一種新型非金屬層絞式礦用光纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型非金屬層絞式礦用光纜，包括纜芯及套裝在纜芯外部的護(hù)套組件，所述的纜芯包括加強(qiáng)芯及至少一根環(huán)繞加強(qiáng)芯絞合的光纖套管，所述的光纖套管內(nèi)裝有若干光纖且每光纖套管內(nèi)光纖排列方式不一；所述的護(hù)套組件包括外護(hù)套、護(hù)套、加強(qiáng)層以及內(nèi)護(hù)套，所述的內(nèi)護(hù)套、加強(qiáng)層、護(hù)套以及外護(hù)套由里至外依次包敷在纜芯上，所述的加強(qiáng)層由若干加強(qiáng)條組成且所述的加強(qiáng)條均勻圍繞在內(nèi)護(hù)套上，所述的外護(hù)套內(nèi)設(shè)置有開纜繩，在纜芯與內(nèi)護(hù)套之間填充有纜膏；其中，所述加強(qiáng)條和加強(qiáng)芯由FRP材料制成，使光纜抗拉強(qiáng)度高，能滿足大芯數(shù)光纖需求，且避免被雷擊、防止產(chǎn)生靜電燃爆可燃?xì)怏w、敷設(shè)簡單。
【專利說明】一種新型非金屬層絞式礦用光纜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種層絞式光纜，尤其涉及一種新型非金屬層絞式礦用光纜，屬于光通信傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信事業(yè)的迅速發(fā)展，光纜被廣泛運(yùn)用于通信事業(yè)，其中層絞式光纜是運(yùn)用最為廣泛的一種光纜?，F(xiàn)有的層絞式光纜由于在敷設(shè)過程中需要承受較大的拉力、側(cè)壓力等等外力，因此需要在光纜中心添加中心加強(qiáng)件，而加強(qiáng)件通常采用鋼筋材料制成，這樣便增加了光纜的重量，增加了敷設(shè)的難度。
[0003]目前光纜加強(qiáng)芯通常采用金屬磷化鋼絲，雖然金屬加強(qiáng)芯具有較強(qiáng)抗拉性能，但在礦場等雷電多發(fā)的特殊場合，因金屬加強(qiáng)芯與鋼塑復(fù)合層金屬間會產(chǎn)生放電，使光纜被雷電擊穿，造成光纜損壞，使通信中斷，而且產(chǎn)生的靜電可燃爆可燃?xì)怏w，容易造成安全隱患。
[0004]綜上所述，為解決現(xiàn)有礦用光纜結(jié)構(gòu)上的不足，需要設(shè)計一種抗拉能力強(qiáng)、滿足大芯數(shù)光纖需求、避免被雷擊、防止產(chǎn)生靜電燃爆可燃?xì)怏w、敷設(shè)簡單的新型非金屬層絞式礦用光纜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種抗拉強(qiáng)度高、滿足大芯數(shù)光纖需求、避免被雷擊、防止產(chǎn)生靜電燃爆可燃?xì)怏w、敷設(shè)簡單的新型非金屬層絞式礦用光纜。
[0006]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種新型非金屬層絞式礦用光纜，包括纜芯及套裝在纜芯外部的護(hù)套組件，所述的纜芯包括加強(qiáng)芯及至少一根環(huán)繞加強(qiáng)芯絞合的光纖套管，所述的光纖套管內(nèi)裝有若干光纖且每光纖套管內(nèi)光纖排列方式不一；所述的護(hù)套組件包括外護(hù)套、護(hù)套、加強(qiáng)層以及內(nèi)護(hù)套，所述的內(nèi)護(hù)套、加強(qiáng)層、護(hù)套以及外護(hù)套由里至外依次包敷在纜芯上，所述的加強(qiáng)層由若干加強(qiáng)條組成且所述的加強(qiáng)條均勻圍繞在內(nèi)護(hù)套上，所述的外護(hù)套內(nèi)設(shè)置有開纜繩，在纜芯與內(nèi)護(hù)套之間填充有纜膏；其中，所述加強(qiáng)條和加強(qiáng)芯由FRP材料制成。
[0007]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述的光纖套管內(nèi)還填充有纖膏，纖膏可以防止光纖位移時相互間的摩擦。
[0008]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，每光纖套管內(nèi)光纖排列方式、光纖數(shù)量不一，所述的光纖套管內(nèi)光纖分別按三角形、圓周、多邊形、不規(guī)則方式排列。
