CN114942499A - Pc/pbt复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆 - Google Patents

Pc/pbt复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PC/PBT复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆。所述光单元包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构。本发明通过在PC层和PBT层的结合界面上形成相互嵌合的突起，突起设置两翼，使得PC层和PBT层形成相互锁紧的互锁结构，不仅提供了更大的接触面，克服了结晶聚合物PBT与非结晶聚合物，界面粘结不良的问题。

Description

PC/PBT复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆
技术领域
本发明属于通信光纤领域，更具体地，涉及一种PC/PBT复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆。
背景技术
光纤松套管是装有若干光纤及阻水材料的塑料管，一般由热塑性高分子材料制成。聚碳酸酯（PC）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）都是光纤松套管的常用材料。但PBT存在耐热性差、冲击性能不高、成型收缩率大等缺点。PC存在耐化学性能差的问题，但其耐热性高，冲击性能高，成型收缩率小正好弥补PBT的缺点。
将PC和PBT材料复合形成光纤松套管，目前有两种方法：其一为将PC和PBT树脂进行复配，形成PC/PBT复配树脂，用复配树脂制作光纤松套管；其二为将PC和PBT树脂分别挤塑成型，形成PC层和PBT层的双层松套管。
然而复配树脂相对于PC材质或者PBT材质，在同等厚度下，各项指标相较PC松套管或PBT松套管为劣，而双层松套管则会削弱同等厚度下松套管的耐冲击性能，并且PBT为结晶聚合物，PC为非结晶聚合物，因此界面粘结不良。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种PC/PBT复合松套管的光单元、其制备方法、形成模具及光缆，其目的在于，通过在PC层和PBT层的结合界面上设置多个相互嵌合的突起，打破平滑的环形接触面的连贯性，从而分散剥离力，并且配合突起的两翼形成PC层和PBT层的互锁结构，使PC层和PBT层牢固结合，由此解决复配树脂性能不加而PC/PBT复合层界粘结不良的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种PC/PBT复合松套管的光单元，其包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；
所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述PC层具有均匀分布的突起。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述PC层的突起之间的最小距离在0.3mm-5mm。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述突起的翼其侧边为直线或曲线。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述突起的翼侧边的偏转角度在5°~80°，所述突起的翼侧边的偏转角度为所述突起点根部与翼侧边上任一点连线与经过突起点根部的径向交角的最大角度。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述突起靠近另一种材料的一侧为所述突起的对侧；所述突起的对侧处于同一与光单元横截面圆心同心的圆周上的不同圆弧段。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述PC层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述PBT层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述复合松套管厚度在0.15~2.0mm。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其PC层和PBT层的面积比，在1~5:1之间；PC层的突起和PC层的面积之比在1:2~10之间，PBT层的突起和PBT层的面积比在1:2~10之间。PC层突起和PBT层突起的面积之比在0.5~2:1之间。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其沿所述松套管的轴向其横截面结构呈螺旋状。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元，其所述光纤组件为单模或多模光纤、散纤或光纤带。
按照本发明的另一个方面，提供了所述的PC/PBT复合松套管的光单元的制备方法，其包括以下步骤：
将光纤组件以及松套管内其他可能组件穿过挤出机头，在其外侧挤出具有预设截面形状的内侧PC层，PC加工温度240~280℃；PC层冷却至210~250℃时，在其外侧挤出具有预设横截面形状的外侧PBT层，PBT加工温度210~250℃。
优选地，所述PC/PBT复合松套管的光单元的制备方法，其PC层和PBT层挤出时同步旋转，使所述松套管沿轴向其横截面结构呈螺旋状。
按照本发明的另一个方面，提供了用于制备所述PC/PBT复合松套管的光单元的形成模具，其包括模芯、内模盖、外模盖和支撑座；
