一種不鏽鋼中心束管式光纜及其製作方法與流程

2023-06-01 07:25:11 1

本發明屬於光纖光纜
技術領域：
，涉及一種不鏽鋼中心束管式光纜及其製作方法。
背景技術：
：隨著光通信技術的快速發展，光纖光纜頻繁的在各種複雜的環境下使用，我國幅員遼闊，生態環境複雜，光纖光纜遭到野生生物損壞的頻率逐漸上升，包括嚙齒類動物(松鼠，老鼠等)、昆蟲類(蟬、螞蟻、蟑螂等)和鳥類(啄木鳥、烏鴉等)的損害。光纜廠商針對不同地區、不同應用環境等推出多種具有防護性能的防護類光纜以滿足廣大用戶的需求。防護類光纜主要從物理防護和化學防護兩方面考慮。化學防護是在光纜護套材料內添加強刺激性化學物質以達到保護光纜的目的，如辣味素或合成高丙體等，但該方法對光纜的製造環境汙染較大，施工後添加物會因雨水衝刷等環境力的作用而流失進而影響光纜的防護效果。物理防護是通過堅硬的材料或者獨特的結構達到防鼠的目的，如採用雙層不鏽鋼帶鎧裝光纜、細圓鋼絲鎧裝光纜或在光纜護套外加覆一層尼龍，或在已施工光纜上繞包鋼絲網，但此類光纜外徑粗和單位長度重量比較大，敷設方式複雜，施工效率較低。技術實現要素：為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在於提供一種不鏽鋼中心束管式光纜及其製作方法，該不鏽鋼中心束管式光纜採用不鏽鋼中心束管，具有外徑小、強度高、生物防護性等優勢，能夠有效解決現有技術光纜的製造環境汙染較大，施工後添加物會因雨水衝刷等環境力的作用而流失進而影響光纜的防護效果的問題。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種不鏽鋼中心束管式光纜的製作方法，包括以下步驟：1)光纖著色：按照不鏽鋼中心束管式光纜內光纖芯數為2～36芯進行光纖著色；當光纖芯數為2～12芯時，光纖顏色採用全色譜識別；當光纖芯數為13～24芯時，採用全色譜著色後還需要在表面噴塗色環予以區別；當光纖芯數為25～36芯時，在一定距離內，連續噴塗兩個黑色光纖色環予以區別；2)不鏽鋼管光纖單元的成型：不鏽鋼中心束管式光纜內不鏽鋼管原型為不鏽鋼帶，不鏽鋼帶經過不鏽鋼管成型裝置，同時充以填充複合物與光纖形成不鏽鋼管光纖單元，隨後，不鏽鋼管光纖單元在鉗式牽引的作用下經過多次拉拔成型；3)不鏽鋼中心束管式光纜的生產：不鏽鋼管光纖單元與兩根或四根磷化鋼絲加強件共同經過擠塑機頭，在其外部擠制一層高密聚乙烯外護套，隨後噴碼印字即完成不鏽鋼中心束管式光纜的製作；4)光纜全性能測試：對光纜成品進行機械性能測試和環境性能全性能測試；其中，機械性能測試中光纜最大允許拉伸力為4000n，最大允許壓扁力為2000n。進一步，步驟1)中，當光纖芯數為2～12芯時，採用全色譜識別；分別是藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、湖藍，光纖著色層厚度為5μm，著色後光纖外徑為250μm。進一步，步驟2)中，不鏽鋼中心束管式光纜所用不鏽鋼帶寬度與光纖芯數成正比；不鏽鋼中心束管式光纜所用不鏽鋼帶厚度為0.15～0.2mm。