CN102508345A - 一种通信光缆加强芯及制备方法和专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于光缆技术领域，具体地讲涉及一种用于制备通信光缆的加强芯和该加强芯的制备方法和制备该加强芯的专用设备。即利用由机架、设置有张力机构的树脂浸渍容器、预成型器、加热固化机构、塑料熔融机构、包裹层冷却机构和和设置有动力机构的布卷轴构成的专用设备，通过浸树脂、预成型、固化、制备包裹层、冷却和卷轴工序即可制备出包括由若干根排列为圆形的、其均匀涂覆有树脂层的玻璃纤维和均匀混合于其中的碳纤维构成芯体和涂覆于芯体外壁上的塑料层构成的通信光缆加强芯。该通信光缆加强芯具有重量轻、制备成本低、抗拉强度高和使用寿命长的特点。

Description

一种通信光缆加强芯及制备方法和专用设备

技术领域

本发明属于光缆技术领域，具体地讲涉及一种用于制备通信光缆的加强芯、该加强芯的制造方法和制造该加强芯的专用设备。

背景技术

光导通信需要数百、上千甚至上万公里的光缆。光缆一般埋入地下，地下土质成分、状态复杂，或干燥、或潮湿，或呈酸性、或呈碱性。光缆在地下铺设时要经过复杂的地形地貌，或爬过山丘，或穿过湖泊。复杂的土质和地形地貌给光缆提出了很高的要求：其一，具有足够的抗拉强度及模量，保证其在施工和运行过程中不产生裂纹或断裂；其二，要求其具有很好的耐腐蚀性，保证其在运行过程中不被复杂的土壤腐蚀，影响其寿命和通信信号。

光缆的结构由加强芯、附着于加强芯上的光纤以及包裹于光纤外的外皮组成，而光缆加强芯的强度和韧性决定了光缆性能和使用寿命，即加强芯应当具有足够的强度和韧性，保证柔软的光纤不会因外界因素（如卷圈、拐弯等）影响而受损破坏，进而保证通信稳定，信号正常。由于光缆在长期的运行过程中，受外界环境因素的影响，外皮有时会产生裂纹，甚至裂缝，水分、泥土等会进入到光缆内部，侵蚀加强芯。因此要求加强芯具有很好的耐腐蚀性能，保证使用时间内不被外部介质腐蚀，保证通信不会在一定时间内中断，给维修赢得时间。

目前构成光缆的加强芯为金属材料制成，尽管能够保证其具有光洁的表面、具有足够的抗拉强度和模量，但利用金属材料的加强芯构成的光缆其存在着电绝缘性能差、制造和维护成本高、抗腐蚀性能差、重量大和寿命短的缺陷。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种质轻、耐腐蚀且表面光洁度高、具有足够抗拉强度和模量的通信光缆加强芯；

本发明的第二目的就是提供制备上述通信光缆加强芯的方法；

本发明的第三目的就是提供制备上述通信光缆加强芯的专用设备。

实现本发明第一目的提出的通信光缆加强芯的技术方案为：

一种通信光缆加强芯，包括由若干根排列为圆形的、其均匀涂覆有树脂层的玻璃纤维和均匀混合于其中的碳纤维构成芯体和涂覆于芯体外壁上的塑料层构成。

其附加技术特征包括：

所述的碳纤维的根数为玻璃纤维十分之一到三分之一；

所述的玻璃纤维和碳纤维均匀排列，相邻排的玻璃纤维和/或碳纤维之间错位设置。

实现本发明第二目的制备上述通信光缆加强芯的技术方案为：

第一步，浸树脂

将若干根的玻璃纤维和为玻璃纤维十分之一到三分之一根的碳纤维均匀混合并施加张力后排列成若干排，经过张拉机构张拉穿过设置有改性环氧树脂的树脂浸渍容器，使得玻璃纤维和碳纤维上均匀浸有树脂；

