CN109477944B - 耐燃光纤线缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤线缆(50)，包括光纤元件(52)，光纤元件(52)包括芯(54)和包层(56)。强度构件层(68)位于光纤元件(52)上并包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层。外护套层(70)定位在强度构件层(68)上并且由高耐燃材料形成。

Description

耐燃光纤线缆

技术领域

本发明总体涉及光纤线缆，更具体地，涉及一种具有改进的物理和性能特性的光纤线缆以承受可燃性问题。

背景技术

光纤线缆目前用于各种各样的应用中，以取代传统的铜线缆。例如，这种光纤线缆可用于在计算机和处理器之间传输数据和控制信号。光纤提供可靠的数据传输，具有出色的速度和带宽。光纤线缆的小尺寸和轻质使它们特别适用于通信应用，这些应用具有显著的空间和重量限制。

光纤线缆在航空航天工业中广泛用于商业和军事应用。在这种使用中，光纤线缆必须具有非常坚固的结构，因为即使线缆中的轻微故障也可能具有显著且不期望的后果。通常，在传统的航空航天用途中，光纤线缆的结构包括玻璃丝束或纤维，以及包覆层和缓冲层。在玻璃丝束的外部使用一个或多个缓冲层，用于物理支撑和缓冲易碎的玻璃丝束。此外，由于光纤线缆经常受到温度、压力、振动和冲击的极端影响，因此在缓冲部的外部使用附加层，例如强度构件层和护套部或护套层。

光纤线缆也可以使用由塑料或聚合物制成的纤维，称为塑料/聚合物光纤(POF)。通常，这种POF纤维由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成用于光学芯。然后，POF纤维可以涂覆有诸如氟化聚合物的材料的薄涂层作为包覆层。POF线缆还可以在光纤和包覆层上方具有其他缓冲层。通常，这种传统的POF纤维由于其当前结构而不适合用于航空航天线缆中。航空航天线缆承受显著的机械、流体、环境、热和其他应力，因此需要坚固的结构。此外，FAA要求航空航天应用中使用的线材和线缆通过可燃性测试，根据14CFR用于线材和线缆的第25部分的第I部分，附录F称为FAA可燃性测试。因此，虽然已发现通常的POF光纤线缆适用于汽车、电子和家用，但目前的产品不能满足更严格的航空航天要求。此外，即使POF纤维元件由典型的航空航天部件构成，但由于实际POF纤维的材料和结构，它们仍然不能通过所述的可燃性试验。

使用POF纤维作为芯制造的光纤线缆是易燃的，因为PMMA是一种高度易燃材料。甚至使用具有一些固有耐燃性的外层并具有诸如围绕纤维元件的芳纶和玻璃纱线材料的典型强度构件的增强POF纤维线缆结构由于芯材料的可燃性而不能解决POF线缆所呈现的一些问题。由于强度构件烧掉，暴露出高度易燃的内部部件，因此由此产生的线缆仍未通过FAA可燃性测试，这些内部部件将继续燃烧和/或允许燃烧滴从未受强度构件保护的结构中滴出。

用于航空航天应用的光纤线缆通常在每层中制造有助于保护线缆的材料。随着可燃性要求，光纤线缆暴露在+100至-55摄氏度或更极端温度下。此外，这种线缆暴露于液压流体、喷气燃料、清洁溶剂、跑道除冰剂和其他腐蚀性流体。

而且，在包含玻璃和POF构造/芯元件的光纤线缆中，由于材料的更大的灵活性、更低的成本和制造工艺的简易性，期望使用易燃的层材料。为了尝试解决本文所述的一些问题，使用具有一定耐燃性的不同缓冲层材料使得线缆更昂贵，更不灵活并且更趋收缩。

