CN108037569A - 一种层绞式耐压光缆及其制备方法 - Google Patents

一种层绞式耐压光缆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种层绞式耐压光缆及其制备方法，包括位于电缆中心的中心加强芯，所述中心加强芯外设有光纤单元层；在光纤单元层外绕包铝塑复合带，在铝塑复合带外挤包聚乙烯内护套，在聚乙烯内护套外绕包钢塑复合带，在钢塑复合带外挤包聚乙烯外护套。本发明通过增加加强件填充缆膏的功能，解决了缆芯渗水的问题，通过对阻水缆膏的配方进行调整，解决了阻水缆膏膨胀慢，缆芯渗水的问题。

Description

一种层绞式耐压光缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光缆及其生产方法，具体为一种层绞式耐压光缆及其制备方法，属于光纤光缆制备技术领域。
背景技术
随着光纤到户的持续推进，光缆已得到了广泛的使用，在敷设过程中，直埋光缆与管道光缆相比具有施工费用低、安全保密性能好、施工简单等优点，但由于埋入地下维修和查修故障较为困难，故对光缆需能承受较大的侧压力、拉力，能适应较大幅度的温度变化范围，能够防水和防啮齿动物啃咬。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，提供一种层绞式耐压光缆，通过增加加强件填充缆膏的功能，解决了缆芯渗水的问题，通过对阻水缆膏的配方进行调整，解决了阻水缆膏膨胀慢，缆芯渗水的问题。
本发明的另一目的是提供上述层绞式耐压光缆的制备方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种层绞式耐压光缆，包括位于电缆中心的中心加强芯，所述中心加强芯外设有光纤单元层；在光纤单元层外绕包铝塑复合带，在铝塑复合带外挤包聚乙烯内护套，在聚乙烯内护套外绕包钢塑复合带，在钢塑复合带外挤包聚乙烯外护套；所述的铝塑复合带与钢塑复合带的表面上喷涂有阻水缆膏。
优选地，所述光纤单元层由多根光纤单元组合而成，该光纤单元包括多根光纤以及挤包在光纤外的松套管，在多根光纤与束管之间设有阻水光纤油膏。
一种层绞式耐压光缆的制备方法，包括以下步骤：
1）首先筛选光纤，通过对光纤性能检测，筛选出需要尺寸和性能的光纤，通过对光纤的放线张力设定为：80g±10g，收线张力设定为：60g±5g，模具设定为：进口模为260um 出口模为254 um，确保着色后光纤的直径维持在：252～260 um；
2）然后光纤着色，通过将实际生产速度下固化炉的固化功率设置为100%、选择10英寸，功率为6000W的紫外灯及保证生产过程中固化炉中的氮气压力≥2.5 m3/h，确保着色光纤的绝对固化度在95%以上；
3）对光纤预热，对光纤进行2小时预热，温度为：40℃±5℃，且工作车间的温度需维持在：25℃±5℃，湿度需维持在：50%～70% ；
4）光纤二次套塑，将多根着色光纤置于主动放线装置上，每个放线装置边需配置有除静电装置且必须打开，生产时放线张力为：80g±10g；光纤分别通过油针、模芯、模套进入松套管内，形成光纤单元，管内通过二套充油装置填充配方改进后的光纤油膏，松套管分别经过长度：10米，温度：+45℃ ～ +55℃的热水槽、长度：15米，温度：+35℃ ～ +45℃的温水槽，长度：35米，温度：+15℃ ～ +20℃的冷水槽，最后收于收线架盘具上，收线张力为3N ～5N；
5）其次，将多根光纤单元组合成一层光纤单元层并挤包在加强芯外；
6）其次，再在光纤单元层外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于铝塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；铝塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于铝塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有铝塑复合带的缆芯；包裹有铝塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于铝塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、185℃、190℃、200℃、210℃，法兰温度为215℃、机头温度为220℃、210℃，生产速度需≤50m/min；
7）最后，再在聚乙烯内护外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于钢塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；钢塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于钢塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有钢塑复合带的缆芯；包裹有钢塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于钢塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、190℃、200℃、220℃、230℃，法兰温度为240℃、机头温度为250℃，生产速度需≤50m/min。