進一步，步驟2)中，不鏽鋼管光纖單元的成型具體步驟如下：2a)將不鏽鋼帶置於不鏽鋼帶放線架，該放線架為主動放線；2b)在牽引力的作用下，不鏽鋼帶經過不鏽鋼管預成型模具，平整的不鏽鋼帶經過不鏽鋼管預成型模具後向上捲曲呈半圓狀；隨後，預成型後的不鏽鋼帶經過不鏽鋼管成型模具，預成型後的不鏽鋼帶經過成型模具後向上捲曲為有縫隙的不鏽鋼管；2c)有縫隙的不鏽鋼管經雷射焊接後成為完整的不鏽鋼管；2d)焊接後的不鏽鋼管在鉗式牽引的作用下經過兩次拉拔整形，隨後，在輪式牽引的作用下收線至流轉盤具；2e)不鏽鋼帶預成型模具和不鏽鋼帶成型模具之間有填充複合物填充裝置和光纖導入裝置；填充複合物在氣泵壓力的作用下，經填充複合物填充裝置充油針進入焊接好的不鏽鋼管；光纖在放線架放線後由光纖導入裝置的光纖引導架引導並穿過穿纖針導入不鏽鋼管中心束管，光纖穿纖針在填充複合物充油針內部穿過，由不鏽鋼管和填充複合物、光纖共同組成不鏽鋼管光纖單元。進一步，步驟2b)中，不鏽鋼管預成型模具和不鏽鋼管成型模具均為滾輪式模具，包括上滾輪和下滾輪，不鏽鋼管預成型模具上滾輪呈凸狀，下滾輪呈凹狀；不鏽鋼管成型模具上滾輪和下滾輪均呈凹狀。進一步，步驟2c)中，不鏽鋼管收線和放線平穩、不抖動，焊接速度為10-15m/min。7.根據權利要求4所述的一種不鏽鋼中心束管式光纜的製作方法，其特徵在於，所述步驟2e)中，選擇可觸變性填充複合物，在填充複合物填充前將填充複合物加溫至50℃，並在連續生產時持續保溫，不鏽鋼管光纖單元內填充複合物填充度在70％以上時，可保證不鏽鋼管光纖單元不滲水。進一步，所述步驟2e)中，不鏽鋼管中心束管式光纜內光纖餘長為4‰-5‰，24芯不鏽鋼管光纖單元內光纖的餘長為4.4‰-4.6‰。進一步，所述步驟2e)中，光纖放線張力為4n，填充複合物溫度為50℃，填充複合物氣泵壓力為0.2mpa，不鏽鋼管光纖單元在盤具上的收線張力為400n-500n。本發明進而給出了上述方法製備的不鏽鋼中心束管式光纜，包括外護套和通過吊脖連接的吊線，所述外護套上設有至少兩根加強件，外護套內設有不鏽鋼管，不鏽鋼管內設有填充複合物和光纖；所述吊線中設有由鍍鋅鋼絲絞合而成的鋼絞線。本發明的有益效果：1)該不鏽鋼中心束管式光纜用於山區架空、大跨距敷設，具有防鼠類、鳥類等作用。2)降低模具成本：不鏽鋼管硬度大，擠制外護套時，不鏽鋼管與模芯承徑部分摩擦容易造成模芯損壞，因此設計分立式模芯，一個模芯主體配備多個、多種規格的承徑部分，可單獨更換承徑部分，更換不鏽鋼管光纖單元和加強件尺寸時，只需更換承徑部分，減少模芯主體數量，降低模具成本。3)降低施工難度：山區敷設光纜往往面臨不可預估的困難，存在做不到嚴格安裝施工規範施工的可能，不鏽鋼中心束管式光纜結構緊湊，光纜外徑小，單位長度重量輕，在不鏽鋼管和磷化鋼絲雙重保護下，光纜抗拉強度大，架空敷設時，光纜跨距大，即使在不規範的施工下也可保證通信線路正常運行。4)具有生物防護性：不鏽鋼管光纖單元強度遠大於聚對苯二甲酸丁二醇酯松套管，即使光纜外護套破損，不鏽鋼管光纖單元不會輕易發生變形，進而保護管內光纖。當光纜護套被鼠類噬咬或鳥類叼啄後，露出的不鏽鋼管光纖單元具有耐腐蝕性，不會因為環境應力而腐蝕損壞。5)光纜環境性能優:不鏽鋼管光纖單元熱膨脹性能極好，在-40℃到+70℃範圍內，不鏽鋼管光纖單元內光纖附加衰減小於0.03db/km。