CN116609906B - 单向绞合微束光缆及制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向绞合微束光缆及制造工艺，具体涉及光缆技术领域。本发明提供的单向绞合微束光缆，包括微束管、加强层、阻水带和外护套；微束管之间设置有第一阻水纱，阻水带中设置有撕裂绳，外护套中设置有加强件；微束管采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为800mm‑900mm；加强层采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为600mm‑800mm；微束管绞合方向与所述加强层绞合方向相反。本发明提供的单向绞合微束光缆，对微束管进行单向绞合，保证光纤受力方向一致，减小微束管内余长被过分消耗。对加强层进行单向绞合，保证光缆受力后，最先受力的是加强层，光纤不优先受力。

Description

单向绞合微束光缆及制造工艺

技术领域

本发明涉及光缆技术领域，尤其是涉及一种单向绞合微束光缆及制造工艺。

背景技术

微束光缆一般用于城市主干网，通常采用室外管道敷设或架空敷设，因此对光缆的拉伸性能具有特殊的要求，光缆内拉伸元件的受力十分重要，因此对光缆内加强元件与微束管的绞合方式进行研究。微束光缆主要结构包括微束管、加强元件（不仅仅包含护套内，还有嵌入护套内纤维杆或者其他金属加强元件）、外护套，微束管内包含至少1根光纤，护套内嵌入至少1根加强件；微束管与护套之间为纱状加强元件。通常情况下，微束管内阻水材料采用油膏填充和阻水纱，油膏中包含至少一种液体和一种增稠剂，所述的液体为硅油、氟化油或其混合物，所述增稠剂为二氧化硅、膨润土、聚四氟乙烯或其混合物；所述阻水纱为棉纱型。

现有加强元件和光单元绞合存在以下问题：

1.加强元件受力不均匀，拉伸过程中只有部分元件受力；

2.微束管在护套后无法保证受力方向一致，存在衰减超标现象；

3.光单元余长较容易被消耗，导致第一时间受力为微束管；

4.现有技术中通常采用多根微束管和加强元件直接直放，最先受力为微束管内光纤，从而无法保证光缆的拉伸性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种单向绞合微束光缆，以缓解现有技术中上述问题中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案:

本发明的第一方面提供了一种单向绞合微束光缆，包括微束管、加强层、阻水带和外护套；

所述微束管之间设置有第一阻水纱，所述阻水带中设置有撕裂绳，所述外护套中设置有加强件；

所述微束管采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为800mm-900mm；

所述微束管绞合节距大于单向绞合余长；

单向绞合余长计算公式：

；

其中：d-平行加强件直径；D-微束管外径；δ-微束管壁厚；n-微束管中光纤芯数；d_f-光纤外径；h-绞合节距；σ-微束管材料抗拉强度；0.6%-单向绞合形成的附加拉伸窗口；

所述加强层采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为600mm-800mm；

所述微束管绞合方向与所述加强层绞合方向相反。

进一步地，所述加强层的材质为芳纶、玻纤纱、聚酯纱和阻水纱中的至少一种。

进一步地，所述外护套的材质为聚烯烃材料。

所述聚烯烃材料包括聚乙烯材料和/或低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

进一步地，所述微束管包括光纤、第二阻水纱和微束管护套。

所述光纤的数量≥1，所述光纤采用S-Z绞合。

所述光纤的尺寸包括标称直径250μm、标称直径200μm或标称直径180μm。

进一步地，所述第二阻水纱的纱线密度≥20000m/kg，抗张强度≥15N，断裂伸长率≥15%，热收缩率≤2.5%，膨胀速率≥30ml/g/min，膨胀率≥40ml/g，含水率≤5%。

