CN111996639A - 一种高强度高模量复合线缆填充纱及室内软光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高模量复合线缆填充纱及室内软光缆，高强度高模量复合线缆填充纱包括芯层和第一保护层；其中，所述芯层为高强高模的超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，所述第一保护层全包覆于芯层外。本发明通过在超高分子量聚乙烯纤维外包覆保护隔热纤维层，避免了超高分子量聚乙烯纤维在软光缆生产过程中与高温挤出模具及高温熔胶的接触，有效地保护了超高分子量聚乙烯纤维，防止超高分子量聚乙烯纤维在光缆的生产过程中受高温熔断，大幅降低了软光缆的生产成本。

Description

一种高强度高模量复合线缆填充纱及室内软光缆
技术领域
本发明涉及纱线制造领域，特别指一种高强度高模量复合线缆填充纱及室内软光缆。
背景技术
通讯光缆中为提高光缆的抗拉伸性能，避免光缆过度应变，从而更好地保护光纤，避免光纤受到外力影响信号传输，需要使用高抗拉，高强度，高模量，低收缩的加强填充绳，一直以来都是使用防弹丝(主要是杜邦的KEVLAR)，成本非常高，且垄断在外国公司手中。
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)是一种新型的具有高模量、高强度的纤维，其拉伸模量和抗张强度甚至大大超过了现用的防弹丝两倍紧上，且成本低很多，是理想的KEVLAR的替代品。但因为其熔点过低，只有149℃，而光缆生产过程中挤出机的机头及挤出模具中的温度均在170℃以上，导致超高分子量聚乙烯纤维一进机就熔化，断裂，无法填充，故未能得到推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种通过在超高分子量聚乙烯纤维外包覆保护隔热纤维层，避免了超高分子量聚乙烯纤维在软光缆生产过程中与模具及胶液的接触，极大地提升了通讯光缆质量，大幅降低了软光缆的生产成本的高强度高模量复合线缆填充纱及室内软光缆。
本发明采取的技术方案如下：一种高强度高模量复合线缆填充纱，包括芯层和第一保护层，其中，所述芯层为超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，所述第一保护层全包覆于芯层外。
优选地，所述高强度高模量复合线缆填充纱还包括第二保护层，所述第二保护层全包覆于所述第一保护层外。
优选地，所述第一保护层通过加捻工艺包覆在芯层外和/或所述第二保护层通过加捻工艺包覆在第一保护层外。
优选地，所述第一保护层及第二保护层均为纤维保护层。
优选地，所述纤维保护层包括至少一层的耐温在170℃以上的长纤。
优选地，所述纤维保护层包括至少一层的耐温在200℃以上的长纤。
优选地，所述纤维保护层的材质为玻璃纤维、涤纶丝或尼龙丝。
优选地，所述纤维保护层为同种类纤维加捻形成。
优选地，所述纤维保护层为不同种类纤维加捻形成。
本发明还包括一种室内软光缆，其特征在于：由内而外依次包括光纤层、紧套层、加强填充层及外护套层，其中，所述加强填充层为如上所述的高强度高模量复合线缆填充纱。
本发明针对现有技术存在的缺陷和不足自主研发设计了一种通过在超高分子量聚乙烯纤维外包覆保护隔热纤维层，避免了超高分子量聚乙烯纤维在软光缆生产过程中与模具及胶液的接触，极大地提升了通讯光缆质量，大幅降低了软光缆的生产成本的高强度高模量复合线缆填充纱及其室内软光缆和捻纱机。具体的：
1、本发明提供了一种多层同心加捻结构的高强度高模量的复合纱线；纱线的芯层是高强高模的超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，其主要功能是提供超高强度、超高模量；纱线的外层(第二层和第三层)是保护层，保护层纤维对芯层纤维加捻全包覆，其主要功能是隔离与保护芯层，避免芯层与外面高温物接触，次要功能也可提供抗拉和抗张的功能；保护层纤维可以是耐热性良好的玻璃纤维、涤纶丝、尼龙丝等；保护层纤维是耐温在200℃以上的长纤，最少一层，可以是多层，可以是同种类纤维加捻，也可以是不同种类纤维混捻。
2、本发明的高强度高模量复合线缆填充纱应用于光缆，形成一种新型的室内软光缆，使用高模量高强度复合填充纱线的室内软光缆为四层同轴结构，由内向外依次是：光纤层，紧套层，加强填充层，外护套层；加强填充层用的是如专利一所述的多层同心加捻结构的高强度高模的复合纱线；紧套层和外护套层都是PVC层。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的结构示意图；
图2为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的室内软光缆的结构示意图；
图3为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的捻纱机的立体结构示意图之一；
图4为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的捻纱机的立体结构示意图之二；
图5为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的捻纱机的立体结构示意图之三；
