CN101984368A

CN101984368A - 具有防鼠功能的线缆

Info

Publication number: CN101984368A
Application number: CN 201010581873
Authority: CN
Inventors: 杨世信; 魏成东; 肖斌; 肖文革; 夏榕; 朱亮
Original assignee: Corning Optical Fiber Cable Chengdu Co Ltd
Current assignee: Corning Optical Fiber Cable Chengdu Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-03-09

Abstract

具有防鼠功能的线缆，在缆芯外设置有纵包轧纹钢带结构层及高分子材料外护套层，在纵包轧纹钢带结构层外相邻设有由至少一根绕包形式的钢丝构成的结构层。试验结果表明，该结构的线缆不仅能耐鼠咬，而且能具有防止鼠类侵咬破坏的功能。

Description

具有防鼠功能的线缆

技术领域

本发明涉及一种线缆，具体的说是一种具有能防止鼠类啃咬破坏的功能、可优先但并非仅限用于室外光缆的线缆。

背景技术

线缆的防鼠问题一直是线缆行业中一个重要的研究方向。以目前在室外大量敷设的通信光缆为例，经过长时间的摸索，人们趋于采用绕包或纵包等形式的钢带、特别是钢带来防止鼠类的啃咬破坏。但实践发现，绕包钢带结构光缆不仅生产效率低下，而且对光缆的弯曲性能有较大影响；纵包钢带虽具有较高的生产效率，但由于目前鼠类大都具备一定的智能，可以通过纵包钢带的搭接处啃破光缆护层，因此采用单层钢带进行防鼠存在一定局限性。目前世界上主要的光缆制造商曾设计出双层或多层钢带护层结构的光缆，但其并不承诺防鼠指标，而只是延缓被鼠咬的时效，因此其只是具有耐鼠咬的功能，仍只能通过不停地更换光缆来保障通信畅通。

要达到防鼠的目的，首先需了解鼠类的咬啮能力。鼠类在各个地区都广为分布，虽不同的种属有不同的咬合力，但其共同点是都具有磨牙吮物习性。例如研究发现，对光缆等线缆啃咬最为凶狠的有松鼠亚目中的红腹松鼠、鼠类亚目中的褐家鼠和黄家鼠，这些鼠类是啮齿目中体性较大的种群。在申请号200920176889.3和200910167693.2的内容中，本申请人曾提出了一种可测试鼠咬强度的试验方法及相应的试验装置，为更科学合理地研究和设计具有防鼠功能的线缆提供了试验手段。

发明内容

针对上述问题，并根据试验结果，本发明提供了一种能具有防鼠类侵咬破坏功能的线缆结构。

本发明具有防鼠功能的线缆，是以现有在缆芯外设置有纵包轧纹钢带结构层及高分子材料外护套层的结构基础上，在纵包轧纹钢带结构层外再相邻设有由至少一根绕包形式的钢丝构成的结构层。其中所述的轧纹钢带为带有螺旋状或环状压轧纹路的钢带，护套层为在钢丝结构层外挤压一层聚烯烃等高分子护套材料，这样的结构使聚烯烃等高分子材料护套层同时与轧纹钢带结构层和钢丝结构层相互粘接，在钢丝不断开的情况下，这种粘接强度将使钢带和钢丝构成一个整体，达到防止鼠类进一步啃咬的目的。

上述具有防鼠功能的线缆结构中，所说纵包轧纹钢带结构层优选能承受刺穿张力≥80N、厚度为0.08mm～0.35mm和轧纹高度为0.3mm～0.8mm的耐腐蚀轧纹钢带。这里所说的轧纹高度是指相邻的轧纹波峰到波谷的高度。所说的刺穿张力测试可以采用本申请人已在公开号为CN101650279A的专利申请中所提出的试验方法进行。由于光缆钢带外被覆是硬度较小的聚烯烃等高分子材料，其本身易被鼠类啃掉。鼠咬后内层的钢带就将裸露于所处的外环境中。因此，如果该钢带容易锈蚀，一样也会造成防鼠能力的下降。因此，防鼠用基材钢带还应具有一定的防腐蚀性能要求，例如最优选是不锈钢带，较好的也可以为高镀铬高强度钢带、高强度不锈铁带，此外，也可以采用大厚度的镀铬钢带。