模芯外侧由内而外设置同心嵌套的内模盖和外模盖；
所述内模盖的出料口具有预设的PC层的横截面轮廓；
所述外模盖的出料口具有预设的PBT层的横截面轮廓；
所述内模盖和外模盖相互嵌合，所述内模盖的出料口和外模盖的出料口沿生产线方向依次排列，两者之间存在冷却段；
PC料从内模盖出料口挤出，PCT料从外模盖出料口挤出，形成相互嵌合的PC/PBT复合层。
优选地，所述形成模具，其所述内模盖与所述外模盖绕其共同中心以固定过的相位差同步旋转。
按照本发明的另一个方面，提供过了一种光缆，其包括本发明提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述光单元；优选包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明通过在PC层和PBT层的结合界面上形成相互嵌合的突起，突起设置两翼，使得PC层和PBT层形成相互锁紧的互锁结构，不仅提供了更大的接触面，同时在受到剥离力时，例如热胀冷缩、或者弯曲、扭转、拉伸等带来的应力，剥离力将会分散分布，而不能集中分布，从而使PC层和PBT层结合更加牢固，克服了结晶聚合物PBT与非结晶聚合物，界面粘结不良的问题。
本发明提供的PC/PBT复合松套管的光单元的制备方法及形成模具，通过分别控制PC层和PBT层的挤出工艺，在PC层和PBT层及出口之间设计冷却段，使得PC层通过“预成型”后再与PBT层复合，该工艺使得PC层和PBT层的突起形成预设的形状的同时，结合紧密，而不至于由于PC层和PBT层的挤出工作温度、冷却收缩差异导致突起的轮廓形状发生改变，或者PC层与PBT层不能很好的结合。
附图说明
图1是实施例1提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元横截面结构示意图；
图2是实施例1提供的复合松套管的光单元的形成模具结构示意图；
图3是实施例2提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元横截面结构示意图；
图4是实施例3提供的中心管式光缆的横截面结构；
图5是实施例3提供的层绞式光缆的横截面结构。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为具有PC/PBT复合松套管的光单元，1.1为光纤组件，1.2为阻水材料，1.3为复合松套管，2为中心加强件，3为缆芯外设置铠装层，4为护套层，5为缆芯填充油膏，6为加强件，7为松套管外包阻水带，8为模芯，9为内模盖，10为外模盖，11为支撑座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述光纤组件为单模或多模光纤、散纤或光纤带；
所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；由于PC层和PBT层通过突起相互嵌合，打破了PC层和PBT层的平滑环形接触面，不仅提供了更大的接触面，同时在受到剥离力时，例如热胀冷缩、或者弯曲、扭转、拉伸等带来的应力，剥离力将会分散分布，而不能集中分布，从而使PC层和PBT层结合更加牢固，克服了结晶聚合物PBT与非结晶聚合物，界面粘结不良的问题。
所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构；互锁结构使得PC层与PBT层的结合面不仅仅是被打断，同时呈多层交叠的状态，无论是受到拉力、应力还是张力，都不容易形成单纯的使PC层与PBT层剥离的动力，而是在某一截面上形成剥离的动力，而在其他界面上形成压紧的施力，二者在一定程度上相互抵消，从而进一步的降低了PC层和PBT层受力脱离的概率。
优选方案，PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构；所述PC层具有均匀分布的突起；所述PC层的突起之间的最小距离在0.3mm-5mm。同时PC层受到冲击时，在冲击局部突起的两翼相互靠近对抗冲击，由于PC材料具有良好的耐冲击性能，因此具有两翼的PC层突起使得通过互锁结构嵌合的PC/PBT复合层相对于环形嵌套的PC/PBT复合的耐冲击性能明显提升相对于常规的共挤出PC/PBT复合套管，相当于增加了过渡层，抗冲击能力提升1.1~1.5倍。
所述突起的翼其侧边为直线或曲线；曲线的方案如S型，具有更大的接触面积和各个方向的抗剥落能力；所述突起的翼侧边的偏转角度在5°~80°，所述突起的翼侧边的偏转角度为所述突起点根部与翼侧边上任一点连线与经过突起点根部的径向交角的最大角度。较大的偏转角度能显著的提升耐冲击性能和抗剥落性能，然而过大的偏转角度挤出的突起的翼过于薄，容易在护套冷却成型的过程中受到影响而导致横截面形状与设计的形状差距较大，光单元生产批次一致性差。
所述突起在光单元径向上的最大高度在0.02~0.5mm，同样为了平衡抗冲击与抗剥落性能和批次一致性，过高的突起容易出现成型时坍落现象。
所述突起靠近另一种材料的一侧为所述突起的对侧；所述突起的对侧处于同一与光单元横截面圆心同心的圆周上的不同圆弧段；同时突起均匀分布的情况下，使得PC/PBT复合层在周向上性能接近均一稳定。
所述PC层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述PBT层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述复合松套管厚度在0.15~2mm。
PC层和PBT层的面积比，在1~5:1之间；PC层的突起和PC层的面积之比在1:2~10之间，PBT层的突起和PBT层的面积比在1:2~10之间。PC层突起和PBT层突起的面积之比在0.5~2:1之间。总体而言，当PC比例太低的话，整体强度提高不明显，PC太高的话，同等强度下PBT面积较小，不利于加工。而在突起部分提高PC的比例能显著的提高较为抗冲击性能，PC突起和PBT层突起的面积之比不超过2的情况下，对结合的面积的影响较小，结合两翼的设计，几乎不影响抗剥落性能。