第二步，预成型

将浸有树脂的玻璃纤维和碳纤维置入预成型器，形成截面为圆盘形状的纤维束；

第三步，固化

将截面为圆盘状的纤维束通过成型模具成型，并固化形成玻璃钢芯体；

第四步，制备包覆层

将玻璃钢芯体经过融化后的无规聚丙烯塑料，在其表面形成光滑的塑料包覆层；

第五步，冷却

使得包裹有塑料包覆层的玻璃钢芯体通过冷却形成通信光缆加强芯；

第六步，卷轴

通过动力机构带动的卷轴卷起。

另外，所述的玻璃纤维为无碱无捻玻璃纤维，所述的碳纤维为无捻碳纤维；所述浸树脂中的混合的玻璃纤维和碳纤维排列成1—3排。

实现本发明第三目的技术方案为：

制备通信光缆加强芯的专用设备，包括机架、设置有张力机构的树脂浸渍容器、预成型器、固化机构、塑料熔融机构、包覆层冷却机构和设置有动力机构的卷轴构成；其中，

所述的机架由固定有若干的纤维轴构成；

所述的预成型器为圆盘结构，圆盘上均匀设置有均匀排列的圆孔，相邻排的圆孔间错位设置。

所述的固化机构由筒体成型模具和固化件构成，其中所述的筒体成型模具为具有锥度的筒体构成；

所述的张拉机构设置于树脂浸渍容器的两侧，使得玻璃纤维和碳纤维能够拉直并产生一定的张力，使得树脂黏粘均匀。

其中，所述圆筒状成型模具的筒体为弧线形状或抛物线结构。

本发明提供的通信光缆加强芯同现有技术相比具有以下优点：其一，由于构成的通信光缆加强芯是由玻璃纤维、树脂形成的玻璃钢材料制成，因此其具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好和制备成本低的特点；其二，由于在构成的通信光缆加强芯中加入有碳纤维，使得加强芯的抗拉强度大大提高；其三，由于在构成的通信光缆加强芯的外表面涂覆有一层塑料材料，使得加强芯外表面的光洁度极高，可以避免所附着的光纤磨损、折断现象的发生。该通信光缆加强芯可以代替目前通信光缆中所使用的金属材料加强芯，具有使用寿命长的特点。

附图说明

图1为本发明提供的通信光缆加强芯的截面结构示意图；

图2为制备上述通信光缆加强芯的专用设备的结构示意图；

图3为构成上述专用设备预成型器圆盘的结构示意图；

图4为构成上述专用设备固化机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所提出的通信光缆加强芯的结构及其制备的专用设备和制备过程做进一步说明。

如图1所示为本发明提供的通信光缆加强芯的截面结构示意图，即光缆加强芯包括由若干根排列为圆形的、其均匀涂覆有树脂层1的玻璃纤维2和均匀混合于其中的碳纤维3构成芯体和涂覆于芯体外壁上的塑料层4构成。其中混合于玻璃纤维中的碳纤维3对于所构成的通信光缆加强芯来讲起到了抗拉加强筋的作用，若干根排列为圆形的玻璃纤维相互黏合凝固在一起形成玻璃钢结构。

如图2所示为制备上述通信光缆加强芯的专用设备的结构示意图，构成该设备的组成依次包括固定有若干纤维轴5的机架、设置有张力机构6的树脂浸渍容器7、设置有均匀排列圆孔8的圆盘形状的预成型器9、由固化件11和具有锥度的圆筒状成型模具10构成的固化机构、塑料熔融机构19、冷却机构12和设置有动力机构的布卷轴13构成。

在上述的专用设备的结构中，为了使得浸有树脂的玻璃纤维和碳纤维能够拢在一起形成实心结构，构成预成型器圆盘上的圆孔均匀设置，并且相邻排14、15的相邻圆孔16、17间错位设置（如图3所示）；上述构成固化机构的成型模具为其筒壁面18呈如图4所示的弧线状（抛物线）结构筒状，该弧线状（抛物线）结构筒状的筒形成型模具能够使得由预成型器出来的纤维束均匀的收缩拢在一起，形成匀实的实芯构造；冷却机构12既可以采用风冷冷却机构，也可以是水冷冷却机构，其目的是使得涂覆于纤维束外壁上的塑料层和纤维束内部的树脂能够同步冷却，防止纤维束内部产生预应力和塑料层和纤维束之间产生脱落现象。

利用上述专用设备制备通信光缆加强芯的实施例：

第一步，将规格同为2400tex 的54根的无碱无捻玻璃纤维和9根无捻碳纤维均匀混合排列设置在机架上排成两排，经过张拉机构张拉穿过装有ZTE—500改性环氧树脂的树脂浸渍容器，使得玻璃纤维和碳纤维上均匀浸有树脂；

