CMR高阻燃环保CAT6电缆的研发

吴士杰，陈劲，崔久德

（WuShijie，Chen Jing， Cui Jiude）

（江苏亨通线缆科技有限公司）

（Jiangsu Hengtong Wire & Cable Technology　Co.，Ltd.）

CMR高阻燃环保CAT6电缆的研发

吴士杰，陈劲，崔久德

（WuShijie，Chen Jing， Cui Jiude）

（江苏亨通线缆科技有限公司）

（Jiangsu Hengtong Wire & Cable TechnologyCo.，Ltd.）

“绿色环保阻燃电缆”是当今世界电缆制造业的发展方向，我国电线电缆行业不断致力于环保阻燃电缆的开发，以适应企业的生存、发展，以及与国际接轨并参与国际竞争。论文针对目前环保阻燃型数字电缆的制造，引进了CMR材料进行设计开发。

CMR高阻燃；安全环保；CAT6数据电缆

1　引言

随着IT业的飞速发展，综合布线系统传输频率向更高的带宽发展，6类缆将占据今后综合布线系统的主流地位，并随着人们对环境保护及生命财产安全意识的逐年增强，满足欧盟ROHS指令的环保型产品将替代传统的非环保型产品。而电子信息技术的膨胀式发展，使建筑综合布线用量也越来越大，且存在电力电缆及数据电缆混合敷设的状况（如图1），一旦发生火灾，后果不堪设想。对于拥有世界上最大宽带用户的庞大国内综合布线市场来说，满足高阻燃及欧盟ROHS指令的环保型6类缆将有着广阔的市场前景。

2　高阻燃环保型CAT6电缆的市场现状

20世纪80年代中期以来，随着网络技术的迅猛发展和计算机性能的不断提高，人们对综合布线系统性能的要求也越来越高。目前，网络传输速率已经从以前的10 Mb提高到100 Mb至155Mb、622Mb异步传输模式及更高的千兆比局域网技术模式。本产品带宽可以达到250MHz，能满足快速增长的综合布线系统对电缆的要求；并随着人们环境及安全意识的逐年增强，高阻燃环保型产品将替代传统的非环保型产品。

电缆作为火灾的发生源和传播源之一，其阻燃防火性能的优异程度，越来越受到电线电缆行业的关注。电缆燃烧时，有毒有害气体大量产生造成人员伤亡及设备受损。随着用户对阻燃电缆的深入了解，对于阻燃环保电缆的需求也越来越强烈。目前，通常由于电缆的绝缘皮层老化，导致其绝缘性能下降，造成电缆短路引起火灾；由于电缆中间接触电阻过大引起电缆电弧爆炸燃烧引起火灾，而火势沿电缆线路的蔓延更增加了火灾的危险性，且此时电缆已不能对数据进行传输，不能及时准确地把重要的信息传递出去，进一步造成了更重大的损失。本产品采用了CMR高阻燃产品，能满足快速增长的综合布线系统对高阻燃环保型数据电缆的要求，同时也符合电缆绿色制造的发展趋势。

随着网络技术的发展，综合布线在世界范围有着巨大的发展空间，根据千家综合网对3M中国有限公司、德特威勒电缆系统（上海）有限公司、美国康普国际控股有限公司、泰科电子（上海）有限公司、耐克森凯讯（上海）电缆有限公司等国际知名布线商的调查，显示在综合布线系统中铜缆所占的比例至少在70%以上，而6类缆综合布线系统将在欧洲市场上占据主导地位。

国际上的发达国家，各种产品的环保指标已经成为考核产品的必要项目。2011年7月1日，欧盟议会和理事会在欧盟官方公报上发布指令 2011/65/EU（ROHS 2.0）以取代2002/95/EC，基于铅、镉、汞、6价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等物质的危害性评估报告将应用到更加广泛的领域。REACH是欧盟法规《化学品的注册、评估、授权和限制》（REGULATION concerning the Registration， Evaluation，Authorization and Restriction of Chemicals），于2007年6月1日起实施，其中的高度关注物质（SVHC）经过多次调整，目前已经增加到161项。REACH要求制造商衡量其注册产品中的每一种化学成分（大约有3万种）对公众健康的潜在危害。REACH建立了这样的理念：社会不应该随便引入潜在危害不确定的新的材料、产品或技术。对我国不少线缆企业来说，这些指令无疑是一种更加隐蔽的技术性贸易壁垒，将给电线电缆企业尤其是出口数量大的企业带来较大的影响。但只有我们突破了种种技术壁垒，取得进入欧洲及世界市场的通行证，综合布线才能有着巨大的国际市场。由此可见，公司开发的满足欧盟环保指令的6类缆在世界上的市场需求也是非常巨大的。