进一步地，所述微束管包括光纤、阻水纤膏和微束管护套。

所述阻水纤膏的密度≤0.88g/cm³，氧化诱导期≥20min，滴点≥200℃，抗水性在7天不解体，含水量≤3%，析氢量≤0.03μ1/g。

进一步地，所述微束管护套的壁厚为0.1mm-0.2mm。

所述微束管护套的材质为LSZH、TPEE或聚烯烃材料。

所述微束管护套的密度为1.05g/cm³-1.55g/cm³，抗拉强度为12MPa-18MPa，断裂伸长率为120%-550%。

本发明的第二方面提供了所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，先进行微束管放线，放线张力为0.8N-1.2N，光单元进绞合模口角度设置在20°-30°；再进行加强层放线，放线张力为4N-5N，加强层进绞合模口角度设置在20°-30°；最后通过挤塑、冷却和收线得到所述单向绞合微束光缆。

进一步地，所述挤塑的模口温度为180℃，其他机身温度为170℃-190℃。

进一步地，所述冷却包括第一冷却和第二冷却。

所述第一冷却的温度为40℃-50℃，所述第二冷却的温度为20℃-30℃。

所述收线的张力为30N-50N。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果:

本发明提供的单向绞合微束光缆，对微束管进行单向绞合，保证微束管内光纤受力方向一致，同时减小微束管内余长被过分消耗，微束管内光纤余长有效控制在0.2‰-0.8‰，保证管内存在有效正余长。对加强层也进行单向绞合，保证光缆受力后，最先受力的是加强层，保证光纤不优先受力。同时加强层的单向绞合能更好的包覆微束管，避免微束管与外护套粘黏而影响衰减。微束管与加强层均使用单向绞且绞合方向相反，可以保证微束管被加强元件充分包覆且圆整，保证光缆整体的圆整性。

本发明提供的制造工艺，由于微束管外径较小且材质较软，将放线张力控制在0.8N-1.2N之间；设置光单元进绞合模口角度为20°到30°之间，保证微束管进绞合模时与绞合模之间的刮擦力降低到最小，从而保证管内部光纤不受挤压力。加强层放线张力为4-5N之间，保证了加强层能第一时间受力，加强层均匀排布在加强层笼绞上，保证加强层均匀包覆在微束管上。控制加强层进绞合模口角度为20°到30°之间，避免了加强层与绞合模之间的磨损，降低加强层的强度，保证了缆芯在出模口后定型好，无松散现象。另外对于微束管笼绞和加强元件笼绞的绞合方向应设置为相反方向，避免在紧加强元件绞合模时出现堵模和绞合不均匀现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的单向绞合微束光缆的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种微束管结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的另一种微束管结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的单向绞合微束光缆的结构示意图；

图5为本发明实施例2提供的一种微束管结构示意图。

图标：10-微束管；101-光纤；102-第二阻水纱；103-微束管护套；104-阻水纤膏；11-第一阻水纱；20-加强层；30-阻水带；31-撕裂绳；40-外护套；41-加强件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明的第一方面提供了一种单向绞合微束光缆，包括微束管、加强层、阻水带和外护套；

所述微束管之间设置有第一阻水纱，所述阻水带中设置有撕裂绳，所述外护套中设置有加强件。

第一阻水纱的阻水原理是利用第一阻水纱纤维主体遇水时可迅速膨胀形成体积很大的凝胶状物，该胶状物的保水能力相当强，能有效地阻止水体的增长，从而阻止水分继续渗入和扩散，由此达到阻水的目的。

撕裂绳又称PP捆扎绳、PP撕裂膜。撕裂绳材质一般为聚丙烯拉丝级树脂，因其可塑性好，断裂拉力强，拉伸冲击性能佳。撕裂膜由聚丙烯吹膜拉伸而成，具有很强的拉力强度，手感质地柔软，无毒无味无污染，外形美观大方，颜色鲜艳。单向绞合微束光缆中的撕裂绳具有抗拉拽作用，还可以吸收电缆在使用过程中散发出的热量，并且可以防止电缆线胶皮相互粘连。

