CN111239942B - 一种光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信线领域，尤其涉及一种光缆。为解决现有通信室内光缆存在抗弯能力较差，在敷设和使用过程中容易损伤、损坏等问题，本发明光缆包括：由外至内依次设置的外护套、内护套和光纤模组；所述光纤模组由若干平行并列设置的光纤组成；所述内护套与外护套之间设有中套管，中套管包括外阻隔层和内阻隔层，内阻隔层包覆在内护套外，外阻隔层包覆在内阻隔层外，外护套包覆在外阻隔层外；所述内阻隔层和外阻隔层之间还设有凝胶层；所述凝胶层由吸附有二氧化硅分散液的SAP凝胶制成。

Description

一种光缆
技术领域
本发明属于通信线缆领域，尤其涉及一种光缆。
背景技术
通信室内光缆是敷设在建筑物内的光缆，主要用于建筑物的通讯设备，计算机、交换机和终端设备等，以便传输信息。
室内光缆是根据光缆的使用环境来分类的，与之相对的是室外光缆。由于大多室内光缆无法在室内装修过程中同步进行敷设，受到建筑物环境、敷设条件等限制，导致了室内光缆的结构设计趋于复杂化，光纤与光缆所用材料的多样化，并且根据使用需求不同、不同室内光缆对于机械性能与光学性能的侧重点也产生了区别。
即便是常见的用于建筑物内布线、网络设备之间的连接等用途的、着重于机械性能的通信室内光缆，通常也存在着抗拉强度小、保护层较差等问题。
如常见的入户白皮光缆，其线径通常在1.5～4.0mm之间，为八字形、圆形或长圆形等形状，有一定的硬度和韧性，但其仍然容易被破坏，如在敷设过程中产生了弯曲半径较小的弯曲，则非常容易对光纤产生损伤，导致光信号损失，出现网络信号差甚至断网的问题。
发明内容
为解决现有通信室内光缆存在抗弯能力较差，在敷设和使用过程中容易损伤、损坏等问题，本发明提供了一种光缆。本发明的目的在于：一、提高光缆的抗弯曲能力，使其在敷设和使用过程中不易产生损坏；二、在一定程度上提高光缆的抗压能力，使其在受到外界压力作用时能够减轻甚至避免损坏；三、保持光缆在适当时候具有良好的柔性，以便敷设。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种光缆，包括：
由外至内依次设置的外护套、内护套和光纤模组；
所述光纤模组由若干平行并列设置的光纤组成；
所述内护套与外护套之间设有中套管，中套管包括外阻隔层和内阻隔层，内阻隔层包覆在内护套外，外阻隔层包覆在内阻隔层外，外护套包覆在外阻隔层外；
所述内阻隔层和外阻隔层之间还设有凝胶层；
所述凝胶层由吸附有二氧化硅分散液的SAP凝胶制成。
更进一步地，
所述二氧化硅分散液由松装二氧化硅与其1.65～1.7倍体积的无水乙醇和1.55～1.6倍体积丁二醇超声混匀制成。
更进一步地，
所述二氧化硅为二氧化硅气凝胶粉末。
更进一步地，
所述外护套内表面设有肋条，肋条凸起抵接在外阻隔层的外表面。
更进一步地，
所述肋条的凸起端为尖端。
更进一步地，
所述内护套与内隔离层之间涂覆有阻水膏。
更进一步地，
所述光纤外部涂覆有聚乙烯形成聚乙烯固化层，内护套内光纤之间的空隙中填充有填充绳。
本发明的有益效果是：
1)能够在保持光缆正常敷设和使用所需的柔软度的基础上提高光缆抗弯曲能力；
2)提高光缆的抗压能力，避免光缆意外损坏。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图；
图2为图1中A部分的放大示意图；
图3为弯曲试验示意图；
图4为抗压试验示意图。
图中：101光纤，102聚乙烯固化层，2内护套，3外护套，301肋条，4中套管，401外阻隔层，402内阻隔层，403凝胶层，404PE膜，5阻水膏，6填充绳，7挂杆，8重物，901通道壁，902通道底部。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
实施例
一种如图1至2所示的光缆，其包括：
由外至内依次层叠设置的外护套3、内护套2和光纤模组，光纤模组由若干平行并列设置的光纤101组成，内护套2包覆在光纤模组外对光纤模组实现限位固定和保护；
所述光纤101外部涂覆有聚乙烯形成聚乙烯固化层102，内护套2内光纤101之间的空隙中填充有填充绳6；
所述内护套2与外护套3之间设有中套管4，中套管4包括两层阻隔层，分别为外阻隔层401和内阻隔层402；