3　现有产品的研究起点及水平

现有环保阻燃电缆具代表性的是低烟无卤阻燃电线电缆，它有良好的环保特性，燃烧时发烟量较低，而且构成低烟无卤电缆材料不含卤素，从而减少了对人身、仪器、设备的损害，有利于发生火灾时及时救援；虽然有良好的阻燃性、耐腐蚀性、极少烟雾浓度等优点，但是目前的低烟无卤材料，其阻燃水平还不能满足大量数据电缆敷设时的阻燃要求，同时在柔软度上亦不能满足狭小空间下的敷设要求。但新开发的CMR高阻燃环保电缆，采用PVC做基材，并考虑燃烧热、发烟量的控制，不仅在阻燃的级别上超越了现有的电缆水平，达到真正的高阻燃要求；同时，在保证高阻燃的前提下，对产品的机械性能及电气也有相应的要求与突破，真正意义上达到了高阻燃环保的要求。

4　CMR高阻燃环保型CAT6电缆产品设计

CMR高阻燃环保电缆具有较强的阻燃特性、稳定可靠的导电性能、良好的环保性能、防虫鼠害的特性，解决了现有阻燃电缆在使用中存在的问题与不足，提高了应用系统的稳定可靠性。

4.1技术路线

本产品采用的高阻燃CMR级PVC电缆料是以聚氯乙烯树脂为基材添加特种阻燃剂、消烟剂及稳定剂、增塑剂等元素，经特殊配方精密混炼加工而成。具有优异的阻燃性，较低的发热量及发烟量。当电缆结构设计合理时，通过CMR级电缆的UL1666燃烧试验，燃烧透光率亦可达到30%以上，具有良好的挤出加工性能；且由于本产品拥有高性能的环保能力，符合RoHS、Reach等欧洲的环保要求，成功地解决了传统电缆的环保问题，因此真正实现了CMR高阻燃环保CAT6电缆的阻燃以及环保能力。

4.1.1工艺流程

工艺流程为：导体拉丝—绝缘挤出--绞对—成缆—护套—成圈—检验出货。

4.1.2工艺控制：

1）绝缘单线

绝缘单线的生产控制对于CAT6电缆的性能影响至关重要。

（1）当导体或绝缘不是理想的圆柱时会造成电场畸变，影响电场的分布，从而影响电缆的许多项电气性能指标。如果导体不是圆柱体，意味着绝缘的厚度不均匀，那么在对绞工序后，两导体间的距离，即两导体间绝缘的厚度呈现周期性的变化。而当绝缘的不是圆柱体时，在对绞工序后会造成两导体的中心距呈现周期性的正弦或余弦变化。

严格控制导体椭圆度：如果成品拉丝模孔不圆，那么拉出的导体就不圆整；导体在挤塑前经过过线轮或其他装置时造成的损伤也有会使导体变形等。

严格控制绝缘圆度：如果挤塑温度过高，热的绝缘料在冷却前由于受到重力作用而下坠，造成绝缘不圆；挤塑模孔不圆也会造成绝缘不圆；绝缘芯线在过线轮或其他装置上造成擦伤等。

在生产高频网络线时，导体最大椭圆度不宜大于0.002mm，绝缘的最大椭圆度不宜大于0.007mm。

（2）绝缘偏芯会影响数字电缆的工作电容和电感从而引起阻抗的波动。通常情况下，随着线缆传输等级越高，同心度要求越高，例如，5类同心度要求不小于92%，超5类同心度不小于95%，6类及以上电缆时同心度应在97%以上。在此介绍两种简单快捷的偏芯度和同心度计算。

①测量4个对称点的壁厚，取最大值与最小值的差再除以2。例如，如果最大

壁厚为0.269，最小壁厚为0.263，那偏芯度就是（0.269-0.263）/2=0.003。

②测量4个对称点的壁厚，取最小值与最大值的比再乘以100%。例如，如果

最大壁厚为0.269，最小壁厚为0.263，那么同心度就是0.263/0.269×100%=97.7%。

（3）需要从以下几点来严格控制绝缘偏心：模具选用不当，模芯与导体间的间隙过大使导线在模芯内晃动造成偏芯；挤塑温度过高，在冷却前热的塑料因重力作用下坠而造成偏芯、模芯和模盖同心度达不到要求，这就需要更换模具。

