CN113325533B - 一种骨架式光纤带光缆 - Google Patents

一种骨架式光纤带光缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种骨架式光纤带光缆，包括周向均匀开设有多个骨架凹槽的骨架，所述骨架的中心置有中心加强件，光纤单元置于各个骨架凹槽中，在骨架外侧，由内向外依次包覆有阻水带、金属带和外护套，所述外护套由增强层与护套层沿周向连续交替布置而成，所述增强层位于骨架凹槽的上方，增强层的左右两侧边缘在骨架凹槽体边缘外，所述增强层材料与护套层材料分别为不同树脂材料制成。本发明提高了骨架式光纤带光缆的耐冲击性能，同时，所述增强层位于骨架凹槽的上方，可对光纤带能进行有效保护；由于改善了光纤带光缆的护套剥离性能，可提高光缆安装过程中“开天窗”的工作效率，降低光纤熔接接续时间，节约光缆铺设的施工成本。

Description

一种骨架式光纤带光缆
技术领域
本发明涉及一种骨架式光纤带光缆，属于通信光纤光缆技术领域。
背景技术
骨架式光纤带光缆具有结构紧凑、缆径小、光纤芯密度大等优点，且在施工过程中无需清除油膏、接续效率高，已被广泛应用于接入网、局间中续等通信线路中。国内的骨架式光缆主要采用干式阻水的光缆结构，即将光纤带以矩阵形式放置与U形螺旋骨架凹槽或者SZ螺旋骨架凹槽内，阻水带以绕包方式缠绕在骨架上，使骨架与阻水带形成一个封闭的腔体，或在阻水带外在纵包双面涂覆金属带，然后挤出涂覆一层聚乙烯护套层。
但在光缆的实际铺设和使用过程中，骨架式光纤带光缆难免受到外界应力的冲击或者环境温度变化引起的护套收缩，这会造成骨架凹槽的变形，从而导致骨架凹槽内光纤带的“挤压”，骨架式光缆中的光纤会出现衰减超标，甚至光纤的断裂等问题；同时，传统的光纤带为多根光纤通过光固化树脂涂覆制备，并带中的光纤不具有活动性或者弯折性，而且光缆骨架凹槽内的光纤带多采用“平铺叠放”的方式，光纤带也不具备“活动性”，当光缆受到外界应力作用时，骨架凹槽中的光纤带以及光纤带中的光纤不能通过位置移动来抵御外界冲击，易出现光纤带的损伤或者光纤的断裂等不良现象。
另外，在骨架式光纤带光缆的“开天窗”工序中，多使用刀具环切外护套以及夹具撕裂护套皮层的操作方式，在这种施工过程中，光缆内部光纤易被损伤以及甚至出现光纤断裂等问题；同时，这种护套剥离的操作工艺难度较大，且占用的光缆接续时间较长，限制了光缆安装施工以及铺设效率的提高。
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骨架式光纤带光缆，它能提高光缆的耐冲击性能、护套剥离性能，而且光缆成本较低、易于安装，可有效提高光缆熔接中续效率，降低光缆安装和铺设的费用。
本发明所采用的技术方案为：一种骨架式光纤带光缆，包括周向均匀开设有多个骨架凹槽的骨架，所述骨架的中心置有中心加强件，光纤单元置于各个骨架凹槽中，在骨架外侧，由内向外依次包覆有阻水带、金属带和外护套，特征在于：所述外护套由增强层与护套层沿周向连续交替布置而成，所述增强层与骨架凹槽对应设置，增强层的左右两侧边缘在骨架凹槽体边缘外，所述增强层材料与护套层材料分别为不同树脂材料制成。
按上述技术方案，所述的增强层的横截面呈扇形，扇形底部直达金属带外表面。
按上述技术方案，增强层底部左右两侧边缘超出骨架凹槽体边缘的距离值为1.0-5.0mm。
按上述技术方案，所述的增强层的树脂材料与护套层的树脂材料的介电损耗角正切值差值为0.0050～0.0500(106Hz)，其弯曲模量为2000～3500Mpa。
按上述技术方案，所述的增强层树脂为聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚对苯二甲酸酯、聚甲醛中的一种。
按上述技术方案，所述的增强层树脂材料按重量比例包括：聚氨酯70％-30％、无机硅酸盐8％-22％、抗氧化剂1％-3％和抗UV助剂1％-5％。
按上述技术方案，所述聚氨酯增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为200～250℃。
按上述技术方案，所述的增强层与护套层的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：20～120N。
按上述技术方案，所述的增强层树脂材料的颜色与护套层树脂材料的颜色相异。
按上述技术方案，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，粘结层为热熔胶连续涂覆的光纤束间树脂层；光纤束可沿粘结层轴向弯折。
本发明所取得的有益效果为：
1、本发明的外护套由增强层与护套层沿周向连续交替布置而成，增强层由高模量的树脂材料制成，提高了骨架式光纤带光缆的耐冲击性能，同时，所述增强层位于骨架凹槽的上方，可对光纤带能进行有效保护；由于改善了光纤带光缆的护套剥离性能，可提高光缆安装过程中“开天窗”的工作效率，降低光纤熔接接续时间，节约光缆铺设的施工成本，也可避免在护套剥离过程中，剥离刀具对光缆内部的损伤；
2、通过增强层与护套层介电损耗角正切差值的控制，调整护套层树脂与增强层树脂的极性差异，赋予护套皮层自身的可剥离性，而且剥离力可控，简化了光纤带光缆的熔接接续工序，节省安装、铺设资源；
3、通过将增强层的横截面设计成扇形，可有效抵御外界应力传递至凹槽体侧面，避免骨架凹槽槽体变形对光纤带的“挤压”或者损伤，从而造成的光纤带内光纤衰减增加、损伤或者断裂，进一步保证了光缆的质量。
