CN115542489A - 一种抗侧压易弯曲光单元、其制备方法、及光缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗侧压易弯曲光单元、其制备方法、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的弹性松套管；所述弹性松套管，具有：弹性内壁以及附着在所述弹性内壁上的加强条；所述加强条沿光缆轴向螺旋延伸；所述加强条的模量在2000MPa以上；其断裂延伸率5%~150%，径向最大厚度0.1~0.5mm；所述弹性内壁模量在2000MPa以下，其断裂延伸率200~1500%；径向厚度0.1~0.5mm；所述弹性内壁的径向厚度与所述加强条径向最大厚度比在3~1:1之间。所述光单元很好的平衡了抗侧压性能和弯曲性能，并且不会明显地增加缆直径。同时本发明提供了所述抗侧压易弯曲光单元，可高效的一次形成具有较为复杂加强条结构的抗侧压易弯曲光单元。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种抗侧压易弯曲光单元、其制备方法、及光缆。
背景技术
光纤松套管是包覆若干光纤或阻水材料后挤制一层塑料保护管而形成的，主要对光纤形成直接保护作用，如压扁等侧向外力。为了提高松套管的抗侧压性能，通常我们采取增加壁厚或选用高硬度材料措施，但是这些方法通常都会带来弯曲性能下降的问题。松套管的弯曲性能下降，使得松套管在施工时弯曲半径大，不便于施工，特别在一些空间狭小的区域无法直接弯曲，需要打断光纤重新穿软管，再熔接光纤后才能盘留，大大的提高施工难度，降低施工效率。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抗侧压易弯曲光单元、其制备方法、及光缆，其目的在于通过弹性内壁和螺旋延伸的加强条复合形成弹性松套管，由弹性内壁在外力作用下延伸形变，带动弹性内壁弹性形变，从而吸收侧向冲击，同时弹性内壁和螺旋型加强条皆具有良好的弯曲性能，在不牺牲弯曲性能前提下提高了光缆抗侧压性能，由此解决目前采用增加松套管壁厚或提高松套管硬度来提高抗测压性能导致的弯曲性能不佳的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抗侧压易弯曲光单元，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件的弹性松套管；
所述弹性松套管，具有：
弹性内壁以及附着在所述弹性内壁上的加强条；
所述加强条沿光缆轴向螺旋延伸；
所述加强条的模量在2000MPa以上；其断裂延伸率5%~150%，径向最大厚度0.1~0.5mm；
所述弹性内壁模量在2000MPa以下，其断裂延伸率200~1500%；径向厚度0.1~0.5mm；
所述弹性内壁的径向厚度与所述加强条径向最大厚度比在3~1:1之间。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其所述加强条模量在2000-3000MPa之间；所述弹性内壁模量在400~2000MPa之间。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其横截面上所述加强条分布在所述弹性松套管外侧的环形区域上，其中加强条的面积占环形区域面积的60%~90%。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其所述弹性内壁上附着有多条加强条，所述多条加强条在横截面圆周方向上均匀分布。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其所述弹性松套管内径为0.8 ~10mm。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其圆周方向多条加强条相互叠加呈鳞片状。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其所述加强条沿光缆轴向呈S型螺旋延伸；所述S型螺旋的节距10~200mm。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元，其所述加强条的材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙；所述弹性内壁材料选自TPEE或PP。
按照本发明的另一个方面，提供了所述抗侧压易弯曲光单元的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成弹性松套管；其中：
所述三层共挤机头较内侧的第一挤出材料通过内层出口模具形成所述抗侧压易弯曲光单元的弹性内壁；
所述三层共挤机头较外侧的第二与第三层挤出材料通过外层出口模具分别挤出加强条形成料和水溶性树脂，分别形成所述弹性松套管的加强条以及加强条之间的水溶性树脂间隔；