6)綠色環保：不鏽鋼管不會造成環境汙染、有利於可持續發展，而且不鏽鋼廢料有很大的經濟價值。附圖說明圖1為自承式不鏽鋼中心束管式光纜(四根加強件)結構示意圖；圖2為自承式不鏽鋼中心束管式光纜(兩根加強件)結構示意圖；圖3為非自承式不鏽鋼中心束管式光纜(四根加強件)結構示意圖；圖4為非自承式不鏽鋼中心束管式光纜(兩根加強件)結構示意圖；圖5(a)為分立式模芯結構示意圖；圖5(b)為承徑部分結構示意圖；圖5(c)為承徑部分左視圖；圖5(d)為模芯主體示意圖；圖5(e)為模芯主體左視圖。圖中：1.吊線；2.吊脖；3.外護套；4.不鏽鋼管；5.加強件；6.填充複合物；7.光纖；8.模芯主體；9.承徑部分；10.承徑部分凸起；11.加強件通道；12.不鏽鋼管光纖單元通道。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但並不作為對本發明做任何限制的依據。如圖1所示，本發明的不鏽鋼中心束管式光纜，包括外護套3和通過吊脖2連接的吊線1，所述外護套3上設有至少兩根加強件5，外護套3內設有不鏽鋼管4，不鏽鋼管4內設有填充複合物6和光纖7；所述吊線1中設有由鍍鋅鋼絲絞合而成的鋼絞線。圖1為四根加強件5的24芯自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面圖。吊線1和吊脖2起到自承的作用，吊線1為七根φ1.0mm的鍍鋅鋼絲絞合而成的鋼絞線，吊線1外緣到護套外緣的平均距離為1.0mm；吊脖2尺寸為2.5mm×3.5mm，材料是高密聚乙烯護套料；不鏽鋼管4內含24根光纖7和填充複合物6；不鏽鋼管光纖單元外對稱分布四根φ0.9mm的磷化鋼絲加強件5；不鏽鋼管4和加強件5外擠包一層外護套3，外護套3的材料為高密聚乙烯護套料。圖2所示為兩根加強件的24芯自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面圖。吊線1和吊脖2起到自承的作用，吊線1為7根φ1.0mm的鍍鋅鋼絲絞合而成的鋼絞線，吊線1外緣到護套外緣的平均距離為1.0mm；吊脖2尺寸為2.5mm×3.5mm，材料是高密聚乙烯護套料；不鏽鋼管4內含24根光纖7和填充複合物6；不鏽鋼管光纖單元外對稱分布兩根φ0.9mm的磷化鋼絲加強件5；不鏽鋼管4和加強件5外擠包一層外護套3，外護套3的材料為高密聚乙烯護套料。圖3所示為四根加強件的24芯非自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面圖，不鏽鋼管光纖單元外對稱分布四根φ0.9mm的磷化鋼絲加強件5；與自承式不鏽鋼中心束管光纜不同的是，非自承式不鏽鋼中心束管去掉了吊線1和吊脖2，光纜架空敷設時需要用掛鈎將光纜與預裝好的吊線連接起來。圖4所示為兩根加強件的24芯非自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面圖，不鏽鋼管光纖單元外對稱分布兩根φ0.9mm的磷化鋼絲加強件5；與自承式不鏽鋼中心束管光纜不同的是，非自承式不鏽鋼中心束管去掉了吊線1和吊脖2，光纜架空敷設時需要用掛鈎將光纜與預裝好的吊線連接起來。