CN103226224A - 高温矿用光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高温矿用光缆，其包括紧包光纤和依次包覆在于其上的松套管、钢丝铠装层、聚酰亚胺包层以及玻璃纤维编织层，紧包光纤包括纤芯、包覆于纤芯上的光纤包层，光纤包层外还依次设置有树脂涂层和缓冲保护层，树脂涂层为涂覆于光纤包层上的光纤聚酰亚胺树脂涂层，缓冲保护层为挤塑在树脂涂层上的液晶聚合物缓冲保护层。本发明在本发明在光纤包层外涂覆光纤聚酰亚胺树脂涂层，在树脂涂层外挤塑液晶聚合物缓冲保护层，缓冲保护层的膨胀系数小、强度高、模量高因次使光缆具有良好的力学性能，缓冲保护层和树脂涂层能在300℃的温度下长期使用，使光缆具有良好的阻燃性和耐高温性。

Description

高温矿用光缆
技术领域
本发明涉及光缆领域，特别涉及一种高温矿用光缆。
 
背景技术
煤矿用阻燃通讯光缆或煤矿用阻燃通信光缆，简称为矿用光缆、煤矿光缆或煤用光缆。矿用光缆是光纤光缆在通讯领域中的一个特殊应用，即专业用于煤矿行业的通讯光缆，是在煤矿、金 矿、铁矿等矿山场合下的光缆。矿用光缆不仅继承了光纤光缆的全部性能外，还因为煤矿行业的特殊要求而增设了许多特殊性能，主要增设的性能为阻燃特性、防鼠特性（矿井特殊环境），矿用光缆还需有特殊的抗张强度设计, 以满足矿山、隧道的竖井、巷道等敷设条件。常规的矿用光缆工作温度不超过80oC, 本发明提出一种工作温度高达300oC的矿用光缆, 从而可满足各种需高温工作的特殊要求。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温、强度高、抗辐射以及阻燃性优良的矿用光缆。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高温矿用光缆，其包括紧包光纤和依次包覆在于其上的松套管、钢丝铠装层、聚酰亚胺包层以及玻璃纤维编织层，紧包光纤包括纤芯、包覆于所述的纤芯上的光纤包层，所述的光纤包层外还依次设置有树脂涂层和缓冲保护层，所述的树脂涂层为涂覆于光纤包层上的光纤聚酰亚胺树脂涂层，所述的缓冲保护层为挤塑在树脂涂层上的液晶聚合物缓冲保护层。
优化的，当光纤为单模光纤时，所述的纤芯直径为8.2～8.4um，光纤包层外径为0.12～0.13mm；当光纤为多模光纤时，所述的纤芯直径为49～51um或62～63um，光纤包层外径也为0.12～0.13mm。
优化的，所述的树脂涂层的外径为0.15～0.16mm。
优化的，所述的缓冲保护层的外径为0.5～0.9mm。
进一步地，所述的松套管为不锈钢松套管，且其厚度为0.2～0.4mm。
进一步地，所述的钢丝铠装层的钢丝直径至少为0.9mm，根数为10～15根。
进一步地，所述的聚酰亚胺包层绕包于钢丝铠装层外周且其厚度为45～55um。
进一步地，所述的玻璃纤维编织层为浸渍过聚酰亚胺树脂的玻璃纤维编织层。 
本发明的有益效果在于：本发明在本发明在光纤包层外涂覆光纤聚酰亚胺树脂涂层，在树脂涂层外挤塑液晶聚合物缓冲保护层，缓冲保护层的膨胀系数小、强度高、模量高因次使光缆具有良好的力学性能，缓冲保护层和树脂涂层能在300℃的温度下长期使用，使光缆具有良好的阻燃性和耐高温性。
 
附图说明
附图1为本发明中的紧包光纤的结构示意图；
附图2为本发明高温矿用光缆的结构示意图；
附图中：1、紧包光纤；2、松套管；3、钢丝铠装层；4、聚酰亚胺包层；5玻璃纤维编织层；11、纤芯；12、光纤包层；13、树脂涂层；14、缓冲保护层。
 
