具有防鼠功能的線纜的製作方法

2023-05-08 00:50:51

專利名稱：具有防鼠功能的線纜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種線纜，具體的說是一種具有能防止鼠類啃咬破壞的功能、可優先但並非僅限用於室外光纜的線纜。
背景技術：
線纜的防鼠問題一直是線纜行業中一個重要的研究方向。以目前在室外大量敷設的通信光纜為例，經過長時間的摸索，人們趨於採用繞包或縱包等形式的鋼帶、特別是鋼帶來防止鼠類的啃咬破壞。但實踐發現，繞包鋼帶結構光纜不僅生產效率低下，而且對光纜的彎曲性能有較大影響；縱包鋼帶雖具有較高的生產效率，但由於目前鼠類大都具備一定的智能，可以通過縱包鋼帶的搭接處啃破光纜護層，因此採用單層鋼帶進行防鼠存在一定局限性。目前世界上主要的光纜製造商曾設計出雙層或多層鋼帶護層結構的光纜，但其並不承諾防鼠指標，而只是延緩被鼠咬的時效，因此其只是具有耐鼠咬的功能，仍只能通過不停地更換光纜來保障通信暢通。要達到防鼠的目的，首先需了解鼠類的咬齧能力。鼠類在各個地區都廣為分布，雖不同的種屬有不同的咬合力，但其共同點是都具有磨牙吮物習性。例如研究發現，對光纜等線纜啃咬最為兇狠的有松鼠亞目中的紅腹松鼠、鼠類亞目中的褐家鼠和黃家鼠，這些鼠類是齧齒目中體性較大的種群。在申請號200920176889. 3和200910167693. 2的內容中，本申請人曾提出了一種可測試鼠咬強度的試驗方法及相應的試驗裝置，為更科學合理地研究和設計具有防鼠功能的線纜提供了試驗手段。

實用新型內容針對上述問題，並根據試驗結果，本實用新型提供了一種能具有防鼠類侵咬破壞功能的線纜結構。本實用新型具有防鼠功能的線纜，是以現有在纜芯外設置有縱包軋紋鋼帶結構層及高分子材料外護套層的結構基礎上，在縱包軋紋鋼帶結構層外再相鄰設有由至少一根繞包形式的鋼絲構成的結構層。其中所述的軋紋鋼帶為帶有螺旋狀或環狀壓軋紋路的鋼帶， 護套層為在鋼絲結構層外擠壓一層聚烯烴等高分子護套材料，這樣的結構使聚烯烴等高分子材料護套層同時與軋紋鋼帶結構層和鋼絲結構層相互粘接，在鋼絲不斷開的情況下，這種粘接強度將使鋼帶和鋼絲構成一個整體，達到防止鼠類進一步啃咬的目的。上述具有防鼠功能的線纜結構中，所說縱包軋紋鋼帶結構層優選能承受刺穿張力彡80N、厚度為0. 08mm 0. 35mm和軋紋高度為0. 3mm 0. 8mm的耐腐蝕軋紋鋼帶。這裡所說的軋紋高度是指相鄰的軋紋波峰到波谷的高度。所說的刺穿張力測試可以採用本申請人已在公開號為CN101650279A的專利申請中所提出的試驗方法進行。由於光纜鋼帶外被覆是硬度較小的聚烯烴等高分子材料，其本身易被鼠類啃掉。鼠咬後內層的鋼帶就將裸露於所處的外環境中。因此，如果該鋼帶容易鏽蝕，一樣也會造成防鼠能力的下降。因此，防鼠用基材鋼帶還應具有一定的防腐蝕性能要求，例如最優選是不鏽鋼帶，較好的也可以為高鍍鉻高強度鋼帶、高強度不鏽鐵帶，此外，也可以採用大厚度的鍍鉻鋼帶。在對鼠類啃咬能力的研究中，美國內布拉斯加大學林肯分校在2008年有一篇比較詳盡的報告，並擬和出鼠類咬合力的經驗公式。對於雜食性鼠類亞目咬合力的經驗公式和鼠類的體重線性相關10 (咬合力)=0.43 (Iogltl (單體體重))+ 0.416 ； R2 > 0. 98該公式的相關性(R2)大於98%，以上公式能準確地模擬出鼠類亞目的咬合力，數據相關性和可信度高。