所述微束管采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为800mm-900mm；所述微束管绞合节距大于单向绞合余长，此节距保证了管内余长不被消耗，保证光缆在受力后第一时间受力的为管而不是光纤；单向绞合保证了光纤在管内的受力方向一致，保证光纤衰减。在本发明的一些实施方式中，微束管绞合节距典型但不限于为800mm、820mm、840mm、860mm、880mm或900mm。

单向绞合余长计算公式：

其中：d：平行加强件直径；D：微束管外径；δ：微束管壁厚；n：微束管中光纤芯数；d_f：光纤外径；h：绞合节距；σ：微束管材料抗拉强度；0.6%：单向绞合形成的附加拉伸窗口。

所述加强层采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为600mm-800mm；此绞合节距下加强层受力最大。在本发明的一些实施方式中，加强层绞合节距典型但不限于为600mm、620mm、640mm、660mm、680mm、700mm、720mm、740mm、760mm、780mm或800mm。

所述微束管绞合方向与所述加强层绞合方向相反，避免在紧加强层绞合模时出现堵模和绞合不均匀现象。上述微束管绞合节距和加强层绞合节距是均匀的。

本发明提供的单向绞合微束光缆，对微束管进行单向绞合，保证微束管内光纤受力方向一致，同时减小微束管内余长被过分消耗，微束管内光纤余长有效控制在0.2‰-0.8‰，保证管内存在有效正余长。对加强层也进行单向绞合，保证光缆受力后，最先受力的是加强层，保证光纤不优先受力。同时加强层的单向绞合能更好的包覆微束管，避免微束管与外护套粘黏而影响衰减。微束管与加强层均使用单向绞且绞合方向相反，可以保证微束管被加强元件充分包覆且圆整，保证光缆整体的圆整性。

进一步地，所述加强层的材质为芳纶、玻纤纱、聚酯纱和阻水纱中的至少一种。

进一步地，所述外护套的材质为聚烯烃材料。

所述聚烯烃材料包括聚乙烯材料和/或低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

进一步地，所述微束管包括光纤、第二阻水纱和微束管护套。

所述光纤的数量≥1，所述光纤采用S-Z绞合。

所述光纤的尺寸包括标称直径250μm、标称直径200μm或标称直径180μm。

所述微束管的尺寸包括标称直径0.9mm、标称直径0.95mm、标称直径1.1mm或标称直径1.35mm。

进一步地，所述第二阻水纱的纱线密度≥20000m/kg，抗张强度≥15N，断裂伸长率≥15%，热收缩率≤2.5%，膨胀速率≥30ml/g/min，膨胀率≥40ml/g，含水率≤5%。

进一步地，所述微束管包括光纤、阻水纤膏和微束管护套。

所述阻水纤膏的密度≤0.88g/cm³，氧化诱导期≥20min，滴点≥200℃，抗水性在7天不解体，含水量≤3%，析氢量≤0.03μ1/g。

进一步地，所述微束管护套的壁厚为0.1mm-0.2mm。

在本发明的一些实施方式中，所述微束管护套的壁厚典型但不限于为0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm。

所述微束管护套的材质为LSZH、TPEE或聚烯烃材料。

低烟无卤简称LSZH，是指不含卤素（F、Cl、Br、I、At）、不含铅镉铬汞等环境物质的材料，是在电线电缆产业中电线护套的材料分类。低烟无卤电线护套是由受热时排烟量低，且本身不含卤素的热塑性或是热固性组成。

热塑性聚酯弹性体简称TPEE，是一类含有PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。TPEE兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，用于微束管护套软硬度可调，设计自由。

在本发明的一些实施方式中，1-2芯微束管外径在0.9±0.05mm，4芯微束管外径为0.95±0.05mm，6芯微束管外径为1.1±0.05mm，12芯微束管外径为1.35±0.1mm。根据上述微束管的外径确定微束管护套的内径。

所述微束管护套的密度为1.05g/cm³-1.55g/cm³，抗拉强度为12MPa-18MPa，断裂伸长率为120%-550%。

本发明的第二方面提供了所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，先进行微束管放线，放线张力为0.8N-1.2N，光单元进绞合模口角度设置在20°-30°；再进行加强层放线，放线张力为4N-5N，加强层进绞合模口角度设置在20°-30°；最后通过挤塑、冷却和收线得到所述单向绞合微束光缆。

