CN115047576B - 一种采用阻水粉的全干式套管单元及光缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用阻水粉的全干式套管单元，所述套管单元其包括松套管、以及收纳于所述松套管内的光纤组件和阻水粉；所述松套管至少包括处于最内侧内层套管；所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯，其内表面摩擦系数在0.21~0.34；所述阻水粉为含有0.3~1g/cm³聚丙烯酸钠的高分子前体粉末，吸水膨胀速率在≥12mm/min。本发明还公开了一种光缆，包括前述的光纤套管单元。本发明通过对松套管内表面进行表面处理，控制松套管内表面的摩擦系数在合适范围之内，从而在内壁通过吸附固定足够量性能满足要求的阻水粉，实现阻水效果的同时避免阻水粉飞粉、立缆堆积的问题，缓解弯曲堆积的现象。进一步的，配合阻水粉粒度选择，尽可能地避免阻水粉飞粉和堆积。

Description

一种采用阻水粉的全干式套管单元及光缆

技术领域

本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种采用阻水粉的全干式套管单元及光缆。

背景技术

传统光缆采用油膏阻水，油膏套管在清洁油膏时不环保，施工不方便。全干式光缆逐渐发展起来，有逐步替代油膏缆的趋势，尤其是在欧美市场，目前全干缆的使用，比例已经远远超过了油膏缆。

当前全干式光缆的阻水材料主要为，阻水纱和阻水带，阻水粉相对于这些阻水材料，在套管尺寸的小型化，和阻燃性能方面具有更强的优势，并且在环保方面也更有优势。

然而在使用过程中也有诸如飞粉，弯曲堆积，立缆堆积等问题使得加工难度增加，限制了阻水粉的大规模应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用阻水粉的全干式套管单元及光缆，其目的在于通过对套管内壁的表面摩擦系数控制吸附固定阻水粉，在提供阻水性能的同时，解决阻水粉飞粉、立缆堆积的问题，并改善弯曲堆积现象。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种采用阻水粉的全干式套管单元，其包括松套管、以及收纳于所述松套管内的光纤组件和阻水粉；

所述松套管至少包括处于最内侧内层套管；所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯，其内表面摩擦系数在0.21~0.34；

所述阻水粉为含有0.3~1g/cm³聚丙烯酸钠的高分子前体粉末，吸水膨胀速率在≥12mm/min。

优选地，所述全干式套管单元，其所述阻水粉为粉末状结晶体，其结晶体的外形尺寸范围在0.03mm~0.95mm，第3分钟吸水膨胀高度≥18mm。

优选地，所述全干式套管单元，其所述阻水粉的填充比例范围是套管体积的0.5%~3%。

优选地，所述全干式套管单元，其所述松套管包括处于内层套管外侧的外层套管，所述外层套管的材料弹性模量为500~1200Mpa，所述内层套管的弹性模量为1200~2500Mpa。

优选地，所述全干式套管单元，其所述内层套管和外层套管的厚度之比在0.25至1，所述套管单元的外径范围在1.2~5.0。

优选地，所述全干式套管单元，其所述外层套管采用选自聚醚酯、聚酯热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚酯型弹性体、聚丙烯之一或组合。

优选地，所述全干式套管单元，其所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯。

优选地，所述全干式套管单元，其所述光纤组件为单模光纤、多模光纤、散纤、光纤带、光纤带阵列、柔性光纤带。

按照本发明的另一个方面，提供了一种采用阻水粉的全干式光缆，包括本发明提供的光纤套管单元。

优选地，所述全干式光缆，其为中心管式光缆或层绞式光缆。

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，能够取得以下技术效果：

本发明通过对松套管内表面进行表面处理，控制松套管内表面的摩擦系数在合适范围之内，从而在内壁通过吸附固定足够量性能满足要求的阻水粉，实现阻水效果的同时避免阻水粉飞粉、立缆堆积的问题，缓解弯曲堆积的现象。进一步的，配合阻水粉粒度选择，尽可能地避免阻水粉飞粉和堆积。