對于堅果類齧齒動物(其中主要是松鼠亞目)咬合力的計算比較複雜，需要計算其咀嚼肌截面，並擬和出一個經驗值4，咬合力的計算公式為Iog10 (咬合力)=0.566 Iog10 (Zi) + 1.432 ； R2 > 0. 96其中Z值的定義為Zi =((前後咀嚼肌長度)2 X (內外側咀嚼肌寬度))/6該咬合力相關性(R2)為96%。根據褐家鼠和黃家鼠的體重資料和以及紅腹松鼠的咀嚼肌尺寸數據，最後依照公式分別得到褐家鼠的最大咬合力為33. 9N，平均咬合力28. 2N，黃家鼠的最大咬合力為觀· 1N，平均咬合力22. 6N，紅腹松鼠的最大咬合力為72.951 N 士 10.19 N，典型咬合力 50.61 N 士 7.62 N (造成數據分散的因素是不同區域松鼠的體重差異)。因此，採用上述CN101650279A的測試方法試驗結果顯示，上述軋紋鋼帶結構層的承受張力等級優選為 > 80N，能更有利於有效防止嚙齒類動物的直接咬破或貫穿光纜的護層。通過上述CN101650279A測試方法對不同材質的鋼帶製成的不同外徑光纜樣品進行測試發現，線纜的外徑對模擬牙側壓力值有沒有明顯影響，顯示了線纜的外徑尺寸與鼠類的啃咬破壞力基本無關。對相同材質、相同厚度的鋼帶進行的進一步測試顯示，其耐壓力值隨軋紋節距的改變而有明顯不同。不同軋紋節距鋼帶的耐刺穿力試驗結果如圖1所示。 試驗結果顯示，適當減小軋紋節距，可以獲得更為理想的耐側壓力值，表明了鋼帶在自身強度和厚度一定的情況下，鋼帶的軋紋節距對防鼠咬的作用明顯，控制適當範圍的軋紋節距可以提高防鼠效果。這裡所說縱包軋紋鋼帶結構層的軋紋節距，即相鄰兩軋紋波峰(或波谷)的間距。通過試驗確定的鋼帶成型優化設計包括具有防鼠功能線纜中所說的縱包軋紋鋼帶的軋紋高度優選為0. 4mm 0. 7mm ；所說的縱包軋紋鋼帶結構層的軋紋節距優選為1. 2mm 3. 0mm，更好的是1. 5mm 2. Omm,能夠更為有效地防止鼠咬的侵害。鋼帶的選擇是依據其表面硬度，表面硬度越高，防護效果越好。且鋼帶的拉伸抗張強度和其表面硬度具有相關性，拉伸抗張強度越高，表面硬度越大。考慮到線纜行業的鋼帶縱包成型一般多採用通過處理的低碳鋼帶，其拉伸抗張強度大約在300 400MPa，此種鋼帶達到防鼠設計值> 80N時，其鋼帶厚度一般應需達0. 25mm以上。若採用高拉伸抗張強度鋼帶時，鋼帶的厚度則可以適當減少，例如拉伸抗張強度為700 SOOMPa的鋼帶，其使用厚度可以接近現線纜行業常規使用的0. 12 0. 18mm範圍內，這樣不僅會減少光纜的重量，還有利於鋼帶縱包軋紋成型。上述具有防鼠功能的線纜中，所說鋼絲結構層中的鋼絲具有一定的強度及耐蝕性，並具有一定的抗張屈服強度。試驗顯示，單根抗40N張力鋼絲拉扯時的應變宜小於0. 05%。因此所說的鋼絲優選為拉伸模量> 150GI^和直徑為0. 25mm 1. 2mm的磷化鋼絲、 不鏽鋼鋼絲、銅包鋼鋼絲或鍍錫銅包鋼鋼絲等形式的鋼絲。鼠類的啃咬體現在其咬合力的大小及張口度大小。張口度主要體現在鼠類在握緊材料後的扯動力。這種扯動力起作用受兩個條件制約一是要有足夠的空間，二是其咀嚼肌能承受的最大張力，一旦扯動力大於其咀嚼肌能承受的最大張力，則動物將放棄對物體的繼續扯動。試驗表明，根據繞包鋼絲的數量和方式不同，各相鄰繞包鋼絲的間距優選為 5mm 70mmo在上述基礎上，所說鋼絲結構層中鋼絲的拉伸模量優選為150GPiT200GPa。上述所說鋼絲結構層的鋼絲直徑優選為0. 4mm 0. 8mm。上述具有防鼠功能的線纜中，所說鋼絲結構層的具體形式可以有多種不同的選擇。例如一種方式，可以採用以相鄰鋼絲間距為5mnT40mm的單根鋼絲或至少兩根同方向繞包的鋼絲構成。