[0009]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述的外護(hù)套由聚氯乙烯材料制成，所述的護(hù)套由高密性聚乙烯材料制成，所述的內(nèi)護(hù)套由聚乙烯材料制成。所述外護(hù)套由氧指數(shù)大于34的超高阻燃聚氯乙烯護(hù)套料材料制成，在遇到火情的情況下可以有效阻斷火源，保護(hù)光纜，使制得的外護(hù)層阻燃效果達(dá)到最佳。[0010]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述FRP材料由以下重量份數(shù)成分組成:PA66:40-60份，增強(qiáng)纖維:20-40份，環(huán)氧樹脂:15-30份，相容劑:0.5-3份，偶聯(lián)劑:
0.5-3 份，引發(fā)劑:0.05-0.2 份。
[0011]本發(fā)明加強(qiáng)條和加強(qiáng)芯是由FRP材料制成，質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的耐腐蝕性和抗疲勞性能，能保證光纜有足夠的拉伸力和壓扁力。又因?yàn)镕RP材料為非金屬材料，不存在鐵氧化析氫的問題，避免雷擊的可能，也回避了電源傳播這一難題，避免出現(xiàn)因?yàn)殪o電燃爆可燃?xì)怏w的安全隱患，而且不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)影響信號傳輸。
[0012]本發(fā)明FRP材料是以增強(qiáng)纖維材料增強(qiáng)PA66和環(huán)氧樹脂的復(fù)合塑料。PA66 (聚己二酰己二胺)是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一，其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性和耐氣候性等性能接近甚至超越合金材料，但是它的比重大約只有1.15g/cm3，能大幅降低復(fù)合塑料的比重。但是，單一 PA66存在吸水率較大，沖擊強(qiáng)度較低等缺點(diǎn)，因此，本發(fā)明添加增強(qiáng)纖維材料、環(huán)氧樹脂和一些加工助劑，結(jié)合各自的優(yōu)點(diǎn)和成分之間的協(xié)同作用制成性能優(yōu)良的FRP復(fù)合材料。
[0013]環(huán)氧樹脂本身有著力學(xué)性能高、附著力強(qiáng)、固化收縮率小等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有工藝性好、優(yōu)良的電絕緣性、穩(wěn)定性、耐熱性等性能。因此，將環(huán)氧樹脂與PA66共混，結(jié)合兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)制備出滿足足夠拉伸力、耐氣候性等力學(xué)性能的FRP材料。同時，環(huán)氧樹脂可以改善PA66與增強(qiáng)纖維材料之間的界面黏結(jié)強(qiáng)度和基體剛性，提高FRP的力學(xué)性能。
[0014]但是由于PA66難以與增強(qiáng)纖維發(fā)生良好的黏結(jié)，影響增強(qiáng)效果，而且未經(jīng)處理的增強(qiáng)纖維表面呈現(xiàn)化學(xué)惰性，與環(huán)氧樹脂基體浸潤性差，也會導(dǎo)致復(fù)合材料黏結(jié)性差，嚴(yán)重影響了最終制成的FRP材料優(yōu)異性能的發(fā)揮。所以需要改善PA66和環(huán)氧樹脂共混基體與增強(qiáng)纖維之間的界面結(jié)合能力。首先，本發(fā)明加入一定量的偶聯(lián)劑對增強(qiáng)纖維進(jìn)行表面處理，提高增強(qiáng)纖維與共混基體的界面黏結(jié)力，獲得良好的界面層；其次，本發(fā)明加入了一定量的相容劑對共混基體進(jìn)行處理，使界面性能得到改善。這樣，通過分別對增強(qiáng)纖維和共混基體進(jìn)行處理，提高共混基體與增強(qiáng)纖維間的界面黏結(jié)性能，提高增強(qiáng)效果。
[0015]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、碳纖維、PBO纖維中的一種或多種。由于碳纖維和PBO纖維的強(qiáng)度、模量、耐高溫等性能明顯優(yōu)于玻璃纖維，所以本發(fā)明增強(qiáng)纖維進(jìn)一步優(yōu)選碳纖維、PBO纖維中的一種或兩種。而且，基于本發(fā)明PA66和環(huán)氧樹脂共混基體材料加入量，本發(fā)明增強(qiáng)纖維的加入量控制在20-40份。因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)當(dāng)增強(qiáng)纖維的加入量大于20份時，F(xiàn)RP材料的力學(xué)性能開始顯著提高，而當(dāng)增強(qiáng)纖維的加入量超過40份時，F(xiàn)RP材料的力學(xué)性能基本已經(jīng)穩(wěn)定，不會出現(xiàn)增長趨勢。因此，本發(fā)明增強(qiáng)纖維的加入量進(jìn)一步優(yōu)選為30-35份。