下面說明本發明的不鏽鋼中心束管式光纜及其製作方法完整的工藝流程，包括下述步驟：1)光纖著色：不鏽鋼中心束管式光纜內光纖芯數為2～24芯。當光纖芯數為2～12芯時，光纖顏色採用全色譜識別，分別是藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、湖藍，光纖著色層厚度為5μm，著色後光纖外徑為250μm。當光纖芯數為13～24芯時，採用全色譜著色後，會出現兩根光纖顏色相同，因此需要在顏色重複的光纖中選取一根噴塗黑色單色環予以區別，當光纖芯數為25～36芯時，顏色重複的三根光纖中，一根不噴塗色環，剩餘兩根分別噴塗黑色單色環和黑色雙色環。該工序結束後需要檢測光纖的衰減係數，著色層的厚度、均勻性和固化度，色環的均勻性和固化度，只有合格的光纖才可轉入下一工序，否則不予流轉。2)不鏽鋼管光纖單元的成型：不鏽鋼中心束管式光纜內不鏽鋼管原型為不鏽鋼帶，不鏽鋼中心束管式光纜所用不鏽鋼帶寬度與光纖芯數成正比，厚度一般為0.15～0.2mm。不鏽鋼帶經過不鏽鋼管成型裝置，同時充以填充複合物與光纖形成不鏽鋼管光纖單元，隨後，不鏽鋼管光纖單元在鉗式牽引的作用下經過多次拉拔成型。其具體步驟如下：2a)將不鏽鋼帶置於不鏽鋼帶放線架，該放線架為主動放線。2b)在牽引力的作用下，不鏽鋼帶經過不鏽鋼管預成型模具，不鏽鋼管預成型模具為滾輪式模具，上滾輪呈凸狀，下滾輪呈凹狀，平整的不鏽鋼帶經過不鏽鋼管預成型模具後向上捲曲呈半圓狀。隨後，預成型後的不鏽鋼帶經過不鏽鋼管成型裝置，不鏽鋼管成型模具為滾輪式模具，上滾輪和下滾輪均呈凹狀，預成型後的不鏽鋼帶經過成型模具後向上捲曲為有縫隙的不鏽鋼管。2c)有縫隙的不鏽鋼管經雷射焊接後成為完整的不鏽鋼管，為保證不鏽鋼管成型質量及縫隙的焊接質量，要求生產線穩定，不鏽鋼管(帶)收線和放線平穩、不抖動，焊接速度為10-15m/min。2d)焊接後的不鏽鋼管在鉗式牽引的作用下經過兩次拉拔整形，隨後，在輪式牽引的作用下收線至流轉盤具。兩次拉拔整形之間的速度比與拉拔模具的尺寸有關。整個生產過程需聯動，嚴格保持同步性。2e)不鏽鋼帶預成型模具和不鏽鋼帶成型模具之間有填充複合物填充裝置和光纖導入裝置。填充複合物填充裝置包括填充複合物存儲料管，氣泵和填充複合物充油針組成，填充複合物充油針為細長針狀，從不鏽鋼帶成型處延伸到雷射焊接處，填充複合物在氣泵壓力的作用下，經充油針進入焊接好的不鏽鋼管。光纖導入裝置由光纖引導架和穿纖針組成，光纖在放線架放線後由光纖引導架引導並穿過穿纖針導入不鏽鋼管，光纖穿纖針在填充複合物充油針內部穿過。不鏽鋼管和填充複合物、光纖共同組成不鏽鋼管光纖單元。為提高填充複合物的擠出性能及保證不鏽鋼管內填充複合物的填充度、均勻性，應選擇可觸變性填充複合物，在填充複合物填充前將填充複合物加溫至50℃，並在連續生產時持續保溫，以降低填充複合物粘度，方便填充複合物的填充，一般不鏽鋼管光纖單元內填充複合物填充度在70％以上時，可保證不鏽鋼管光纖單元不滲水。為保證不鏽鋼中心束管式光纜具有良好的抗滲水能力，在高密聚乙烯外護套材料中添加專用相容劑，增強不鏽鋼管與高密聚乙烯外護套粘結性，阻止不鏽鋼管與高密聚乙烯外護套之間橫向滲水不鏽鋼管中心束管式光纜內光纖餘長一般為4‰-5‰，24芯不鏽鋼管光纖單元內光纖的餘長為4.4‰-4.6‰。