CN114047584A - 一种轻型耐高温光缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种轻型耐高温光缆及其制备方法，包括缆芯、金属复合铠装层和外护套；所述缆芯包括光单元、中心元件、包带层，若干根所述光单元绞合在一根中心元件周围，在所述光单元与中心元件的外部绕包有包带层，在所述缆芯外铠装有金属复合铠装层，金属复合铠装层外有一层外护套层。本发明提供的轻型耐高温光缆，具有尺寸小、重量轻、弯曲性能有益等特点，能够满足在150℃高温环境下正常工作耐受时间达30000小时以上，在200℃高温环境下正常工作耐受时间达1000小时以上，提高了光缆抗压和柔软弯曲性能，解决了使用过程中光缆扭曲的问题，减小了光缆尺寸和降低光缆重量，满足在狭小曲折的空间进行敷设的要求，并保证光缆的使用性能稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于光缆技术领域，具体涉及一种轻型耐高温光缆及其制备方法。
背景技术
传统的耐高温光缆，由光纤、内套管、包裹带、金属波纹管、中套管及外套管组成，将多根光纤包覆在内套管里面，然后在内套管外部绕包耐热包裹带，在包裹带外部包覆金属波纹管，在金属波纹管外部挤塑绝缘中套管，最后在中套管外部编织一层金属编织外套管。
该种结构的光缆虽然具有较高的耐高温等级，但仍存在很多缺点，如直接采用裸光纤或光纤带，由于光纤较脆弱，如不进行合理的保护，在使用中易出现光纤断裂的问题，造成长期使用可靠性较差。其外部会采用各种不同的保护方式，但也有着各自的问题，当采用金属波纹管方式，其制作方法是先将金属带卷成圆形，再用激光将金属带两边焊接在一起形成一个圆形金属管，焊接位置会有一个纵向的密封缝，同时通过旋转模具将金属管压制成一个个凹槽形成波纹状，其目的是为了增加金属管柔软弯曲性能，虽然采用金属波纹管的方法对金属管柔软弯曲性能有一些改善，但不能本质上改变金属波纹管柔软弯曲性能较差的问题，而且金属波纹管外径较大要10mm以上，故传统耐高温光缆的尺寸较大为20mm以上，导致金属波纹管弯曲性能较差，光缆的最小弯曲半径较大，常为50倍光缆外径，故只能使用在弯曲性能要求不高的场合。有的采用在光纤外加金属波纹管、玻璃纤维等耐高温材料来进行保护，避免光纤受到260℃高温影响，采用这种方法制成的光缆结构尺寸较大，无法进行结构小型化，重量较重、弯曲性能较差。
目前已有用户对耐高温光缆提出了小尺寸、重量轻、柔软弯曲等要求，且可适于150℃高温环境长期工作的应用需求，但传统的耐高温光缆由于尺寸较大、重量较重、弯曲性能较差等缺点，虽然可以满足高温使用要求，但由于结构尺寸、重量和弯曲性能的制约无法满足在狭小曲折的空间进行敷设的新要求，故发明出能满足新要求的轻型耐高温光缆十分必要。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中结构尺寸较大、弯曲性能不佳、高温环境下可靠性不足和狭小空间无法使用等问题。
其具体方法为：
一种轻型耐高温光缆，其特征在于：包括缆芯、金属复合铠装层4和外护套5；所述缆芯包括光单元1、中心元件2、包带层3，若干根所述光单元1绞合在一根中心元件2周围，在所述光单元1与中心元件2的外部绕包有包带层3，在所述缆芯外铠装有金属复合铠装层4，金属复合铠装层4外有一层外护套层5。
进一步的，所述光单元1从内到外依次包括光纤11、涂覆层12、紧套层13、加强层14、内护套层15。
进一步的，所述光纤为耐高温单模光纤或多模光纤，其外径范围为0.15mm～0.5mm；
所述涂覆层12为耐高温丙烯酸酯、硅橡胶、聚酰亚胺，涂覆后外径的范围为0.3mm～0.6mm；
所述紧套层13材料为氟化乙烯-丙烯聚合物FEP、乙烯-四氟乙烯聚合物ETFE、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物PFA，紧套后外径的范围为0.4mm～0.9mm；
所述加强层14材料为芳纶纤维、聚酰亚胺纤维或PBO纤维；
所述内护套层15为氟化乙烯-丙烯聚合物FEP、乙烯-四氟乙烯聚合物ETFE、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物PFA。
进一步的，所述中心元件2为玻璃棒FRP、芳纶棒KFRP、金属丝或加捻芳纶、所述包带层3采用耐高温聚四氟乙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
进一步的，所述金属复合铠装层4为金属螺旋铠管和金属编织层复合结构，其铠装于缆芯外部，其材料可采用304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。
进一步的，所述外护套层5为在铠装后的光缆外挤塑一层保护材料，可采用氟化乙烯-丙烯聚合物FEP、乙烯-四氟乙烯聚合物ETFE、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物PFA，其壁厚优选为0.3mm以上。
一种用于制造上述任一所述轻型耐高温光缆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、光纤涂覆；