优选方案，采用了弹性耐弯曲外层套管组成的光缆，由于采用双层套管结构，外层的弹性体材料可以提供一定的耐弯曲性能，使得套管在弯曲时更平滑，从而解决了套管内阻水粉的弯曲堆积的问题。

优选方案，本发明优化了内外层套管的几何结构和性能参数，能够取得更小的光缆尺寸、更小的套管弯曲半径、更强的阻水性能、更强的阻水粉吸附能力，从而使得阻水粉光缆具备好的光缆性能和更多的运用场景的有益效果。

附图说明

图1是全干、柔性、耐弯曲双层光纤套管单元结构示意图；

图2是单层光纤套管单元结构示意图；

图3是实施例提供的层绞式光缆结构示意图；

图4是实施例提供的中心管式光缆结构示意图。

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为光纤组件，2为阻水粉，3为内层套管，4为外层套管，5为嵌入式撕裂绳，6为护套层，7为中心加强件，8为力量构件。

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。

本发明提供的采用阻水粉的全干式套管单元，其包括松套管、以及收纳于所述松套管内的光纤组件和阻水粉；

所述松套管至少包括处于最内侧内层套管，优选包括处于内层套管外侧的外层套管。内层套管和外层套管之间，紧贴或具有功能性层，功能性层亦可设置在外层套管的外侧，形成多层复合套管。

所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯，其内表面摩擦系数在0.21~0.34。目前通过光纤黏附阻水粉的方法，在使得阻水粉的位置相对固定或固定的同时，对光纤的影响较大，可能需要多次对光纤表面进行涂覆、喷粉工艺实现，不但在加工过程中可能损伤光纤造成传输损耗增加，而且在阻水粉吸水的情况下，由于阻水粉与光纤固定，且体积膨胀明显，会导致光纤微弯，光缆处于较潮湿的环境下时，由于阻水粉吸水导致的微弯积累会造成较为明显的微弯损耗增加。本发明利用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯与含有聚丙烯酸钠的阻水粉之间具有良好的吸附作用，使得采用松套管来固定阻水粉成为一种可选的技术路线，使得阻水粉与松套管内壁相对固定。本发明采用套管内壁吸附阻水粉，避免阻水粉位移的技术方案，相较于目前通过光纤表面吸附或固定阻水粉的方案，无需对光纤表面进行而外的处理工艺，对光纤的影响小，尽可能地避免了阻水粉的添加对光纤传输损耗的影响。另外在阻水粉吸水膨胀时，由于阻水粉与光纤的结合不紧密，光纤微弯的影响相对于将阻水元件与光纤固定的方案而言小得多，由于阻水元件吸水造成的微弯损耗大幅降低。综合而言，由于降低了对光纤的影响，光缆使用寿命较长。

然而按照现有挤出工艺生产的光缆套管单元，其松套管内表面光滑，不足以提供足够的阻水粉吸附能力，为了实现松套管与阻水粉之间良好的相对固定，避免阻水粉飞粉、立缆堆积的问题，减少光缆弯曲堆积的现象，加工时通过设备增大聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯套管最内层的内表面摩擦力，使得阻水粉和套管之间的结合较为紧密，阻水粉均匀吸附于套管内壁。可采用或结合采用刮擦、内表面微模具成型、控制聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯成型工艺的温度条件等方法，提高松套管内表面粗糙程度，从而控制内表面的摩擦系数在上述范围之内，以提高套管内壁对阻水粉的吸附性能，同时阻水粉的存在与套管内壁与光纤之间，确保不因为套管内壁摩擦力过大影响光纤的自由状态。由于松套管内表面的需要进行表面成型处理工艺，以控制摩擦系数，因此加工性能良好的聚对苯二甲酸丁二酯材料为优选。

