CN115524817A - 一种全介质耐火光缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于通信光缆技术领域,具体涉及一种全介质耐火光缆及其制备方法。该全介质耐火光缆,包括缆芯、包覆层和护套结构,所述缆芯包括非金属中心加强件和若干单元缆;所述单元缆外包裹有第一陶瓷化云母带,单元缆包括松套管以及设置在所述松套管内的光纤和阻水物,所述松套管包括内层套管和外层套管;所述包覆层依次包覆所述缆芯的阻水带、第二陶瓷化云母带和隔热带;所述护套结构包括内护套和外护套,所述内护套和外护套之间包覆第三陶瓷化云母带。本发明全介质耐火光缆能够有效的防雷电、抗电磁干扰及优异耐火性能,同时满足单位质量轻,光缆柔韧性好,便于敷设、安装。
Description
技术领域
本发明属于通信光缆技术领域,具体涉及一种全介质耐火光缆及其制备方法。
背景技术
光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆芯,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。随着社会对通信信息的需求不断提高,光缆作为通信信息的基础设施,目前已被大量运用在数据中心、通信机房、电力设施、机场、地铁等场所。
传统的耐火光缆结构一般围绕中心加强件绞合多个光单元包覆阻水带后形成稳定的缆芯结构,在阻水带外纵包钢带后,在缆芯外挤制低烟无卤阻燃内护套,再次包覆钢带后挤制阻燃外护套。其光缆截面示意图如图1所示:缆芯结构包括中心加强件4'、围绕中心加强件1'绞合的多个光纤组,以及与光纤组同外径的填充绳6',光纤组包括松套管1'以及设置在松套管1'内的光纤2'和纤膏3';缆芯结构外填充缆膏5'并包覆一层内钢带7',内钢带7'外设置护套结构,护套结构包括内护套A 8'、外护套A10'以及设置在内护套A 8'和外护套A10'之间的外钢带9'。该耐火光缆虽能在一定程度上满足上述场所对于防火的需求,但为金属铠装结构,不仅防雷电、抗电磁干扰能力差,而且单位质量重、光缆弯曲半径大,敷设、安装困难。
申请号为201711287426.X的发明专利公开了一种轻型非金属阻燃耐火光缆,其包括:缆芯、包覆在缆芯外周的耐火层、包覆在耐火层外周的低烟无卤护套层,耐火层为双面合成云母带或者聚酰亚胺复合带,聚酰亚胺复合带为陶瓷化聚酰亚胺复合带,聚酰亚胺复合带的厚度为0.12-0.2mm,聚酰亚胺复合带的搭接宽度为3-5mm。申请号为201811177842.9的发明专利提供了一种耐火光缆,所述的耐火光缆包括缆芯、包覆在缆芯外的阻水带、包覆在阻水带外的双面合成云母带、包覆在所述的双面合成云母带外的铠装层、包覆在所述的铠装层外的护套。上述方案同样没有考虑抗电磁干扰问题及耐火性能达到等级,因此需要设计一种光缆,能够有效的防雷电、抗电磁干扰及优异耐火性能,同时满足单位质量轻,光缆柔韧性好,便于敷设、安装。
发明内容
本发明旨在解决解决现有耐火光缆防雷电、抗电磁干扰能力差,且单位质量重、光缆弯曲半径大、不易施工的问题,提供了一种全介质耐火光缆及其制备方法。
按照本发明的技术方案,所述全介质耐火光缆,包括缆芯、包覆层和护套结构,
所述缆芯包括非金属中心加强件和围绕所述非金属中心加强件绞合的若干单元缆;所述单元缆外包裹有第一陶瓷化云母带,单元缆包括松套管以及设置在所述松套管内的光纤和阻水物,所述松套管包括内层套管和外层套管,所述内层套管为热塑性套管,所述外层套管耐火套管;
所述包覆层依次包覆所述缆芯的阻水带、第二陶瓷化云母带和隔热带,包覆层外设置所述护套结构;
所述护套结构包括内护套和外护套,所述内护套和外护套之间包覆第三陶瓷化云母带。
本发明耐火光缆采用全介质非金属结构,松套管采用双层结构,松套管外、双护层间包覆陶瓷化云母带,在高温火焰下,能够烧蚀成坚硬壳体残余物,残余物为纯陶瓷无机物,残余量可达70%以上,且不脱落,壳体残余物弯曲断裂强度在7-12MPa。
进一步的,所述光纤为散纤或带纤,其中,带纤包括可卷曲蛛网带纤;所述阻水物为纤膏、光纤阻水带或阻水纱。
进一步的,所述内层套管采用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PP(聚丙烯)材料;其壁厚为0.28-0.30mm。
进一步的,所述外层套管采用陶瓷化耐火材料,其壁厚为0.22-0.25mm,拉伸强度为5-10MPa,断裂伸长率为100%-200%。
进一步的,所述隔热带采用纳米气凝胶隔热材料,缆芯外包覆纳米气凝胶隔热材料,其导热系数极低,在平均温度800℃,其导热系数为0.052W/k·m。
进一步的,所述隔热带的厚度为0.45-0.50mm,搭接范围为0.8-1.2mm。
进一步的,所述第一陶瓷化云母带、第二陶瓷化云母带和第三陶瓷化云母带的搭接率均为40%-50%;第一陶瓷化云母带和第二陶瓷化云母带的厚度为0.08-0.12mm,第三陶瓷化云母带的厚度为0.16-0.24mm.