4、骨架凹槽中设置的可弯折式光纤带，由于光纤带中的光纤束有自由活动性，可改善光纤带在凹槽中的占空比，有利于光缆中光纤的装纤密度的提高，光缆外径尺寸的减小以及成本的降低；同时，当光缆受到外界冲击时，活动的光纤束可通过在凹槽中的位置移动，以避免机械应力或者热应力对其的损伤或者破坏。
附图说明
图1为本发明第一个实施例提供的光纤单元的横向截面结构图。
图2为本发明第二个实施例提供的光纤单元的的横向截面结构图。
图3为本发明第一个实施例提供的骨架式光纤带光缆的横向截面结构图。
图4为本发明第二个实施例提供的骨架式光纤带光缆的横向截面结构图。
图5为本发明实施例提供的骨架式光纤带光缆的增强层的受力示意图。
图中，1.骨架U形槽、2.光纤带、201.光纤束、202.粘结层、3.护套层、4.增强层、5.阻水带、6.骨架、7.中心加强件、8.金属带。
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3所示，实施例1提供了一种骨架式光纤带光缆，包括周向均匀开设有6个骨架凹槽的骨架6，所述骨架6的中心置有中心加强件7，光纤单元置于各个骨架凹槽中，在骨架外侧，由内向外依次包覆有阻水带5、金属带8和外护套3，所述外护套3由增强层4与护套层3沿周向连续交替布置而成，所述增强层4位于骨架凹槽1的上方，增强层4的左右两侧边缘在骨架凹槽体边缘外，所述增强层材料与护套层材料分别为不同树脂材料制成。
本实施例中，所述的光缆芯数为96芯，所述的护套层3为高密度聚乙烯，所述的增强层4为聚氨酯，所述的金属带8为双面涂覆铝带，所述的阻水带5为聚丙烯酸钠涂覆带，所述的骨架6为聚丙烯树脂，所述的骨架凹槽1为U形，所述的中心加强件7为单根钢丝，所述光纤单元包括4层可弯折式光纤带2。本实施例中的光纤带为4芯，所述可弯折式光纤带2为光纤束与粘结层的连续交替设置，光纤束为两根光纤通过光固化树脂UV固化后并带而成，粘结层为热熔胶连续涂覆的光纤束间树脂层；光纤束可沿粘结层轴向弯折，使得光纤束在骨架凹槽内呈U型或S型分布。
本实施例中，所述的增强层4与护套层3连续交替设置，增强层4在护套截面呈扇形，扇形底部直达骨架凹槽1，底部左右两侧边缘在骨架凹槽体边缘外，其两侧边缘超出骨架凹槽体边缘的距离值为2.0mm。其受力状态如图5所示，通过将增强层4的横截面设计成扇形，部分外界应力传递至相邻的护套层，可有效抵御外界应力传递至凹槽体侧面，避免骨架凹槽槽体变形对光纤带的“挤压”或者损伤，从而造成的光纤带内光纤衰减增加、损伤或者断裂，进一步保证了光缆的质量。
本实施例中，所述的增强层4树脂采用聚氨酯，护套层3采用高密度聚乙烯，聚氨酯与高密度聚乙烯树脂的介电损耗角正切值差值为0.0160(106Hz)，聚氨酯的弯曲模量为2300Mpa；聚氨酯增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为200～230℃，树脂的重量和组成比例为：聚氨酯80％，云母粉15％，抗氧剂2％，抗UV助剂3％，通过对增强层材料配方的设计不仅保证了其可加工性能，又能保证聚氨酯与高密度聚乙烯的粘结强度的情况下保证两者的可剥离。其中，所述的增强层4与护套层3的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：45N。
本实施例中，所述的增强层4树脂颜色为白色，护套层的颜色为其他颜色，通过两者颜色差异的设计，可在增强层剥离时，有效识别分离处位置，便于进行光缆的剥离、熔接等工作。
本实施例中，光纤带结构如图1所示，所述的光纤带包括有光纤束201和粘结层202，粘结层202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，所述热熔胶树脂的组成和按重量配比为：载体树脂为90～95％，增粘剂为2～4％，过氧化物为1～2％。
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：载体树脂为95％，增粘剂为4％，过氧化物为1％，其中，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，本实施例优选聚氨酯，其熔融指数为50g/10min，弯曲模量为300Mpa。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，本实施例优选环氧硅烷，其分子官能团数目为3。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，本实施例优选烷基氢过氧化物。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。
通过在骨架凹槽中设置可弯折式光纤带，由于光纤带中的光纤束有自由活动性，可改善光纤带在凹槽中的占空比，有利于光缆中光纤的装纤密度的提高，光缆外径尺寸的减小以及成本的降低；同时，当光缆受到外界冲击时，活动的光纤束可通过在凹槽中的位置移动，以避免机械应力或者热应力对其的损伤或者破坏。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。
实施例2
实施例2的结构如图4所示，其与实施例1的不同之处在于：所述的光缆芯数为288芯，骨架中的骨架凹槽槽体数为8个。如图2所示，所述的光纤带为6芯，凹槽中的光纤带为6层。所述的增强层的左右两侧边缘超出骨架凹槽体边缘的距离值为3.0mm。
