CN111223597A - 一种光纤跳纤光电信号同步传输线 - Google Patents

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Abstract

本发明请求保护一种光纤跳纤同步传输线，包括光纤芯、电信号传输线、护套管，其中电信号传输线由聚合物纤维、金属沉积层、绝缘漆层构成。电信号传输线芯是由用纱线状的聚合纤维构成，聚合纤维表面为双层金属沉积结构，内层金属实现与聚合纤维的牢靠结合，外层采用低电阻金属传输电信号，护套管内可放置两根或多根电信号传输线，并通过绝缘层与光纤芯隔离开，且不易发生信号间干扰。同时电信号传输线兼具传统光纤结构中填充纤维的管线增强作用。本发明为一种光电复合缆，用于实现光电信号同步传输，管线具有断裂伸长率好、重量轻、易装配等优点，保证了光纤跳纤管受拉伸作用时保证电信号传输的可靠性。

Description

一种光纤跳纤光电信号同步传输线
技术领域
本发明属于信号通信及电力传输技术领域，尤其是涉及一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线的制备及其成型装配过程。
背景技术
作为新型光通信信号处理器件的光纤跳纤传输线，已成为光信息处理技术中的关键器件之一，具有多种信号处理功能，应用场景广泛，如数字电视、通信骨干网、通信机房、光纤传感器、光纤通信系统、光纤测试设备等。其中，光电复合缆同时解决了光通信和设备用电的问题。在现有的技术中存在，光纤跳纤传输线只能传输光信号，或借助全金属导线来传输电信号，使得管线延展性较差，易发生断路，且安装过程繁琐，设备和维护成本较高。
公开号为CN106098155A的中国专利公开了一种光电复合光缆，该光缆包括缆芯和设置在缆芯外周的护套，光缆的横截面为圆形，缆芯由光纤束、均匀挤塑在光纤束外周的紧套层、多根电子线以及与多根电子线同心单向绞合在光纤束外周的屏蔽线组成；所述光纤束由一根或多根着色光纤绞合而成，电子线由铜导体和均匀挤塑在铜导体外周的绝缘层组成，屏蔽线由两根所述子线对绞形成的对绞线、一根铜导体和屏蔽层组成，紧套层、电子线和屏蔽线的外周设有加强元件。其采用全金属导线传输电信号，使得管线结构复杂，管线柔韧性、断裂伸长率较差,弯曲时易发生断路，安装维护相对繁琐。
本发明的目的是为了克服现有光通信中光电信号无法同步传输、通过全金属导线给用电设备供电的缺点，提供了一种可以实现光电信号同步传输的复合传输线，有别于传统的光电复合缆，本发明采用了导电聚合物材料构成的电信号传输线，线径小于1mm,导电金属层采用双层结构设计，在保证管线良好强度和柔韧性的同时，实现光电信号的并行传输，所发明电信号传输线兼具有管线增强的作用，且在护套管内放置两根或多跟电信号传输线。光纤跳纤管线在受到外力拉伸时仍然可以实现电信号的有效传输，减少断路、光电信号间干扰现象的发生，适应于多种信息化场景的布线和安装。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种光纤跳纤光电信号同步传输线。本发明的技术方案如下：
一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其包括：光纤芯、电信号传输线及护套管，所述电信号传输线设置在护套管和光纤芯之间，电信号传输线采用导电聚合物材料，两条电信号传输线对称设置于护套管长度方向的光纤芯的外侧，所述电信号传输线包括聚合物纤维、金属沉积层及绝缘漆层；所述护套管包覆在电信号传输线的外层；所述电信号传输线通过绝缘漆层与光纤芯隔离开；所述电信号传输线外层由绝缘漆层包覆；所述绝缘漆层位于金属沉积层的外层；所述金属沉积层包覆在聚合物纤维的外层；聚合物纤维用于承载金属涂层，兼具管线增强的作用，金属沉积层用于牢固贴合聚合物纤维以及传输电信号，绝缘漆层用于将导电涂层与其他电信号传输线、光纤绝缘。
进一步的，所述聚合物纤维由尼龙PA66纤维构成，采用纺织方法制成单纱线状结构，紧度中等，纤维直径0.5mm。
进一步的，所述金属沉积覆层采用双层金属结构，覆层厚度0.1mm，内层使用与聚合物纤维表面结合力好的金属银，外层使用低电阻的金属铜以实现电信号的传输。
进一步的，所述金属沉积层内层采用金属沉积加工方法在聚合物纱线纤维表面化学镀银。
进一步的，所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银溶液配方如下：
①有机除油液；
②化学粗化液：重铬酸钾12g/L；硫酸28ml/L；Al10mg/L；(暗红色液体)
③敏化液：氯化亚锡1.0g/L；盐酸5mL/L；锡粒0.5g/L；(白色固体悬浮液)