进一步的,所述内护套为低烟无卤陶瓷化聚烯烃材料,壁厚为1.6-2.0mm;所述外护套为高阻燃低烟无卤聚烯烃材料,壁厚为1.8-2.2mm。
进一步的,所述第三陶瓷化云母带与外护套之间还设有非金属辅助加强件。
具体的,所述非金属辅助加强件可以采用芳纶纱、玻璃纤维纱/带、纤维增强复合材料等。
本发明的另一方面提供了上述全介质耐火光缆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,
S1:在光纤和包裹光纤的阻水物外同时挤出内层套管的原料和外层套管的原料,形成单元缆;
S2:在所述单元缆外绕包陶瓷化云母带;
S3:将若干绕包陶瓷化云母带后的单元缆围绕非金属中心加强件绞合,形成缆芯;
S4:在所述缆芯外依次绕包阻水带、第二陶瓷化云母带和隔热带,得到稳定的缆芯结构;
S5:在所述稳定的缆芯结构外挤塑一层内护套;
S6:在所述内护套外绕包陶瓷化云母带,并放置非金属辅助加强件;
S7:在所述非金属辅助加强件外挤塑一层外护套,得到所述全介质耐火光缆。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点:本发明耐火光缆采用全介质非金属结构,具有防雷电、抗电磁干扰及优异耐火性能的效果,同时单位质量轻,光缆柔韧性好,便于敷设、安装;设有多层陶瓷化材料,不仅可以起到阻燃、隔热的作用,还能在高温下形成坚硬的陶瓷状铠体,对光单元起到固定、保护、承受震动的作用,满足光缆的耐火要求;采用纳米气凝胶隔热材料,相较于常规隔热材料,能提供更高效的隔热性能;气凝胶复合材料不燃烧,在阻燃的同时,还满足环保需求。
附图说明
图1为传统耐火光缆的结构示意图。
图2为本发明全介质耐火光缆的结构示意图。
附图标记说明:1'-松套管、2'-光纤、3'-纤膏、4'-中心加强件、5'-缆膏、6'-填充绳、7'-内钢带、8'-内护套A、9'-外钢带A、10'-外护套;
1-非金属中心加强件、2-光纤、3-阻水物、4-内层套管、5-外层套管、6-第一陶瓷化云母带、7-阻水带、8-第二陶瓷化云母带、9-隔热带、10-内护套、11-第三陶瓷化云母带、12-非金属辅助加强件、13-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说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
如图2所示:全介质耐火光缆,包括缆芯、包覆层和护套结构。
其中,缆芯包括非金属中心加强件1和围绕非金属中心加强件1绞合的若干单元缆,非金属中心加强件1采用FRP。单元缆包括松套管以及设置在松套管内的若干光纤2和阻水物3,光纤2为散纤或带纤;阻水物3采用纤膏或阻水纱/带,填充于光纤2和松套管之间;松套管采用双层结构,内层套管4采用厚度为0.3mm的热塑性材料PBT,外层套管5采用厚度为0.24mm的陶瓷化耐火材料。在单元缆外绕包第一陶瓷化云母带6。
包覆层包括依次包覆在缆芯外的阻水带7、第二陶瓷化云母带8和隔热带9,隔热带9采用纳米气凝胶隔热材料。
护套结构采用双护套,内护套10为低烟无卤陶瓷化聚烯烃材料,外护套13为高阻燃低烟无卤聚烯烃材料;内、外护套间包覆具有优良耐火性能的第三陶瓷化云母带11,并放置非金属辅助加强件12,非金属辅助加强件12采用玻璃纤维纱。
其制备过程如下:
(1)将光纤分别由放线架放出并使光纤放线张力保持恒定,在光纤外涂覆纤膏后,通过松套管挤出机与其内部的分流锥,将内层套管的原料与外层套管的原料同时挤出机头,形成双层结构的松套管;
松套管经过冷却区域表面吹干后,通过绕包设备,以1N的张力,绕包陶瓷化云母带,云母带搭接率控制在40%-50%,厚度0.1mm,后收至盘具;
(2)将非金属中心加强件放置在中心位置,通过将松套管绞合,绕包阻水带、陶瓷化云母带,云母带搭接范围为40%-50%,厚度为0.10mm;云母带外纵包一层纳米气凝胶隔热带,隔热带厚度为0.48mm,搭接范围为1.0mm,使用绕包机将光单元及包覆材料沿纵向扎纱结绑形成稳定的缆芯结构;
(3)护套采用双护套结构;内护套采用低烟无卤陶瓷化聚烯烃料,壁厚为1.8mm;外护套采用高阻燃低烟无卤聚烯烃料,壁厚为2.0mm;内、外护套间绕包陶瓷化云母带,并放置玻璃纤维纱或其他非金属辅助加强件;陶瓷化云母带绕包搭接率为40%-50%,厚度为0.20mm。