通过水槽冷却，使所述弹性内壁和加强条定型，并且溶解所述水溶性树脂间隔，形成所述抗侧压易弯曲光单元。
优选地，所述抗侧压易弯曲光单元的制备方法的制备方法，其所述外层出口模绕其中心单向旋转。
按照本发明的另一个方面，提供了一种光缆，其包括本发明提供的抗侧压易弯曲光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述抗侧压易弯曲光单元，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，具有多个所述抗侧压易弯曲光单元；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。
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：
本发明提供的抗侧压易弯曲光单元，采用具有良好弯曲性能的螺旋型加强条和同样具有良好弯曲性能的弹性内壁复合而成，整体易弯曲，同时巧妙地利用二者模量即断裂延伸率的差异，在受到侧压时，以加强条的轴向延伸，带动弹性内壁产生形变，从而吸收侧向冲击能量，提高松套管抗测压性能，从而很好的平衡了抗侧压性能和弯曲性能，并且不会明显的增加缆直径。
同时本发明提供了所述抗侧压易弯曲光单元，可高效的一次形成较为加强条结构较为复杂的抗侧压易弯曲光单元。
附图说明
图1是实施例1提供的抗侧压易弯曲光单元横截面结构示意图；
图2是实施例1提供的抗侧压易弯曲光单元侧视图；
图3是实施例2提供的抗侧压易弯曲光单元横截面结构示意图；
图4是实施例3提供的具有抗侧压易弯曲松套管的层绞式光缆横截面结构示意图；
图5是实施例3提供的具有抗侧压易弯曲松套管的中心管式光缆横截面结构示意图。
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为抗侧压易弯曲光单元，1.1为光纤组件，1.2为弹性松套管，1.2.1为弹性内壁，1.2.2为加强条，1.3为阻水元件，2为中心加强件，3为缆芯填充油膏，4为铠装层，5为护套层，6为松套管外包阻水带，7为加强件。
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。
本发明提供的抗侧压易弯曲光单元，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件的弹性松套管；
所述弹性松套管，具有：弹性内壁以及附着在所述弹性内壁上的加强条；
所述加强条沿光缆轴向螺旋延伸；
所述加强条的模量在2000MPa以上，优选模量在2000-3000MPa之间；其断裂延伸率在5%~150%之间，径向最大厚度0.1~0.5mm；材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙。
所述弹性内壁模量在2000MPa以下，优选模量在400~2000MPa之间；其断裂延伸率在200~1500%之间；径向厚度在0.1~0.5mm之间；所述弹性内壁材料选自TPEE或PP。
所述弹性内壁的径向厚度与所述加强条径向最大厚度比在3~1:1之间；
所述弹性松套管内径为0.8~10mm。
在光单元受到侧向冲击力时，螺旋型的加强条在冲击力的作用之下，沿光缆轴向伸展，而带动弹性内壁拉长，从而吸收冲击能量，保护内部光纤不受冲击，降低对光纤造成的不利影响。同时，在正常使用时，由于轴向连续分布的内壁具有弹性、容易弯曲，而加强条则是不连续的螺旋分布，本身具有良好的弯曲性能，因此其复合形成的弹性松套正常状态下具有良好的弯曲性能。本发明提供的连续分布的弹性内壁和螺旋延伸的加强套复合形成的弹性松套管结构，平衡了弯曲性能和抗侧压性能，正常使用时具有良好的弯曲性能，而受到侧向冲击时则能较好的保护其内部光纤免受损伤。
设计时，加强条往往采用较容易加工的结构：即其横截面上所述加强条分布在所述弹性松套管外侧的环形区域上；如此只要对现有的双层挤出成型工艺的挤出机头模具进行形状调整，即可方便在弹性挤出料外侧形成加强条。这种方案中，横截面上加强条占所述环形区域的面积比例60%~90%能较为有效的带动弹性内壁伸长，从而有效的吸收侧向冲击力。
其中简单而有效的设计方案之一是：仅有一条加强条，而加强条通过绕包的S型螺旋附着在弹性内壁上。加强条的单向螺旋结构，即S型螺旋结构相对于SZ型螺旋结构而言，不存在返折位点，能更加有效的对松套管进行加强，无论多条加强条的方案还是一条加强条的方案，在这一点上都是相同的，对于一条加强条的方案，这一点尤为重要，SZ螺旋会明显增加加工难度和反折点区域造成的弯曲性能不均，在返折点处容易弯折，影响光缆的整体强度。对于S性螺旋的加强条，节距需要配合横截面上加强条占所述环形区域的面积比例，以提供足够的伸展空间，帮助吸收冲击能量。较佳的S性螺旋节距，在10~200mm之间。这种加强条，可以直接在冷却成型时，机加工形成。