优选地，步骤4）中对填充的光纤油膏进行了加热处理，加热后光纤油膏温度维持在40℃±5℃。
优选地，步骤4）中所述的松套管余长在温度-60℃ ～ +70℃之间的变化在0.2‰以内，松套管余长为0.4‰～0.6‰。
优选地，步骤4）所述的光纤油膏采用低倾点、低凝点的硅油作为光纤油膏的基础油，从而保证-60℃时光纤油膏的锥入度不小于350 1/10mm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明为直埋敷设型光缆，通过采用双护层皱纹铠装结构，内护层采用铝塑复合带粘结护套，外护层采用钢塑复合带粘结护套，解决了抗侧压不足的问题。
2、通过对光纤尺寸进行选取，着色工艺及模具的调整，从而减小了着色光纤的外径，便于了松套管外径和壁厚的调整，从而使束管抗侧压达到了1400N以上。
2、由于光纤对水和潮气产生的OH─极为敏感，水和潮气既会增大光纤在1383nm处的水峰衰减，又会使光纤表面的微裂纹不断扩展直至光纤断裂；通过光纤预热，对加工环境的温度、湿度进行监控，解决了光纤受潮的问题；通过增加加强件填充缆膏的功能，解决了缆芯渗水的问题，通过对阻水缆膏的配方进行调整，解决了阻水缆膏膨胀慢，缆芯渗水的问题。
3、由于光缆内护层与机房相连接，长时间处于高温环境下，故通过对护套料配方进行调整，提高了产品的抗热性和抗氧化性能，解决了产品易老化的问题。
4、由于光缆外护层易受紫外线照射，故对外护套配方进行调整，通过对炭黑、分散度及耐环境应力等指标的调整，解决了护套料开裂的问题。
5、针对同类产品拉伸性能不足的问题，通过将结构调整为“1+6”结构提高了产品结构的稳定性，通过对纤膏加热及二套工艺参数的调整提高了产品余长的稳定性，通过将加强件由Φ1.5变为Φ1.8，通过将加强件的弹性模量和抗拉强度提高等一系列措施，解决了拉伸不足的问题。
6、采用双护层皱纹铠装结构，内护层采用铝塑复合带粘结护套，外护层采用钢塑复合带粘结护套，此种结构大大提高了产品的抗侧压，可进行直埋敷设。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例1中的二套充油装置及配套模具；
图3为本发明实施例1中的护套一体成型模具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明提供一种层绞式耐压光缆，包括位于电缆中心的中心加强芯1，所述中心加强芯外设有光纤单元层2；在光纤单元层外绕包铝塑复合带6，在铝塑复合带外挤包聚乙烯内护套7，在聚乙烯内护套外绕包钢塑复合带8，在钢塑复合带外挤包聚乙烯外护套9；所述的铝塑复合带与钢塑复合带的表面上喷涂有阻水缆膏。
为了进一步提高电缆的性能，所述光纤单元层由多根光纤单元组合而成，该光纤单元包括多根光纤3以及挤包在光纤外的松套管4，在多根光纤与束管之间设有光纤油膏5，在多根光纤单元之间填充阻水缆膏10。
一种层绞式耐压光缆的制备方法，包括以下步骤：
1）首先筛选光纤，通过对光纤性能检测，筛选出需要尺寸和性能的光纤，通过对光纤的放线张力设定为：80g±10g，收线张力设定为：60g±5g，模具设定为：进口模为260um 出口模为254 um，确保着色后光纤的直径维持在：252～260 um；
2）然后光纤着色，通过将实际生产速度下固化炉的固化功率设置为100%、选择10英寸，功率为6000W的紫外灯及保证生产过程中固化炉中的氮气压力≥2.5 m3/h，确保着色光纤的绝对固化度在95%以上；
3）对光纤预热，对光纤进行2小时预热，温度为：40℃±5℃，且工作车间的温度需维持在：25℃±5℃，湿度需维持在：50%～70% ；
4）光纤二次套塑，将多根着色光纤置于主动放线装置上，每个放线装置边需配置有除静电装置且必须打开，生产时放线张力为：80g±10g；光纤分别通过油针、模芯、模套进入松套管内，形成光纤单元，管内通过二套充油装置填充配方改进后的光纤油膏，松套管分别经过长度：10米，温度：+45℃ ～ +55℃的热水槽、长度：15米，温度：+35℃ ～ +45℃的温水槽，长度：35米，温度：+15℃ ～ +20℃的冷水槽，最后收于收线架盘具上，收线张力为3N ～5N；
5）其次，将多根光纤单元组合成一层光纤单元层并挤包在加强芯外；