採用兩根或兩根以上繞包鋼絲可以增加鋼絲和護套的整體強度，更好的防止鼠咬。另一種方式，是所說鋼絲結構層可由兩根以交叉方向繞包的鋼絲構成，同向繞包鋼絲的相鄰鋼絲間距為10mnT70mm。交叉繞包形式的結構增加了繞包的不規則性，同樣可進一步提高阻止鼠類侵咬的能力。試驗表明，由於鼠類比較有智力，因此線纜被鼠咬啃開的位置多為縱包鋼帶的重疊處，鼠類會在被啃咬處找到鋼帶重疊處的缺陷，而鋼帶的直接搭接強度通常難以防止鼠類啃開。這就是不論鋼帶有多厚和/或多高的拉伸模量，只要存在搭接，就可能被鼠類咬穿的原因。本申請人在200820141595. 2號專利中曾提出了一種在外護套結構中，採用了以與光纜的中心軸平行延伸方式設置有加強鋼絲的結構，但其仍只能在一定程度上減少鼠害和起到耐鼠咬作用，難以達到防止鼠類侵害的目的。而將鋼帶焊成管狀或繞包鋼帶並要相當的搭接寬度，但其成本過高和生產效率低下及成品率低下等問題，通常不能為實際生產所接受，且線纜等產品也不易剝離，使用操作性不好。本實用新型上述在縱包軋紋鋼帶的外面繞包鋼絲的結構，則可以滿意地解決這一問題。對比試驗的結果清楚顯示，僅有縱包軋紋鋼帶的線(光)纜被鼠咬損壞嚴重，鋼帶的搭接處可被撕開，纜芯外漏。而在鋼帶外以間隔狀用鋼絲扎捆後，動物啃咬破壞試驗的結果則大不相同，線(光)纜的外形則完好，證明了在一定節距範圍內繞包鋼絲後，鋼帶搭接處被破壞的機率近乎為零。進一步的試驗表明，在鼠咬張口空間上至少有1根或2根繞包的鋼絲結構層作為阻礙，該鋼絲具有一定強度，就可以達到鎖住鋼帶搭接處的目的，使鼠牙基本無法啃咬到鋼帶，或通過鋼帶間重疊部位切入到光纜纜芯，從而達到良好的防鼠效果。在此基礎上，通過外層擠壓的聚烯烴等高分子護套材料，使其與鋼帶和鋼絲結構層構成一個具有一定強度的整體結構，就可以達到不僅僅是耐鼠啃咬，而且能有效阻止鼠類侵咬線纜的防鼠目的和效果。
以下結合附圖所示實施例的具體實施方式
，對本實用新型的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本實用新型上述主題的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本實用新型上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本實用新型的範圍內。
圖1不同軋紋節距鋼帶的耐刺穿力試驗結果。圖2是本實用新型的一種具有防鼠功能線(光)纜結構示意圖。圖3是本實用新型的另一種具有防鼠功能線(光)纜結構示意圖。
具體實施方式
圖2是以光纜為例的一種本實用新型具有防鼠功能線纜的結構示意。在纜芯1的防水內護套4外側，縱包一層軋紋不鏽鋼帶2，鋼帶2的壁厚為0. 125mm，鋼帶抗張強度為 700MPa，軋紋高度為0. 45mm,軋紋節距為1. 8mm,經模擬鼠牙按CN101650279A方法測試，刺穿張力需達88N。在軋紋鋼帶2外，以單根直徑為0. 4mm的銅包鋼絲3繞包(即圖中的白色條紋)，相鄰的繞包鋼絲3之間的間距為20mm。在繞包鋼絲3外採用常規擠壓工藝擠壓有一層厚度為1. 8mm的高密度聚烯烴護套料5。經上述測試方法測試，模擬鼠牙結構不能切入鋼帶2，可以達到防鼠的要求。圖3是本實用新型的另一種防鼠光(線)纜的結構示意。在纜芯1防水內護套4外側，縱包一層抗張強度為700MPa、壁厚為0. 15mm的軋紋不鏽鋼帶2，軋紋高度為0. 60mm，軋紋節距為2. 4mm。經上述模擬鼠牙測試，貫穿張力需達185N。在軋紋鋼帶2外，以不同向的交叉方式螺旋繞包有兩根直徑均為0. 36mm的不鏽鋼絲3，6，同向繞包鋼絲間的間距均為 40mm，在繞包不鏽鋼絲3外，採用常規擠管式工藝擠壓一層厚度為2. Omm的高密度聚烯烴護套料5。該光纜經上述模擬鼠牙測試，模擬鼠牙結構不能切入鋼帶，可以達到防鼠的要求。
