CN103869438A - 高温皮线光缆及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温皮线光缆及其制作工艺，该高温皮线光缆包括：至少一根紧包光纤、强度元件和护套，所述的护套的横截面呈8字型，所述的强度元件和紧包光纤分别位于8字型的两圆心，所述的紧包光纤包括光纤纤芯、光纤包层、光纤涂层和缓冲增强护层。其制作工艺包括以下步骤：将光纤纤芯的外部包覆光纤包层，制成光纤；对光纤进行拉丝处理，拉丝同时在光纤外表面涂覆光纤涂层，涂覆后，进行热固化；将缓冲增强护层在光纤涂层的外表面上挤塑成型，制成紧包光纤；将护套在强度元件和紧包光纤的外围挤塑成型。本发明机械性能好，能对光纤进行根本性保护，有效延长其使用寿命，还能够用于在高温特殊环境下，使用温度高达150℃。

Description

高温皮线光缆及其制作工艺

技术领域

本发明涉及光纤光缆领域，特别是涉及一种高温皮线光缆及其制作工艺。

背景技术

近年来在FTTH工程中，用户室内布线是最为复杂的环节，考虑的因素较多。既要保证线路安全，又要兼顾室内美观，同时还要施工便利，传统的单芯室内光缆已不能满足现阶段FTTH工程室内布线的要求。皮线光缆（又称蝶型光缆）作为传统室内光缆的替代品，可以适应大多数室内布线条件，例如能以20mm的弯曲半径转弯，可以承担人踩在光缆上面的侧压力，及工程施工拖拽带来的拉力。同时，配合多种现场连接器，可以在最短时间内实现现场成端、对接。所以，皮线光缆是FTTH室内布线的最佳选择。

皮线光缆中，单芯、双芯结构应用较多，也可做成四芯结构，其中以单芯、双芯结构使用最广。横截面呈8字型，加强件采用FRP，位于两圆中心，光纤位于8字型的几何中心。标准的皮线光缆尺寸为2.0mm×3.1mm。

随着接入网和FTTH不断发展，对于光纤也提出新的要求，这时候传统的、大量使用的G.652光纤在某些场合已经不能完全满足使用需求，所以在2006年的12月，ITU推出了新的G.657弯曲损耗不敏感单模光纤(bending loss G.657B两类。G.657A需与常规的G.652D光纤完全兼容，弯曲半径可以小到10mm；G.657B光纤并不强求与和G.652D光纤完全兼容，但在弯曲性能上有更高的要求，弯曲半径可以小到7.5mm。

随着G.657光纤应用的不断发展，对弯曲损耗的指标提出越来越高的要求，为了适应新的市场发展，2009年10月，ITU在G.657标准中增加了用于弯曲半径为5mm的新规范，这也就意味着室内光缆也需有这样小的弯曲半径。现代皮线光缆中均采用G.657光纤。

在传统的皮线光缆中，位于光缆中心的是外径为0.25mm的涂覆光纤。在室外光缆的松套管中，涂覆光纤是有纤膏保护的。光纤松套管中采用填充纤膏的结构型式，除了为防止松套管纵向渗水外，还有两个非常重要的作用：（一）是用纤膏对松套管内的光纤进行机械缓冲保护，使光纤在松套管内可随光缆状态变化而自动调节到低能量位置（应力释放），免受外界机械力带来的光纤应力损伤。随着触变性纤膏的发展和采用，纤膏对光纤的这一缓冲保护作用发挥到了极致。例如，在光缆敷设、使用过程中，当光缆受到弯曲、振动、冲击等外力作用时，导致松套管内光纤在平衡位置附近作振幅和周期极小的晃动，此晃动力作用到周围的纤膏时，纤膏的触变性导致纤膏的粘度下降，从而对光纤起到有效的缓冲保护，而不致使光纤受到僵硬的反作用力而造成微弯应力和损耗。（二）是对光纤进行密封保护，使其免受(无纤膏时)松套管空气中潮气的侵蚀，以防止光纤产生附加的OH基吸收损耗。

