CN105044865A - 一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，由内向外依次包括光缆缆芯、加强层Ⅰ和外护套Ⅰ，光缆缆芯由光纤子单元、加强芯、标示带、填充层、绕包带组成，加强芯外环绕若干光纤子单元，光纤子单元外依次包覆填充层和绕包带，绕包带内侧设有标示带，光纤子单元由大芯径光纤、加强层Ⅱ和外护套Ⅱ组成。该光缆的制作方法如下：（1）制作光纤子单元，（2）加强芯套塑工序，（3）制作光缆缆芯，（4）挤塑外护套Ⅰ。本发明的光缆具有安全环保、传输速率高、数据容量大、光纤强度极高、光缆弯曲性能极好等优势。

Description

一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆及其制作方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体是一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆及其制作方法。

背景技术

光纤光缆行业经过过去近20年的充分发展，尤其是在近年来全球大规模通信建设需求的带动下，发展迅速，我国光纤光缆制造厂家的生产和技术实力也在快速增强，产品开发能力和技术创新能力进一步提高。随着高铁、轨道交通、新能源、海洋开发、国防等特殊场合和众多新兴领域，对特种光缆的需求亦与日俱增。

上述特殊场合与通常室内光缆使用环境区别较大，例如在客运列车车厢内，车辆在运行过程中，车厢时刻处于晃荡状态，这就对光缆外护层的耐油性能、温度性能、以及光缆整体抗反复弯曲的性能要求极高，同时由于客车高速运行，要保证在任何时候都能有效地传递信号，光缆机械强度要求也要很高，这样才能保证客车安全运行。此外，客运列车内部对光缆阻燃要求更高，并且在保证难燃性的前提下，燃烧气体毒性、发烟量都需要严格控制。因此，需要研发一种满足上述要求的车内用光缆。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆及其制作方法，制得的光缆具有很高的强度和耐弯曲性能，还具有大容量的数据通信能力。

本发明采用的技术方案是：一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，由内向外依次包括光缆缆芯、加强层Ⅰ和外护套Ⅰ，所述光缆缆芯由光纤子单元、加强芯、标示带、填充层、绕包带组成，所述加强芯外环绕若干光纤子单元，所述光纤子单元外依次包覆填充层和绕包带，所述绕包带内侧设有标示带，所述光纤子单元由大芯径光纤、加强层Ⅱ和外护套Ⅱ组成。

其中，所述大芯径光纤表面涂覆一层ETFE材料，形成ETFE紧套大芯径光纤。

优选的，所述外护套Ⅰ和外护套Ⅱ采用热塑性弹性体材料，所述加强层Ⅰ和加强层Ⅱ采用高模量芳纶，填充层采用PP绳，所述绕包带为聚酯带。

上述抗拉耐弯曲高容量车内光缆的制作方法，包括如下步骤：（1）制作光纤子单元：准备好ETFE紧套大芯径光纤和作为加强层Ⅱ的多根高模量芳纶，先在高模量芳纶外侧挤制外护套Ⅱ共同形成一根外径符合要求的光缆空管，调整模具同心度后将ETFE紧套大芯径光纤穿进模芯，牵引至轮式牵引，调节挤塑量待红外测径仪显示当前外径已稳定并满足要求时，将光缆上盘生产；（2）加强芯套塑工序：准备好镀锌钢丝后将其穿入模芯，打开挤塑机挤塑，调整挤塑量，生产出外径符合要求的加强芯待用；（3）制作光缆缆芯：将绕包带、标示带、步骤（2）制作的加强芯和作为填充层的数根PP绳准备好，同时将步骤（1）制作的数根光纤子单元按顺序安装在绞笼上，牵出至绕包机前固定好；打开绕包机使用聚酯带作为绕包带进行绕包，控制绕包搭接宽度为聚酯带宽度的10%~15%；将绕包后的光缆缆芯收在缆盘上待用；（4）挤塑外护套Ⅰ：将准备好的作为加强层Ⅰ的数根芳纶，绞合在光缆缆芯外侧，控制绞合节距为10~15cm；然后调节挤塑量，在芳纶加强层Ⅰ外侧挤制外护套Ⅰ，得到外径符合要求的成品光缆，开始上缆盘收线。

本发明的优点是：1、该光缆使用大芯径多模光纤，在保证光纤强度的同时，具备更高速、更大容量的数据通信能力；

2、该光缆采用ETFE材料作为大芯径多模光纤的二次缓冲层，具备耐高低温、抗腐蚀、高强度、阻燃等优异性能；

3、采用无卤环保热塑性弹性体材料作为外护套，使光缆具有耐油、耐磨、耐弯曲、耐低温和抗腐蚀性能，同时还具有优良的阻燃性和超低的发烟量，满足英标BS6853规定的车内光电缆毒性指标；