④化学镀银液：酒石酸钾钠10g/L；氢氧化钾4.0g/L；硝酸银10g°/L；氨水少量。
进一步的，所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银工艺过程如下：
①将聚合物纱线放入除油液中,浸泡25min后取出，用水洗干净；
②将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
③将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
④将纱线放入活化液中，活化处理10min；
⑤将活化处理后的纱线从活化液中取出后立即放入温度20℃的化学镀银液中，进行化学镀银，根据不同镀层厚度的需要决定在镀银液中的放置时间，然后取出，用水洗干净。
进一步的，所述金属沉积层外层还采用金属沉积加工方法在聚合物纱线纤维表面化学镀铜。
进一步的，所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀铜，化学镀铜溶液配方如下：化学镀铜液：酒石酸钾钠4.3g；氢氧化钠1.0g；硫酸铜1.0g；甲醛10ml(化学镀时临时加入)；(蓝色溶液)；
所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银工艺过程如下：
①在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜；
②将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
③将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
④将纱线放入活化液中，活化处理10min；
⑤将在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜，根据不同镀铜层厚度的需要决定在镀铜液中的放置时间，然后取出，用水洗干净，烘干即可。
进一步的，所述绝缘漆层纱线完成镀银、镀铜后进行，将已经完成镀银、镀铜的纱线浸入绝缘漆中，浸泡时间1min，取出，然后进行烘干，完成电信号线制备。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明的目的是为了克服现有光通信中光电信号无法同步传输、通过全金属导线给用电设备供电的缺点，提供了一种可以实现光电信号同步传输的复合传输线，有别于传统的光电复合缆，本发明采用了导电聚合物材料构成的电信号传输线，导电金属层采用双层结构设计，在保证管线良好强度和柔韧性的同时，实现光电信号的并行传输，电信号传输线兼具有管线增强的作用，且在护套管内放置两根或多跟电信号传输线。光纤跳纤管线在受到外力拉伸时仍然可以实现电信号的有效传输，减少断路、光电信号间干扰现象的发生，适应于多种信息化场景的布线和安装。
本发明的主要创新点在于发明了一种光纤跳纤中的聚合物导电复合线，采用聚合物纤维作为金属涂层的基体，保证了管线良好的强度和柔韧性，可以替代护套管内的填充纤维(作用是增强)；双层金属沉积层，实现了内层金属紧密贴合聚合物纤维，外层金属具有良好导电性能的设计理念，通过选用合适的金属，在保证电信号传输线良好导电性能的同时，可进一步降低成本。
针对市场上已有导电原料导电性能(原料试样小于1000Ω/m，管试样2KΩ/m)难以达到研究目标要求，本发明研发的复合导电原料可实现电阻值小于100Ω/m。
聚合物复合导电原料的导电机理均是在材料内部形成导电通道而导电，因此，聚合物材料导电性难以达到研究目标值。要达到目标值，应该是形成金属导电通道，即采用金属导电层与聚合物形成导电通道方式，可获得电阻值较低的导电复合材料。
本发明使用化学镀浸覆式处理聚合纤维表面金属覆层，先纤维纺纱，然后成线，最后使用化学法分两次分别将银、铜依次覆到纤维表面。韧性、柔性很好。采用线中纤维表面浸镀覆金属导电层是目前可能获得的较低电阻值(5Ω/m)的方法。传统的电镀技术，层间结合较差，线柔性不足。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例一种光纤跳纤光电信号同步传输线的结构示意图，
图2为一种光纤跳纤光电信号同步传输线的电信号传输线结构示意图，
图1中，1-光纤芯2-电信号传输线3-护套管，
图2中，4-聚合物纤维5-金属沉积层6-绝缘漆层
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