此外，所使用的可以解决这种航空航天线缆的严酷暴露的材料仍然无法确保通过FAA可燃性测试。如上所述，塑料光纤(POF)使用聚甲基丙烯酸甲酯(称为PMMA)作为光学芯。材料的高可燃性使其无法在单独测试时通过FAA可燃性测试，甚至当其被固有耐燃材料包围或套罩时也无法通过FAA可燃性测试。甚至添加通常用于航空航天线缆中的强度构件层(例如对位芳纶纱线和普通玻璃纤维(例如，E-玻璃))也不允许成品通过FAA可燃性测试。

因此，本发明的目的是总体改进现有的光纤线缆技术并提供具有用于航空航天用途的坚固构造的光纤线缆。本发明的另一个目的是提供一种能够用于航空航天应用的POF线缆。进一步的目的是提供一种能够承受可燃性要求的线缆，包括FAA可燃性测试。

从本申请的详细描述和附图中，本发明的这些特征和其他特征将变得更加显而易见。

附图说明

包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与下面给出的本发明的一般描述一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的光纤线缆的透视横截面图。

图2是图1中的线缆的横截面图。

图3是根据本发明的替代实施例的光纤线缆的透视横截面图。

图4是图3中的线缆的横截面图。

发明内容

光纤线缆包括光纤元件，该光纤元件包括芯和位于芯上的包覆层。主缓冲层和/或一个或多个内护套层可以定位在光纤上方。强度构件层位于光纤元件和任何中间层上方。强度构件层包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层。外护套层定位于强度构件层上方。外护套层由高耐燃材料形成。在本发明的一个实施例中，外护套层的耐燃材料由极限氧指数等于或大于30的材料形成。

具体实施方式

根据本发明的方面构造的光纤线缆显著地改善了航空航天应用中使用的光纤线缆的耐用性。它特别改善了用于航空航天应用的POF线缆的坚固性。更具体地，本发明提供一种光纤线缆，其使用玻璃芯元件或塑料/聚合物芯元件，其能够承受特定的可燃性要求同时仍满足航空航天光纤线缆的其他要求。如上所述，所有这些各种益处都得以实现，而不会劣化线缆的光学、机械或热性能。因此，本发明对光纤线缆的现有技术进行了重大改进，特别是对航空航天和其他应用中使用的光纤线缆的现有技术水平进行了改进。

本发明特别为各种不同构造的光纤线缆提供了改进的可燃性能，包括POF和玻璃纤维。具体而言，它提出了一种光纤线缆构造，其具有承受如下所述的标准航空航天FAA可燃性测试，例如FAA可燃性测试的能力。此外，本发明还可用于通过其他不同性能和可燃性要求。

FAA可燃性测试定义：

六十度测试。必须测试每种线材规格(品牌和尺寸)的至少三个试样。线材或线缆(包括绝缘)的试样在测试期间必须与柜门打开的根据联邦测试方法标准191 5903模型的无风柜中的水平面成60°角放置，或者必须放置在大约2英尺×1英尺×1英尺的腔室内，其在顶部和一个竖直侧(前部)打开并允许足够的空气流过以完全燃烧，但是没有风。试样必须平行于腔室前部并且距腔室前部约6英寸。试样的下端部必须牢固夹紧。试样的上端部必须经过滑轮或杆，并且必须具有附接至其的适当重量，使得在整个可燃性试验中使试样保持绷紧。下夹具和上滑轮或杆之间的测试试样跨度必须为24英寸，并且必须标记距离下端部8英寸处以指示火焰施加的中心点。必须在测试标记处施加来自Bunsen燃烧器或Tirrill燃烧器的火焰30秒。燃烧器必须安装在试样上的测试标记下方，垂直于试样并与试样的竖直平面成30度角。燃烧器必须具有3/8英寸的标称孔，并且可以进行调节以提供3英寸高的火焰，其内锥大约为火焰高度的三分之一。用校准的热电偶高温计测量的火焰最热部分的最低温度可不低于1750°F。燃烧器必须定位成使得火焰的最热部分施加到线材上的测试标记处。必须记录火焰时间、燃烧长度和滴的燃烧时间(如果有的话)。燃烧长度根据下面定义的参数确定，并且测量必须精确到十分之一英寸。纤维试样断裂不被视为失败。