选取耐高温光纤后，采用光纤涂覆机在其外部均匀的包裹耐高温涂覆层12，经过紫外光固化处理，制得涂覆光纤；
步骤二、光纤紧套；
选用高温挤塑机，在所述制得的涂覆光纤外部均匀包覆耐高温紧套层13，制得紧套光纤，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出；
步骤三、制成光单元1；
选用高温挤塑机，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装加强层，再均匀挤塑内护套层15，制成光单元；
步骤四、制成缆芯；
选用成缆机，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，同时绕包包带层3制成缆芯；
步骤五、制成金属复合铠装层4；
选用金属复合铠装机，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管和编织不锈钢丝，制成金属复合铠装层4；
步骤六、挤塑外护套；
选用高温挤塑机，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，制成光缆，经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具。
进一步的，所述光纤11涂覆时收放线张力为20CN～80CN，涂覆杯温度设置为30℃～50℃在所述待用光纤外部以100m/min～200m/min的线速度均匀涂覆，紫外光固化处理采用紫外灯，固化功率为500W～1000W；
所述光纤11紧套时收放线张力为0.5N～1.0N，挤塑温度设置为260℃～390℃，在所述涂覆光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，再经水槽冷却，通过挤管式模具挤出。
进一步的，所述制成光单元1时收放线张力为5N～10N，挤塑温度控制为260℃～390℃，在所述制得的紧套光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具，上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置；
所述制成缆芯时收放线张力为5.0N～10.0N，以2m/min～5m/min的线速度；
所述制成金属复合铠装层4时收放线张力为2.0N～10.0N，以1m/min～2m/min的线速度,上述铠装机和编织机串联成一次成型装置；
所述制成外护套5时收放线张力为10.0N～20.0N，以5m/min～15m/min的线速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、采用外径为0.3mm～0.6mm的耐高温紧套光纤制作光单元，耐高温紧套光纤是由耐高温性能优异且硬度较低的柔软涂覆层和塑料紧套层复合组成，有效提高弯曲性能，同时保证紧套光纤耐高温等级可达长期150℃和短期200℃。
2、本发明通过将紧套光纤与芳纶铠装设计在光单元中，采用既耐高温又柔软的涂覆层材料，解决传统的耐高温光缆中光纤弯曲性能较差的问题；通过对光纤涂覆、光纤紧套、铠装加强层和挤塑内护套等多重保护方法，能够解决光纤单独分支使用易断的问题；铠装加强层采用加强层绞合方式，通过将加强材料单螺旋绞合在紧套光纤周期，通过将紧套光纤锁紧，防止在使用过程中紧套光纤窜动，提高光缆使用稳定性能，为达到最佳铠装加强层绞合节距200～300mm，同时避免在使用过程中加强材料偏向一边导致光缆扭曲的问题，并通过在芳纶铠装周围挤塑内护套，隔绝外部环境对光纤的影响，保证光缆在使用过程中光传输性能的可靠性和稳定性；由于光单元可以作为一个独立元件装配连接器，避免传统的耐高温光缆需另行在光纤或光纤带增加保护措施，提高光缆使用便捷性。
3、本发明通过将多根光单元绞合在一根中心元件上，通过设计小节径比的方法，在相同结构尺寸条件下普通光缆节径比为30～40，而本发明设计节径比为15～20，采用更小节径比保证缆芯的柔软性和紧实性，保证光缆柔软弯曲性和光纤余长精确控制；同时使用包带层将缆芯包裹更紧凑，防止光缆使用过程中光单元出现窜动问题，并使缆芯结构也更紧实，在使用过程中性能更加稳定可靠。
4、本发明创新使用金属复合铠装层，由金属螺旋铠管和金属编织层组成的复合结构，其制作方法是先将钢丝压制成扁平钢带，再将钢带弯曲成弹簧状螺旋圆形结构，相邻钢带之间设计合理的间隙，既保证金属螺旋铠管连续性和稳定性，又保证金属螺旋铠管柔软弯曲性能，其最小弯曲半径为5倍光缆外径，同时保证光缆具有优异的抗侧压性能，但由于螺旋铠管较柔软在使用过程中易出现扭曲的问题，本发明通过在螺旋铠管周围均匀编织一层金属编织层，利用金属编织层网状结构将金属螺旋铠管锁紧，避免金属螺旋铠管在使用过程中窜动，造成光缆扭曲的问题(采用金属螺旋铠管单一结构的光缆反复收放200次左右就会出现扭曲的问题，而采用金属螺旋铠管和金属编织层复合结构的光缆反复收放500次以上未发现扭曲的问题)，同时金属编织层可以起到增加金属螺旋铠管与外护套之间粘结力的作用，避免光缆弯曲外护套开裂的问题。而且采用金属复合铠装层制成结构尺寸较小，能极大减小光缆结构尺寸，同时达到减轻光缆重量的目的，能够使用在弯曲性能要求较高的场合。