根据本发明实施例，提供了一种光纤跳纤光电信号同步传输线及其制造方法。如图1、图2所示，本实施例包括：
一种光纤跳纤光电信号同步传输线及其制造方法，图一为发明所述的跳纤同步传输线结构，它由光纤芯1、电信号传输线2、护套管3组成。发明所述的电信号传输线在护套管和光纤芯之间，采用导电聚合物材料，两条电信号传输线对称设置于护套管长度方向的光纤芯的外侧。
一种光纤跳纤光电信号同步传输线及其制造方法，图2为所发明的跳纤同步传输线的电信号传输线的结构，它由聚合物纤维4、金属沉积层5、绝缘漆层6组成。电信号传输线芯部是由聚合物纤维4构成，发明首选是尼龙66(PA66)纤维，也可以采用其它聚合物材料纤维，用一定的纺织方法制成的纱线状结构。在聚合物纤维表面沉积了导电金属层5，金属导电层5可以是单层的金属，也可以是双层不同材料的金属。单层金属使用金、银等与聚合物纤维表面结合力好的金属，一般价格较贵。其中，内层金属很薄，主要是实现与聚合物纤维表面的层间牢固结合，这层可选择材料为银、金与聚合物纤维表面易于产生牢固结合的金属。外层金属主要是实现电信号传输时的低电阻，可以选择价格较低的金属，如铜、镍、铬等，双层金属层结构主要是降低电传输信号线的成本。纱线外层包覆了一层绝缘漆6。
制造方法
一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线及其制造方法，包括聚合物纤维纱线成型、聚合物纱线金属沉积加工、纱线表面涂装绝缘漆层、跳纤成套成型装配。所述聚合物纤维纱线成型，通过纺织方式将聚合物纤维纺成纱线，单纱结构较好，纱线密集度要适中，密集度过大会造成金属层沉积时不能深入到纱线芯部纤维表面。纱线密集度过小会使最终电信号传输线拉伸强度过低而易发生断裂。
一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线及其制造方法，所述聚合物纱线金属沉积加工，包括化学镀银、化学镀铜。化学镀银过程如下：
化学镀银溶液配方：
(1)有机除油液
(2)化学粗化液：重铬酸钾12g/L；硫酸28ml/L；Al10mg/L；(暗红色液体)
(3)敏化液：氯化亚锡1.0g/L；盐酸5mL/L；锡粒0.5g/L；(白色固体悬浮液)
(4)活化液；硝酸银1.5g/L；氨水0.7ml/L；(灰色固体悬浮液)
(5)化学镀银液：酒石酸钾钠10g/L；氢氧化钾4.0g/L；硝酸银10g°/L；氨水少量；
工艺过程：
(1)将聚合物纱线放入除油液中,浸泡25min后取出，用水洗干净；
(2)将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
(3)将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
(4)将纱线放入活化液中，活化处理10min；
(5)将活化处理后的纱线从活化液中取出后立即放入温度20℃的化学镀银液中，进行化学镀银，根据不同镀层厚度的需要决定在镀银液中的放置时间，然后取出，用水洗干净。
一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线及其制造方法，所述化学镀银过程如下：
化学镀铜配方：
化学镀铜液：酒石酸钾钠4.3g；氢氧化钠1.0g；硫酸铜1.0g；甲醛10ml(化学镀时临时加入)；(蓝色溶液)
工艺过程：
(1)在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜；
(6)将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
(7)将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
(8)将纱线放入活化液中，活化处理10min；
(9)将在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜，根据不同镀铜层厚度的需要决定在镀铜液中的放置时间，然后取出，用水洗干净，烘干即可。该工序完成以后马上转入纱线表面绝缘漆覆层。
一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线及其制造方法，所述纱线表面涂装绝缘漆层，将已经完成镀银、镀铜的纱线浸入绝缘漆中，浸泡时间1min，取出，然后进行烘干，完成电信号线制备。