[0016]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述相容劑為PA-g-MAH、不飽和聚酯樹脂中的一種或兩種。隨著增強(qiáng)纖維用量的增加，由于增強(qiáng)纖維與共混基體的界面黏結(jié)能力較差，F(xiàn)RP材料的力學(xué)性能基本保持不變，無法滿足使用需求。因此，本發(fā)明加入相容劑對共混基體進(jìn)行改性，改善其與增強(qiáng)纖維的界面黏結(jié)能力，提高增強(qiáng)效果，改善FRP材料的力學(xué)性能。通過試驗(yàn)表明，PA-g-MAH和不飽和聚酯樹脂復(fù)合使用時使被拔出增強(qiáng)纖維表面黏附了一層樹脂，增強(qiáng)了共混基體與增強(qiáng)纖維之間的界面黏結(jié)作用。因?yàn)?，本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選PA-g-MAH和不飽和聚酯樹脂復(fù)配使用。
[0017]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。碳酸酯偶聯(lián)劑處理經(jīng)熱空氣氧化的增強(qiáng)纖維后提高增強(qiáng)纖維與共混基體的界面黏結(jié)力，獲得良好的界面層，提高增強(qiáng)纖維的增強(qiáng)效果。
[0018]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述引發(fā)劑為氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化2-乙基已酸叔丁酯、鄰苯二甲酸二仲辛酯中的一種或多種。本發(fā)明FRP材料中還加入了引發(fā)劑，引發(fā)劑有利于提高基材的流動性，但是引發(fā)劑含量過多，會導(dǎo)致FRP材料力學(xué)性能惡化。因此，本發(fā)明將引發(fā)劑的加入量控制在0.05-0.2份，不僅能提高基材流動性，而且不會影響FRP材料的力學(xué)性能。
[0019]在上述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜中，所述FRP材料的制備方法包括以下步驟:
[0020]S1、按比例稱取一定量的增強(qiáng)纖維，在500-650°C進(jìn)行熱空氣氧化處理l_3h，然后按比例稱取偶聯(lián)劑，將熱空氣氧化處理后的增強(qiáng)纖維在偶聯(lián)劑中浸潰活化l_3h后在100-150°C下烘干；
[0021]S2、按比例稱取PA66、環(huán)氧樹脂、相容劑、引發(fā)劑和上述處理過的增強(qiáng)纖維加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，制得FRP粒料；其中，所述擠出機(jī)擠出溫度為180-260°C，喂料頻率為25-35赫茲，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300-350轉(zhuǎn)/分。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):
[0023]1.本發(fā)明采用FRP材料代替現(xiàn)有金屬磷化鋼絲做光纜的加強(qiáng)芯，使光纜中不存在金屬材質(zhì)的加強(qiáng)芯或者金屬復(fù)合層，不存在引起雷擊的條件，從而在保證光纜抗拉強(qiáng)度的同時，提供了良好的防雷擊性能；也回避了電源傳播這一難題，避免出現(xiàn)因?yàn)殪o電燃爆可燃?xì)怏w的安全隱患。
[0024]2.本發(fā)明從結(jié)構(gòu)上還增設(shè)了保護(hù)纜芯的加強(qiáng)層，加強(qiáng)層使用多根FRP材料制成的鎧裝加強(qiáng)條，既能保證足夠的拉伸力，又能滿足整個光纜的壓扁力，在礦井內(nèi)可以直接開槽布線，不需要預(yù)裝管道，大大節(jié)省布線時間。
