CN113325532B - 一种层绞式光纤带光缆及生产工艺 - Google Patents

一种层绞式光纤带光缆及生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种层绞式光纤带光缆及生产工艺，包括有松套管和安设在松套管中的光纤单元,绞合的多根松套管内放置中心加强件，外部放置阻水带、金属带以及护套层，所述光纤单元包括多层可弯折式光纤带，所述可弯折式光纤带为光纤束与粘结层的连续交替设置，光纤束为至少两根光纤通过光固化树脂UV固化后并带而成，粘结层为连续涂覆在光纤束间的热熔胶树脂层，使得光纤束可沿粘结层轴向弯折。本发明制备的层绞式光纤带缆，由于光纤束在光纤带内具有可弯折性、活动性，从而提高光纤在松套管内的占空比以及光缆中光纤的装纤密度，同时可减小光缆的外径尺寸，降低光缆的自身重量，有利于节约光纤带光缆的安装和熔接时间，提高光缆的安装和铺设效率。

Description

一种层绞式光纤带光缆及生产工艺
技术领域
本发明涉及通信光纤光缆技术领域，具体而言，涉及一种层绞式光纤带光缆及生产工艺。
背景技术
光纤带光缆由于光纤集成度高，光缆结构紧凑，占用路由资源较少，可有效降低光缆熔接费用，提高安装和铺设效率，得益于这些优点，光纤带光缆在城域网、接入网中已被广泛使用。层绞式光纤带光缆一般是由松套管在抗张元件上绞合而成，每根松套管内多采用6芯或者12芯的光纤带，以不同光纤带数叠合，由于层绞式结构为多管绞合式，光纤带光缆的光纤芯数较大，可满足较大规模网络组合的应用。
目前，光纤带光缆中的光纤带是由并带树脂在模具中涂覆，并通过UV槽光固化制备，由于光固化后并带树脂中的分子链处于“交联固化”状态，且树脂的 UV固化度较高，限制了光纤带中光纤束的活动性；同时固化后树脂涂层的模量较高、柔顺性较差，光纤束在光纤带中不能进行有效的弯折式和卷曲；而且，在松套管内光纤带以“平铺叠层”的方式进行放置，即一层光纤带上叠放另外一层光纤带，这些导致了光纤在松套管中的占空比较小，不能有效降低松套管的外径尺寸以及光缆自身重量，造成光纤带光缆的成本较高，安装效率较低，铺设费用较高等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高装纤密度、有效提高安装效率的层绞式光纤带光缆及生产工艺。
本发明所采用的技术方案为：一种层绞式光纤带光缆，包括有松套管和安设在松套管中的光纤单元,绞合的多根松套管内放置中心加强件，外部放置阻水带、金属带以及护套层，其特征在于：所述光纤单元包括多个可弯折式光纤带，所述可弯折式光纤带为光纤束与粘结层的连续交替设置，光纤束为至少两根光纤通过光固化树脂UV固化后并带而成，粘结层为连续涂覆在光纤束间的热熔胶树脂层，光纤束可沿粘结层轴向弯折。
按上述技术方案，所述热熔胶树脂的组成和配比为：载体树脂为90～95％，增粘剂为2～4％，过氧化物为1～6％。
按上述技术方案，所述热熔胶树脂的载体树脂为聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚醚酯中的一种，熔融指数为20～100g/10min，弯曲模量为200～800Mpa。
按上述技术方案，所述热熔胶树脂的增粘剂为环氧硅烷、氨基硅烷、异氰酸酯硅烷中的一种，其分子结构中，官能团数目为2或者3。
按上述技术方案，所述热熔胶树脂的过氧化物为过氧化酯、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、烷基氢过氧化物、过氧化缩酮、过氧化碳酸酯中的一种。
按上述技术方案，所述光纤束光固化树脂为丙烯酸酯、环氧树脂、超支化聚酯中的一种，黏度为5000～20000cps，UV固化度为50～80％。
按上述技术方案，所述粘结层外径为光纤直径的50～200％。
按上述技术方案，所述粘结层与光纤束的剥离力为0.20～2.00N。
按上述技术方案，所述松套管中的光纤带层数为1～12，所述光纤带光缆为全介质层绞式或者金属铠装层绞式，也可为油膏填充式或者全干式。