优选方案，为了保持松套管弯曲性能的各向同性，所述弹性管内壁上附着有多条加强条，所述多条加强条在横截面圆周方向上均匀分布。
在对抗较大的侧向压扁冲击力的应用需求中，本发明提供了一种能更有效对抗侧向压力的方案，即在圆周方向多条加强条相互叠加呈鳞片状，从而有效的阻挡了模量较低的弹性内壁的直接暴露在侧向冲击之下，进一步加强抗压变能力，同时尽可能避免作用面积较小的侧向冲击力对松套管的破坏性作用，例如子弹射击、图钉或钉子钉扎等等。鳞片状的加强条，由于成型过程中挤出料有坍落、收缩倾向，因此不易成型。为此，本发明特别提供了一种用于形成上述光单元的成型方法。
本发明提供的所述的抗侧压易弯曲光单元的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成弹性松套管；其中：
所述三层共挤机头较内侧的第一挤出材料通过内层出口模具形成所述抗侧压易弯曲光单元的弹性内壁；
所述三层共挤机头较外侧的第二与第三层挤出材料通过外层出口模具分别挤出加强条形成料和水溶性树脂，分别形成所述弹性松套管的加强条以及加强条之间的水溶性树脂间隔；由于加强条可能具有较为复杂的横截面结构，例如鳞片状，加强条之间间隔较小，容易在制造过程中因为生产线的不稳定而粘附在一起，导致成型失败，因此考虑以水溶性树脂形成加强条之间的间隔，辅助形成规定的横截面样式，并巧妙的在后续的水冷却工艺脱模，而不会增加松套管的加工难度。
所述外层出口模绕其中心单向旋转，以形成沿光缆轴向S型螺旋的加强条。
通过水槽冷却，使所述弹性内壁和加强条定型，并且溶解所述水溶性树脂间隔，形成所述抗侧压易弯曲光单元。
本发明给提供的光缆，包括本发明提供的抗侧压易弯曲光单元。
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述抗侧压易弯曲光单元，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，具有多个所述抗侧压易弯曲光单元；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
本实施例提供的抗侧压易弯曲光单元1，如图1和2所示，包括光纤组件1.1、阻水元件1.3和用于收纳所述光纤组件的弹性松套管1.2；
所述光纤组件1.1为6根光纤；
所述阻水元件1.3为阻水油膏；
所述弹性松套管1.2，具有：弹性内壁1.2.1以及附着在所述弹性内壁上的加强条1.2.2；
所述加强条1.2.2沿弹性松套管1.2轴向螺旋延伸；
所述加强条1.2.2的材料为PBT，模量约2500MPa左右，其断裂延伸率在120%左右，径向最大厚度0.1mm。
所述弹性内壁1.2.1的材料为TPEE，模量约为430MPa；其断裂延伸率在600%左右；径向厚度0.2mm。
所述弹性内壁1.2.1的径向厚度与所述加强条1.2.2径向最大厚度比在2:1之间；
所述弹性松套管1.2内径为1.5mm。
所述加强条1.2.2仅有一条，通过绕包的S型螺旋附着在弹性内壁1.2.1上，S形螺旋的节距为30mm。横截面上加强条1.2.2占外侧环形区域的面积比例90%。
本实施例提供的所述的抗侧压易弯曲光单元1的制备方法，包括以下步骤：
在光纤组件1.1外侧通过出口模具挤出TPEE形成弹性内壁1.2.1，加工温度210~230℃；
然后再弹性内壁1.2.1表面，通过外层出口模具挤出加强条形成料PBT，加工温度为250~270℃；
所述外层出口模绕其中心单向旋转，以形成沿光缆轴向S型螺旋的加强条1.2.2。
通过水槽冷却，使加强条1.2.2定型形成所述抗侧压易弯曲光单元1。
实施例2
本实施例提供的抗侧压易弯曲光单元1，如图3所示，包括光纤组件1.1、阻水元件1.3和用于收纳所述光纤组件的弹性松套管1.2；
所述光纤组件1.1为12根12芯光纤带；
所述阻水元件1.3为阻水带；
所述弹性松套管1.2，具有：弹性内壁1.2.1以及附着在所述弹性内壁上的加强条1.2.2；
所述加强条1.2.2沿弹性松套管1.2轴向螺旋延伸；
所述加强条1.2.2的材料为PTFE，模量约3000MPa左右，其断裂延伸率在120%左右，径向最大厚度0.4mm。
所述弹性内壁1.2.1的材料为PP，模量约为1100MPa；其断裂延伸率在500%左右；径向厚度0.6mm。
所述弹性内壁1.2.1的径向厚度与所述加强条1.2.2径向最大厚度比在1.5:1之间；
所述弹性松套管1.2内径为10mm。
所述加强条1.2.2有多条相互叠加呈鳞片状，通过绕包的S型螺旋附着在弹性内壁1.2.1上，S形螺旋的节距为150mm。横截面上加强条1.2.2占外侧环形区域的面积比例82%。
本实施例提供的所述的抗侧压易弯曲光单元1的制备方法，包括以下步骤：
采用三层共挤机头，在光纤组件1.1外侧挤出形成弹性松套管1.2；其中：