更为重要的是，纤膏对松套管中光纤的应力和潮气的防护，实际上是保证了光纤的使用寿命，我们知道，石英玻璃的理论断裂强度由原子间的键能决定，可高达1mpsi (7GPa)。但实际玻璃中的裂纹大大地降低了玻璃的强度，玻璃的强度仅约7kpsi(50MPa)，光纤的断裂强度在100–800kpsi(0.7-5.6GPa)之间。光纤的强度之所以较高是由于光纤的几何尺寸限制了裂纹的尺寸和频度，现代光纤工艺技术(材料纯度和工艺净化条件)的改善，大大提高了光纤强度。光纤中随机分布的裂纹，特别是在制棒和拉丝过程中形成的表面微裂纹是影响其强度的根本原因。光缆在敷设和使用过程中，光纤表面裂纹在应力和潮气作用下会继续扩展，从而使光纤强度下降，最后导致断裂，这就是光纤的静态疲劳过程。因此，光纤中尤其是光纤表面的裂纹是光纤断裂的内在因素，而应力和潮气是促进裂纹扩展最后导致光纤断裂的外因。由此可见，松套管中纤膏对光纤的防护，基本上抑制了应力和潮气对光纤的侵袭，大大减轻了光纤的静态疲劳，从而有效地保证了光纤的使用寿命。

然而在传统的皮线光缆中，置于光缆中心的涂覆光纤（俗称裸纤）在中心孔中无任何保护，在长期使用过程中，受空气中潮气的侵蚀以及弯曲应力的作用下，会使涂层与光纤脱离，光纤将完全丧失强度，因而其使用寿命受到限止。这种传统的皮线光缆除了在机械性能上不能对光纤进行根本性保护外，其使用温度不能高于80℃，因而在很多特殊领域需在高温下工作时，就无法使用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种高温皮线光缆及其制作工艺，机械性能好，能对光纤进行根本性保护，有效延长其使用寿命，还能够用于在高温特殊环境下，使用温度高达150℃。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高温皮线光缆，包括：至少一根紧包光纤、强度元件和护套，所述的护套的横截面呈8字型，所述的强度元件和紧包光纤分别位于8字型的两圆心，所述的紧包光纤包括光纤纤芯、光纤包层、光纤涂层和缓冲增强护层，所述的光纤纤芯的外部包覆有光纤包层，所述的光纤包层的外表面涂覆有光纤涂层，所述的光纤涂层的外表面包覆有缓冲增强护层。

在本发明一个较佳实施例中，所述的光纤纤芯为单模光纤或多模光纤。

在本发明一个较佳实施例中，所述的光纤涂层为聚酰亚胺树脂涂层。

在本发明一个较佳实施例中，所述的缓冲增强护层为液晶聚合物LCP。

在本发明一个较佳实施例中，所述的光纤涂层的外径为155~165μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述的缓冲增强护层的外径为0.8~1.0mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述的单模光纤纤芯直径为8~9μm，多模光纤纤芯直径为48~53μm或61~65μm。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种高温皮线光缆制作工艺，包括以下步骤：

（1）将光纤纤芯的外部包覆光纤包层，制成光纤；

（2）对光纤进行拉丝处理，拉丝同时在光纤外表面涂覆光纤涂层，涂覆后，进行热固化；

（3）将缓冲增强护层在光纤涂层的外表面上挤塑成型，制成紧包光纤；

（4）将护套在强度元件和紧包光纤的外围挤塑成型。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中热固化在柱形电炉构成的热固化区进行，分为两部份：一是溶剂挥发区，温度为100℃~240℃；另一个是分子合成区，温度为240℃~460℃。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）中缓冲增强护层挤塑成型的温度为340℃~360℃，步骤（4）中护套挤塑成型的温度为340℃~360℃。

本发明的有益效果是：本发明机械性能好，能对光纤进行根本性保护，有效延长其使用寿命，还能够用于在高温特殊环境下，使用温度高达150℃。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的紧包光纤的结构示意图；

图2是本发明高温皮线光缆一较佳实施例的结构示意图；

图3是本发明高温皮线光缆另一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、紧包光纤，2、强度元件，3、护套，11、光纤纤芯，12、光纤包层，13、光纤涂层，14、缓冲增强护层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3：

