專(zhuān)利名稱(chēng)：具有防鼠功能的線纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線纜，具體的說(shuō)是一種具有能防止鼠類(lèi)啃咬破壞的功能、可 優(yōu)先但并非僅限用于室外光纜的線纜。
背景技術(shù)：
線纜的防鼠問(wèn)題一直是線纜行業(yè)中一個(gè)重要的研究方向。以目前在室外大量敷設(shè) 的通信光纜為例，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索，人們趨于采用繞包或縱包等形式的鋼帶、特別是鋼帶 來(lái)防止鼠類(lèi)的啃咬破壞。但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，繞包鋼帶結(jié)構(gòu)光纜不僅生產(chǎn)效率低下，而且對(duì)光纜的 彎曲性能有較大影響；縱包鋼帶雖具有較高的生產(chǎn)效率，但由于目前鼠類(lèi)大都具備一定的 智能，可以通過(guò)縱包鋼帶的搭接處啃破光纜護(hù)層，因此采用單層鋼帶進(jìn)行防鼠存在一定局 限性。目前世界上主要的光纜制造商曾設(shè)計(jì)出雙層或多層鋼帶護(hù)層結(jié)構(gòu)的光纜，但其并不 承諾防鼠指標(biāo)，而只是延緩被鼠咬的時(shí)效，因此其只是具有耐鼠咬的功能，仍只能通過(guò)不停 地更換光纜來(lái)保障通信暢通。要達(dá)到防鼠的目的，首先需了解鼠類(lèi)的咬嚙能力。鼠類(lèi)在各個(gè)地區(qū)都廣為分布，雖 不同的種屬有不同的咬合力，但其共同點(diǎn)是都具有磨牙吮物習(xí)性。例如研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(lèi)亞目中的褐家鼠和黃家鼠，這些鼠類(lèi) 是嚙齒目中體性較大的種群。在申請(qǐng)?zhí)?00920176889. 3和200910167693. 2的內(nèi)容中，本 申請(qǐng)人:曾提出了一種可測(cè)試鼠咬強(qiáng)度的試驗(yàn)方法及相應(yīng)的試驗(yàn)裝置，為更科學(xué)合理地研究 和設(shè)計(jì)具有防鼠功能的線纜提供了試驗(yàn)手段。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明提供了一種能具有防鼠類(lèi)侵咬破壞功能 的線纜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有防鼠功能的線纜，是以現(xiàn)有在纜芯外設(shè)置有縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層及高 分子材料外護(hù)套層的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層外再相鄰設(shè)有由至少一根繞包形 式的鋼絲構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層。其中所述的軋紋鋼帶為帶有螺旋狀或環(huán)狀壓軋紋路的鋼帶，護(hù)套 層為在鋼絲結(jié)構(gòu)層外擠壓一層聚烯烴等高分子護(hù)套材料，這樣的結(jié)構(gòu)使聚烯烴等高分子材 料護(hù)套層同時(shí)與軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層和鋼絲結(jié)構(gòu)層相互粘接，在鋼絲不斷開(kāi)的情況下，這種粘 接強(qiáng)度將使鋼帶和鋼絲構(gòu)成一個(gè)整體，達(dá)到防止鼠類(lèi)進(jìn)一步啃咬的目的。上述具有防鼠功能的線纜結(jié)構(gòu)中，所說(shuō)縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層優(yōu)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。這里所 說(shuō)的軋紋高度是指相鄰的軋紋波峰到波谷的高度。所說(shuō)的刺穿張力測(cè)試可以采用本申請(qǐng)人 已在公開(kāi)號(hào)為CN101650279A的專(zhuān)利申請(qǐng)中所提出的試驗(yàn)方法進(jìn)行。由于光纜鋼帶外被覆 是硬度較小的聚烯烴等高分子材料，其本身易被鼠類(lèi)啃掉。鼠咬后內(nèi)層的鋼帶就將裸露于 所處的外環(huán)境中。因此，如果該鋼帶容易銹蝕，一樣也會(huì)造成防鼠能力的下降。因此，防鼠 用基材鋼帶還應(yīng)具有一定的防腐蝕性能要求，例如最優(yōu)選是不銹鋼帶，較好的也可以為高鍍鉻高強(qiáng)度鋼帶、高強(qiáng)度不銹鐵帶，此外，也可以采用大厚度的鍍鉻鋼帶。在對(duì)鼠類(lèi)啃咬能力的研究中，美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校在2008年有一篇比 較詳盡的報(bào)告，并擬和出鼠類(lèi)咬合力的經(jīng)驗(yàn)公式。對(duì)于雜食性鼠類(lèi)亞目咬合力的經(jīng)驗(yàn)公式 和鼠類(lèi)的體重線性相關(guān)