6）其次，再在光纤单元层外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于铝塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；铝塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于铝塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有铝塑复合带的缆芯；包裹有铝塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于铝塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、185℃、190℃、200℃、210℃，法兰温度为215℃、机头温度为220℃、210℃，生产速度需≤50m/min；
7）最后，再在聚乙烯内护外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于钢塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；钢塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于钢塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有钢塑复合带的缆芯；包裹有钢塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于钢塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、190℃、200℃、220℃、230℃，法兰温度为240℃、机头温度为250℃，生产速度需≤50m/min。
步骤4）中所述的松套管余长在温度-60℃ ～ +70℃之间的变化在0.2‰以内，松套管余长为0.4‰～0.6‰。
步骤4）所述的光纤油膏采用低倾点、低凝点的硅油作为光纤油膏的基础油，从而保证-60℃时光纤油膏的锥入度不小于350 1/10mm。
实施例1：
一种层绞式耐压光缆的制备方法，具体步骤为：筛选光纤、光纤着色、光纤二次套塑、成缆 、内护层挤出、外护层挤出、成品检验。
优选地，通过对光纤性能检测，筛选出需要尺寸和性能的光纤，指标如下。
优选地，通过对光纤的放线张力设定为：80g±10g，收线张力设定为：60g±5g，模具设定为：进口模为260um 出口模为254 um，确保着色后光纤的直径维持在：252～260 um，通过减小光纤直径达到减小光纤在松套管内的占空比的目的。
优选地，通过将实际生产速度下固化炉的固化功率需设置为100%、选择10英寸，功率为6000W的紫外灯及保证生产过程中固化炉中的氮气压力≥2.5 m3/h，确保着色光纤的绝对固化度在95%以上。
优选地，对二套充油装置（形状如图2）中的油针的进行改进，除去了油针的针管部分，并对模具的模芯内部进行了结构性调整，保证了油针与模芯的同心，避免了针管弯曲，不同心等问题造成的管内断纤现象且将光纤放线张力调整为：60g±5g，通过数据统计，改进后管内断纤率降低了15%。
优选地，对二套充油装置填充的纤膏进行了加热处理，加热后纤膏温度维持在40℃±5℃，此类改进保证了二套余长的一致性。
优选地，在二套生产前，需对光纤进行2小时预热，温度为：40℃±5℃，且工作车间的温度需维持在：25℃±5℃，湿度需维持在：50%～70% 。以此避免光纤受潮影响光纤寿命。
优选地，将第一段水槽的温度设定为：+45℃ ～ +55℃ ；第二段温水槽温度设定为：+35℃ ～ +45℃；第三段冷水槽温度设定为：+15℃ ～ +20℃。松套管在余长牵引轮上的绕圈数为6圈，松套管的收线张力设置为：3N ～ 5N。此项工艺调整收线张力进行调小，避免了收线张力过大导致束管拉伸后回缩的现象。
优选地，将成缆绞合节距设定为：85±10mm，扎纱节距设定为：25±5mm，绞合后各个绞合元件处于平衡状态，间隙在0.2mm以内，以此保证了缆芯结构的稳定性。由于结构紧密，仅有护套填充阻水缆膏，加强件和绞合元件之间易出现无阻水缆膏的现象，故在绞合头处添加了充油装置，充油模具设置的尺寸为：加强件直径+0.15mm，阻水缆膏的给定值为：60；以此保证产品的阻水性能。
优选地，对阻水缆膏的粘度、膨胀速率、体积最大膨胀率和粘结强度进行要求，以保证迅速膨胀，长期阻水的功能，要求如下：
优选地，护套采用了一体成型模具（形状如图3）制成，并根据护套料的特性，对模具尺寸进行了相关规定，定径模：缆芯直径+1mm 模芯：缆芯直径+2mm 模套：模芯外径+5mm。此类模具模芯与模套连接于一起，无需进行偏心调整，减少了护套料的浪费，且能保证壁厚的偏差在0.2mm以内，通过数据统计，护套料节约了10% 。
优选地，对护套内护层护套料配方进行了调整，抗氧剂由0.2～0.8份更改为1.2～1.6份，且抗氧剂成分为：对特辛基酚、正己烷、二氯化硫、烯基丁二酸酚、苯、硫代双对特辛基苯酚苯、水合醋酸铜。通过此类调整避免了护套材料在使用时间不长时便开始产生大量分子断链和氧化交联现象，从而使材料逐渐变硬变脆并开始龟裂，使材料具有良好的抗热和抗氧化性能，可保证光缆长时间存放于60℃的高温环境下。
优选地，对钢塑复合带的基带采用不锈钢材料，型号为： 06Gr19Ni10、22Gr19Ni10（高镍型）；通过此类调整避免了啮齿动物啃咬掉护套料之后，钢带暴露在空气中腐烂失去保证缆芯作用。