所述外层套管的材料弹性模量为500~1200Mpa，所述内层套管的弹性模量为1200~2500Mpa。内层套管对阻水粉良好的吸附作用，虽然能相对的将阻水粉固定，良好的避免了飞粉和立缆堆积现象，然而在外力作用下，例如套管单元弯曲、扭折的情况下，阻水粉脱落，出现弯曲堆积的现象。为了尽可能地减少弯曲堆积，本发明采用复合的外层套管，提供良好的弹性。松套管由于外层套管的设置，在弯曲时更大的概率形成平滑弯曲，而不易弯折，较好的避免了吸附在套管内表面的阻水粉脱落，减少了弯曲堆积，避免弯折处形成阻水粉堆积或空隙。从另一个方面来看，弹性良好的套管，当外力卸去后可恢复形状，重新吸附脱落的阻水粉，进一步的避免了阻水粉的弯曲堆积现象。所述外层套管材质选自聚醚酯、聚酯热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚酯型弹性体、聚丙烯之一或组合；优选为热塑性弹性体。

所述内层套管和外层套管的厚度之比在0.25至1，所述套管单元的外径范围在1.2~5.0mm，松套管厚度在0.15~1mm。

所述阻水粉为含有0.3~1g/cm³聚丙烯酸钠的高分子前体粉末，优选为粉末状结晶体，其结晶体通过颗粒监测仪器测得粒径在0.03mm~0.95mm时；其吸水膨胀速率在≥12mm/min，吸水膨胀高度≥18mm；所述阻水粉的填充比例范围是套管体积的0.5%~3%。配合粗糙内表面的苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯套管，阻水粉结晶体的粒径在0.03mm~0.95mm之间固定效果良好，过细的阻水粉结晶体，虽然能均匀且稳定的吸附在套管内表面，然而吸附的阻水粉总量有限，为了保证阻水效果填充的阻水粉，多余部分吸附不良仍会导致飞粉和位移；过大的阻水粉晶体，吸附能力不加，飞粉和堆积现象明显。因此阻水粉的添加，同时考虑其与套管内壁的吸附能力、总的阻水粉吸附量、吸附在套管内壁的阻水粉的吸水性能，以平衡过多的阻水粉导致的吸附固定不良和过少的阻水粉阻水效果不佳之间的矛盾，保证阻水性能的同时尽可能地避免纷飞和堆积现象。另外填充比例过大会影响光纤在套管中的自由状态，引起损耗增加。

所述光纤组件为单模光纤、多模光纤、散纤、光纤带、光纤带阵列、柔性光纤带等。

本发明提供的全干式光缆，包括本发明提供的采用阻水粉的全干式套管单元，为中心管式光缆或层绞式光缆：

为中心管式光缆时，其包括所述光纤套管单元、其他可能的组件以及外护套；所述外护套包覆于所述光纤套管单元外侧，所述外护套可以根据需要优选聚乙烯、或者弹性体材料，使得光缆适应不同的应用场景。

为层绞式光缆时，其包括中心加强件、多个光纤套管单元、其他可能的组件以及外护套；所述多个光纤套管单元绞合，绕缠在所述中心加强件上，内嵌于所述外护套内侧，所述外护套可以根据需要优选聚乙烯、或者弹性体材料，使得光缆适应不同的应用场景。

以下为实施例：

采用阻水粉的全干式套管单元

本发明提供的采用阻水粉的全干式套管单元，其包括松套管、以及收纳于所述松套管内的光纤组件和阻水粉；

所述松套管至少包括处于最内侧内层套管，紧贴于内层套管外侧的外层套管。内层套管和外层套管之间紧贴。

松套管设计参数如表1所示：

表1 松套管的设计参数

其中阻水粉的性能参数及光纤组件选择如表2所示：

表2 阻水粉的性能参数及光纤组件选择

表中：粒径采用激光粒度仪进行测量；阻水粉吸水性能测试方法参见《中华人民共和国通信行业标准》YDT 1115.3-2019通信电缆光缆用阻水材料。

实施例 6本实施例与实施例4的结构相似，其区别仅在于该套管只有内层聚碳酸酯套管层，当只有内层套管时，用直径为10倍套管直径的圆形棍棒，作为实验工具，所述单层套管在圆形棍棒上缠绕至少5圈，水平放置圆形棍棒，测量套管内部的粉体分布，可以明显观察到套管表面有不规则折痕，并且每个折痕处都有阻水粉的堆积现象。单层套管有明显的弯曲堆积现象，并且比双层套管差。