燃烧长度。燃烧长度是指从原始边缘到由于火焰冲击而对试样造成损坏的最远痕迹的距离，包括部分或完全消耗、炭化或脆化的区域，但不包括被污染、染色、翘曲或变色的区域，也不包括材料远离热源收缩或熔化的区域。

测试:将最热的火焰部分保持在样品上30秒，然后取出。

后30秒火焰应用要求：

1、样品自熄

a.火焰必须在30秒内熄灭

b.平均燃烧长度必须等于或小于3英寸。

2、燃烧滴必须在平均不超过3秒的时间内自熄。一些可燃性测试要求燃烧滴也不会点燃安装在测试样品下的薄纸，并且本发明也解决了该标准。一些可燃性测试要求纤维在5秒内自熄，并且本发明也解决了该标准。

现在转到图1-2，为了描述的目的，示出了本发明的一个实施例。附图示出了根据本发明的方面的具有多个层的线缆，并且示出了如本文所讨论的各种层或层元件的相对位置。然而，如图所示，层厚度在附图中不是特定的或精确的，并且仅用于说明目的，以示出各种层元件相对于其他层元件的位置和整个线缆的构造。本发明不受这些图示的限制，这些图示仅出于描述的目的而示出。

具体地，线缆50是光纤线缆，其包括至少一个光纤元件或纤维52用于传输由根据本发明的特征的附加层或层元件所围绕和保护的光信号。每个相应的层沿光纤元件的长度周向地围绕光纤元件，并且可以围绕一个或多个先前内层。如图所示，光纤元件52通常同轴地位于线缆50内。光纤元件52通常包括纤维芯元件或芯54以及位于芯上的包覆层56。芯54由导光材料制成，例如玻璃、塑料或聚合物或塑料包覆材料，并且围绕芯的合适包覆层56用作波导件以使光保持在芯内反射以沿着纤维元件的长度传输光信号。

本发明旨在改进光纤线缆的性能特性，例如用于恶劣环境，包括航空航天环境。在一个方面，由于芯和任何包覆层以及这种线缆的其它围绕层由可燃材料制成，因此本发明改善了POF(塑料光纤/聚合物光纤)线缆的可燃性特性。如本文所述，本发明还具有与玻璃芯纤维的适用性。

通常，一个或多个中间层用于保护芯。例如，内层或主缓冲层58围绕纤维元件52。用于本发明线缆的这种光纤结构通常是商业上可获得的并且包括芯和包层以及主缓冲层，尽管仅是没有内层或缓冲层的芯/包覆光纤元件也是可商购的。

目前市场上有许多现有的光纤元件或纤维，包括单模纤维，多模纤维和最受欢迎的阶跃折射率纤维。这些纤维中的共同元件是它们具有传输光信号的芯、位于芯上方保持光在芯内反射的包层、以及外涂层或缓冲层，其在处理期间提供保护或用于特定功能，例如耐水性或耐辐射性。对于玻璃纤维而言，一个特定示例是62.5/125/250多模光纤，其是一种通用光纤，其芯直径为62.5μm，包层直径为125μm，并且丙烯酸酯涂层直径为250μm。

对于POF纤维元件而言，芯元件可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其对于光纤线缆中使用的POF纤维元件是常见的。可替代地，POF芯也可以由氟化聚合物和其他材料形成。例如，POF纤维元件的直径可以为980μm。

用于本发明实施例的POF纤维元件的包层可以是合适的氟化聚合物(含氟聚合物)，其中POF芯的包覆层的厚度例如为10μm。主缓冲层58可包括交联聚乙烯、氟化聚合物或其他类似材料。用于本发明的适合POF光纤元件可从日本东京的Asahi Kasei或日本东京的Mitsubishi Rayon Co.LTD获得。