[0025]3.本發(fā)明FRP材料是增強(qiáng)纖維材料增強(qiáng)PA66和環(huán)氧樹脂的復(fù)合塑料，其力學(xué)性能、電絕緣性、耐候性等綜合性能優(yōu)良，優(yōu)于金屬材料，而且制備方法簡單，不需要進(jìn)行金屬金加工工藝，周期短，成本低。
[0026]4.本發(fā)明采用FRP材料制成的加強(qiáng)芯和加強(qiáng)條，柔軟性更大，將其運(yùn)用于光纜中更加方便管道施工。
[0027]5.本發(fā)明外護(hù)層使用超高阻燃聚氯乙烯護(hù)套料制成，使得本光纜具有優(yōu)異的阻燃性能。
[0028]6.本發(fā)明使用高楊氏模量的PBT作為光纖套管材料，可保證束管在加工時良好的耐摩擦性能又能更好的保護(hù)光纖。
[0029]7.本發(fā)明光纖套管內(nèi)每根光纖套管內(nèi)光纖排列方式不一樣,可以避免光纜受到擠壓時，光纖在同一方向受到力的作用導(dǎo)致傳輸效果受到影響；排列方式不一避免了所有光纖的傳輸性能因同時被一個方向的力擠壓而受影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0031]圖中，10、本體；11、纜芯；111、加強(qiáng)芯；112、光纖套管；1121、纖膏；1122、光纖；113、纜膏；12、外護(hù)套；13、護(hù)套；14、加強(qiáng)層；141、加強(qiáng)條；15、內(nèi)護(hù)套；20、開纜繩。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明非金屬層絞式礦用光纜包括纜芯11及套裝在纜芯11外部的護(hù)套13，纜芯11包括加強(qiáng)芯111及六根環(huán)繞加強(qiáng)芯111絞合的光纖套管112，光纖套管112內(nèi)光纖1122分別按四邊形、圓周、六邊形、不規(guī)則方式排列，技術(shù)人員可通過不同光纖1122芯數(shù)確定光纖1122排列方式；護(hù)套組件包括外護(hù)套12、護(hù)套13、加強(qiáng)層14以及內(nèi)護(hù)套15，內(nèi)護(hù)套15、加強(qiáng)層14、護(hù)套13以及外護(hù)套12由里至外依次包敷在纜芯11上，加強(qiáng)層14由若干加強(qiáng)條141組成且加強(qiáng)條141均勻圍繞在內(nèi)護(hù)套15上，外護(hù)套12內(nèi)設(shè)置有開纜繩20，纜膏113填充在纜芯11與內(nèi)護(hù)套15之間。本發(fā)明光纖套管112內(nèi)每根光纖套管112內(nèi)光纖1122排列方式不一樣,可以避免光纜受到擠壓時,光纖1122在同一方向受到力的作用導(dǎo)致傳輸效果受到影響；排列方式不一避免了所有光纖的傳輸性能因同時被一個方向的力擠壓而受影響。
[0034]本發(fā)明從結(jié)構(gòu)上還增設(shè)了保護(hù)纜芯11的加強(qiáng)層14，加強(qiáng)層14使用多根FRP材料制成的鎧裝加強(qiáng)條141，既能保證足夠的拉伸力，又能滿足整個光纜的壓扁力，在礦井內(nèi)可以直接開槽布線，不需要預(yù)裝管道，大大節(jié)省布線時間；光纖套管112內(nèi)每根光纖套管112內(nèi)光纖1122排列方式不一樣,可以避免光纜受到擠壓時,光纖1122在同一方向受到力的作用導(dǎo)致傳輸效果受到影響。排列方式不一避免了所有光纖1122的傳輸性能因同時被一個方向的力擠壓而受影響，可在光纜進(jìn)入室內(nèi)時對外護(hù)套12進(jìn)行開剝，給使用帶來方便。
[0035]優(yōu)選地，光纖套管112內(nèi)還填充有纖膏1121，纖膏1121用于防止光纖1122的位移時相互間的摩擦。
[0036]優(yōu)選地，加強(qiáng)芯111由FRP材料制成，外護(hù)套12由聚氯乙烯材料制成，護(hù)套13由高密性聚乙烯材料制成，內(nèi)護(hù)套15由聚乙烯材料制成。本發(fā)明外護(hù)層使用氧指數(shù)大于34的超高阻燃聚氯乙烯護(hù)套料材料制成，使得本光纜具有優(yōu)異的阻燃性能，本發(fā)明使用高楊氏模量的PBT作為光纖套管112材料，可保證束管在加工時良好的耐摩擦性能又能更好的保護(hù)光纖1122 ；
[0037]進(jìn)一步優(yōu)選地，加強(qiáng)條141由FRP材料制成。整體采用非金屬結(jié)構(gòu)，回避了電源傳播這一難題，避免出現(xiàn)因?yàn)殪o電燃爆可燃?xì)怏w的安全隱患；本發(fā)明采用層絞式結(jié)構(gòu)，可以滿足大芯數(shù)光纖1122需求，以FRP材料制成的桿代替現(xiàn)有金屬磷化鋼絲做光纜的加強(qiáng)芯111，使光纜中不存在金屬材質(zhì)的加強(qiáng)芯111或者金屬復(fù)合層，不存在引起雷擊的條件，從而在保證光纜抗拉強(qiáng)度的同時，提供了良好的防雷擊性能。