一种层绞式光纤带光缆的生产工艺，其特征在于：包括制作可弯折式光纤带的工序，具体包括如下步骤：
S1、通过特定的并带模具将若干根光纤制成多束光纤束；
S2、将光纤束平铺在定型模具中，定型模具上设有间隔压入热熔胶树脂的针管10，针管数量根据实际并带数量水平排列分布；
S3、针管后接热熔胶树脂添加设备，设备精确控制热熔胶树脂添加的位置和胶量，胶量和设备生产速度匹配，其中，模具和针管位置固定，通过电脑精确控制牵引控制光纤带前进的速度，出胶量控制在5～10g/min，最终形成可弯折式光纤带。
本发明所取得的有益效果为：
1、本发明设置的可弯折式光纤带，改善了光纤带中光纤束的活动性，且光纤带在松套管内呈“卷曲”状态分散或者分布，可以实现光纤带在套管中的U型或S型分布，提高了光纤在光缆中的装纤密度，有利于光缆外径以及自身重量的减小，进一步降低光缆的制造成本，并提高光缆的安装、铺设效率。
2、相比于传统的光纤带光缆，当光纤带光缆受到外界应力冲击时，由于光纤带中的光纤束具有活动性，光纤束可通过在松套管内的位置移动，避免外界冲击对其的损伤或者破坏，比如：物理冲击、温度冲击等，并可提高光纤带光缆相应的物理性能或者温度性能等。而传统光纤带光缆，光纤带涂覆采用了高模量、高UV固化的树脂，光纤带中光纤束的移动性被限制，且在松套管内光纤带采用了“平铺叠层”的方式，进一步限制了光纤束的活动能力，当光缆受到外界冲击时，冲击应力直接传递至松套管内的光纤带，光纤束易出现损伤，甚至断裂等问题。
3、所述粘接层选择热熔胶树脂连续涂覆在光纤束间，不仅能保证粘接强度，还能保证其与光纤束之间的可剥离特性，不仅简化了加工工艺，而且降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明第一个实施例提供的光纤带的平铺状态时的结构示意图。
图2为本发明第一个实施例提供的光纤带的横向截面结构图。
图3为本发明第二个实施例提供的光纤带的平铺状态时的结构示意图。
图4为本发明第二个实施例提供的光纤带的横向截面结构图。
图5为本发明第一个实施例提供的松套管的横向截面结构图。
图6为本发明第一个实施例提供的层绞式光纤带光缆的横向截面结构图。
图7为本发明第二个实施例提供的层绞式光纤带光缆的横向截面结构图。
图8为本发明粘结层生产的示意图。
图中，1.光纤束、2.粘结层、3.松套管、4.阻水填充物、5.光纤带、6.护套、 7.阻水带、8.中心加强件、9.金属带、10.针管。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图6所示，实施例1提供了一种层绞式光纤带光缆，包括有多根呈绞合状态的松套管3和安设在松套管3中的光纤单元,光纤单元与松套管之间填充有阻水填充物4，绞合的多根松套管内放置中心加强件8，外部放置阻水带7、金属带9以及护套层6，所述光纤单元包括多个可弯折式光纤带5，所述可弯折式光纤带5为光纤束1与粘结层2的连续交替设置，光纤束1为两根光纤通过光固化树脂UV固化后并带而成，粘结层2为连续涂覆在光纤束间的热熔胶树脂；光纤束1可沿粘结层2轴向10度到180度的自由弯折，光纤带在松套管内呈卷曲分散或者分布，可以实现光纤带在套管中的U型或S型分布。
本实施例中，所述的光缆芯数为180芯，所述的护套6为高密度聚乙烯，所述的阻水带7为聚丙烯酸钠涂覆带，所述的松套管3为5个绞合件的PBT套管，所述的阻水填充物4为油膏，所述的中心加强件8为GRP，所述的金属带9为双面涂覆钢带，所述的中心加强件8为单根钢丝。
本实施例中，松套管如图5所示，所述的光纤带在松套管中呈卷曲分散或者分布，光纤带为6层，光纤带中光纤为6芯。
本实施例中，光纤带如图1、2所示，所述的光纤带包括有光纤束1和粘结层2，粘结层外径为光纤直径的70％。所述的光纤束包括有2根着色光纤和光固化树脂，为控制粘结层与光纤束的剥离力，在粘结层树脂中添加增粘剂。
其中，粘结层与光纤束之间剥离力计算公式：