4、该光缆采用全干式结构，光缆结构紧凑，采用紧包光纤方便施工，清洁安全。

附图说明

图1是本发明光缆结构示意图；

图2是图1中光纤子单元结构示意图；

图中，1、外护套Ⅰ，2、光纤子单元，3、标示带，4、加强芯，5、绕包带，6、填充层，7、加强层Ⅰ，8、外护套Ⅱ，9、加强层Ⅱ，10、大芯径光纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

如图1和图2所示，一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，由内向外依次包括光缆缆芯、加强层Ⅰ7和外护套Ⅰ1，光缆缆芯由光纤子单元、加强芯4、标示带3、填充层6、绕包带5组成，加强芯4外环绕若干光纤子单元，光纤子单元外依次包覆填充层6和绕包带5（聚酯带），绕包带5内侧设有标示带3，光纤子单元由大芯径光纤10、加强层Ⅱ9和外护套Ⅱ8组成。其中，加强层Ⅰ和加强层Ⅱ优选采用高模量芳纶，填充层优选采用PP绳，大芯径光纤选用表面涂覆一层ETFE材料形成的ETFE紧套大芯径多模光纤，因为使用大芯径多模光纤作为数据载体，并使用ETFE紧套，可以增强光纤机械性能、抗油、耐腐蚀，有利于其使用在各种载客列车车厢内部环境（可以选择使用0.5mm或0.9mm紧套外径，方便与各种快速连接器连接）。

外护套Ⅰ和外护套Ⅱ均采用热塑性弹性体材料，因其具备良好的耐油、耐化学腐蚀性能、耐弯曲、耐磨、耐低温性能，此外，使用该材料护套使得成品光缆可以通过苛刻的燃烧性能试验，达到极高的燃烧透光率。

为了最大程度克服模间色散，增大传输距离，本发明采用全石英材质（石英纤芯、石英包层）折射率渐变型的大芯径多模光纤，芯径/包层大小为200/230（μm）。ETFE材料具有极高的物理强度、优良的抗蠕变性能、良好的抗腐蚀性能和机械性能平衡，脆化温度低至-100℃。为了增加光纤强度，在大芯径多模光纤表面涂覆一层乙烯-聚四氟乙烯ETFE材料涂层（紧包层），形成ETFE紧套大芯径多模光纤，这种光纤具备远优于常规多模光纤的机械性能，加上直径越大强度越高，对静态疲劳和微弯曲损耗的敏感性越小，便于构成结构更简化、性价比更高的光缆。

本发明以4芯光缆为例说明上述抗拉耐弯曲高容量车内光缆具体制作过程：

1、制作光纤子单元：

a、准备好紧套光纤放线架和芳纶放线架，将ETFE紧套大芯径多模光纤和作为加强层Ⅱ的高模量芳纶各自在放线架上安装好，调节ETFE紧套大芯径多模光纤放线张力为1.0~1.2N，调节高模量芳纶放线张力为1.5~2.0N，并保持多根高模量芳纶的放线张力一致，偏差不超过1%。；b、打开首节温水槽，调节水温约为30℃，打开第二节常温冷水槽；c、选择合适的挤塑模具安装好，打开挤塑机挤塑外护套Ⅱ，根据挤出管材端面形状调整模具同心度，关闭挤塑待用；d、将ETFE紧套光纤从盘具经导轮牵引至机头处待用；e、将4根线密度1000Den芳纶经导轮牵引至机头处，穿过模芯，并打开挤塑机挤塑，将挤出的光缆空管（外护套Ⅱ连同内部加强层Ⅱ的高模量芳纶）经过温水槽、冷水槽冷却，缓慢牵至生产线轮式牵引上；f、调节挤塑量使得光缆空管外径稳定在2.0±0.1mm范围内，壁厚0.3~0.4mm，并在轮式牵引处再次确认光缆空管端面的同心度情况并检查光缆表面印字情况；g、将ETFE紧套大芯径多模光纤穿进模芯，并手动牵引至轮式牵引上，调节挤塑量待红外测径仪显示当前外径已稳定并满足要求时，将光缆上盘生产；

2、加强芯套塑工序：

a、调节加强芯放线架张力为30~40N，将1.0mm镀锌钢丝安装好并沿加强芯牵引轮牵至机头处待用；b、选择合适的挤压式模具并进行安装，调节同心度；同时调节挤塑机加工温度130~180℃，打开首节温水槽，调节水温约为30℃，打开第二节常温冷水槽；c、将1.0mm镀锌钢丝穿入模芯，打开挤塑机用热塑性弹性体材料挤制加强芯护套，经过首节温水槽、第二节冷水槽，将加强芯手动牵至轮式牵引处，查看护套端面的同心度情况，并进行模套位置调节直至同心度满足要求；d、调整挤塑量，使得加强芯外径稳定在1.65±0.1mm，确认加强芯表面套塑质量后就可以上盘收线；