实施例1：如图1、2所示，

一种高温皮线光缆，包括：一根紧包光纤1、强度元件2和护套3，所述的护套3的横截面呈8字型，所述的强度元件2和紧包光纤1分别位于8字型的两圆心，所述的紧包光纤1包括光纤纤芯11、光纤包层12、光纤涂层13和缓冲增强护层14，所述的光纤纤芯11的外部包覆有光纤包层12，所述的光纤包层12的外表面涂覆有光纤涂层13，所述的光纤涂层13的外表面包覆有缓冲增强护层14。

所述的光纤纤芯11为单模光纤或多模光纤，所述的单模光纤纤芯直径为8~9μm，多模光纤纤芯直径为48~53μm或61~65μm。

优选的，所述的光纤纤芯11为抗弯曲单模光纤(G.657)，或抗弯曲多模光纤。

所述的光纤涂层13为聚酰亚胺树脂涂层，其外径为155~165μm；所述的缓冲增强护层14为液晶聚合物LCP，其外径为0.8~1.0mm。

所述的加强元件2为FRP加强元件，所述的护套3为聚氟乙烯护套。

该高温皮线光缆的制造方法具体包括以下步骤：

（1）将光纤纤芯11的外部包覆光纤包层12，制成光纤；

（2）对光纤进行拉丝处理，拉丝同时在光纤外表面涂覆光纤涂层13，涂覆后，进行热固化，热固化在柱形电炉构成的热固化区进行，分为两部份：一是溶剂挥发区，温度为100℃~240℃；另一个是分子合成区，温度为240℃~460℃，反复多次涂覆和热固化过程，直到所需涂层厚度；

（3）将缓冲增强护层14在光纤涂层13的外表面上挤塑成型，挤塑成型的温度为340℃~360℃，制成紧包光纤1；

（4）将护套3在强度元件2和紧包光纤1的外围挤塑成型，挤塑成型的温度为340℃~360℃。

实施例2：如图1、3所示，

与实施例1不同点在于，在实施例2中，护套3 内包覆有两根紧包光纤1。

本发明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150℃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-200℃至300℃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增强护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作为紧包光纤缓冲增强护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300℃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。

本发明机械性能好，能对光纤进行根本性保护，有效延长其使用寿命，还能够用于在高温特殊环境下，使用温度高达150℃。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温皮线光缆，其特征在于，包括：至少一根紧包光纤、强度元件和护套，所述的护套的横截面呈8字型，所述的强度元件和紧包光纤分别位于8字型的两圆心，所述的紧包光纤包括光纤纤芯、光纤包层、光纤涂层和缓冲增强护层，所述的光纤纤芯的外部包覆有光纤包层，所述的光纤包层的外表面涂覆有光纤涂层，所述的光纤涂层的外表面包覆有缓冲增强护层。

2.根据权利要求1所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的光纤纤芯为单模光纤或多模光纤。

3.根据权利要求1所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的光纤涂层为聚酰亚胺树脂涂层。

4.根据权利要求1所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的缓冲增强护层为液晶聚合物LCP。

5.根据权利要求1所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的光纤涂层的外径为155~165μm。

6.根据权利要求1所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的缓冲增强护层的外径为0.8~1.0mm。

7.根据权利要求2所述的高温皮线光缆，其特征在于，所述的单模光纤纤芯直径为8~9μm，多模光纤纤芯直径为48~53μm或61~65μm。

8.根据权利要求1所述的高温皮线光缆的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将光纤纤芯的外部包覆光纤包层，制成光纤；

（2）对光纤进行拉丝处理，拉丝同时在光纤外表面涂覆光纤涂层，涂覆后，进行热固化；

（3）将缓冲增强护层在光纤涂层的外表面上挤塑成型，制成紧包光纤；

（4）将护套在强度元件和紧包光纤的外围挤塑成型。

9.根据权利要求8所述的制作工艺，其特征在于，步骤（2）中热固化在柱形电炉构成的热固化区进行，分为两部份：一是溶剂挥发区，温度为100℃~240℃；另一个是分子合成区，温度为240℃~460℃。

10.根据权利要求8所述的制作工艺，其特征在于，步骤（3）中缓冲增强护层挤塑成型的温度为340℃~360℃，步骤（4）中护套挤塑成型的温度为340℃~360℃。

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