5、本发明使用在金属复合铠装层外挤塑一层耐高温护套，避免传统耐高温光缆外护层采用金属编织方式，解决光缆在高温环境中由于金属材料的良好传热性能，导致光缆出现损耗过大或失效等情况，提高光缆在150℃高温环境下长期使用可靠性和稳定性。
6、本发明提供的轻型耐高温光缆，具有尺寸小、重量轻、弯曲性能有益等特点，并且能够满足在150℃高温环境下正常工作耐受时间达30000小时以上，同时能够满足在200℃高温环境下正常工作耐受时间达1000小时以上，本发明创新地提出采用金属螺旋铠管和金属编织层复合的方法，既提高光缆抗压和柔软弯曲性能，又解决使用过程中光缆扭曲的问题，同时减小光缆尺寸和降低光缆重量，满足在狭小曲折的空间进行敷设的要求，并保证光缆的使用性能稳定可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例中提供的轻型耐高温光缆的结构示意图；
图2为本发明实施例中光单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的轻型耐高温光缆的制备方法流程图；
附图标记说明：
1、光单元(11光纤；12涂覆层；13紧套层；14加强层；15内护套层)；2、中心元件；3、包带层；4、金属复合铠装层；5、外护套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种轻型耐高温光缆，其结构如图1所示，包括由内而外依次设置的缆芯、金属复合铠装层4和外护套5。所述缆芯为多根光单元1绞合在一根中心元件2周围，其外部绕包包带层3制成。
如图2所示，所述光单元1为一根紧套光纤周围铠装加强层14和挤塑内护套层15。所述紧套光纤，包括光纤和紧套层13，所述光纤选用设置有涂覆层12的耐高温单模光纤或多模光纤，其长期可耐150℃高温和短期可耐200℃高温，其外径优选范围为0.15mm～0.5mm。在光纤外使用光涂覆机涂覆一层涂覆层12材料，所述涂覆层12材料可采用耐高温丙烯酸酯、硅橡胶、聚酰亚胺等，其长期可耐150℃高温，涂覆层12外径优选范围为0.3mm～0.5mm。在制得的涂覆光纤外均匀的包覆紧套层13，所述紧套层13材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，紧套层13外径优选范围为0.4mm～0.9mm。在制得的紧套光纤外部均匀的铠装加强层14，加强层14材料优选为采用芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、PBO纤维。所述内护套层15材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)。再在铠装后的光纤表面均匀的挤塑内护套层15，内护套层15可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)。最终制得光单元1。
所述中心元件2材料可采用玻璃棒(FRP)、芳纶棒(KFRP)、金属丝或加捻芳纶。将制得的多根光单元1以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，其外部绕包有包带层3，所述包带层3材料可采用聚四氟乙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜，其厚度没有特别限定。经过绕包包带层3后，制得了缆芯。
缆芯外部均匀的铠装有金属螺旋铠管和编织一层金属编织层作为金属复合铠装层4，所述金属复合铠装层4材料可采用304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。
铠装后的光缆外部挤塑有一层外护套层6，其材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，外护套的壁厚优选为0.3mm以上。
如图3所示，为了制得上述结构的轻型耐高温光缆，本发明还提供了制造上述光缆的方法，其步骤如下：
步骤1：光纤涂覆；
选取待用光纤，可选自耐高温单模光纤或多模光纤，该种光纤与普通光纤温度等级不同，普通光纤温度范围-60℃～85℃，而耐高温光纤温度范围长期-65℃～150℃和短期耐高温200℃，所述待用光纤外径优选范围为0.15mm～0.5mm，选用光纤涂覆机，在光纤外部均匀包裹涂覆层12，经紫外光固化处理，制得涂覆光纤，所述制得的涂覆光纤外径优选范围为0.3mm～0.6mm；优选地，收放线张力为20CN～80CN，涂覆杯温度设置为30℃～50℃，在所述待用光纤外部以100m/min～200m/min的线速度均匀涂覆；紫外光固化处理例如可采用紫外灯，固化功率为500W～1000W，紫外光固化时间可根据固化功率、线速度来适当调整；所述涂覆层12材料可采用丙烯酸酯、硅橡胶、聚酰亚胺；
步骤2：光纤紧套；