第二步，将浸有树脂的玻璃纤维和碳纤维穿过均匀排列由圆孔的预成型器中，每一圆孔只穿过一根玻璃纤维或碳纤维，使其形成截面为圆形的纤维束；

第三步，截面为圆状的黏和有树脂的纤维束通过筒状的成型模具，同时利用紫外光源对筒状成型模具照射，使得收缩并拢在一起的纤维束固化形成玻璃钢芯体；

第四步，设置装有熔融状无规聚丙烯塑料的容器，将上述成型的玻璃钢芯体通过该容器，使其表面形成光滑的塑料包覆层；

第五步，使得包裹有塑料包覆层的玻璃钢芯体通过水冷或风冷的方式由冷却机构冷却形成通信光缆加强芯，再通过动力机构卷轴。

在制备通信光缆加强芯的工艺中，

——首先，根据所需制备的通信光缆加强芯的规格来选择无碱无捻玻璃纤维和无捻碳纤维的数量和规格。无碱无捻玻璃纤维和无捻碳纤维两种纤维的选择最好选择相同规格，也可以选择不同的规格，例如无捻碳纤维使用2400tex，无碱无捻玻璃纤维既可以使用2400tex、也可以采用4800tex，或同时使用4800tex；在二者的选择比例上，无捻碳纤维的根数选择可以根据所设计的通信光缆加强芯的抗拉强度要求选择使用玻璃钢纤维根数的三分之一到十分之一之间。其中，无捻碳纤维是为了提高所制备成的通信光缆加强芯的抗拉强度。

——无碱无捻玻璃纤维和无捻碳纤维在机架的纤维轴上既可以排成两排也可以排列成一排或三排，其目的是为了使得两种纤维在改性环氧树脂的树脂浸渍容器中能够均匀的浸挂，并且能够方便的使纤维穿入预成型器的孔中，避免出现纤维之间的交叉、摩擦和挂蹭，造成两种纤维上的树脂层发生变化导致不能很好黏合现象发生。

——抗拉模量是通信光缆加强芯的一个重要指标，抗拉模量越高，光缆加强芯的韧性就越大；反之越低。无捻碳纤维的使用不仅能够增加通信光缆加强芯的抗拉强度，同时提高了其抗拉模量。

Claims (8)

1.一种通信光缆加强芯，其特征在于：包括由若干根排列为圆形的、其均匀涂覆有树脂层的玻璃纤维和均匀混合于其中的碳纤维构成芯体和涂覆于芯体外壁上的塑料层构成。

2.根据权利要求1所述一种通信光缆加强芯，其特征在于：所述的碳纤维的根数为玻璃纤维六分之一到三分之一。

3.根据权利要求1所述一种通信光缆加强芯，其特征在于：所述的玻璃纤维和碳纤维均匀排列，相邻排的玻璃纤维和/或碳纤维之间错位设置。

4.制备上述权利要求1所述的一种通信光缆加强芯的工艺包括下列步骤：

第一步，浸树脂

将若干根的玻璃纤维和为玻璃纤维十分之一到三分之一根的碳纤维均匀混合并施加张力后排列成若干排，经过张拉机构张拉穿过设置有改性环氧树脂的树脂浸渍容器，使得玻璃纤维和碳纤维上均匀浸有树脂；

第二步，预成型

将浸有树脂的玻璃纤维和碳纤维置入预成型器，形成截面为圆盘形状的纤维束；

第三步，固化

将截面为圆盘状的纤维束通过成型模具成型，并固化形成玻璃钢芯体；

第四步，制备包覆层

将玻璃钢芯体经过融化后的无规聚丙烯塑料，在其表面形成光滑的塑料包覆层；

第五步，冷却

使得包裹有塑料包覆层的玻璃钢芯体通过冷却形成通信光缆加强芯；

第六步，卷轴

通过动力机构带动的卷轴卷起。

5.根据权利要求4所述的一种通信光缆加强芯的制备工艺，其特征在于：所述的玻璃纤维为无碱无捻玻璃纤维，所述的碳纤维为无捻碳纤维。

6.根据权利要求4所述的一种通信光缆加强芯的制备工艺，其特征在于：所述浸树脂中的混合的玻璃纤维和碳纤维排列成1—3排。

7.制备权利要求1所述一种通信光缆加强芯的专用设备，其特征在于：包括机架、设置有张力机构的树脂浸渍容器、预成型器、加热固化机构、塑料熔融机构、包裹层冷却机构和和设置有动力机构的布卷轴构成；其中，

所述的机架由固定有若干的纤维轴构成； 

所述的预成型器为圆盘结构，圆盘上均匀设置有均匀排列的圆孔，相邻排的圆孔间错位设置；

所述的加热固化机构由筒体成型模具和加热机构构成，其中所述的筒体成型模具为具有锥度的筒体构成；

所述的张拉机构设置于树脂浸渍容器的两侧，使得玻璃纤维和碳纤维能够拉直并产生一定的张力，使得树脂黏粘均匀。

8.根据权利要求7所述的制备一种通信光缆加强芯的专用设备，其特征在于：所述圆筒状成型模具的筒体为弧线形状或抛物线结构。

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