沿所述松套管的轴向其横截面结构呈螺旋状，可为S型螺旋或SZ型螺旋，相较于直放结构，螺旋结构的PC层和PBT层能够更紧密的结合，分离概率更小。
本发明提供的PC/PBT复合松套管的光单元，按照如下方法制备：
将光纤组件以及松套管内其他可能组件穿过挤出机头，在其外侧挤出具有预设截面形状的内侧PC层，PC加工温度240~280℃；PC层冷却至210~250℃时，在其外侧挤出具有预设横截面形状的外侧PBT层，PBT加工温度210~250℃。
内层PC的加工温度高于外层PBT，所以内层挤出后可以稍冷却保证凸起形状，再挤出外层时，外层料和内层料之间的界面形状就会保持，尤其是PC/PBT层的突起具有两翼时，形状保持较为困难，需要先后挤出完成形状固定。另外PC和PBT都还处于较高温度，分子间结合力会较单层挤出显著增强，保证稳固结合。
优选方案，PC层和PBT层挤出时同步旋转，即在各自的横截面内以相同的角速度同向旋转，使所述松套管沿轴向其横截面结构呈螺旋状。
用于制备PC/PBT复合松套管的光单元的形成模具，包括模芯、内模盖、外模盖和支撑座；
模芯外侧由内而外设置同心嵌套的内模盖和外模盖；
所述内模盖中间设有冷却段。
所述内模盖的出料口具有预设的PC层的横截面轮廓；
所述外模盖的出料口具有预设的PBT层的横截面轮廓；
所述内模盖和外模盖相互嵌合，所述内模盖的出料口和外模盖的出料口沿生产线方向依次排列，两者之间存在冷却段；
PC料从内模盖出料口挤出，PCT料从外模盖出料口挤出，形成相互嵌合的PC/PBT复合层。
优选方案，所述内模盖与所述外模盖绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
本发明提供的光缆，包括本发明提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述PC/PBT复合松套管的光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述PC/PBT复合松套管的光单元；还包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
以下为实施例：
实施例1
本实施例提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元，如图1所示，包括光纤组件1.1、阻水材料1.2和用于收纳所述光纤组件复合松套管1.3；
所述光纤组件为12根单模光纤；
所述阻水材料为油膏。
所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；由于PC层和PBT层通过突起相互嵌合。所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构。
PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构；所述PC层具有均匀分布的突起；所述PC层的突起之间的最小距离d为0.5mm。
所述突起的翼其侧边为直线；所述突起的翼侧边的偏转角度A为17°。
所述突起在光单元径向上的最大高度为0.1mm，所述突起的对侧处于同一与光单元横截面圆心同心的圆周上的不同圆弧段，且均匀分布。
所述PC层最薄处厚度为0.1mm，所述PBT层最薄处厚度为0.1mm，所述复合松套管厚度在0.3mm。
PC层和PBT层的面积比，为1.1:1之间；PC层的突起和PC层的面积之比为1:7.4，PBT层的突起和PBT层的面积比为1:5.4；PC层突起和PBT层突起的面积之比为0.8:1。
本实施例的用于制备PC/PBT复合松套管的光单元的形成模具，如图2所示，包括模芯8、内模盖9、外模盖10和支撑座11；
模芯8外侧由内而外设置同心嵌套的内模盖5和外模盖6；
所述内模盖9的出料口具有预设的PC层的横截面轮廓；
所述外模盖10的出料口具有预设的PBT层的横截面轮廓；
所述内模盖9和外模盖10相互嵌合，所述内模盖的出料口和外模盖的出料口沿生产线方向依次排列，两者之间存在冷却段，长度为L，使PC挤出后冷却到与PBT挤出温度相匹配的温度；
支撑座11用于将外模盖10支撑与内模盖9同心支撑。
所述内模盖与所述外模盖绕其共同中心以固定的相位差同步旋转，时可以使横截面结构形成螺旋型，单向旋转形成S型螺旋，往复旋转形成SZ螺旋。所述固定的相位差为内模盖出料口和外模盖出料口处PC层横截面的相位差。
PC料从内模盖9出料口挤出，PBT料从外模盖10出料口挤出，形成相互嵌合的PC/PBT复合层。
PC/PBT复合松套管的光单元，按照如下方法制备：
将光纤组件1.1涂敷阻水元件1.2穿过挤出机头，在其外侧挤出具有预设截面形状的内侧PC层，PC加工温度240~280℃；PC层冷却至210~250℃时，在其外侧挤出具有预设横截面形状的外侧PBT层，PBT加工温度210~250℃。
实施例2
本实施例提供的具有PC/PBT复合松套管的光单元，如图3所示，包括光纤组件1.1、阻水元件1.2和用于收纳所述光纤组件复合松套管1.3；
所述光纤组件为3根4芯光纤带；
所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；由于PC层和PBT层通过突起相互嵌合。所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构。
PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构；所述PC层具有均匀分布的突起；所述PC层的突起之间的最小距离在0.8mm。