对于玻璃光纤元件，芯是玻璃的，包层也是玻璃的，它们配合用于光信号的传输。通常，外涂层或主缓冲层58定位成围绕玻璃纤维元件52。涂层可以是丙烯酸酯、聚酰亚胺或硅氧烷。例如，从Corning of Corning，New York获得的丙烯酸酯可能是合适的。其他可能的涂层包括来自Corning的硅氧烷涂层，或丙烯酸酯涂层材料，其可购自Fiberlogix ofWarren，New Jersey；马萨诸塞州北格拉夫顿的Verillon；德国Juna的J-Fiber；康涅狄格州东格兰比的Nufern。除了如上所述的丙烯酸酯和其它材料之外，可以使用聚酰亚胺涂层，其可购自乔治亚州诺克罗斯的OFS；亚利桑那州凤凰城的Polymicro Technologies；Nufern公司以及Verillon。另外，一些陶瓷涂层或混合玻璃也可适用于实施本发明的涂层66。例如，涂层可具有约62.5μm的厚度。如下所述，各种已涂覆纤维是可商购的，并且本发明不限于特定的纤维或已涂覆纤维。用于本发明的一些合适的纤维包括：

在本发明的一些实施例中，如本文所述，形成次级缓冲层或内护套层62并将其定位在主缓冲层或涂层上方且位于强度构件68和外护套70下方。这种层62的命名法可以变化，并且当用于玻璃纤维元件的层62可以称为用于POF元件的“次级缓冲层”时，层62有时也称为“内护套”层。为了本文的一致性，层62将被称为内护套层，尽管它可以在一些线缆设计中作为次级缓冲层的目的。层的实际指定名称并不意味着限制本发明。

内护套层62形成为叠覆主缓冲层/涂层或第一缓冲层/涂层58并与该主缓冲层58一起用以缓冲或保护光纤元件52。根据本发明的一个实施例，内护套层可以是定位于主缓冲层上方的连续材料层。内护套层62的厚度可以例如处于0.001-0.020英寸的范围中。

根据本发明的一个方面，光纤线缆50在构造内包含强度构件层68，其不仅能够为线缆提供强度和保护，而且还能够确保其适用于恶劣的航空航天和其他环境，并且还能够通过期望的可燃性测试。因此，在一个实施例中，强度构件层包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件。强度构件层的剩余纤维元件可以包含不同材料的其他纤维或细丝，其可以提供其他期望的特性，例如强度特性，例如可以为了减小线缆的拉伸和蠕变能力、抗冲击性、纵向或拉伸强度、柔韧性增加、弯曲寿命增加、弯曲半径更小和降低成本来选择元件。本发明线缆的独特构造提供了增强的光纤线缆，其设计用于承受恶劣的火焰环境，并且特别能够承受FAA可燃性测试，如本文所讨论的。为此，独特的构造防止光纤线缆在FAA可燃性试验的30秒火焰施加期间切断，并且还使芯材料在时间限制内自熄，并且防止一部分线缆以火焰滴的形式从线缆中滴出。此外，该构造使沿着线缆的燃烧距离保持在三英寸最大限度以下。

本发明提供了在航空航天应用中遇到的恶劣环境中利用具有塑料或聚合物芯的光纤线缆(称为POF线缆)或具有类似可燃缓冲层材料的玻璃光纤的能力。这种光纤线缆也可以用于其他应用，但是在航空航天应用的恶劣环境和其中的可燃性要求方面提供了显著的优点。