本实施例中，所述的增强层树脂采用聚酰胺，护套层采用中密度聚乙烯，聚酰胺与中密度聚乙烯树脂的介电损耗角正切值差值为0.0130(106Hz)，聚酰胺的弯曲模量为2500Mpa；聚酰胺增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为230～250℃，树脂的重量和组成比例为：聚酰胺85％，硫酸钡粉10％，抗氧剂2％，抗UV助剂3％。所述的增强层与护套层的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：61N。
本实施例中，所述粘结层外径为光纤直径的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3所示，其与实施例1的不同之处在于：所述的护套层3为中密度聚乙烯，所述的增强层4为聚丙烯酸酯，所述的骨架6为聚乙烯树脂。所述的增强层的左右两侧边缘超出骨架凹槽体边缘的距离值为2.5mm。
本实施例中，，所述的增强层4树脂采用聚丙烯酸酯，护套层3采用中密度聚乙烯，聚酰胺与中密度聚乙烯树脂的介电损耗角正切值差值为0.0120(106Hz)，聚酰胺的弯曲模量为2400Mpa；聚氨酯增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为200～230℃，树脂的重量和组成比例为：聚酰胺75％，碳酸钙粉20％，抗氧剂2％，抗UV助剂3％。其中，增强层与护套层的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：55N。
本实施例中，粘结层外径为光纤直径的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4的结构如图4所示，其与实施例2的不同之处在于：所述的增强层树脂采用聚丙烯酸酯，护套层采用高密度聚乙烯，聚丙烯酸酯与高密度聚乙烯树脂的介电损耗角正切值差值为0.0150(106Hz)，聚丙烯酸酯的弯曲模量为2400Mpa；聚丙烯酸酯增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为220～250℃，树脂的重量和组成比例为：聚丙烯酸酯80％，硅藻土16％，抗氧剂1％，抗UV助剂3％。其中，所述的增强层与护套层的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：50mm/min，剥离力为：67N。
本实施例中，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)

1.一种骨架式光纤带光缆，包括周向均匀开设有多个骨架凹槽的骨架，所述骨架的中心置有中心加强件，光纤单元置于各个骨架凹槽中，在骨架外侧，由内向外依次包覆有阻水带、金属带和外护套，特征在于：所述外护套由增强层与护套层沿周向连续交替布置而成，所述增强层位于骨架凹槽的上方，增强层的左右两侧边缘在骨架凹槽体边缘外，所述增强层材料与护套层材料分别为不同树脂材料制成。
2.根据权利要求1所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层的横截面呈扇形，扇形底部直达金属带外表面。
3.根据权利要求2所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：增强层底部左右两侧边缘超出骨架凹槽体边缘的距离值为1.0-5.0mm。
4.根据权利要求1或2所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层的树脂材料与护套层的树脂材料的介电损耗角正切值差值为0.0050～0.0500(106Hz)，其弯曲模量为2000～3500Mpa。
5.根据权利要求1或2所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层树脂为聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚对苯二甲酸酯、聚甲醛中的一种。
6.根据权利要求5所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层树脂材料按重量比例包括：聚氨酯70％-30％、无机硅酸盐8％-22％、抗氧化剂1％-3％和抗UV助剂1％-5％。
7.根据权利要求6所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述聚氨酯增强树脂通过双螺杆挤出机中混炼制备，螺杆长径比为：20～30，螺杆挤出温度为200～250℃。
8.根据权利要求1或2所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层与护套层的剥离力，在拉伸测试设备上采用30°夹具测试，拉伸速率为：25mm/min，剥离力为：20～120N。
9.根据权利要求1或2所述的骨架式光纤带光缆，其特征在于：所述的增强层树脂材料的颜色与护套层树脂材料的颜色相异。
10.根据权利要求1或2所述的骨架式光纤带光缆，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，粘结层为热熔胶连续涂覆的光纤束间树脂层；光纤束可沿粘结层轴向弯折。
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