在对鼠类啃咬能力的研究中，美国内布拉斯加大学林肯分校在2008年有一篇比较详尽的报告，并拟和出鼠类咬合力的经验公式。对于杂食性鼠类亚目咬合力的经验公式和鼠类的体重线性相关：

log₁₀(咬合力) = 0.43(log₁₀(单体体重)) + 0.416； R² > 0.98

该公式的相关性（R²）大于98％，以上公式能准确地模拟出鼠类亚目的咬合力，数据相关性和可信度高。

对于坚果类啮齿动物（其中主要是松鼠亚目）咬合力的计算比较复杂，需要计算其咀嚼肌截面，并拟和出一个经验值Z_i，咬合力的计算公式为：

log₁₀ (咬合力) = 0.566 log₁₀ (Z_i) + 1.432； R² > 0.96

其中Z值的定义为：

Z_i = ((前后咀嚼肌长度)² × (内外侧咀嚼肌宽度))/6

该咬合力相关性（R²）为96％。

根据褐家鼠和黄家鼠的体重资料和以及红腹松鼠的咀嚼肌尺寸数据，最后依照公式分别得到褐家鼠的最大咬合力为33.9N，平均咬合力28.2N，黄家鼠的最大咬合力为28.1N，平均咬合力22.6N，红腹松鼠的最大咬合力为72.951 N ± 10.19 N，典型咬合力50.61 N ± 7.62 N（造成数据分散的因素是不同区域松鼠的体重差异）。因此，采用上述CN101650279A的测试方法试验结果显示，上述轧纹钢带结构层的承受张力等级优选为≥80N，能更有利于有效防止啮齿类动物的直接咬破或贯穿光缆的护层。

通过上述CN101650279A测试方法对不同材质的钢带制成的不同外径光缆样品进行测试发现，线缆的外径对模拟牙侧压力值有没有明显影响，显示了线缆的外径尺寸与鼠类的啃咬破坏力基本无关。对相同材质、相同厚度的钢带进行的进一步测试显示，其耐压力值随轧纹节距的改变而有明显不同。不同轧纹节距钢带的耐刺穿力试验结果如图1所示。试验结果显示，适当减小轧纹节距，可以获得更为理想的耐侧压力值，表明了钢带在自身强度和厚度一定的情况下，钢带的轧纹节距对防鼠咬的作用明显，控制适当范围的轧纹节距可以提高防鼠效果。这里所说纵包轧纹钢带结构层的轧纹节距，即相邻两轧纹波峰（或波谷）的间距。通过试验确定的钢带成型优化设计包括：

具有防鼠功能线缆中所说的纵包轧纹钢带的轧纹高度优选为0.4mm～0.7mm；

所说的纵包轧纹钢带结构层的轧纹节距优选为1.2mm～3.0mm，更好的是1.5mm～2.0mm，能够更为有效地防止鼠咬的侵害。

钢带的选择是依据其表面硬度，表面硬度越高，防护效果越好。且钢带的拉伸抗张强度和其表面硬度具有相关性，拉伸抗张强度越高，表面硬度越大。考虑到线缆行业的钢带纵包成型一般多采用通过处理的低碳钢带，其拉伸抗张强度大约在300～400MPa，此种钢带达到防鼠设计值＞80N时，其钢带厚度一般应需达0.25mm以上。若采用高拉伸抗张强度钢带时，钢带的厚度则可以适当减少，例如拉伸抗张强度为700～800MPa的钢带，其使用厚度可以接近现线缆行业常规使用的0.12～0.18mm范围内，这样不仅会减少光缆的重量，还有利于钢带纵包轧纹成型。

