前后機械性能，其中：19＃～23＃為老化前試樣，24＃～28＃為老化后試樣，試驗結果見表3。

表3 無印字試樣老化前后機械性能

由表3可以看出，無印字護套試樣老化前后的機械性能也符合標準要求。

根據表2和表3的測試結果，有印字比無印字的試樣老化前的抗張強度下降18.7%，斷裂伸長率下降24.7%；有印字比無印字的試樣老化后的抗張強度下降12.8%，斷裂伸長率下降25.0%。

3.3 護套有印字側所取試樣老化前后的機械性能

按 GB／T 2951.11—2008［5］護套材料的取樣要求：在電纜制成條件下，需老化處理的試件應取自緊靠未老化試驗用試樣后面一段，老化和未老化試樣的拉力試驗應連續進行。

按上述規定，第三組試樣29＃～38＃在護套有印字側取樣，測試有印字和無印字的試樣共存時，老化前后機械性能的變化，其中：29＃～33＃為老化前的試樣，34＃～38＃為老化后的試樣，試驗結果見表4。

表4 有印字側護套試樣老化前后的機械性能

由表4可以看出，在有印字側護套取試樣，老化前后機械性能中的斷裂伸長率的變化率超過了標準±20%的規定，這是由于測試有印字和無印字共存的試樣的抗張強度和斷裂伸長率有離散性。

4 結 論

通過對聚氯乙烯絕緣電纜壓印的試驗分析，可以得出：

（1）在小規格電纜上壓印標志的清晰度較差，有時不易辨認；

（2）壓印對絕緣護套最薄點有明顯影響；

（3）壓印會引起絕緣護套材料抗張強度、斷裂伸長率明顯下降，且對老化前后的抗張強度變化率、斷裂伸長率變化率有影響。