F＝(1-α)·e·n·f0
F-粘结层剥离力，N
α-修正系数
e-增粘剂的官能团数目
n-增粘剂摩尔数目，mol
f0-粘结层分子与光纤并带树脂间，分子间氢键的键合力，N/mol。
粘结层与光纤束的剥离力与粘结层树脂中的增粘剂的摩尔数目、官能团数目、以及界面分子间的键合力相关，考虑到粘结层与光纤束并带树脂的化学键“结合”发生在界面处，需对增粘剂的摩尔数目进行修正，α的经验值为 0.3～0.6。
一般而言，光纤束中并带树脂为丙烯酸酯、环氧树脂、超支化聚酯中的一种，本实施例的光固化树脂采用丙烯酸酯，其黏度为13000cps，UV固化度为65％， MFI(熔融指数)的测试条件为：230℃，2.16kg。所述的粘结层2树脂的组成按重量配比为：聚氨酯为95％，环氧硅烷为4％，过烷基氢过氧化物为1％，其中，聚氨酯的熔融指数为50g/10min，弯曲模量为300Mpa，环氧硅烷的分子结构中其官能团数目为3。通过对上述粘结层配方的设计，不仅能保证两者的粘接性能，又能保证其可剥离性能，避免光纤束与粘接层的“粘合”，导致光纤难以剥离的缺陷，避免剥离过程对光纤的损伤。
其中，粘结层与光纤束的剥离力，在拉伸测试设备上采用180°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：0.5N。
本实施例还提供了一种层绞式光纤带光缆的生产工艺，其包括制作可弯折式光纤带的工序，具体包括如下步骤：
S1、通过特定的并带模具将若干根光纤制成多束光纤束；
S2、将光纤束平铺在定型模具中，定型模具上设有间隔压入热熔胶树脂的针管10，针管数量根据实际并带数量水平排列分布如图8所示。
S3、针管后接热熔胶树脂添加设备(图中省略)，设备精确控制热熔胶树脂添加的位置和胶量，胶量和设备生产速度匹配，其中，模具和针管位置固定，通过电脑精确控制牵引光纤带前进的速度，出胶量控制在5～10g/min，最终形成可弯折式光纤带，极大简化了生产设备和生产工艺。其余工序与现有的光缆生产工序相同，在此不赘述。
实施例2
实施例2的结构如图7所示，其与实施例1的不同之处在于：所述的光缆芯数为216芯，所述的松套管3为6个绞合的PBT套管，所述的阻水填充物4为阻水粉，粘结层2外径为光纤直径的120％，所述的光固化树脂采用环氧树脂，其黏度为15000cps，UV固化度为70％，MFI(熔融指数)的测试条件为：230℃， 2.16kg。所述的粘结层树脂采用的配方按重量比为：聚丙烯酸酯92％，氨基硅烷为4％，二烷基过氧化物为4％，其中，聚丙烯酸酯的熔融指数为40g/10min，弯曲模量为400Mpa；氨基硅烷的分子结构中官能团数目为3。其中，粘结层与光纤束的剥离力，在拉伸测试设备上采用180°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：1.3N。
实施例3
实施例3的结构如图6所示，其与实施例1的不同之处在于：所述的光缆芯数为300芯，所述的阻水填充物4为阻水粉，所述的中心加强件8为GRP。光纤带如图3、4所示，一个松套管中的光纤带为5层，光纤带中光纤为12芯。粘结层2外径为光纤直径的80％。所述的光纤束包括有2根着色光纤和光固化树脂，所述的光固化树脂采用环氧树脂，其黏度为13000cps，UV固化度为63％，MFI(熔融指数)的测试条件为：230℃，2.16kg。所述的粘结层树脂采用的配方按重量比为：聚氨酯90％，氨基硅烷为4％，过氧化碳酸酯为6％，所述的聚氨酯的熔融指数为60g/10min，弯曲模量为400Mpa，氨基硅烷的分子结构中，官能团数目为 2。其中，粘结层与光纤束的剥离力，在拉伸测试设备上采用180°夹具测试，拉伸速率为：50mm/min，剥离力为：0.7N。
实施例4
实施例3的结构如图7所示，其与实施例1的不同之处在于：所述的光缆芯数为360芯，所述的松套管3为6个绞合件的PBT套管。