所述三层共挤机头较内侧的第一挤出材料TPEE通过内层出口模具形成所述抗侧压易弯曲光单元的弹性内壁1.2.1，加工温度190~210℃；
所述三层共挤机头较外侧的第二与第三层挤出材料通过外层出口模具分别挤出加强条形成料PTFE和水溶性树脂，PTFE加工温度为300~320℃，分别形成所述弹性松套管1.2的加强条1.2.2以及加强条之间的水溶性树脂间隔。
所述外层出口模绕其中心单向旋转，以形成沿光缆轴向S型螺旋的加强条1.2.2。
通过水槽冷却，使所述弹性内壁1.2.1和加强条1.2.2定型，并且溶解所述水溶性树脂间隔，形成所述抗侧压易弯曲光单元1。
实施例3
本实施例提供的具有抗侧压易弯曲松套管的光缆，可以是层绞式或中心管式，分别如图4和图5所示。
为层绞式时，其横截面结构如图4所示，6根所述具有抗侧压易弯曲松套管的光单元1围绕中心加强件2绞合形成缆芯，缆芯填充油膏3保证阻水性能，缆芯外设置铠装层4，最后挤制一层护套层5，形成所述光缆。
为中心管式时，其横截面结构如图5所示，1根所述抗侧压易弯曲松套管的光单元1设置在光缆中心，松套管外包阻水带6，4根加强件7对称分布嵌入护套5中，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 (11)
1.一种抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，包括光纤组件、和用于收纳所述光纤组件的弹性松套管；
所述弹性松套管，具有：
弹性内壁以及附着在所述弹性内壁上的加强条；
所述加强条沿光缆轴向螺旋延伸；
所述加强条的模量在2000MPa以上；其断裂延伸率5%~150%，径向最大厚度0.1~0.5mm；
所述弹性内壁模量在2000MPa以下，其断裂延伸率200~1500%；径向厚度0.1~0.5mm；
所述弹性内壁的径向厚度与所述加强条径向最大厚度比在3~1:1之间。
2.如权利要求1所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，所述加强条模量在2000-3000MPa之间；所述弹性内壁模量在400~2000MPa之间。
3.如权利要求1所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，其横截面上所述加强条分布在所述弹性松套管外侧的环形区域上，其中加强条的面积占环形区域面积的60%~90%。
4.如权利要求1至3任意一项所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，所述弹性内壁上附着有多条加强条，所述多条加强条在横截面圆周方向上均匀分布。
5.如权利要求1至3任意一项所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，所述弹性松套管内径为0.8 ~10mm。
6.如权利要求1至3任意一项所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，其圆周方向多条加强条相互叠加呈鳞片状。
7.如权利要求1所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，所述加强条沿光缆轴向呈S型螺旋延伸；所述S型螺旋的节距10~200mm。
8.如权利要求1所述的抗侧压易弯曲光单元，其特征在于，所述加强条的材料选自PBT、PC、TPEE、PTFE、PVDF或尼龙；所述弹性内壁材料选自TPEE或PP。
9.如权利要求1至8任意一项所述的抗侧压易弯曲光单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用三层共挤机头，在光纤组件外侧挤出形成弹性松套管；其中：
所述三层共挤机头较内侧的第一挤出材料通过内层出口模具形成所述抗侧压易弯曲光单元的弹性内壁；
所述三层共挤机头较外侧的第二与第三层挤出材料通过外层出口模具分别挤出加强条形成料和水溶性树脂，分别形成所述弹性松套管的加强条以及加强条之间的水溶性树脂间隔；
通过水槽冷却，使所述弹性内壁和加强条定型，并且溶解所述水溶性树脂间隔，形成所述抗侧压易弯曲光单元。
10.如权利要求9所述的抗侧压易弯曲光单元的制备方法，其特征在于，所述外层出口模绕其中心单向旋转。
11.一种光缆，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的抗侧压易弯曲光单元；
所述光缆为中心管式光缆时，具有一个所述抗侧压易弯曲光单元，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，具有多个所述抗侧压易弯曲光单元；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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