[0038]其中，上述加強(qiáng)芯111和加強(qiáng)條141由FRP材料制成，所述FRP材料由以下重量份數(shù)成分組成:PA66:40-60份，增強(qiáng)纖維:20-40份，環(huán)氧樹脂:15-30份，相容劑:0.5_3份，偶聯(lián)劑:0.5-3份，引發(fā)劑:0.05-0.2份。
[0039]表1:本發(fā)明實(shí)施例1-4FRP材料的組成成分及其重量份數(shù)
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種新型非金屬層絞式礦用光纜，包括纜芯及套裝在纜芯外部的護(hù)套組件，其特征在于，所述的纜芯包括加強(qiáng)芯及至少一根環(huán)繞加強(qiáng)芯絞合的光纖套管，所述的光纖套管內(nèi)裝有若干光纖且每光纖套管內(nèi)光纖排列方式不一；所述的護(hù)套組件包括外護(hù)套、護(hù)套、加強(qiáng)層以及內(nèi)護(hù)套，所述的內(nèi)護(hù)套、加強(qiáng)層、護(hù)套以及外護(hù)套由里至外依次包敷在纜芯上，所述的加強(qiáng)層由若干加強(qiáng)條組成且所述的加強(qiáng)條均勻圍繞在內(nèi)護(hù)套上，所述的外護(hù)套內(nèi)設(shè)置有開纜繩，在纜芯與內(nèi)護(hù)套之間填充有纜膏；其中，所述加強(qiáng)條和加強(qiáng)芯由FRP材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述的光纖套管內(nèi)還填充有纖膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，每光纖套管內(nèi)光纖排列方式、光纖數(shù)量不一，所述的光纖套管內(nèi)光纖分別按三角形、圓周、多邊形、不規(guī)則方式排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述的外護(hù)套由聚氯乙烯材料制成，所述的護(hù)套由高密性聚乙烯材料制成，所述的內(nèi)護(hù)套由聚乙烯材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述FRP材料由以下重量份數(shù)成分組成:PA66:40-60份，增強(qiáng)纖維:20-40份，環(huán)氧樹脂:15-30份，相容劑:0.5-3份，偶聯(lián)劑:0.5-3份，引發(fā)劑:0.05-0.2份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、碳纖維、PBO纖維中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述相容劑為PA-g-MAH、不飽和聚酯樹脂中的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述引發(fā)劑為氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化2-乙基已酸叔丁酯、鄰苯二甲酸二仲辛酯中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種新型非金屬層絞式礦用光纜，其特征在于，所述FRP材料的制備方法包括以下步驟: S1、按比例稱取一定量的增強(qiáng)纖維，在500-650°C進(jìn)行熱空氣氧化處理l_3h，然后按比例稱取偶聯(lián)劑，將熱空氣氧化處理后的增強(qiáng)纖維在偶聯(lián)劑中浸潰活化l_3h后在100-150°C下烘干； S2、按比例稱取PA66、環(huán)氧樹脂、相容劑、引發(fā)劑和上述處理過的增強(qiáng)纖維加入高速混合機(jī)中混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，制得FRP粒料；其中，所述擠出機(jī)擠出溫度為180-260°C，喂料頻率為25-35赫茲，主機(jī)轉(zhuǎn)速為300-350轉(zhuǎn)/分。
【文檔編號】G02B6/44GK103995329SQ201410186143
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】蔣建春 申請人:浙江一舟電子科技股份有限公司