出于描述本发明的目的，术语“高温”是指那些软化点或其他额定工作温度超过950℃的强度构件纤维/细丝材料。优选地，根据本发明的一个特征，这种软化点或额定工作温度超过985℃。软化点可以通过与ASTM C338-93(2003)中所述的玻璃软化点相关联的标准测试和方法确定。对于适用于本发明的一些其它高温材料，例如石英玻璃和本身不具有软化点的陶瓷纤维，额定工作温度可以是材料保持其完整性的温度。参照附图，强度构件层68由期望的高温材料制成的数百根单根细丝构成，所述细丝的细丝直径处于5μm-21μm的范围内。将多根细丝放在一起形成“纱线”，其中每根纱线在强度构件层的构造中被认为是“经纱”。强度构件层68可以多种方式形成以围绕纤维元件52和其他层(例如，58、62)。在一个实施例中，层68通过将纤维/细丝纱线平行于线缆的轴线拉伸而形成，以大致周向地围绕光纤元件52，以及其下的其他层，例如主缓冲层58和内护套层62。在另一个实施例中，强度构件层68也可以由如图中所示提供或编织的纱线形成，以形成周向围绕光纤元件52和其他层的强度构件层68。本文中，与强度构件层68相关的术语“纤维”或“细丝”用于表示构成高温纤维强度构件层68的纤维材料和单独细丝元件(与光纤相对)。就本发明而言，这些术语不是限制性的。

强度构件层68与定位于强度构件层68上方的外护套层70配合以提供耐燃性，并且使现有的光纤线缆构造(例如利用塑料或聚合物芯(POF)的那些构造)能够通过期望的可燃性试验，特别是FAA可燃性测试。

根据本发明的一个方面，虽然强度构件层(包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层)可以被编织或平行拉动，但是编织构造可能是优选的，因为它始终围绕具有强度构件的光纤芯，即使线缆弯曲也是如此。

根据本发明的一个实施例，用于强度构件层68的高温纤维材料包括软化点约为1056℃的S-玻璃纤维。合适的S-玻璃纤维材料是G75S-2玻璃，可从南卡罗来纳州艾肯的AGY获得。

根据本发明的另一个实施例，在本发明的强度构件层68中使用的高温纤维材料可以包含石英玻璃纤维或石英/二氧化硅纤维，其具有在1050℃-1250℃的温度范围中保持其完整性的额定工作温度。一种合适的石英玻璃纤维材料是可从宾夕法尼亚州Malvern的StGobain获得的Quartzel。

根据本发明的另一个实施例，在本发明的强度构件层68中使用的高温纤维材料可以包含额定工作温度高于1000℃的陶瓷纤维。一种合适的陶瓷纤维材料是Hiltex ALF 80/20，其可从荷兰West Knollendam的Hiltex获得。

根据本发明的另一个实施例，在本发明的强度构件层68中使用的高温纤维材料可以包含软化点为约952℃的R-玻璃纤维。

尽管出于本发明的目的可能希望通过使用本文公开的一些材料来利用使用100％高温纤维材料构造的强度构件层68，但其他纤维材料可以在强度构件层中的混合物中使用，以为线缆提供其它性能，例如高强度性能、化学耐久性、低导电性、刚度性质或由强度构件层提供的除耐高温之外的其它所需性能。因此，对于具有由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件的构造的强度构件层，强度构件层的剩余百分比可以由其他高强度纤维元件构成，如本文所述。

例如，除了与本发明的高温纤维材料混合的传统E-玻璃纤维元件之外，可以使用不含硼的E-玻璃，以及D-玻璃。另外的材料可以包括间位芳纶纤维，例如可从DuPont获得的Nomex，或对位芳纶纤维，例如可以从DuPont获得的Kevlar。因此，如本文所公开的，本发明的强度构件层可以使用混合结构，只要至少25％的纤维元件是高温纤维材料。也就是说，强度构件层68可以由编纺纤维形成，该编纺纤维包括如所公开的与其他纤维编纺在一起的两种高温纤维。例如，芳纶纤维，例如Kevlar，可以与合适的玻璃石英纤维编纺在一起。