实施例6 性能测试

飞粉测试，方法如下：取上述双层套管样品3m，放置于平台上，在套管端面缓慢抽取里面的光纤，肉眼观察是否有粉末散布于空气中。如果有大量粉末散布到空气中，即可判定有飞粉现象。

弯曲堆积测试，方法如实施例5。

立缆堆积测试，方法如下：取上述双层套管样品10m，封闭其中一个端面，将样品竖直放置，观察底部封闭端面附近，是否有粉体炖鸡现象。

阻水粉性能测试，方法如下：取上述双层套管样品3m，放置于1m水柱的测试台，观察24小时内是否有水从端面渗出。

测试结果如表3所示：

表3 性能测试结果

实施例7 全干层绞式光缆

本实施例提供的全干层绞式光缆，结构如图3所示，包括中心加强件、多个实施例3提供的光纤套管单元、放置于套管和缆芯中的粉末状阻水结晶体、以及外护套和镶嵌于外护套中的撕裂绳；所述多个光纤套管单元绞合，绕缠在所述中心加强件上，内嵌于所述外护套内侧，所述外护套为聚乙烯、PVC、阻燃料、尼龙等的单体或组合体。

实施例7 全干中心管式光缆

本实施例提供的全干中心管式光缆，结构如图4所示，包括实施例3提供的光纤套管单元、放置于套管内外的粉末状阻水结晶体，放置于套管外的力量构件以及外护套；所述外护套包覆于所述光纤套管单元外侧，所述外护套为聚乙烯、PVC、阻燃料、尼龙等的单体或组合体。

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 (10)

1.一种采用阻水粉的全干式套管单元，其特征在于，包括松套管、以及收纳于所述松套管内的光纤组件和阻水粉；

所述松套管至少包括处于最内侧内层套管；所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯，其内表面摩擦系数在0.21~0.34；

所述阻水粉为含有0.3~1g/cm³聚丙烯酸钠的高分子前体粉末，吸水膨胀速率在≥12mm/min；所述阻水粉为粉末状结晶体，其结晶体的外形尺寸范围在0.03mm~0.95mm。

2.如权利要求1所述的全干式套管单元，其特征在于，所述阻水粉第3分钟吸水膨胀高度≥18mm。

3.如权利要求1所述的全干式套管单元，其特征在于，所述阻水粉的填充比例范围是套管体积的0.5%~3%。

4.如权利要求1所述的全干式套管单元，其特征在于，所述松套管包括处于内层套管外侧的外层套管，所述外层套管的材料弹性模量为500~1200Mpa，所述内层套管的弹性模量为1200~2500Mpa。

5.如权利要求4所述的全干式套管单元，其特征在于，所述内层套管和外层套管的厚度之比在0.25至1，所述套管单元的外径范围在1.2~5.0。

6.如权利要求4所述的全干式套管单元，其特征在于，所述外层套管采用选自聚醚酯、聚酯热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、聚酯型弹性体、热塑性弹性体、聚丙烯之一或组合。

7.如权利要求1至6任意一项所述的全干式套管单元，其特征在于，所述内层套管采用聚对苯二甲酸丁二酯或聚碳酸酯。

8.如权利要求1所述的全干式套管单元，其特征在于，所述光纤组件为单模光纤、多模光纤、散纤、光纤带、光纤带阵列、柔性光纤带。

9.一种采用阻水粉的全干式光缆，其特征在于，包括如权利要求 1至8任意一项所述的全干式套管单元。

10.如权利要求9所述的全干式光缆，其特征在于，所述全干式光缆为中心管式光缆或层绞式光缆。

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