生產過程中光纖餘長由以下幾點保證：光纖的放線張力，填充複合物的溫度，填充複合物的氣泵壓力，不鏽鋼管光纖單元的收線張力。光纖放線張力為4n，填充複合物溫度為50℃，填充複合物氣泵壓力為0.2mpa，不鏽鋼管光纖單元在盤具上的收線張力為400n-500n。3)不鏽鋼中心束管式光纜的生產：不鏽鋼管光纖單元與兩根或四根磷化鋼絲加強件共同經過擠塑機頭，在其外部擠制一層高密聚乙烯外護套，隨後噴碼印字即可。具體生產步驟如下：3a)將不鏽鋼管光纖單元放置在纜芯放線架上進行放線，放線張力為30n，不鏽鋼中心束管式光纜的加強件為磷化鋼絲，磷化鋼絲外徑為φ0.9mm，拉伸彈性模量大於195gpa。兩根或四根磷化鋼絲由加強件主動放線架放線，放線張力為60n。3b)不鏽鋼管光纖單元拉拔整形時，為保護不鏽鋼管，減小不鏽鋼管與拉拔模之間的摩擦力，在不鏽鋼管外側塗一層拉拔油，因此不鏽鋼管光纖單元放線後需要用無紡布擦去拉拔油。3c)不鏽鋼管光纖單元與對稱分布的兩根或四根磷化鋼絲共同進入擠塑機頭。不鏽鋼中心束管式光纜外護套生產模具為全擠壓式模具，模芯尺寸為3.5mm/1.0×2mm,模套內孔為7.2mm。磷化鋼絲加強件和不鏽鋼管光纖單元同時進入擠塑機頭，全擠壓式模具可調節不鏽鋼管光纖單元和磷化鋼絲加強件的距離和位置，使得磷化鋼絲加強件對稱分布在不鏽鋼管光纖單元周圍，擠塑機頭為免調機頭，能夠合理的控制磷化鋼絲加強件周圍高密聚乙烯外護套的厚度，防止不鏽鋼管光纖單元和磷化鋼絲加強件偏心。3d)通過免調機頭時，不鏽鋼管光纖單元和磷化鋼絲加強件外側加覆一層黑色的高密聚乙烯外護套。為保證外護套與不鏽鋼管的粘結性能，在高密聚乙烯護套料中添加專用相容劑。首先高密聚乙烯護套料和專用相容劑需要以10：1的比例混合均勻，隨後在儲料罐中進行充分烘乾，烘乾時間不少於2h，烘乾溫度為60℃-80℃。高密聚乙烯護套料經螺杆擠塑機擠出，螺杆擠出機長徑比為25：1，壓縮比為2:1，螺杆與螺杆擠塑機的機筒間隙為0.20mm，擠塑機各部分溫度分別為：機身1區150℃，機身2區160℃，機身3區170℃，機身4區180℃，機身5區190℃，機徑區溫度200℃，機頭區溫度210℃，模口區的溫度為215℃，從機身1區到模口處的溫度逐步升高。採用全新設計的擠壓式模具，圖5(a)為分立式模芯裝備圖，模芯為獨立的兩部分，可分為模芯主體8和承徑部分9。圖5(b)為分立式模芯的承徑部分。承徑部分包含加強件通道11和不鏽鋼管光纖單元通道12，可根據不同規格的纜芯設計不同尺寸的加強件通道11和不鏽鋼管光纖單元通道12。承徑部分凸起10卡在模芯主體8的凹槽中。圖5(c)為分立式模芯的承徑部分的左視圖。圖5(d)為分立式模芯的模芯主體，模具主體主要為承徑部分提供支撐,內部與承徑部分凸起10。圖5(e)為分立式模芯的模芯主體的左視圖。模芯主體可配備多種規格的承徑部分。可根據加強件和不鏽鋼管光纖單元的尺寸設計不同規格的承徑部分。3e)擠制出的不鏽鋼中心束管式光纜的截面為圓形，光纜直徑與光纖芯數、不鏽鋼管外徑呈正比，生產速度為60m/min。