3、制作光缆缆芯：

a、将8根PP绳在放线架安装好，调节各放线张力1.5~2N；将标示带安装于特制放线架，调节放线张力1~2N；将20mm聚酯带在绕包机上安装好，调节绕包张力3~7N；将4根光纤子单元在绞笼上按子单元护套表面印字顺序安装好，调节放线张力1.5~2N，牵出至绕包机前固定好待用；b、将套塑后的加强芯安装在加强芯放线架，调节放线张力40~50N，沿加强芯牵引轮手动牵出，穿过挤塑机头（此工序不安装模具，不涉及挤塑），固定好待用；c、使用20mm聚酯带进行绕包，控制绕包搭接宽度为聚酯带宽度的10%~15%；将绕包后的光缆缆芯收在缆盘上待用；

4、挤塑外护套Ⅰ

a、调节挤塑机温度控制范围130~180℃，同时打开首节热水槽，设置为30℃；b、在芳纶机上安装好作为加强层Ⅰ的6根线密度1420Den加强层芳纶，调节张力1.5~2N，牵至机头处待用；c、选择合适的模具安装，将芳纶穿过模芯，打开挤塑，将挤出空管手动牵至轮式牵引处，根据挤出空管进行同心度调节；d、将光缆缆芯导入模芯并打开芳纶放线架，以芳纶作为加强层Ⅰ进行芳纶绞合，控制绞合节距为10~15cm；e、将无卤环保型热塑性弹性体材料作为外护套Ⅰ挤制在加强层Ⅰ外侧，调节挤塑量使得成品光缆外径控制在9.0±0.5mm，壁厚1.2±0.1mm范围之内，检查印字，开始上缆盘收线。

本发明的成品光缆可以做成最少2芯（使用两根光纤子单元，两根填充线），最大可以做成12芯（使用12根光纤子单元），结构和所用材料保持一致。试验证明，本发明的成品光缆满足单根垂直燃烧、70%透光率、PH≥4.3、IEC60332-3规定的D类成束燃烧以及BS6853客运火车设计和建造中的火灾防范标准表13Ib客运火车内部电缆难燃性、发烟量以及毒性试验；此外该成品光缆经过18万次反复弯曲后光纤无断裂且光缆外护套无破损；说明该光缆具备极其优异的反复弯曲性能，满足在车厢内部、车厢连接处的使用要求。

Claims (4)

1.一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，其特征在于，由内向外依次包括光缆缆芯、加强层Ⅰ和外护套Ⅰ，所述光缆缆芯由光纤子单元、加强芯、标示带、填充层、绕包带组成，所述加强芯外环绕若干光纤子单元，所述光纤子单元外依次包覆填充层和绕包带，所述绕包带内侧设有标示带，所述光纤子单元由大芯径光纤、加强层Ⅱ和外护套Ⅱ组成。

2.根据权利要求1所述的一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，其特征在于，所述大芯径光纤表面涂覆一层ETFE材料，形成ETFE紧套大芯径光纤。

3.根据权利要求1所述的一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆，其特征在于，所述外护套Ⅰ和外护套Ⅱ采用热塑性弹性体材料，所述加强层Ⅰ和加强层Ⅱ采用高模量芳纶，填充层采用PP绳，所述绕包带为聚酯带。

4.根据权利要求1所述的一种抗拉耐弯曲高容量车内光缆的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制作光纤子单元：准备好ETFE紧套大芯径光纤和作为加强层Ⅱ的多根高模量芳纶，先在高模量芳纶外侧挤制外护套Ⅱ共同形成一根外径符合要求的光缆空管，调整模具同心度后将ETFE紧套大芯径光纤穿进模芯，牵引至轮式牵引，调节挤塑量待红外测径仪显示当前外径已稳定并满足要求时，将光缆上盘生产；（2）加强芯套塑工序：准备好镀锌钢丝后将其穿入模芯，打开挤塑机挤塑，调整挤塑量，生产出外径符合要求的加强芯待用；（3）制作光缆缆芯：将绕包带、标示带、步骤（2）制作的加强芯和作为填充层的数根PP绳准备好，同时将步骤（1）制作的数根光纤子单元按顺序安装在绞笼上，牵出至绕包机前固定好；打开绕包机使用聚酯带作为绕包带进行绕包，控制绕包搭接宽度为聚酯带宽度的10%~15%；将绕包后的光缆缆芯收在缆盘上待用；（4）挤塑外护套Ⅰ：将准备好的作为加强层Ⅰ的数根芳纶，绞合在光缆缆芯外侧，控制绞合节距为10~15cm；然后调节挤塑量，在芳纶加强层Ⅰ外侧挤制外护套Ⅰ，得到外径符合要求的成品光缆，开始上缆盘收线。