优选地，由于护套料特性不一致，挤内护时温度设定为：分别为：180、185、190、 200、210（机身）、215（法兰）、220、210、210（机头）；挤外护时温度设定为：分别为：180、190、 200、220、230（机身）、240（法兰）、250、250、250（机头）。
优选地，将外护套配方进行了调整：炭黑含量:3.0±0.25% 炭黑分散度：≥7 耐环境应力开裂：≥120h 通过以上调整提高了护套防紫外线的能力，降低了护套料在自然环境下龟裂的情况，提高了护套料的寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种层绞式耐压光缆，其特征在于：包括位于电缆中心的中心加强芯，所述中心加强芯外设有光纤单元层；在光纤单元层外绕包铝塑复合带，在铝塑复合带外挤包聚乙烯内护套，在聚乙烯内护套外绕包钢塑复合带，在钢塑复合带外挤包聚乙烯外护套；所述的铝塑复合带与钢塑复合带的表面上喷涂有阻水缆膏。
2.根据权利要求1所述的层绞式耐压光缆，其特征在于：所述光纤单元层由多根光纤单元组合而成，该光纤单元包括多根光纤以及挤包在光纤外的松套管，在多根光纤与束管之间设有光纤油膏。
3.一种如权利要求1所述的层绞式耐压光缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）首先筛选光纤，通过对光纤性能检测，筛选出需要尺寸和性能的光纤，通过对光纤的放线张力设定为：80g±10g，收线张力设定为：60g±5g，模具设定为：进口模为260um 出口模为254 um，确保着色后光纤的直径维持在：252～260 um；
2）然后光纤着色，通过将实际生产速度下固化炉的固化功率设置为100%、选择10英寸，功率为6000W的紫外灯及保证生产过程中固化炉中的氮气压力≥2.5 m3/h，确保着色光纤的绝对固化度在95%以上；
3）对光纤预热，对光纤进行2小时预热，温度为：40℃±5℃，且工作车间的温度需维持在：25℃±5℃，湿度需维持在：50%～70% ；
4）光纤二次套塑，将多根着色光纤置于主动放线装置上，每个放线装置边需配置有除静电装置且必须打开，生产时放线张力为：80g±10g；光纤分别通过油针、模芯、模套进入松套管内，形成光纤单元，管内通过二套充油装置填充配方改进后的光纤油膏，松套管分别经过长度：10米，温度：+45℃ ～ +55℃的热水槽、长度：15米，温度：+35℃ ～ +45℃的温水槽，长度：35米，温度：+15℃ ～ +20℃的冷水槽，最后收于收线架盘具上，收线张力为3N ～5N；
5）其次，将多根光纤单元组合成一层光纤单元层并挤包在加强芯外；
6）其次，再在光纤单元层外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于铝塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；铝塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于铝塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有铝塑复合带的缆芯；包裹有铝塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于铝塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、185℃、190℃、200℃、210℃，法兰温度为215℃、机头温度为220℃、210℃，生产速度需≤50m/min；
7）最后，再在聚乙烯内护外通过喷涂装置将阻水缆膏涂覆于钢塑复合带上，间隔为330mm，喷涂长度为330mm，喷涂采用间歇式，确保1米内有2段喷涂，在喷涂段阻水缆膏横向填满；钢塑复合带经过预成型模具成型，缆芯包裹于钢塑复合带以内，后经过定径模，成为要求尺寸的包裹有钢塑复合带的缆芯；包裹有钢塑复合带的缆芯再经过模芯和模套，挤塑机将聚乙烯内护套挤塑于钢塑复合带上，经温度为20℃的冷却水冷却后最终成为耐低温轻铠装光缆并收于盘具上；护套挤塑机温度分别为：机身温度为180℃、190℃、200℃、220℃、230℃，法兰温度为240℃、机头温度为250℃，生产速度需≤50m/min。
4.根据权利要求1所述的层绞式耐压光缆的制备方法，其特征在于：步骤4）中对填充的光纤油膏进行了加热处理，加热后光纤油膏温度维持在40℃±5℃。
5.根据权利要求1所述的层绞式耐压光缆的制备方法，其特征在于：步骤4）中所述的松套管余长在温度-60℃ ～ +70℃之间的变化在0.2‰以内，松套管余长为0.4‰～0.6‰。
6.根据权利要求4所述的层绞式耐压光缆的制备方法，其特征在于：步骤4）所述的光纤油膏采用低倾点、低凝点的硅油作为光纤油膏的基础油，从而保证-60℃时光纤油膏的锥入度不小于350 1/10mm。
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