选用高温挤塑机，在所述制得的涂覆光纤外部均匀包覆紧套层13，制得紧套光纤，所述紧套层13材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，所述制得的紧套光纤外径优选范围为0.4mm～0.9mm；优选地，收放线张力为0.5N～1.0N，挤塑温度设置为260℃～390℃，在所述制得的涂覆光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出；
步骤3：制成光单元；
选用高温挤塑机，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装加强层14，再均匀挤塑内护套层15，制得光单元，外径优选范围为1.5mm～2.5mm；所述加强层14材料可采用芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、PBO纤维；所述内护套层15材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)；优选地，收放线张力为5N～10N，挤塑温度控制为260℃～390℃，在所述制得的紧套光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具；优选地，上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置；加强层14绞合节距200～300mm；
步骤4：制成缆芯；
选用成缆机，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，同时绕包包带层3制成缆芯，所述制得的缆芯外径优选范围为3.5mm～6.0mm；所述中心元件2材料可采用玻璃棒(FRP)、芳纶棒(KFRP)、金属丝或加捻芳纶；所述包带层3材料可采用聚四氟乙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜，对包带层3的厚度没有特别限定；优选地，收放线张力为5.0N～10.0N，以2m/min～5m/min的线速度，制得缆芯；
步骤5：制成金属复合铠装层；
选用金属复合铠装机，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管，同时编织金属编织层，外径优选范围为5.0mm～8.0mm；所述金属复合铠装层4材料可采用304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢；收放线张力为2.0N～10.0N，以1m/min～2m/min的线速度制成金属复合铠装层；
步骤6：挤塑外护套；
选用高温挤塑机，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，制成光缆外径优选范围为6.0mm～9.0mm；经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具；所述外护套的材料可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，外护套的壁厚优选为0.3mm以上；收放线张力为10.0N～20.0N，以5m/min～15m/min的线速度制成外护套。
为了更进一步的说明本发明，本发明提供了下列实施例。
实施例1：
选取的待用光纤外径为165μm，选用光纤涂覆机，在光纤外部均匀包裹涂覆层12，涂覆材料采用丙烯酸酯，在收线张力为40CN、放线张力为20CN，涂覆杯温度设置为30℃，100m/min线速度的涂覆条件下，采用固化功率为500W的紫外灯进行固化处理，制得涂覆光纤，所述制得的涂覆光纤外径为0.3mm。
选用高温挤塑机，紧套层13材料采用ETFE，在收线张力为0.8N、放线张力为0.5N，挤塑温度设置为310℃～350℃，在所述制得的涂覆光纤外部以5m/min线速度均匀包覆紧套层13，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出和抽真空，制得紧套光纤，所述制得的紧套光纤外径为0.5mm。
选用高温挤塑机，加强层14材料采用芳纶纤维，内护套层15材料采用ETFE，在收线张力为8N、放线张力为5N，挤塑温度控制为320℃～350℃，在所述制得的紧套光纤外部以5m/min的线速度，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装芳纶加强层14，再均匀挤塑内护套层15，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具，制得光单元外径为1.5mm；上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置；加强层14绞合节距200mm。
选用成缆机，包带层材料采用聚四氟乙烯薄膜，在收线张力为7N、放线张力为2N，以2m/min的线速度，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，节径比为15，同时绕包包带层制成缆芯，制得的缆芯外径为3.5mm；所述中心元件2材料采用玻璃棒(FRP)。
选用金属复合铠装机，金属材料采用304不锈钢，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管，同时编织金属编织层，制成外径为5.5mm。