3f)隨後，不鏽鋼中心束管式光纜過兩道水槽，其中第一節水槽儘量靠經機頭，水溫為45℃，第二節水槽水溫為30℃。然後採用低溫等離子體處理後進行噴碼印字處理，最後收線至光纜盤具，收線張力為150n。根據光纜應用環境、施工方式或客戶的需求，在不鏽鋼管外對稱增加兩根或四根磷化鋼絲加強件，以增強不鏽鋼中心束管式光纜的抗拉伸性能。光纜全性能測試：按照標準要求對光纜成品進行全性能測試，包括機械性能測試和環境性能測試。機械性能測試的項目有光纜拉伸、光纜壓扁、光纜衝擊、光纜扭轉和光纜反覆彎曲試驗，環境性能測試的項目有溫度循環試驗。試驗結束後均需測試光纖在各項測試下衰減指標是否符合行業標準要求，否則不予辦理合格證。下面給出不同的實施例進一步說明本發明。實例1：如圖1所示為四根加強件的24芯自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面圖，它包含加強件、光纖、填充複合物、不鏽鋼管、外護套、吊脖和吊線。所述光纖為yd/t9771.1-2008規定的b1.3光纖，所訴光纖芯數為24芯，其中12芯光纖著色按全色譜，著色層厚度為5μm，剩餘的12芯光纖全色譜著色後噴塗黑色單色環；所述填充複合物為可觸變性阻水油膏；所述不鏽鋼管外徑為φ2.9mm，不鏽鋼管厚度為0.18mm；所述外護套為黑色高密聚乙烯料並添加專用相容劑；所述加強件為磷化鋼絲，數量為四根，對稱分布在不鏽鋼管光纖單元周圍，磷化鋼絲加強件外緣到外護套外緣的平均厚度為1.5mm，磷化鋼絲外徑為φ0.9mm，拉伸彈性模量大於195gpa；所述吊脖為黑色高密聚乙烯材料，吊脖尺寸為2.5mm×3.5mm；所述吊線由7×φ1.0mm的鍍鋅鋼絲絞合而成，吊線外緣到護套外緣的平均距離為1.0mm。自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面為8字形，尺寸為7.0mm×15.7mm。實例2：如圖4所示為兩根加強件的非自承式24芯不鏽鋼中心束管式光纜截面圖，它包含光纖、填充複合物、不鏽鋼管、加強件和外護套。非自承式不鏽鋼中心束管式光纜在自承式不鏽鋼中心束管式光纜的基礎上去掉了吊脖和吊線，生產工藝按照自承式不鏽鋼中心束管式光纜工藝，但在生產中需要去掉自承式光纜的模具，和金屬吊線放線裝置，非自承式不鏽鋼中心束管式光纜截面為圓形，外徑為φ7.0mm。其它工藝流程同上。下面給出了本發明光纜全性能測試結果，見表1。表1性能對比項目對比例實施例1實施例2最大允許拉伸力，n15006000n4000n最大允許壓扁力，n10002000n2000n從表1可以看出，本發明製作的不鏽鋼中心束管式光纜，其光纜最大允許拉伸力為4000n，最大允許壓扁力為2000n。由表1可以看出，本發明所製備的不鏽鋼中心束管式光纜不僅具有較高的機械力學性能，同時具備優異的抗衝刷環境防護特性，是一種性能良好的不鏽鋼中心束管式光纜。本發明並不局限於上述實施例，在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特徵作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發明的保護範圍內。當前第1頁12