为了形成强度构件，例如，可以将10至14根玻璃纱线经纱与2至6根芳纶纤维纱线经纱一起编纺为编织物中的组合总共16个纱线经纱。在本发明的一些特定实施例中，如本文所讨论的，根据已知技术，将4根芳纶纱线经纱和12根石英玻璃纱线经纱编纺于16根纱线经纱编织物中。合适的编纺角度可以是每英寸8-9个纬纱，并且可以使用合适的编织设备。

用于强度构件层的高温纤维材料的密度可以调节到25％以上，这取决于某些其他层构件的选择，例如本文所公开的外护套层、内护套层和/或光纤元件芯和包覆层的组合物。

根据本发明的一个方面，高温纤维材料的强度构件层的厚度可以被构造成处于约0.001英寸至0.030英寸范围中。高温纤维材料层的构造和厚度将取决于线缆的整体构造，以及在其中选择的材料中使用的其他层的厚度。

根据本发明的另一个方面，由高耐燃材料制成的外护套层70与高温纤维强度构件层68一起操作，以提供期望的可燃性性质以及通过FAA可燃性测试的能力。根据本发明，外护套层包含具有极限氧指数(LOI)等于或大于30的高耐燃材料。在本发明的一个实施例中，LOI等于或大于90，例如使用各种含氟聚合物。由处于所述LOI范围内的LOI的高耐燃材料制成的外护套层定位在强度构件层上方。在本发明的一个实施例中，层70由选自列表1的以下材料组中的高耐燃材料形成：

列表1：LOI≥30的耐燃护套材料:

含氟聚合物(如乙烯四氟乙烯(ETFE)、

氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、

乙烯三氟氯乙烯(ECTFE))

全氟烷氧基烷烃(PFA)

聚芳醚酮(PAEB)

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)

聚醚醚酮(PEEK)

聚偏二氟乙烯(PVDF)

聚酰亚胺(PI)

硅氧烷

外护套适当地形成在线缆50上，例如通过挤压在其上。外护套层的厚度可以形成为处于约0.004英寸至0.025英寸范围中。根据本发明的一个特征，包括高温纤维材料的高温强度构件层68保护光纤元件的芯材料不会泄漏且不会引起火焰滴和/或使线缆上的火焰在FAA可燃性测试的时间限制内熄灭。根据本发明的另一个特征，高温强度构件层68还防止线缆的燃烧区域超过最大三英寸的要求。

如上所述，外护套70由高耐燃材料形成，其LOI大于或等于30。例如，含氟聚合物材料可用于形成外护套层70(参见列表1)。可以使用常规的热塑性挤压方法来施加外护套。此外，涂覆工艺也可用于形成外护套70。除了挤压和涂覆之外，可以使用卷绕带来形成外护套。根据适当的护套规格，可以卷绕然后烧结例如聚酰亚胺和PTFE带的卷绕带。在本发明的一个特定实施例中，外护套由单个挤压PFA材料层形成，例如可从纽约Orangeburg的DaikinAmerica，Inc.获得商标为Neoflon的PFA或从DuPont获得注册商标为Teflon的PFA。如上所述，外护套可具有例如处于0.004英寸至0.025英寸范围中的厚度。

由高耐燃材料形成的外护套层与强度构件结合并与强度构件组合工作，以将线缆保持在一起并在三十秒的暴露时间后熄灭任何火焰。实施包括由至少25％高温纤维材料组成的纤维元件层的强度构件层与耐燃外护套层相结合的组合允许多层在光纤线缆中独特地一起协作。利用POF光纤线缆以及玻璃光纤线缆，不仅可以使火焰熄灭使得线缆能够在时间限制内自熄，而且还可防止火焰滴从光纤元件的芯泄漏。此外，层的组合使沿着线缆的燃烧距离保持在三英寸最大限度以下。