对比例1
在实施例1的基础上不包括第一陶瓷化云母带6、第二陶瓷化云母带8和第三陶瓷化云母带11。
对比例2
在实施例1的基础上不包括隔热带9。
对比例3
在实施例1的基础上,将外层套管5和内护套10替换为普通阻燃材料。
结果分析
对实施例1和对比例1-3所得光缆进行耐火测试,其结果如表1所示。
表1
结果显示,本发明全介质耐火光缆具有良好的耐火性能。
综上,本发明全介质耐火光缆相对于传统金属结构耐火光缆,因光缆内无金属结构,具有防雷电、抗电磁干扰及柔韧性好、质量轻等优点;此外通过结构设计和材料选择实现了全介质光缆耐火性能的提升。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种全介质耐火光缆,其特征在于,包括缆芯、包覆层和护套结构,
所述缆芯包括非金属中心加强件(1)和围绕所述非金属中心加强件(1)绞合的若干单元缆;所述单元缆外包裹有第一陶瓷化云母带(6),单元缆包括松套管以及设置在所述松套管内的光纤(2)和阻水物(3),所述松套管包括内层套管(4)和外层套管(5),所述内层套管(4)为热塑性套管,所述外层套管(5)耐火套管;
所述包覆层依次包覆所述缆芯的阻水带(7)、第二陶瓷化云母带(8)和隔热带(9),包覆层外设置所述护套结构;
所述护套结构包括内护套(10)和外护套(13),所述内护套(10)和外护套(13)之间包覆第三陶瓷化云母带(11)。
2.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述光纤(2)为散纤或带纤;所述阻水物(3)为纤膏、光纤阻水带或阻水纱。
3.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述内层套管(4)采用PBT、PET或PP材料;所述外层套管(5)采用陶瓷化耐火材料。
4.如权利要求1或3所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述内层套管(4)的壁厚为0.28-0.30mm,所述外层套管(5)的壁厚为0.22-0.25mm。
5.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述隔热带(9)采用纳米气凝胶隔热材料。
6.如权利要求1或5所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述隔热带(9)的厚度为0.45-0.50mm,搭接范围为0.8-1.2mm。
7.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述第一陶瓷化云母带(6)、第二陶瓷化云母带(8)和第三陶瓷化云母带(11)的搭接率均为40%~50%;第一陶瓷化云母带(6)和第二陶瓷化云母带(8)的厚度为0.08-0.12mm,第三陶瓷化云母带(11)的厚度为0.16-0.24mm。
8.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述内护套(10)为低烟无卤陶瓷化聚烯烃材料,壁厚为1.6-2.0mm;所述外护套(13)为高阻燃低烟无卤聚烯烃材料,壁厚为1.8-2.2mm。
9.如权利要求1所述的全介质耐火光缆,其特征在于,所述第三陶瓷化云母带(11)与外护套(13)之间还设有非金属辅助加强件(12)。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的全介质耐火光缆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,
S1:在光纤和包裹光纤的阻水物外同时挤出内层套管的原料和外层套管的原料,形成单元缆;
S2:在所述单元缆外绕包陶瓷化云母带;
S3:将若干绕包陶瓷化云母带后的单元缆围绕非金属中心加强件绞合,形成缆芯;
S4:在所述缆芯外依次绕包阻水带、第二陶瓷化云母带和隔热带,得到稳定的缆芯结构;
S5:在所述稳定的缆芯结构外挤塑一层内护套;
S6:在所述内护套外绕包陶瓷化云母带,并放置非金属辅助加强件;
S7:在所述非金属辅助加强件外挤塑一层外护套,得到所述全介质耐火光缆。
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