所述突起的翼其侧边为S型曲线；所述突起的翼侧边的偏转角度为60°。
所述突起在光单元径向上的最大高度为0.2mm，所述突起的对侧处于同一与光单元横截面圆心同心的圆周上的不同圆弧段，且均匀分布。
所述PC层最薄处厚度为0.3mm，所述PBT层最薄处厚度为0.1mm，所述复合松套管厚度在0.6mm。
PC层和PBT层的面积比，2.2:1；PC层的突起和PC层的面积之比为1:6.9，PBT层的突起和PBT层的面积比为1:3.8。PC层突起和PBT层突起的面积之比为1.2:1。
本实施例提供的光单元，其形成模具及制备方法同实施例1，区别仅在于内模盖和外模盖的横截面轮廓与本实施例的设计的PC层和PBT层轮相匹配。
实施例3
本实施例提出的具有PC/PBT复合松套管的光缆，可以是中心管式或层绞式，分别如图4和图5所示。
为中心管式时，其横截面结构如图4所示，1根所述具有PC/PBT复合松套管的光单元1设置在光缆中心，松套管外包阻水带7，4根加强件6对称分布嵌入护套4中，形成所述光缆。
为层绞式时，其横截面结构如图5所示，6根所述具有PC/PBT复合松套管的光单元1围绕中心加强件2绞合形成缆芯，缆芯填充油膏5保证阻水性能，缆芯外设置铠装层3，最后挤制一层护套层4，形成所述光缆。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件复合松套管；
所述复合松套管为包括内层PC层和外层PBT层，所述PC层与所述PBT层在横截面上周向分布有多个突起，所述PC层的突起和PBT层突起相互嵌合，使得所述PC层和PBT层牢固结合；
所述PC层与所述PBT层相互嵌合的突起具有沿周向突出的两翼，使PC层与所述PBT层相互嵌合的突起形成互锁结构。
2.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述PC层具有均匀分布的突起。
3.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述PC层的突起之间的最小距离在0.3mm-5mm。
4.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述突起的翼其侧边为直线或曲线。
5.如权利要求4所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述突起的翼侧边的偏转角度在5°~80°，所述突起的翼侧边的偏转角度为所述突起点根部与翼侧边上任一点连线与经过突起点根部的径向交角的最大角度。
6.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述突起靠近另一种材料的一侧为所述突起的对侧；所述突起的对侧处于同一与光单元横截面圆心同心的圆周上的不同圆弧段。
7.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述PC层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述PBT层最薄处厚度为0.05mm~1mm，所述复合松套管厚度在0.15~2.0mm。
8.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，PC层和PBT层的面积比在1~5:1之间；PC层的突起和PC层的面积之比在1:2~10之间，PBT层的突起和PBT层的面积比在1:2~10之间；PC层突起和PBT层突起的面积之比在0.5~2:1之间。
9.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，沿所述松套管的轴向其横截面结构呈螺旋状。
10.如权利要求1所述的PC/PBT复合松套管的光单元，其特征在于，所述光纤组件为单模或多模光纤、散纤或光纤带。
11.如权利要求1至10任意一项所述的PC/PBT复合松套管的光单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将光纤组件以及松套管内其他可能组件穿过挤出机头，在其外侧挤出具有预设截面形状的内侧PC层，PC加工温度240~280℃；PC层冷却至210~250℃时，在其外侧挤出具有预设横截面形状的外侧PBT层，PBT加工温度210~250℃。
12.如权利要求11所述的PC/PBT复合松套管的光单元的制备方法，其特征在于，PC层和PBT层挤出时同步旋转，使所述松套管沿轴向其横截面结构呈螺旋状。
13.用于制备如权利要求1至10任意一项所述的PC/PBT复合松套管的光单元的形成模具，其特征在于，包括模芯、内模盖、外模盖和支撑座；
模芯外侧由内而外设置同心嵌套的内模盖和外模盖；
所述内模盖的出料口具有预设的PC层的横截面轮廓；
所述外模盖的出料口具有预设的PBT层的横截面轮廓；
所述内模盖和外模盖相互嵌合，所述内模盖的出料口和外模盖的出料口沿生产线方向依次排列，两者之间存在冷却段；
PC料从内模盖出料口挤出，PCT料从外模盖出料口挤出，形成相互嵌合的PC/PBT复合层。
14.如权利要求13所述的形成模具，其特征在于，所述内模盖与所述外模盖绕其共同中心以固定的相位差同步旋转。
15.一种光缆，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的具有PC/PBT复合松套管的光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述PC/PBT复合松套管的光单元，所述光单元外侧具有内置加强件的外护套；
所述光缆为层绞式光缆时，具有多个所述PC/PBT复合松套管的光单元；还包括中心加强件，所述光单元与中心加强件绞合形成缆芯，缆芯外侧具有外护套。
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