本实施例中光纤带如图4所示，光纤带为5层，光纤带中光纤为12芯，所述粘结层外径为光纤直径的110％。所述的光纤束包括有2根着色光纤和光固化树脂，所述的光固化树脂采用丙烯酸酯，其黏度为16000cps，UV固化度为67％， MFI(熔融指数)的测试条件为：230℃，2.16kg。所述的粘结层树脂采用的配方按重量比为：聚醚酯93％，异氰酸酯硅烷为3％，过氧化缩酮为4％，所述的聚醚酯的熔融指数为40g/10min，弯曲模量为350Mpa，异氰酸酯硅烷的分子结构中，其官能团数目为3。其中，粘结层与光纤束的剥离力，在拉伸测试设备上采用 180°夹具测试，拉伸速率为：50mm/min，剥离力为：1.1N。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种层绞式光纤带光缆，包括有松套管和安设在松套管中的光纤单元,绞合的多根松套管内放置中心加强件，外部放置阻水带、金属带以及护套层，其特征在于：所述光纤单元包括多层可弯折式光纤带，所述可弯折式光纤带为光纤束与粘结层的连续交替设置，光纤束为至少两根光纤通过光固化树脂UV固化后并带而成，粘结层为连续涂覆在光纤束间的热熔胶树脂层，光纤束可沿粘结层轴向弯折。
2.根据权利要求1所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述热熔胶树脂的组成按重量配比为：载体树脂为90～95％，增粘剂为2～4％，过氧化物为1～2％。
3.根据权利要求1或2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述热熔胶树脂的载体树脂为聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚醚酯中的一种，熔融指数为20～100g/10min，弯曲模量为200～800Mpa。
4.根据权利要求2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述热熔胶树脂的增粘剂为环氧硅烷、氨基硅烷、异氰酸酯硅烷中的一种，其分子结构中，官能团数目为2或者3。
5.根据权利要求2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述热熔胶树脂的过氧化物为过氧化酯、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、烷基氢过氧化物、过氧化缩酮、过氧化碳酸酯中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述光纤束光固化树脂为丙烯酸酯、环氧树脂、超支化聚酯中的一种，黏度为5000～20000cps，UV固化度为50～80％。
7.根据权利要求1或2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述粘结层外径为光纤直径的50～200％。
8.根据权利要求1或2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述粘结层与光纤束的剥离力为0.20～2.00N。
9.根据权利要求1或2所述的层绞式光纤带光缆，其特征在于：所述松套管中的光纤带层数为1～12，所述光纤带光缆为全介质层绞式或金属铠装层绞式。
10.一种层绞式光纤带光缆的生产工艺，其特征在于：包括制作如权利要求1中的可弯折式光纤带的工序，具体包括如下步骤：
S1、通过特定的并带模具将若干根光纤制成多束光纤束；
S2、将光纤束平铺在定型模具中，定型模具上设有间隔压入热熔胶树脂的针管10，针管数量根据实际并带数量水平排列分布；
S3、针管后接热熔胶树脂添加设备，设备精确控制热熔胶树脂添加的位置和胶量，胶量和设备生产速度匹配，其中，模具和针管位置固定，通过电脑精确控制牵引控制光纤带前进的速度，出胶量控制在5～10g/min，最终形成可弯折式光纤带。
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