上述具有防鼠功能的线缆中，所说钢丝结构层中的钢丝具有一定的强度及耐蚀性，并具有一定的抗张屈服强度。试验显示，单根抗40N张力钢丝拉扯时的应变宜小于0.05％。因此所说的钢丝优选为拉伸模量＞150GPa和直径为0.25mm～1.2mm的磷化钢丝、不锈钢钢丝、铜包钢钢丝或镀锡铜包钢钢丝等形式的钢丝。

鼠类的啃咬体现在其咬合力的大小及张口度大小。张口度主要体现在鼠类在握紧材料后的扯动力。这种扯动力起作用受两个条件制约：一是要有足够的空间，二是其咀嚼肌能承受的最大张力，一旦扯动力大于其咀嚼肌能承受的最大张力，则动物将放弃对物体的继续扯动。试验表明，根据绕包钢丝的数量和方式不同，各相邻绕包钢丝的间距优选为5mm～70mm。

在上述基础上，所说钢丝结构层中钢丝的拉伸模量优选为150GPa~200GPa。

上述所说钢丝结构层的钢丝直径优选为0.4mm～0.8mm。

上述具有防鼠功能的线缆中，所说钢丝结构层的具体形式可以有多种不同的选择。例如一种方式，可以采用以相邻钢丝间距为5mm~40mm的单根钢丝或至少两根同方向绕包的钢丝构成。采用两根或两根以上绕包钢丝可以增加钢丝和护套的整体强度，更好的防止鼠咬。

另一种方式，是所说钢丝结构层可由两根以交叉方向绕包的钢丝构成，同向绕包钢丝的相邻钢丝间距为10mm~70mm。交叉绕包形式的结构增加了绕包的不规则性，同样可进一步提高阻止鼠类侵咬的能力。

试验表明，由于鼠类比较有智力，因此线缆被鼠咬啃开的位置多为纵包钢带的重叠处，鼠类会在被啃咬处找到钢带重叠处的缺陷，而钢带的直接搭接强度通常难以防止鼠类啃开。这就是不论钢带有多厚和/或多高的拉伸模量，只要存在搭接，就可能被鼠类咬穿的原因。本申请人在200820141595.2号专利中曾提出了一种在外护套结构中，采用了以与光缆的中心轴平行延伸方式设置有加强钢丝的结构，但其仍只能在一定程度上减少鼠害和起到耐鼠咬作用，难以达到防止鼠类侵害的目的。而将钢带焊成管状或绕包钢带并要相当的搭接宽度，但其成本过高和生产效率低下及成品率低下等问题，通常不能为实际生产所接受，且线缆等产品也不易剥离，使用操作性不好。

本发明上述在纵包轧纹钢带的外面绕包钢丝的结构，则可以满意地解决这一问题。对比试验的结果清楚显示，仅有纵包轧纹钢带的线（光）缆被鼠咬损坏严重，钢带的搭接处可被撕开，缆芯外漏，如图2所示。而在钢带外以间隔状用钢丝扎捆后，动物啃咬破坏试验的结果则大不相同，线（光）缆的外形则完好，证明了在一定节距范围内绕包钢丝后，钢带搭接处被破坏的几率近乎为零，不同绕包节距的抗鼠咬试验结果如图3所示。进一步的试验表明，在鼠咬张口空间上至少有1根或2根绕包的钢丝结构层作为阻碍，该钢丝具有一定强度，就可以达到锁住钢带搭接处的目的，使鼠牙基本无法啃咬到钢带，或通过钢带间重叠部位切入到光缆缆芯，从而达到良好的防鼠效果。在此基础上，通过外层挤压的聚烯烃等高分子护套材料，使其与钢带和钢丝结构层构成一个具有一定强度的整体结构，就可以达到不仅仅是耐鼠啃咬，而且能有效阻止鼠类侵咬线缆的防鼠目的和效果。