（4）导体与绝缘的附着力不宜过小，也不宜过大。附着力过小，后续对绞和成缆工序会导致导体与绝缘之间的相对转动，造成微观上的不均匀，影响SRL值；而附着力过大，在有些场合下，会影响使用。因此，应根据电缆的具体使用情况，确定附着力的控制范围并严格控制。

（5）需要从以下几点严格控制导体和绝缘附着力：首先，严格控制导体挤塑前的预热温度，这是控制导体和绝缘附着力的关键，预热温度不能过高或过低；其次，严格控制导体的清洁程度，如果导体在进入挤塑机前不能彻底干燥，那么导体上的液体在受热时可能气化，影响导体与绝缘的附着力，还有可能导致导体表面质量不好；最后，需要严格控制挤塑后的冷却速度，第一段冷却必须确保是热水，特别是气温较低的季节。

2）绞对工序

对绞对的绞合节距进行合理设定，节距误差控制在±2 mm。绞对结构对称稳定，经过反复的试制、验证，摸索掌握绞对合理的节距设定。并且稳定地控制收放线张力。同时还应考虑绞对的退扭率，测试频率越高，要求的退扭率也越大。

3）成缆工序

绞合过程对放线的张力要求较高，针对这种特殊性，在电缆的成缆过程中，通过放线张力的控制、模具的合理配置等手段，保证缆芯结构的稳定一致。

4）护套

由于产品需要满足UL CMR燃烧试验，选用满足UL CMR要求的护套材料，通过调模具的配置及收放线张力的控制，保证护套圆整，松紧度一致，护套与缆芯间要紧密结合，尽量少留空隙。最后需保证成品性能的一致性及稳定性；采用盘具装盘，这样可以保证后续存放运输时电缆的稳定性。

5）总体要求

为了满足CMR高阻燃、环保及要达到CAT6电缆的性能，各道生产工序均要控制环境的卫生和生产设备的张力稳定性。

4.1.3主要技术指标

1） 环保性能：满足SJ/T 11365-2006 电子信息产品中有毒物质的检测方法；

2） 阻燃性能：满足UL 1666 CMR；

3） 电气性能：满足TIA 568C.2；

4） 单根导体直流电阻：≤7.4Ω/100m；

5） 线对直流电阻不平衡：≤2.5%；

6） 线对工作电容：≤5.6nF/100m；

7） 对地电容不平衡：≤330pF/100m；

8） 插入损耗（IL）性能：≤25.4dB/100m、250MHz，远低于参考标准中规定的≤32.8dB/100m、250MHz，富裕量达到7.4dB；

9） 输入阻抗（Z0）性能： 1～250MHz：（100±10）Ω，其稳定性，高于参考标准中规定的（100±15）Ω。

4.1.4产品性能测试

产品通过：UL CMR安全规范及性能认证、RoHS环保检测。

4.2CMR阻燃材料

高阻燃CMR级PVC电缆料是以聚氯乙烯树脂为基材添加特种阻燃剂、消烟剂及稳定剂、增塑剂等，经特殊配方精密混炼加工而成。CMR高阻燃环保电缆具有较强的阻燃特性、稳定可靠的导电性能、良好的环保性能及防虫鼠害的特性，解决了现有阻燃电缆在使用中存在的问题与不足，提高了应用系统的稳定可靠性。

5　结束语

电线电缆产品出口到欧盟的技术壁垒，其中阻燃要求和环保指令是至关重要的。随着人们对电线电缆火灾危险性认识不断加深，为减少电线电缆火灾造成的损失，人们对电线电缆的防火特性、安全可靠性、环保性提出了更高的要求，加上数据传输的频率不断增加，高阻燃环保型CAT6电缆的开发研究也不断受到国内外制造商的关注，同时也推动了国内对于高端高阻燃环保型电缆的发展。

The Research and Design of CMR High Flame Resistant Environmental Friendly CAT 6 Cable

CMR high flame resistant； safe and environmental friendly； CAT 6 cable

【 Abstract】 "Environmental friendly flame resistant cable " is the development direction of the world's cable manufacturing industry. National cable industry is continuously committed to the development of environmentally friendly flame retardant cable to be in line with international standard and to take part in the international market competition. And this article introduced CMR materials according to the demand of environmental friendly flame retardant data cable currently.