图6为本发明高强度高模量复合线缆填充纱的捻纱机的立体结构示意图之四；
图7为本发明捻纱机的分纱组件及捻纱组件的立体结构示意图之一；
图8为本发明捻纱机的分纱组件及捻纱组件的立体结构示意图之二。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1至图3所示，本发明采取的技术方案如下：一种高强度高模量复合线缆填充纱，包括芯层01和第一保护层02，其中，芯层01为高强高模的超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE；第一保护层02全包覆于芯层01外。
在制造光缆时，超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)要包裹一层胶体。在包裹胶体的时，UHMWPE纤维需要进入高温挤出模具中并包裹上一层高温熔融状态的胶体。由于超高分子量聚乙烯纤维的熔点过低，直接将超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE与高温挤出摸具及高温溶胶接触，会导致超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE被熔断，无法填充。本发明在超高分子量聚乙烯纤维外包覆第一保护层，以避免超高分子量聚乙烯纤维在软光缆生产过程中与高温挤出模具及高温熔胶的直接接触，有效地保护了超高分子量聚乙烯纤维，防止超高分子量聚乙烯纤维在光缆的生产过程中受高温熔断，大幅降低了软光缆的生产成本。
需要说明的是，因为超高分子量聚乙烯纤维在加工过程中，处于高温挤出模具内的时间及其短暂，并且超高分子量聚乙烯纤维从高温挤出模具中出来后，其上包裹的高温胶体会迅速冷却，所以，本发明中的第一保护层只要在短时间内将UHMWPE纤维与高温挤出模具、高温熔胶隔开即可，对第一保护层自身的隔热性能没有要求。
如图1所示，所述高强度高模量复合线缆填充纱还包括第二保护层03，第二保护层03全包覆于第一保护层02上。这样在芯层01外包覆了两层保护层，可以极大的保护芯层01，避免芯层01与外面高温物接触，同时两层保护层还具有抗拉和抗张的功能。在本实施例中，第一保护层02通过加捻工艺包覆在芯层01外，第二保护层03通过加捻工艺包覆在第一保护层02外。
具体地，第一保护层02及第二保护层03均为纤维保护层。优选地，纤维保护层的材质可为耐热性良好的玻璃纤维、涤纶丝或尼龙丝。为了提高纤维保护层的耐热性，纤维保护层为同种类纤维加捻形成，也可由不同种类纤维加捻形成。使用者可以根据需求自行决定纤维保护层的材料。
为了避免芯层01被熔断，纤维保护层包括至少一层的耐温在170℃以上的长纤。在本实施例中，纤维保护层包括至少一层的耐温在200℃以上的长纤。
本发明还包括一种室内软光缆，由内而外依次包括光纤层04、紧套层05、加强填充层06及外护套层07，其中，上述加强填充层06为如上所述的高强度高模量复合线缆填充纱。优选地，紧套层05及外护套层07均为PVC材料层。
本发明还包括一种高强度高模量复合线缆填充纱的捻纱机，包括导纱架1、传动辊2、分纱组件3、捻纱组件4、驱动组件及排线组件，其中，上述导纱架1设置于捻纱机的上部；上述传动辊2设置在导纱架1下方，导纱架1上的纱线经传动辊2张紧；上述分纱组件3包括至少二套，分纱组件3间隔设置于传动辊2的一侧，芯层01在分纱组件3内依次加捻第一保护层02及第二保护层03；上述捻纱组件4包括至少二套，各套捻纱组件4对应设置在各分纱组件3的下方，并提供加捻力给分纱组件3；上述驱动组件设置在捻纱机的机架上，驱动组件的动力传递至捻纱组件4及传动辊2；上述排线装置设置在捻纱组件4的下部，并驱动捻纱组件4升降运动。
分纱组件3包括分纱支板31、内圈孔32、外圈孔33、第一保护层加捻点34及第二保护层加捻点35，其中，上述分纱支板31包括四块，四块分纱支板31沿纱线导出方向平行间隔设置，四块分纱支板31上分别设有中心孔，且各中心孔同轴设置，芯层01依次穿过各中心孔；上述内圈孔32及外圈孔33分别沿圆周方向设置在第一块分纱支板31上，且外圈孔33位于内圈孔32的外侧；上述外圈孔33沿圆周方向设置在第三块分纱支板31上；上述第一保护层加捻点34及第二保护层加捻点35分别位于第二块分纱支板31及第四块分纱支板31的中心孔处；第一保护02的纤维纱线穿过内圈孔32，并在第一保护层加捻点34处加捻包覆在芯层01表面；第二保护层03的纤维纱线穿过外圈孔33，并在第二保护层加捻点35处加捻包覆在第一保护层02的表面。
捻纱组件4包括排线板11、线轮41、钢圈42及捻线钩43，其中，上述排线板11水平设置在机架上，并沿竖直方向自由滑动；上述线轮41竖直插设在排线板11内；上述钢圈42水平设置于排线板11上；上述捻线钩43嵌套在钢圈42上，并沿钢圈42的圆形边沿自由滑动，加捻完成的高强度高模量复合线缆填充纱穿入捻线钩43；上述驱动组件驱动线轮41旋转运动，使得捻线钩43相对地绕钢圈42运动将高强度高模量复合线缆填充纱缠绕在线轮41上；上述排线驱动排线板11带动钢圈42升降运动，使高强度高模量复合线缆填充纱来回缠绕在线轮41的不同高度的位置。