选用高温挤塑机，外护套材料采用ETFE，外护套的壁厚为0.3mm，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具，收放线张力为10.0N～20.0N，以5m/min～15m/min的线速度，制成光缆外径为6.5mm；
本实施例制得的轻型耐高温光缆，在150℃高温环境中在长达30000小时的时间内工作正常。
实施例2
重复实施例1的步骤，本实施例中，选取的待用光纤外径为245μm，涂覆材料采用硅橡胶，在收线张力为60CN、放线张力为30CN，涂覆杯温度设置为40℃，150m/min线速度的涂覆条件下，采用固化功率为700W的紫外灯进行固化处理，制得涂覆光纤，所述制得的涂覆光纤外径为0.4mm。
选用高温挤塑机，紧套层13材料采用FEP，在收线张力为0.9N、放线张力为0.6N，挤塑温度设置为310℃～350℃，在所述制得的涂覆光纤外部以8m/min线速度均匀包覆紧套层13，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出和抽真空，制得紧套光纤，所述制得的紧套光纤外径为0.6mm。
选用高温挤塑机，加强层14材料采用聚酰亚胺纤维，内护套层15材料采用FEP，在收线张力为8N、放线张力为5N，挤塑温度控制为320℃～350℃，在所述制得的紧套光纤外部以7m/min的线速度，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装加强层14，再均匀挤塑内护套层15，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具，制得光单元外径为2mm；上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置。
选用成缆机，包带层材料采用聚酰亚胺薄膜，在收线张力为8N、放线张力为3N，以3m/min的线速度，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，节径比为17，同时绕包包带层制成缆芯，制得的缆芯外径为5mm；所述中心元件2材料采用芳纶棒(KFRP)；加强层14绞合节距250mm。
选用金属复合铠装机，金属材料采用316不锈钢，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管，同时编织金属编织层，制成外径为7mm。
选用高温挤塑机，外护套材料FEP，外护套的壁厚为0.35mm，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具，制成光缆外径为8mm。
本实施例制得的轻型耐高温光缆，在150℃高温环境中在长达30000小时的时间内工作正常。
实施例3
重复实施例1的步骤，本实施例中，选取的待用光纤外径为295μm，涂覆材料采用硅橡胶，在收线张力为80CN、放线张力为40CN，涂覆杯温度设置为50℃，200m/min线速度的涂覆条件下，采用固化功率为1000W的紫外灯进行固化处理，制得涂覆光纤，所述制得的涂覆光纤外径为0.5mm。
选用高温挤塑机，紧套层13材料采用PFA，在收线张力为1.0N、放线张力为0.7N，挤塑温度设置为340℃～380℃，在所述制得的涂覆光纤外部以15m/min线速度均匀包覆紧套层13，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出和抽真空，制得紧套光纤，所述制得的紧套光纤外径为0.8mm。
选用高温挤塑机，加强层14材料采用PBO纤维，内护套层15材料采用PFA，在收线张力为10N、放线张力为7N，挤塑温度控制为340℃～380℃，在所述制得的紧套光纤外部以10m/min的线速度，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装加强层14，再均匀挤塑内护套层15，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具，制得光单元外径为2.5mm。上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置。
选用成缆机，包带层材料采用聚酰亚胺薄膜，在收线张力为10N、放线张力为4N，以5m/min的线速度，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件2周围，节径比为20，同时绕包包带层制成缆芯，制得的缆芯外径为6mm。所述中心元件2材料采用加捻芳纶；加强层14绞合节距300mm。
选用金属复合铠装机，金属材料采用316L不锈钢，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管，同时编织金属编织层，制成外径为8mm。
选用高温挤塑机，外护套材料FEP，外护套的壁厚为0.4mm，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具，制成光缆外径为9mm。