所述内阻隔层402包覆在内护套2外，外阻隔层401包覆在内阻隔层402外，外护套3包覆在外阻隔层401外；
所述外阻隔层401和内阻隔层402均为PVC材质，PVC材质的内阻隔层402和外阻隔层401均具有良好的防水耐潮湿以及抗化学腐蚀能力，在内阻隔层402和外阻隔层401之间还设有凝胶层403；
所述凝胶层403由SAP凝胶制成，SAP凝胶具有良好的吸水性、较大的溶胀系数，并且保水能力较强，在凝胶层403制备前，首先将松装的SAP凝胶干粉与其20～30倍体积的二氧化硅分散液中进行稳定溶胀，如将20mL松装体积的SAP凝胶干粉置于500mL的二氧化硅分散液中进行2h稳定溶胀，溶胀过程于超声设备中进行，确保溶胀后所形成的凝胶较为分散松散，并且二氧化硅能够均匀浸入，溶胀后形成的凝胶涂覆或挤出在内阻隔层402的外表面，以PE膜404包紧后套设外阻隔层401，实现对凝胶的固定，形成稳定的凝胶层403；
所述二氧化硅分散液由松装二氧化硅与其1.65～1.7倍体积的无水乙醇和1.55～1.6倍体积丁二醇超声混匀制成，二氧化硅为二氧化硅气凝胶粉末；
所述凝胶层403内的吸附成分二氧化硅分散液具有良好的胀流性，即其是一种胀流性液体，其在受到外界压力产生内剪切力时或直接受到外剪切力作用时，粘度快速急剧上升，本身胀流性液体处于凝胶中时，由于SAP凝胶载体含有丰富的羟基，二氧化硅成分主要吸附在SAP凝胶骨架上，形成紧密的堆砌，粒子间空隙较小，并且充满液体，但当产生剪切力作用时，粒子产生快速移动，粒子间的空隙增大，导致整体体系体积被进一步胀大，粒子间的液相减少、粒子间相互移动的润滑作用减小，阻力增大，导致粘度快速上升，甚至产生类似“硬化”的效果，因此当本发明结构的光缆产生快速弯曲时会产生凝胶层403固化以阻止弯曲过程，如图3所示，当光纤产生弯曲时，其中B为弯曲部分，该部分的凝胶层403产生硬化，阻碍弯曲过程，并且图中的C部分为剪切应力集中点，C部分产生的硬化效果更加明显，仅以内阻隔层402、凝胶层403、PE膜404和外阻隔层401组成的、长度为1m的中套管4作为测量对象，在内阻隔层402、外阻隔层401的厚度均为0.2mm的情况下，对不同厚度凝胶层403的挂重弯曲直径(图中Diameter)进行测量，其中挂重弯曲只将待测试的中套管4中点置于一根直径为1cm的挂杆7上自由悬挂且在待测中套管4的两端各系上0.5kg重物，将中套管4水平拉直后松开自然下垂，对自然下垂的两端间距进行五次测量取均值及挂重弯曲直径，测试结果如下表表1所示；
表1：凝胶层403厚度与中套管4挂重弯曲直径测量结果
凝胶层厚度(mm) 挂重弯曲直径(cm)
0.1 10.42
0.3 13.72
0.5 16.86
0.8 20.18
1.0 23.42
从上述测量结果可明显看出，凝胶层403能够产生明显硬化效果，进而阻碍光纤产生弯曲，能够有效避免光纤的折损，并且在凝胶层403厚度仅为0.1mm时即具有良好的抗弯效果，通常室内入户光缆光纤的最小允许弯曲直径为10cm，本发明凝胶层403完全能够达到其使用要求，实现对光纤模组的保护；
所述内护套2与内隔离层之间还涂覆有阻水膏5，由于凝胶层403内含有大量的液体成分，阻水膏5能够提高对光纤模组的防潮效果，进一步提高对光纤模组的保护效果；
所述外护套3内表面设有肋条301，肋条301如图1和图2所示，凸起端为尖端，尖端朝内抵接在外隔离层的外表面，由于肋条301设有凸起的尖端，其在受到外力时将外力更加集中地作用在外隔离层上，进而更集中地作用在凝胶层403上，因此肋条301的设置使得凝胶层403在受到外力影响时能够更加及时地响应产生硬化并且提高硬化程度，且有利于提高弯曲部分的凝胶层403硬化均匀性，同时，由于凝胶层403在受压时实际上内部所产生的剪切力较小，导致其硬化效果较差，而在设置肋条301后，光纤在受到外界的均匀压力时能够转化为较为集中的力作用在外阻隔层401上，加快凝胶层403硬化的响应速度以及硬化程度；
进一步对光缆进行与中套管4进行相同的抗弯曲测试，待测试的光缆参数如下：
外护套3厚度0.2mm，肋条301高度为0.05mm且肋条301沿外护套3内侧壁周向均匀设置22个，肋条301通过刻蚀工艺形成，外阻隔层401和内阻隔层402厚度为0.1mm，内护套2厚度为0.1mm，光纤模组直径为0.3mm，并与不设置肋条301、相应增大外护套3厚度并以外护套3直接紧密包覆外阻隔层401的光缆进行对比，测试结果以及对比结果如下表表2所示；