log1Q (咬合力)=0.43(log1(1 (單體體重))+ 0.416 ； R2 > 0. 98 該公式的相關(guān)性(R2)大于98%，以上公式能準(zhǔn)確地模擬出鼠類(lèi)亞目的咬合力，數(shù)據(jù)相 關(guān)性和可信度高。對(duì)于堅(jiān)果類(lèi)嚙齒動(dòng)物(其中主要是松鼠亞目)咬合力的計(jì)算比較復(fù)雜，需要計(jì)算其 咀嚼肌截面，并擬和出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值Zi，咬合力的計(jì)算公式為
log10 (咬合力)=0. 566 log10 広)+ 1. 432 ； R2 > 0. 96 其中Z值的定義為
Zi =((前后咀嚼肌長(zhǎng)度)2 X (內(nèi)外側(cè)咀嚼肌寬度))/6 該咬合力相關(guān)性(R2)為96%。根據(jù)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(shù)據(jù)，最后依照 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 28. 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(shù)據(jù)分散的因素是不同區(qū)域松鼠的體重差異)。因此，采用上 述CN101650279A的測(cè)試方法試驗(yàn)結(jié)果顯示，上述軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層的承受張力等級(jí)優(yōu)選為 > 80N，能更有利于有效防止嚙齒類(lèi)動(dòng)物的直接咬破或貫穿光纜的護(hù)層。通過(guò)上述CN101650279A測(cè)試方法對(duì)不同材質(zhì)的鋼帶制成的不同外徑光纜樣品進(jìn) 行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，線纜的外徑對(duì)模擬牙側(cè)壓力值有沒(méi)有明顯影響，顯示了線纜的外徑尺寸與鼠 類(lèi)的啃咬破壞力基本無(wú)關(guān)。對(duì)相同材質(zhì)、相同厚度的鋼帶進(jìn)行的進(jìn)一步測(cè)試顯示，其耐壓力 值隨軋紋節(jié)距的改變而有明顯不同。不同軋紋節(jié)距鋼帶的耐刺穿力試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。 試驗(yàn)結(jié)果顯示，適當(dāng)減小軋紋節(jié)距，可以獲得更為理想的耐側(cè)壓力值，表明了鋼帶在自身強(qiáng) 度和厚度一定的情況下，鋼帶的軋紋節(jié)距對(duì)防鼠咬的作用明顯，控制適當(dāng)范圍的軋紋節(jié)距 可以提高防鼠效果。這里所說(shuō)縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層的軋紋節(jié)距，即相鄰兩軋紋波峰(或波 谷)的間距。通過(guò)試驗(yàn)確定的鋼帶成型優(yōu)化設(shè)計(jì)包括
具有防鼠功能線纜中所說(shuō)的縱包軋紋鋼帶的軋紋高度優(yōu)選為0. 4mm 0. 7mm ； 所說(shuō)的縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層的軋紋節(jié)距優(yōu)選為1. 2mm 3. 0mm,更好的是1. 5mm 2. 0mm,能夠更為有效地防止鼠咬的侵害。鋼帶的選擇是依據(jù)其表面硬度，表面硬度越高，防護(hù)效果越好。且鋼帶的拉伸抗張 強(qiáng)度和其表面硬度具有相關(guān)性，拉伸抗張強(qiáng)度越高，表面硬度越大?？紤]到線纜行業(yè)的鋼帶 縱包成型一般多采用通過(guò)處理的低碳鋼帶，其拉伸抗張強(qiáng)度大約在300 400MPa，此種鋼 帶達(dá)到防鼠設(shè)計(jì)值> 80N時(shí)，其鋼帶厚度一般應(yīng)需達(dá)0. 25mm以上。若采用高拉伸抗張強(qiáng)度 鋼帶時(shí)，鋼帶的厚度則可以適當(dāng)減少，例如拉伸抗張強(qiáng)度為700 SOOMPa的鋼帶，其使用厚 度可以接近現(xiàn)線纜行業(yè)常規(guī)使用的0. 12 0. 18mm范圍內(nèi)，這樣不僅會(huì)減少光纜的重量，還 有利于鋼帶縱包軋紋成型。上述具有防鼠功能的線纜中，所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層中的鋼絲具有一定的強(qiáng)度及耐蝕 性，并具有一定的抗張屈服強(qiáng)度。試驗(yàn)顯示，單根抗40N張力鋼絲拉扯時(shí)的應(yīng)變宜小于0. 05%。因此所說(shuō)的鋼絲優(yōu)選為拉伸模量> 150GPa和直徑為0. 25mm 1. 2mm的磷化鋼絲、 不銹鋼鋼絲、銅包鋼鋼絲或鍍錫銅包鋼鋼絲等形式的鋼絲。鼠類(lèi)的啃咬體現(xiàn)在其咬合力的大小及張口度大小。張口度主要體現(xiàn)在鼠類(lèi)在握緊 材料后的扯動(dòng)力。這種扯動(dòng)力起作用受兩個(gè)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(dòng)力大于其咀嚼肌能承受的最大張力，則動(dòng)物將放棄對(duì)物體 的繼續(xù)扯動(dòng)。