以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1不同轧纹节距钢带的耐刺穿力试验结果。

图2为常规的纵包轧纹钢带线缆被鼠咬后的外形。

图3为带有绕包钢丝的纵包轧纹钢带线缆被鼠咬后的外形。

图4是本发明的一种具有防鼠功能线（光）缆结构示意图。

图5是本发明的另一种具有防鼠功能线（光）缆结构示意图。

具体实施方式

图4是以光缆为例的一种本发明具有防鼠功能线缆的结构示意。在缆芯1的防水内护套4外侧，纵包一层轧纹不锈钢带2，钢带2的壁厚为0.125mm，钢带抗张强度为700MPa，轧纹高度为0.45mm，轧纹节距为1.8mm，经模拟鼠牙按CN101650279A方法测试，刺穿张力需达88N。在轧纹钢带2外，以单根直径为0.4mm的铜包钢丝3绕包（即图中的白色条纹），相邻的绕包钢丝3之间的间距为20mm。在绕包钢丝3外采用常规挤压工艺挤压有一层厚度为1.8mm的高密度聚烯烃护套料5。经上述测试方法测试，模拟鼠牙结构不能切入钢带2，可以达到防鼠的要求。

图5是本发明的另一种防鼠光（线）缆的结构示意。在缆芯1防水内护套4外侧，纵包一层抗张强度为700MPa、壁厚为0.15mm的轧纹不锈钢带2，轧纹高度为0.60mm，轧纹节距为2.4mm。经上述模拟鼠牙测试，贯穿张力需达185N。在轧纹钢带2外，以不同向的交叉方式螺旋绕包有两根直径均为0.36mm的不锈钢丝3，6，同向绕包钢丝间的间距均为40mm，在绕包不锈钢丝3外，采用常规挤管式工艺挤压一层厚度为2.0mm的高密度聚烯烃护套料5。该光缆经上述模拟鼠牙测试，模拟鼠牙结构不能切入钢带，可以达到防鼠的要求。

Claims

1. 具有防鼠功能的线缆，在缆芯（1）外设置有纵包轧纹钢带结构层（2）及高分子材料外护套层（5），其特征是在纵包轧纹钢带结构层（2）外相邻设有由至少一根绕包形式的钢丝构成的结构层（3，6）。

2. 如权利要求1所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说纵包轧纹钢带结构层（2）为承受刺穿张力≥80N、厚度为0.08mm~0.35mm和轧纹高度为0.3mm~0.8mm的耐腐蚀轧纹钢带。

3. 如权利要求2所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说纵包轧纹钢带（2）的轧纹高度为0.4mm～0.7mm。

4. 如权利要求2所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说纵包轧纹钢带结构层（2）的轧纹节距为1.2mm~3.0mm。

5. 如权利要求4所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说纵包轧纹钢带结构层（2）的轧纹节距为1.5mm~2.0mm。

6. 如权利要求1至5之一所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说钢丝结构层（3，6）中的钢丝为拉伸模量＞150GPa和直径为0.25mm~1.2mm的磷化钢丝、不锈钢钢丝、铜包钢钢丝或镀锡铜包钢钢丝，各相邻绕包钢丝的间距为5mm~70mm。

7. 如权利要求6所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说钢丝结构层（3，6）中钢丝的模量为150GPa~200GPa。

8. 如权利要求6所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说钢丝结构层（3，6）的钢丝直径为0.4mm~0.8mm。

9. 如权利要求6所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说钢丝结构层（3，6）为以相邻钢丝间距为5mm~40mm的单根钢丝或至少两根同方向绕包的钢丝构成。

10. 如权利要求6所述的具有防鼠功能的线缆，其特征是所说钢丝结构层（3，6）由两根以交叉方向绕包的钢丝构成，同向绕包钢丝的相邻钢丝间距为10mm~70mm。