表2：凝胶层403厚度与光缆挂重弯曲直径测量结果
凝胶层厚度(mm) 有无肋条 总线径(mm) 挂重弯曲直径(cm)
0.1 有 1.5 12.12
0.3 有 1.7 15.26
0.5 有 1.8 18.84
0.8 有 2.2 22.08
1.0 有 2.4 25.86
0.1 无 1.5 11.06
0.5 无 1.8 17.42
1.0 无 2.4 24.06
从上述表2可明显看出，在增设肋条301后，光缆整体的抗弯能力进一步得到提高。
由于凝胶层403的设置，使得光缆在受到外界压力时中套管4部分的凝胶层403能够产生硬化对光纤模组进行保护，因此进一步对光缆的抗压抗冲击能力进行相应测试，如图4所示将3kg重物8沿通道从0.5m高度滑竖直下落向平整放置的光缆，且重物8侧壁与通道壁901接触、确保重物8底面始终平行于通道底部902，通道底部902设置激光测距仪对重物8底部与通道底部902的间距进行动态测量，记录重物8底部与通道底部902的最小间距为压缩线径，计算光缆的压缩比，其中待测试的光缆参数如下：
外护套3厚度0.2mm，肋条301高度为0.05mm且肋条301沿外护套3内侧壁周向均匀设置22个，肋条301通过刻蚀工艺形成，外阻隔层401和内阻隔层402厚度为0.1mm，内护套2厚度为0.1mm，光纤模组直径为0.3mm，并与不设置肋条301、相应增大外护套3厚度并以外护套3直接紧密包覆外阻隔层401的光缆进行对比，测试结果以及对比结果如下表表3所示；
表3：凝胶层403厚度与光缆抗压抗冲击能力测试结果
凝胶层厚度 有无肋条 总线径 压缩比
0.5mm 有 1.8mm 88％
0.8mm 有 2.2mm 90％
1.0mm 有 2.4mm 91％
0.5mm 无 1.5mm 81％
0.8mm 无 1.8mm 84％
1.0mm 无 2.4mm 86％
表中，压缩比的计算公式为：(hmin/L0)×100％；其中，hmin为激光测距仪动态测量所得的重物8底部与通道底部902的最小间距，L0为总线径。
从上表可明显看出，在受到外部重物8冲击后由于凝胶层403的响应硬化，导致整体线材不会被压扁，如图4所示光缆受到重物8给予的力F1后通道底部902同时对光缆产生作用力F2，使得光缆凝胶层403的D部分和E部分首先产生硬化抵抗外力变形，而凝胶层403的F部分和G部分在光缆变形后向两侧胀开挤压外阻隔层401和肋条301，通过挤压作用延迟产生硬化，使得整体凝胶层403形成硬化，阻止光缆进一步变形损坏，确保内部光纤模组减少变形并且尽可能减少光纤模组所受到的外力影响，确保光纤模组不受损。
在测试过程中持续对待测试光缆的传输损耗进行测量，经检测待测试光缆仅在重物8击中线体的极短时间内产生传输损耗波动，其余情况下基本保持平稳，在重物8离开光缆后光缆恢复柔软，在缓慢冲击弯曲的情况下具备良好的柔性。

Claims (6)

1.一种光缆，其特征在于，包括：
由外至内依次设置的外护套、内护套和光纤模组；
所述光纤模组由若干平行并列设置的光纤组成；
所述内护套与外护套之间设有中套管，中套管包括外阻隔层和内阻隔层，内阻隔层包覆在内护套外，外阻隔层包覆在内阻隔层外，外护套包覆在外阻隔层外；
所述内阻隔层和外阻隔层之间还设有凝胶层；
所述凝胶层由吸附有二氧化硅分散液的SAP凝胶制成；
所述二氧化硅分散液由松装二氧化硅与其1.65～1.7倍体积的无水乙醇和1.55～1.6倍体积丁二醇超声混匀制成。
2.根据权利要求1所述的一种光缆，其特征在于，
所述二氧化硅为二氧化硅气凝胶粉末。
3.根据权利要求1所述的一种光缆，其特征在于，
所述外护套内表面设有肋条，肋条凸起抵接在外阻隔层的外表面。
4.根据权利要求3所述的一种光缆，其特征在于，
所述肋条的凸起端为尖端。
5.根据权利要求1所述的一种光缆，其特征在于，
所述内护套与内隔离层之间涂覆有阻水膏。
6.根据权利要求1所述的一种光缆，其特征在于，
所述光纤外部涂覆有聚乙烯形成聚乙烯固化层，内护套内光纤之间的空隙中填充有填充绳。
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