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
如图2所示，高温矿用光缆包括紧包光纤1和依次包覆在于其上的松套管2、钢丝铠装层3、聚酰亚胺包层4以及玻璃纤维编织层5。如图2所示，紧包光纤1包括纤芯11、包覆于纤芯11上的光纤包层12、依次设置在光纤包层12外的树脂涂层13和缓冲保护层14。
当光纤为单模光纤时，光纤包层12外径为0.12～0.13mm。纤芯11直径为8.2～8.4um；树脂涂层13为涂覆于光纤包层12上的光纤聚酰亚胺树脂涂层，树脂涂层13的外径为0.15～0.16mm；缓冲保护层14为挤塑在树脂涂层13上的液晶聚合物缓冲保护层，缓冲保护层14的外径为0.5～0.9mm；松套管2为不锈钢松套管，且其厚度为0.2～0.4mm；钢丝铠装层3的钢丝直径至少为0.9mm，根数为10～15根；聚酰亚胺包层4绕包于钢丝铠装层3外周且其厚度为45～55um；玻璃纤维编织层5为浸渍过聚酰亚胺树脂的玻璃纤维编织层。在本实施例中纤芯11直径取8.3um,光纤包层12外径为0.125mm,；树脂涂层13的外径取0.155um；缓冲保护层14的外径取0.9mm；松套管2的厚度为0.3mm；钢丝铠装层3的钢丝直径为1mm，且共有12根钢丝；聚酰亚胺包层4的厚度为50um；玻璃纤维编织层5的编织密度为80%～90%。
当光纤为多模光纤时,纤芯1直径为49～51um或62～63um，通常取50um或62.5um，光纤包层12的外径为0.125mm。
紧包光纤1用聚酰亚胺树脂涂层, 液晶聚合物LCP作为缓冲、增强护层的紧包光纤可在300oC的高温下长期使用。众所周知, 光纤本身是石英玻璃可承受上千度高温。聚酰亚胺树脂可在-200oC 至300oC的温度范围中长期使用, 其热膨胀系数可达10-6, 比一般塑料要小1到2个数量级, 这是作为光纤涂层材料的基本条件。聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能, 它还是一种自熄性聚合物, 阻燃性良好。作为缓冲、增强护层的液晶聚合物LCP 也是一种高性能的热塑性工程塑料。具有极好的机械性能, 耐热性, 耐辐照性和阻燃性。LCP 是一种最适合于用作紧包光纤缓冲层材料是基于如下原因;(1) 液晶聚合物LCP的热膨胀系数比一般塑料要小1个数量级, 这是作为紧包光纤缓冲层材料的基本条件, 它可使在温度大幅度变化时, 不致使光纤因其与紧包塑料层的热膨胀系数相差太大而受到应力, 从而影响工作性能。(2) 液晶聚合物LCP具有高强度、高模量的力学性能, 它在不增强的状态下即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十的玻璃纤维增强后的机械强度和模量的水平, 因而用液晶聚合物LCP作为紧包光纤缓冲层材料能使紧包光纤本身已具有足够的机械和环境保护能力，而无须像传统的紧包光纤一样，必需有附加的机械保护才能独立应用。(3) 液晶聚合物LCP 可在300oC的温度范围中长期使用。（4）液晶聚合物LCP具有极好的耐辐照性和阻燃性, 能熄灭火焰而不再继续进行燃烧, 因而它是防火安全性最好的特种塑料。
本发明的制作步骤如下，
不锈钢松套管2： 将若干根紧包光纤放置于不锈钢松套管内, 紧包光纤在不锈钢松套管内的余长控制在0.1%到0.2%之间, 不锈钢松套管是用壁厚为0.2mm到0.25mm的不锈钢皮纵包成型, 并以激光焊纵向焊接而成。因为紧包光纤本身对光纤已有足够的机械保护和潮气密封,所以不锈钢松套管不需再充填油膏。
铠装钢丝层3：不锈钢松套管外用钢丝绞合层作为光缆的抗拉元件, 绞合钢丝可用磷化钢丝或镀锌钢丝。
聚酰亚胺包层4：用厚度0.05mm的聚酰亚胺薄膜双层反向绕包。
玻璃纤维编织层5：玻璃纤维编织层加聚酰亚胺树脂浸渍, 作为光缆护层。玻璃纤维编织层在高速编织机上加工而成, 可用无碱或中碱玻璃纤维材料,编织密度为80%-90%。再以聚酰亚胺树脂浸渍形成光缆护层。
综上所述，本高温矿用光缆，具有高强度、耐高温、抗辐射和阻燃等优良性能, 除了作为矿用光缆使用外, 还可适用于航空、航天、军用、核电等特种领域的应用。
本发明的新颖的高温矿用光缆的实际结构尺寸, 可根椐具体的使用要求来计算设计。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种高温矿用光缆，其包括紧包光纤（1）和依次包覆在于其上的松套管（2）、钢丝铠装层（3）、聚酰亚胺包层（4）以及玻璃纤维编织层（5），紧包光纤（1）包括纤芯（11）、包覆于所述的纤芯（11）上的光纤包层（12），其特征在于：所述的光纤包层（12）外还依次设置有树脂涂层（13）和缓冲保护层（14），所述的树脂涂层（13）为涂覆于光纤包层（12）上的光纤聚酰亚胺树脂涂层，所述的缓冲保护层（14）为挤塑在树脂涂层（13）上的液晶聚合物缓冲保护层。
2.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：当光纤为单模光纤时，所述的纤芯（11）直径为8.2～8.4um，光纤包层（12）外径为0.12～0.13mm；当光纤为多模光纤时，所述的纤芯（11）直径为49～51um或62～63um，光纤包层（12）外径也为0.12～0.13mm。
3.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的树脂涂层（13）的外径为0.15～0.16mm。
4.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的缓冲保护层（14）的外径为0.5～0.9mm。
5.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的松套管（2）为不锈钢松套管，且其厚度为0.2～0.4mm。
6.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的钢丝铠装层（3）的钢丝直径至少为0.9mm，根数为10～15根。
7.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的聚酰亚胺包层（4）绕包于钢丝铠装层（3）外周且其厚度为45～55um。
8.根据权利要求1所述的高温紧包光纤，其特征在于：所述的玻璃纤维编织层（5）为浸渍过聚酰亚胺树脂的玻璃纤维编织层。
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