虽然现有的线缆设计可以通过简单地增加外护套层的厚度来修改直到它厚至可能通过可燃性要求，但是所得到的线缆以及该线缆的重量和直径的增加将使其无法用于航空航天应用，其中重量和空间限制至关重要。因此，本发明为该问题提供了独特的解决方案，并提供了一种可用于航空航天应用的光纤线缆，并且能够承受这些应用的严酷条件，以及能够满足与FAA可燃性测试相关的可燃性要求，同时仍具有适用于航空航天用途的尺寸和重量。

根据本发明的另一个方面，可以利用内护套层58并将其定位在任何主缓冲层上方以及强度构件层下面或下方。如图1和图2所示，示出了内护套层62。然而，本发明不限于具有内护套层。参见图3和图4，示出了本发明线缆50的构造，其中未使用内护套层62。

当前光纤线缆的独特构造允许内护套层62或强度构件层和外护套下面的任何其他层由各种不同材料形成，同时仍满足如本文所述的可燃性要求。根据本发明的一个方面，内护套层可以由高耐燃材料形成，类似于外护套层，例如上方列表1中列出的材料。这样，根据本发明，内护套层将与外护套层70和强度构件层68协同工作，以提供所需的改进可燃性特征。内护套可以各种方式应用，例如通过挤压在光纤元件52上方。

根据本发明的另一个方面，本发明的独特构造允许光纤线缆形成有使用许多不具有高度耐燃性的元件的芯或内护套层或一些其他层，如适用于外护套层所列出的和列表1所列出的那些元件。例如，内护套层可能由可能具有一些轻微阻燃性质但LOI等级仍低于30的材料形成。为此，列表2中列出的材料可用于形成内护套层62或线缆构造的一些其他内层或部件。当与所公开的本文所述的强度构件层和外护套层的本发明组合结合使用时，线缆构造仍将提供所要求的所需可燃性特征以及用于航空航天光纤电缆的其它所需特性。也就是说，利用由至少25％高温纤维材料制成的强度构件层与高耐燃材料制成的外护套层组合，本发明仍将提供本文所述的所需性能和特征，即使当线缆设计具有使用可能易燃的材料的一个或多个内层或内护套层时。

列表2:LOI<30的其他潜在护套/层材料列表：

耐燃热塑性共聚酯(FR-TPC)

耐燃热塑性聚酯弹性体(FR-PCT-ET)

交联聚氯乙烯(XLPVC)

交联聚乙烯(XL-PE)

耐燃聚酰胺(FR-PA)

耐燃聚氯乙烯(FR-PVC)

耐燃聚乙烯(FR-PE)

耐燃聚丙烯(FR-PP)

耐燃聚氨酯(FR-PU)

耐燃热塑性弹性体(FR-TPE)

耐燃热塑性橡胶(FR-TPR)

热塑性共聚酯(TPC)

热塑性聚酯弹性体(PCT-ET)

聚氨酯(PU)

聚丙烯(PP)

聚乙烯(PE)

聚氯乙烯(PVC)

热塑性弹性体(TPE)

热塑性橡胶(TPR)

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

聚酰胺(PA)