權利要求1.具有防鼠功能的線纜，在纜芯(1)外設置有縱包軋紋鋼帶結構層(2)及高分子材料外護套層(5)，其特徵是在縱包軋紋鋼帶結構層(2)外相鄰設有由至少一根繞包形式的鋼絲構成的結構層(3，6)。
2.如權利要求1所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說縱包軋紋鋼帶結構層(2) 為承受刺穿張力彡80N、厚度為0. 08mnT0. 35mm和軋紋高度為0. 3mnT0. 8mm的耐腐蝕軋紋鋼市ο
3.如權利要求2所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說縱包軋紋鋼帶(2)的軋紋高度為0. 4mm 0. 7mm。
4.如權利要求2所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說縱包軋紋鋼帶結構層(2) 的軋紋節距為1. 2mnT3. 0mm。
5.如權利要求4所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說縱包軋紋鋼帶結構層(2) 的軋紋節距為1. 5mnT2. 0mm。
6.如權利要求1至5之一所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說鋼絲結構層(3， 6)中的鋼絲為拉伸模量> 150GI^和直徑為0. 25mnTl. 2mm的磷化鋼絲、不鏽鋼鋼絲、銅包鋼鋼絲或鍍錫銅包鋼鋼絲，各相鄰繞包鋼絲的間距為5mnT70mm。
7.如權利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說鋼絲結構層(3，6)中鋼絲的模量為150GPa 200GPa。
8.如權利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說鋼絲結構層(3，6)的鋼絲直徑為 0. 4mnT0. 8mm。
9.如權利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說鋼絲結構層(3，6)為以相鄰鋼絲間距為5mnT40mm的單根鋼絲或至少兩根同方向繞包的鋼絲構成。
10.如權利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特徵是所說鋼絲結構層(3，6)由兩根以交叉方向繞包的鋼絲構成，同向繞包鋼絲的相鄰鋼絲間距為10mnT70mm。
專利摘要具有防鼠功能的線纜，在纜芯外設置有縱包軋紋鋼帶結構層及高分子材料外護套層，在縱包軋紋鋼帶結構層外相鄰設有由至少一根繞包形式的鋼絲構成的結構層。試驗結果表明，該結構的線纜不僅能耐鼠咬，而且能具有防止鼠類侵咬破壞的功能。
文檔編號H01B7/22GK202067001SQ20102065149
公開日2011年12月7日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者夏榕, 朱亮, 楊世信, 肖文革, 肖斌, 魏成東 申請人:成都康寧光纜有限公司