本发明提供的制造工艺，由于微束管外径较小且材质较软，将放线张力控制在0.8N-1.2N之间；设置光单元进绞合模口角度为20°到30°之间，保证微束管进绞合模时与绞合模之间的刮擦力降低到最小，从而保证管内部光纤不受挤压力。加强层放线张力为4-5N之间，保证了加强层能第一时间受力，加强层均匀排布在加强层笼绞上，保证加强层均匀包覆在微束管上。控制加强层进绞合模口角度为20°到30°之间，避免了加强层与绞合模之间的磨损，降低加强层的强度，保证了缆芯在出模口后定型好，无松散现象。另外对于微束管笼绞和加强元件笼绞的绞合方向应设置为相反方向，避免在紧加强元件绞合模时出现堵模和绞合不均匀现象。

在本发明的一些实施方式中，光单元进绞合模口的单向绞合磨具选用比缆芯尺寸大0.3mm-0.4mm的出口模。

在本发明的一些实施方式中，加强层进绞合模口时，绞合模口的尺寸比整体缆的尺寸大0.1mm-0.2mm，这样才能保证缆芯在出模口后定型好，无松散现象。

进一步地，所述挤塑的模口温度为180℃，其他机身温度为170℃-190℃。

进一步地，所述冷却包括第一冷却和第二冷却。

所述第一冷却的温度为40℃-50℃，所述第二冷却的温度为20℃-30℃。

所述收线的张力为30N-50N。

下面结合实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例和对比例中的原料如未特别说明，则可通过市售购买得到。

实施例1

本实施例提供一种单向绞合微束光缆，其结构如图1所示，包括微束管10、加强层20、阻水带30和外护套40；

所述微束管10之间设置有第一阻水纱11，所述阻水带30中设置有撕裂绳31，所述外护套40中设置有加强件41；

所述微束管10采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞；所述加强层20采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞。所述微束管10绞合方向与所述加强层20绞合方向相反。

在本实施例的一种实施方式中，所述加强层20的材质为芳纶、玻纤纱、聚酯纱和阻水纱中的至少一种。

在本实施例的一些实施方式中，所述外护套40的材质为聚烯烃材料，优选为聚乙烯材料或低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

在本实施例的一些实施方式中，所述微束管10包括光纤101、第二阻水纱102和微束管护套103，如图2所示。在本实施例的一些实施方式中，光纤101为单模光纤。

在本实施例的一些实施方式中，所述光纤101的尺寸为标称直径250μm、标称直径200μm或标称直径180μm。

在本实施例的一些实施方式中，微束管10中光纤101的数量大于1，通过着色来区分光纤，光纤101在微束管10中的绞合方式为单向绞。在本实施例的一些实施方式中，第二阻水纱102的数量≥1，第二阻水纱102的纱线密度通常≥20000m/kg，抗张强度≥15N，断裂伸长率≥15%，热收缩率≤2.5%，膨胀速率≥30ml/g/min，膨胀率≥40ml/g，含水率≤5%。

在本实施例的另一些实施方式中，所述微束管10包括光纤101、阻水纤膏104和微束管护套103，如图3所示。

在本实施例的另一些实施方式中，使用阻水纤膏替代第二阻水纱102，阻水纤膏的密度≤0.88g/cm³，氧化诱导期≥20min，滴点≥200℃，抗水性保证7天不解体，含水量≤3%，析氢量≤0.03μ1/g。

在本实施例的一些实施方式中，微束管护套103壁厚在0.1mm-0.2mm，微束管护套103的材质为LSZH、TPEE等材料或其他聚烯烃材料，密度为1.05g/cm³~1.55g/cm³，抗拉强度为12MPa-18MPa，断裂伸长率在120%~550%之间。