下面通过表格展示实施例的各项数据与指标
上述实施例制得的轻型耐高温光缆，在150℃高温环境中在长达30000小时的时间内工作正常。
Claims (7)
1.一种轻型耐高温光缆，其特征在于：包括缆芯、金属复合铠装层(4)和外护套(5)；所述缆芯包括光单元(1)、中心元件(2)、包带层(3)，若干根所述光单元(1)绞合在一根中心元件(2)周围，在所述光单元(1)与中心元件(2)的外部绕包有包带层(3)，在所述缆芯外铠装有金属复合铠装层(4)，金属复合铠装层(4)外有一层外护套层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种轻型耐高温光缆，其特征在于：所述光单元(1)从内到外依次包括光纤(11)、涂覆层(12)、紧套层(13)、加强层(14)、内护套层(15)。
3.根据权利要求2所述的一种轻型耐高温光缆，其特征在于：
所述光纤为耐高温单模光纤或多模光纤，其外径范围为0.15mm～0.5mm；
所述涂覆层(12)为耐高温丙烯酸酯、硅橡胶、聚酰亚胺，涂覆后外径的范围为0.3mm～0.6mm；
所述紧套层(13)材料为氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，紧套后外径的范围为0.4mm～0.9mm；
所述加强层(14)材料为芳纶纤维、聚酰亚胺纤维或PBO纤维；
所述内护套层(15)为氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)。
根据权利要求1或2所述的一种轻型耐高温光缆，其特征在于：所述中心元件(2)为玻璃棒(FRP)、芳纶棒(KFRP)、金属丝或加捻芳纶、所述包带层(3)采用耐高温聚四氟乙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
4.根据权利要求1或2所述的一种轻型耐高温光缆，其特征在于：所述金属复合铠装层(4)为金属螺旋铠管和金属编织层复合结构，其铠装于缆芯外部，其材料可采用304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。
5.根据权利要求1或2所述的一种轻型耐高温光缆，其特征在于：所述外护套层(5)为在铠装后的光缆外挤塑一层保护材料，可采用氟化乙烯-丙烯聚合物(FEP)、乙烯-四氟乙烯聚合物(ETFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚聚合物(PFA)，其壁厚优选为0.3mm以上。
6.一种用于制造权利要求2-6任一所述轻型耐高温光缆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、光纤涂覆；
选取耐高温光纤后，采用光纤涂覆机在其外部均匀的包裹耐高温涂覆层(12)，经过紫外光固化处理，制得涂覆光纤；
步骤二、光纤紧套；
选用高温挤塑机，在所述制得的涂覆光纤外部均匀包覆耐高温紧套层(13)，制得紧套光纤，经水槽冷却，通过挤管式模具挤出；
步骤三、制成光单元(1)；
选用高温挤塑机，在所述制得的紧套光纤外部均匀铠装加强层，再均匀挤塑内护套层(15)，制成光单元；
步骤四、制成缆芯；
选用成缆机，将所述制得的多根光单元以单螺旋绞合的方式，绞合在一根中心元件(2)周围，同时绕包包带层(3)制成缆芯；
步骤五、制成金属复合铠装层(4)；
选用金属复合铠装机，在所述制得的缆芯外部均匀铠装金属螺旋铠管和编织不锈钢丝，制成金属复合铠装层(4)；
步骤六、挤塑外护套；
选用高温挤塑机，在上述制得的金属复合铠装层外部均匀挤塑外护套，制成光缆，经水槽冷却，采用挤压式的挤出模具。
7.根据权利要求12所述的一种制造轻型耐高温光缆的方法，其特征在于：所述光纤(11)涂覆时收放线张力为20CN～80CN，涂覆杯温度设置为30℃～50℃在所述待用光纤外部以100m/min～200m/min的线速度均匀涂覆，紫外光固化处理采用紫外灯，固化功率为500W～1000W；
所述光纤(11)紧套时收放线张力为0.5N～1.0N，挤塑温度设置为260℃～390℃，在所述涂覆光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，再经水槽冷却，通过挤管式模具挤出。
根据权利要求12所述的一种制造轻型耐高温光缆的方法，其特征在于：所述制成光单元(1)时收放线张力为5N～10N，挤塑温度控制为260℃～390℃，在所述制得的紧套光纤外部以5m/min～15m/min的线速度，经水槽冷却，采用挤管式的挤出模具，上述铠装设备和挤出设备串联成一次成型装置；
所述制成缆芯时收放线张力为5.0N～10.0N，以2m/min～5m/min的线速度；
所述制成金属复合铠装层(4)时收放线张力为2.0N～10.0N，以1m/min～2m/min的线速度，上述铠装机和编织机串联成一次成型装置；
所述制成外护套(5)时收放线张力为10.0N～20.0N，以5m/min～15m/min的线速度。
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