驱动组件包括主电机5、传动轴13、传动轮14、传动带6及中转传动部件12，其中，上述传动轴13水平设置在排线板11的下方，且与主电机5的输出端连接；上述传动轮14包括至少二个，传动轮14对应捻纱组件4间隔设置在传动轴13上；上述传动带6包括至少二条，传动带6连接在传动轮14及线轮41上，传动轴13旋转运动，通过各传动轮14及传动带6同步带动各线轮41旋转运动；上述中转传动部件设置于传动轴13的一端，且与传动轴13及传动辊2连接，主电机5的动力经传动轴13传递至传动辊2；
上述排线组件包括排线电机7、排线减速器8、排线传动链条9及连接块10，其中，上述排线减速器8连接于排线电机7的输出端上；上述排线传动链条9竖直设置，且与排线减速器8的输出端连接；上述连接块10连接在排线传动链条9与排线板11上，排线减速器8驱动排线传动链条9带动排线板11升降运动。
进一步，本发明设计了一种通过在超高分子量聚乙烯纤维外包覆保护隔热纤维层，避免了超高分子量聚乙烯纤维在软光缆生产过程中与模具及胶液的接触，极大地提升了通讯光缆质量，大幅降低了软光缆的生产成本的高强度高模量复合线缆填充纱及其室内软光缆和捻纱机。具体的：1、本发明提供了一种多层同心加捻结构的高强度高模量的复合纱线；纱线的芯层是高强高模的超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，其主要功能是提供超高强度、超高模量；纱线的外层(第二层和第三层)是保护层，保护层纤维对芯层纤维加捻全包覆，其主要功能是隔离与保护芯层，避免芯层与外面高温物接触，次要功能也可提供抗拉和抗张的功能；保护层纤维可以是耐热性良好的玻璃纤维、涤纶丝、尼龙丝等；保护层纤维是耐温在200℃以上的长纤，最少一层，可以是多层，可以是同种类纤维加捻，也可以是不同种类纤维混捻。2、本发明的高强度高模量复合线缆填充纱应用于光缆，形成一种新型的室内软光缆，使用高模量高强度复合填充纱线的室内软光缆为四层同轴结构，由内向外依次是：光纤层，紧套层，加强填充层，外护套层；加强填充层用的是如专利一所述的多层同心加捻结构的高强度高模的复合纱线；紧套层和外护套层都是PVC层。3、本发明高强度高模量复合线缆填充纱的生产通过独创性设计的捻纱机完成，捻纱机包括导纱架、传动辊、分纱组件、捻纱组件、驱动组件及排线组件，导纱架设置于捻纱机的上部；传动辊设置在导纱架下方，导纱架上的纱线经传动辊张紧；分纱组件包括至少二套，分纱组件间隔设置于传动辊的一侧，芯层在分纱组件内依次加捻第一保护层及第二保护层；捻纱组件包括至少二套，各套捻纱组件对应设置在各分纱组件的下方，并提供加捻力给分纱组件；驱动组件设置在捻纱机的机架上，驱动组件的动力传递至捻纱组件及传动辊；排线装置设置在捻纱组件的下部，并驱动捻纱组件升降运动。分纱装置由四块分纱支板组成，四块分纱支板同心轴向排列，中心孔对应中轴设置，分纱支板中心孔外围分布有若干过线孔，包括内圈孔及外圈孔，这些孔均匀分布于同心圆上。单纱分层穿过导纱板上的导线孔，分层加捻，从而实现外层纱对内层纱的包覆。
本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：包括芯层(01)和第一保护层(02)，其中，所述芯层(01)为超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，所述第一保护层(02)全包覆于芯层(01)外。
2.根据权利要求1所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述高强度高模量复合线缆填充纱还包括第二保护层(03)，所述第二保护层(03)全包覆于所述第一保护层(02)外。
3.根据权利要求2所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述第一保护层(02)通过加捻工艺包覆在芯层(01)外和/或所述第二保护层(03)通过加捻工艺包覆在第一保护层(02)外。
4.根据权利要求2所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述第一保护层(02)及第二保护层(03)均为纤维保护层。
5.根据权利要求4所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述纤维保护层包括至少一层的耐温在170℃以上的长纤。
6.根据权利要求4所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述纤维保护层包括至少一层的耐温在200℃以上的长纤。
7.根据权利要求6所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述纤维保护层的材质为玻璃纤维、涤纶丝或尼龙丝。
8.根据权利要求4所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述纤维保护层为同种类纤维加捻形成。
9.根据权利要求4所述的高强度高模量复合线缆填充纱，其特征在于：所述纤维保护层为不同种类纤维加捻形成。
10.一种室内软光缆，其特征在于：由内而外依次包括光纤层(04)、紧套层(05)、加强填充层(06)及外护套层(07)，其中，所述加强填充层(06)为如上述权利要求1-9所述的高强度高模量复合线缆填充纱。
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