在本实施例的一些实施方式中，光纤101采用S-Z绞合。

实施例2

本实施例提供一种单向绞合微束光缆，光纤芯数144芯，如图4所示，包括微束管10、加强层20、阻水带30和外护套40；

所述微束管10之间设置有第一阻水纱11，所述阻水带30中设置有撕裂绳31，所述外护套40中设置有加强件41；

所述微束管10采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞；所述加强层20采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞。所述微束管10绞合方向与所述加强层20绞合方向相反。

每根微束管10内12根光纤，如图5所示，所述微束管10包括光纤101、第二阻水纱102和微束管护套103。

光纤颜色为蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫，光纤采用G.652D光纤，着色后光纤涂层直径为245μm±15μm，光纤在微束管10管内为绞合状态，且为S-Z绞。

每根微束管10内包含1根200D阻水纱，阻水纱线密度在20000m/kg。

微束管护套103壁厚为0.15mm，微束管护套材质为TPEE材料，密度为1.1g/cm³，抗拉强度为15MPa，断裂伸长率为320%。

12芯微束管外径在1.35±0.05mm。

微束管10在护套内腔中采用螺旋单向绞合。

微束管10颜色为蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉、青绿。

加强层20材质为芳纶与阻水纱。

外护套40内平行嵌入2根FRP加强件，加强件尺寸为1.6±0.1mm。

外护套40材料高密度聚乙烯材料，护套壁厚标称2.6mm。

144芯全干式微束光缆整体外径为标称12.0mm。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，包括微束管、加强层、阻水带和外护套；

所述微束管之间设置有第一阻水纱，所述阻水带中设置有撕裂绳，所述外护套中设置有加强件；

所述微束管采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为800mm-900mm；

所述微束管绞合节距大于单向绞合余长；

所述加强层采用螺旋绞合，绞合方式为单向绞，绞合节距为600mm-800mm；

所述微束管绞合方向与所述加强层绞合方向相反;

所述单向绞合微束光缆的制造工艺：先进行微束管放线，放线张力为0.8N-1.2N，光单元进绞合模口角度设置在20°-30°；再进行加强层放线，放线张力为4N-5N，加强层进绞合模口角度设置在20°-30°；最后通过挤塑、冷却和收线得到所述单向绞合微束光缆，所述收线的张力为30N-50N；

所述冷却包括第一冷却和第二冷却；

所述第一冷却的温度为40℃-50℃，所述第二冷却的温度为20℃-30℃。

2.根据权利要求1所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述加强层的材质为芳纶、玻纤纱、聚酯纱和阻水纱中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述外护套的材质为聚烯烃材料；

所述聚烯烃材料包括聚乙烯材料和/或低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

4.根据权利要求1所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述微束管包括光纤、第二阻水纱和微束管护套；

所述光纤的数量≥1，所述光纤采用S-Z绞合；

所述光纤的尺寸包括标称直径250μm、标称直径200μm或标称直径180μm。

5.根据权利要求4所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述第二阻水纱的纱线密度≥20000m/kg，抗张强度≥15N，断裂伸长率≥15%，热收缩率≤2.5%，膨胀速率≥30ml/g/min，膨胀率≥40ml/g，含水率≤5%。

6.根据权利要求1所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述微束管包括光纤、阻水纤膏和微束管护套；

所述阻水纤膏的密度≤0.88g/cm³，氧化诱导期≥20min，滴点≥200℃，抗水性在7天不解体，含水量≤3%，析氢量≤0.03μ1/g。

7.根据权利要求4-6任一项所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述微束管护套的壁厚为0.1mm-0.2mm；

所述微束管护套的材质为LSZH、TPEE或聚烯烃材料；

所述微束管护套的密度为1.05g/cm³-1.55g/cm³，抗拉强度为12MPa-18MPa，断裂伸长率为120%-550%。

8.根据权利要求1所述的单向绞合微束光缆的制造工艺，其特征在于，所述挤塑的模口温度为180℃，其他机身温度为170℃-190℃。