一种用于光纤跳纤光电信号同步传输的电信号传输线及其制造方法，所述跳纤成套成型装配，电信号传输线、光纤跳纤护套聚合物原料、光纤芯备料经高分子材料挤出成型机及成型模具，将电信号线、光纤芯线、一起与护套管挤出成型，形成外护套管，内置光纤芯、电信号线的装配结构。至此，完成全部制造过程。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，包括：光纤芯、电信号传输线及护套管，所述电信号传输线设置在护套管和光纤芯之间，电信号传输线采用导电聚合物材料，两条电信号传输线对称设置于护套管长度方向的光纤芯的外侧，所述电信号传输线包括聚合物纤维、金属沉积层及绝缘漆层；所述护套管包覆在电信号传输线的外层；所述电信号传输线通过绝缘漆层与光纤芯隔离开；所述电信号传输线外层由绝缘漆层包覆；所述绝缘漆层位于金属沉积层的外层；所述金属沉积层包覆在聚合物纤维的外层；聚合物纤维用于承载导电涂层，兼具管线增强的作用，金属沉积层用于牢固贴合聚合物纤维以及传输电信号，绝缘漆层用于将导电涂层与其他电信号传输线、光纤绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，所述聚合物纤维由尼龙PA66纤维构成，采用纺织方法制成单纱线状结构，纱线紧度中等，纤维直径0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，所述金属沉积层采用双层金属结构，覆层厚度0.1mm，内层使用与聚合物纤维表面结合力好的金属银，外层使用低电阻的金属铜以实现电信号的传输。
4.根据权利要求3所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，
所述金属沉积层内层采用金属沉积加工方法在聚合物纱线纤维表面化学镀银。
5.根据权利要求4所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，
所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银溶液配方如下：
①有机除油液；
②化学粗化液：重铬酸钾12g/L；硫酸28ml/L；Al10mg/L；(暗红色液体)
③敏化液：氯化亚锡1.0g/L；盐酸5mL/L；锡粒0.5g/L；(白色固体悬浮液)
④化学镀银液：酒石酸钾钠10g/L；氢氧化钾4.0g/L；硝酸银10g°/L；氨水少量。
6.根据权利要求4所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，
所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银工艺过程如下：
①将聚合物纱线放入除油液中,浸泡25min后取出，用水洗干净；
②将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
③将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
④将纱线放入活化液中，活化处理10min；
⑤将活化处理后的纱线从活化液中取出后立即放入温度20℃的化学镀银液中，进行化学镀银，根据不同镀层厚度的需要决定在镀银液中的放置时间，然后取出，用水洗干净。
7.根据权利要求4所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，所述金属沉积层外层还采用金属沉积加工方法在聚合物纱线纤维表面化学镀铜。
8.根据权利要求7所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀铜，化学镀铜溶液配方如下：化学镀铜液：酒石酸钾钠4.3g；氢氧化钠1.0g；硫酸铜1.0g；甲醛10ml(化学镀时临时加入)；(蓝色溶液)；
所述金属沉积加工方法对聚合物表面化学镀银，化学镀银工艺过程如下：
①在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜；
②将去油洗干净的纱线放入70℃粗化液中，粗化处理70min后，取出，用水洗干净；
③将纱线放入常温敏化液中，敏化处理5min，然后取出，用热水洗10min；
④将纱线放入活化液中，活化处理10min；
⑤将在纱线镀银完成洗干净以后，马上将纱线放入20℃的化学镀铜液中进行化学镀铜，根据不同镀铜层厚度的需要决定在镀铜液中的放置时间，然后取出，用水洗干净，烘干即可。
9.根据权利要求8所述的一种光纤跳纤光电信号同步传输线，其特征在于，所述绝缘漆层纱线完成镀银、镀铜后进行，将已经完成镀银、镀铜的纱线浸入绝缘漆中，浸泡时间1min，取出，然后进行烘干，完成电信号线制备。
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