試驗(yàn)表明，根據(jù)繞包鋼絲的數(shù)量和方式不同，各相鄰繞包鋼絲的間距優(yōu)選為 5mm 70mmo在上述基礎(chǔ)上，所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層中鋼絲的拉伸模量?jī)?yōu)選為150GP廣200GPa。上述所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層的鋼絲直徑優(yōu)選為0. 4mm 0. 8mm。上述具有防鼠功能的線纜中，所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層的具體形式可以有多種不同的選 擇。例如一種方式，可以采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(gòu)成。采用兩根或兩根以上繞包鋼絲可以增加鋼絲和護(hù)套的整體強(qiáng)度，更好的防 止鼠咬。另一種方式，是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層可由兩根以交叉方向繞包的鋼絲構(gòu)成，同向繞包 鋼絲的相鄰鋼絲間距為10mnT70mm。交叉繞包形式的結(jié)構(gòu)增加了繞包的不規(guī)則性，同樣可進(jìn) 一步提高阻止鼠類(lèi)侵咬的能力。試驗(yàn)表明，由于鼠類(lèi)比較有智力，因此線纜被鼠咬啃開(kāi)的位置多為縱包鋼帶的重 疊處，鼠類(lèi)會(huì)在被啃咬處找到鋼帶重疊處的缺陷，而鋼帶的直接搭接強(qiáng)度通常難以防止鼠 類(lèi)啃開(kāi)。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(lèi)咬穿 的原因。本申請(qǐng)人在200820141595. 2號(hào)專(zhuān)利中曾提出了一種在外護(hù)套結(jié)構(gòu)中，采用了以與 光纜的中心軸平行延伸方式設(shè)置有加強(qiáng)鋼絲的結(jié)構(gòu)，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(dá)到防止鼠類(lèi)侵害的目的。而將鋼帶焊成管狀或繞包鋼帶并要相當(dāng) 的搭接寬度，但其成本過(guò)高和生產(chǎn)效率低下及成品率低下等問(wèn)題，通常不能為實(shí)際生產(chǎn)所 接受，且線纜等產(chǎn)品也不易剝離，使用操作性不好。本發(fā)明上述在縱包軋紋鋼帶的外面繞包鋼絲的結(jié)構(gòu)，則可以滿(mǎn)意地解決這一問(wèn) 題。對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果清楚顯示，僅有縱包軋紋鋼帶的線(光)纜被鼠咬損壞嚴(yán)重，鋼帶的搭接 處可被撕開(kāi)，纜芯外漏，如圖2所示。而在鋼帶外以間隔狀用鋼絲扎捆后，動(dòng)物啃咬破壞試 驗(yàn)的結(jié)果則大不相同，線(光)纜的外形則完好，證明了在一定節(jié)距范圍內(nèi)繞包鋼絲后，鋼帶 搭接處被破壞的幾率近乎為零，不同繞包節(jié)距的抗鼠咬試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。進(jìn)一步的試 驗(yàn)表明，在鼠咬張口空間上至少有1根或2根繞包的鋼絲結(jié)構(gòu)層作為阻礙，該鋼絲具有一定 強(qiáng)度，就可以達(dá)到鎖住鋼帶搭接處的目的，使鼠牙基本無(wú)法啃咬到鋼帶，或通過(guò)鋼帶間重疊 部位切入到光纜纜芯，從而達(dá)到良好的防鼠效果。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)外層擠壓的聚烯烴等高 分子護(hù)套材料，使其與鋼帶和鋼絲結(jié)構(gòu)層構(gòu)成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的整體結(jié)構(gòu)，就可以達(dá)到 不僅僅是耐鼠啃咬，而且能有效阻止鼠類(lèi)侵咬線纜的防鼠目的和效果。以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步 的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離 本實(shí)用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或 變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。