根据本发明的方面构造的线缆的各种不同示例可以作为光纤线缆应用于各种不同的应用，包括航空航天应用。

示例1

芯/包层:PMMA/含氟聚合物

主缓冲层:交联聚烯烃

内护套层:0.006英寸厚的FEP壁

强度构件层:具有4根芳纶纤维经纱(约占强度构件的25％)和12根石英玻璃经纱的编织层

外护套层:0.008英寸厚的FEP壁

示例2

芯/包层:PMMA/含氟聚合物

主缓冲层:交联聚烯烃

内护套层:0.006英寸厚的列表1中任何材料的壁：

强度构件层:具有4根芳纶纤维经纱(约占强度构件的25％)和12根石英玻璃经纱的编织层

外护套层:0.008英寸厚的列表1中任何材料的壁。

示例3

使用列表2中的内护套材料和列表1中的外护套的发明示例

芯/包层:PMMA/含氟聚合物

主缓冲层:交联聚烯烃

内护套层:0.006英寸厚的

(PCT-ET)壁

强度构件层:具有8根芳纶纤维经纱(约占强度构件的50％)和8根石英玻璃经纱的编织层

外护套层:0.008英寸厚的FEP壁或列表1中的任何材料的壁

示例4

使用列表2的内护套和列表1的外护套的发明示例

芯/包层:PMMA/含氟聚合物

主缓冲层:交联聚烯烃

内护套层:0.006英寸厚的列表2或列表3中任何材料的壁

强度构件层:具有4根芳纶纤维经纱(约占强度构件的25％)和12根石英玻璃经纱的编织层

外护套层:0.008英寸厚的FEP壁或列表1中的任何材料的壁

示例5

玻璃光纤芯/包层:62.5/125多模玻璃

主缓冲层:丙烯酸(直径250μm)

次级缓冲层/内护套层:

或列表2中的材料

强度构件层:具有4根芳纶纤维经纱(约占强度构件的25％)和12根石英玻璃经纱的编织层

外护套:0.008英寸厚的FEP壁或列表1中的任何材料的壁

虽然已经通过其实施例的描述说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是申请人并不意图将所附权利要求的范围限制或以任何方式限制于这样的细节。本领域技术人员容易想到其他优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于具体细节代表性装置和方法，以及所示和所述的说明性示例。因此，在不脱离申请人的一般发明概念的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (11)

1.一种光纤线缆，包括：

至少一个光纤元件，其包括聚合物芯以及位于所述聚合物芯上的包覆层；

主缓冲层，其定位于所述至少一个光纤元件上；

定位于所述主缓冲层上的内护套层，所述内护套层由高耐燃材料形成；

强度构件层，其定位于所述内护套层上，所述强度构件层包括一起定位于所述线缆内以周向围绕所述内护套层并形成所述强度构件层的多根纱线，所述强度构件层是不同材料的组合并包括高温纤维材料的纤维元件，所述高温纤维材料具有的软化点或额定工作温度中的至少一个超过950℃，所述强度构件层由与芳纶纤维材料的高强度纤维组合的至少25％高温纤维材料构成；

外护套层，其定位于所述强度构件层上，所述外护套层由高耐燃材料形成。

2.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述外护套层的所述高耐燃材料的极限氧指数(LOI)等于或大于30。

3.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层的所述高温纤维材料包括以下纤维中的至少一种：S-玻璃纤维、R-玻璃纤维、陶瓷纤维和石英二氧化硅纤维。

4.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述外护套层的所述高耐燃材料包括以下中的至少一种：乙烯四氟乙烯(ETFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚芳醚酮(PAEB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)或硅氧烷。

5.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述聚合物芯由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氟化聚合物材料形成。

6.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层的厚度处于0.001-0.030英寸的范围中。

7.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述外护套层的厚度处于0.004-0.025英寸的范围中。

8.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述内护套层由以下材料中的至少一种形成：耐燃热塑性共聚酯(FR-TPC)、耐燃热塑性聚酯弹性体(FR-PCT-ET)、交联聚氯乙烯(XLPVC)、交联聚乙烯(XL-PE)、耐燃聚酰胺(FR-PA)、耐燃聚氯乙烯(FR-PVC)、耐燃聚乙烯(FR-PE)、耐燃聚丙烯(FR-PP)、耐燃聚氨酯(FR-PU)、耐燃热塑性弹性体(FR-TPE)、耐燃热塑性橡胶(FR-TPR)、热塑性共聚酯(TPC)、热塑性聚酯弹性体(PCT-ET)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性橡胶(TPR)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)。

9.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，芳纶纤维材料的所述高强度纤维包括间位芳纶纤维和对位芳纶纤维中的至少一种。

10.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，强度构件层纱线被一起提供和编织中的一种而形成所述强度构件层。

11.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层由大致50％的高温纤维材料构成。

Images