圖1不同軋紋節(jié)距鋼帶的耐刺穿力試驗(yàn)結(jié)果。圖2為常規(guī)的縱包軋紋鋼帶線纜被鼠咬后的外形。圖3為帶有繞包鋼絲的縱包軋紋鋼帶線纜被鼠咬后的外形。圖4是本發(fā)明的一種具有防鼠功能線(光)纜結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的另一種具有防鼠功能線(光)纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖4是以光纜為例的一種本發(fā)明具有防鼠功能線纜的結(jié)構(gòu)示意。在纜芯1的防 水內(nèi)護(hù)套4外側(cè)，縱包一層軋紋不銹鋼帶2，鋼帶2的壁厚為0. 125mm,鋼帶抗張強(qiáng)度為 700MPa，軋紋高度為0. 45mm，軋紋節(jié)距為1. 8mm，經(jīng)模擬鼠牙按CN101650279A方法測(cè)試，刺 穿張力需達(dá)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外采用常規(guī)擠壓工藝擠壓有一 層厚度為1. 8mm的高密度聚烯烴護(hù)套料5。經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，模擬鼠牙結(jié)構(gòu)不能切入鋼 帶2，可以達(dá)到防鼠的要求。圖5是本發(fā)明的另一種防鼠光(線)纜的結(jié)構(gòu)示意。在纜芯1防水內(nèi)護(hù)套4外 側(cè)，縱包一層抗張強(qiáng)度為700MPa、壁厚為0. 15mm的軋紋不銹鋼帶2，軋紋高度為0. 60mm，軋 紋節(jié)距為2. 4mm。經(jīng)上述模擬鼠牙測(cè)試，貫穿張力需達(dá)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的不銹鋼絲3，6，同向繞包鋼絲間的間距均為 40mm，在繞包不銹鋼絲3外，采用常規(guī)擠管式工藝擠壓一層厚度為2. 0mm的高密度聚烯烴護(hù) 套料5。該光纜經(jīng)上述模擬鼠牙測(cè)試，模擬鼠牙結(jié)構(gòu)不能切入鋼帶，可以達(dá)到防鼠的要求。
權(quán)利要求
具有防鼠功能的線纜，在纜芯(1)外設(shè)置有縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層(2)及高分子材料外護(hù)套層(5)，其特征是在縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層(2)外相鄰設(shè)有由至少一根繞包形式的鋼絲構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層(3，6)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)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(quán)利要求2所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)縱包軋紋鋼帶(2)的軋紋 高度為0. 4mm 0. 7mm。
4.如權(quán)利要求2所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層(2) 的軋紋節(jié)距為1. 2mnT3. 0mm。
5.如權(quán)利要求4所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層(2) 的軋紋節(jié)距為1. 5mnT2. 0mm。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層(3， 6)中的鋼絲為拉伸模量> 150GPa和直徑為0. 25mnTl. 2mm的磷化鋼絲、不銹鋼鋼絲、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(quán)利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層(3，6)中鋼絲 的模量為150GPa 200GPa。
8.如權(quán)利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層(3，6)的鋼絲 直徑為 0. 4mnT0. 8mm。
9.如權(quán)利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)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(gòu)成。
10.如權(quán)利要求6所述的具有防鼠功能的線纜，其特征是所說(shuō)鋼絲結(jié)構(gòu)層(3，6)由兩 根以交叉方向繞包的鋼絲構(gòu)成，同向繞包鋼絲的相鄰鋼絲間距為10mnT70mm。
全文摘要
具有防鼠功能的線纜，在纜芯外設(shè)置有縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層及高分子材料外護(hù)套層，在縱包軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層外相鄰設(shè)有由至少一根繞包形式的鋼絲構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層。試驗(yàn)結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的線纜不僅能耐鼠咬，而且能具有防止鼠類(lèi)侵咬破壞的功能。
文檔編號(hào)H01B7/22GK101984368SQ20101058187
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者夏榕, 朱亮, 楊世信, 肖文革, 肖斌, 魏成東 申請(qǐng)人:成都康寧光纜有限公司