專利名稱：具有防鼠功能的線纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(yōu)先但并非僅限用于室外光纜的線纜。
背景技術(shù)：
線纜的防鼠問題一直是線纜行業(yè)中一個重要的研究方向。以目前在室外大量敷設(shè)的通信光纜為例，經(jīng)過長時間的摸索，人們趨于采用繞包或縱包等形式的鋼帶、特別是鋼帶來防止鼠類的啃咬破壞。但實踐發(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，因此采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制造商曾設(shè)計出雙層或多層鋼帶護層結(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嚙能力。鼠類在各個地區(qū)都廣為分布，雖不同的種屬有不同的咬合力，但其共同點是都具有磨牙吮物習(xí)性。例如研究發(fā)現(xiàn)，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，這些鼠類是嚙齒目中體性較大的種群。在申請?zhí)?00920176889. 3和200910167693. 2的內(nèi)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(yīng)的試驗裝置，為更科學(xué)合理地研究和設(shè)計具有防鼠功能的線纜提供了試驗手段。

實用新型內(nèi)容針對上述問題，并根據(jù)試驗結(jié)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(jié)構(gòu)。本實用新型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， 護套層為在鋼絲結(jié)構(gòu)層外擠壓一層聚烯烴等高分子護套材料，這樣的結(jié)構(gòu)使聚烯烴等高分子材料護套層同時與軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層和鋼絲結(jié)構(gòu)層相互粘接，在鋼絲不斷開的情況下，這種粘接強度將使鋼帶和鋼絲構(gòu)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(jié)構(gòu)中，所說縱包軋紋鋼帶結(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采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度鋼帶、高強度不銹鐵帶，此外，也可以采用大厚度的鍍鉻鋼帶。在對鼠類啃咬能力的研究中，美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校在2008年有一篇比較詳盡的報告，并擬和出鼠類咬合力的經(jīng)驗公式。對于雜食性鼠類亞目咬合力的經(jīng)驗公式和鼠類的體重線性相關(guān)10 (咬合力)=0.43 (Iogltl (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)確地模擬出鼠類亞目的咬合力，數(shù)據(jù)相關(guān)性和可信度高。對于堅果類嚙齒動物(其中主要是松鼠亞目)咬合力的計算比較復(fù)雜，需要計算其咀嚼肌截面，并擬和出一個經(jīng)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 =((前后咀嚼肌長度)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(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的測試方法試驗結(jié)果顯示，上述軋紋鋼帶結(jié)構(gòu)層的承受張力等級優(yōu)選為 > 80N，能更有利于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(zhì)的鋼帶制成的不同外徑光纜樣品進行測試發(fā)現(xiàn)，線纜的外徑對模擬牙側(cè)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(guān)。對相同材質(zhì)、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(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結(jié)果如圖1所示。 試驗結(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度和厚度一定的情況下，鋼帶的軋紋節(jié)距對防鼠咬的作用明顯，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。通過試驗確定的鋼帶成型優(yōu)化設(shè)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(yōu)選為0. 4mm 0. 7mm ；所說的縱包軋紋鋼帶結(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. Omm,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，防護效果越好。且鋼帶的拉伸抗張強度和其表面硬度具有相關(guān)性，拉伸抗張強度越高，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(shè)計值> 80N時，其鋼帶厚度一般應(yīng)需達0. 25mm以上。若采用高拉伸抗張強度鋼帶時，鋼帶的厚度則可以適當(dāng)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(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，所說鋼絲結(jié)構(gòu)層中的鋼絲具有一定的強度及耐蝕性，并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(yīng)變宜小于0. 05%。因此所說的鋼絲優(yōu)選為拉伸模量> 150GI^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)在鼠類在握緊材料后的扯動力。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，一旦扯動力大于其咀嚼肌能承受的最大張力，則動物將放棄對物體的繼續(xù)扯動。試驗表明，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，所說鋼絲結(jié)構(gòu)層中鋼絲的拉伸模量優(yōu)選為150GPiT200GPa。上述所說鋼絲結(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套的整體強度，更好的防止鼠咬。另一種方式，是所說鋼絲結(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，同樣可進一步提高阻止鼠類侵咬的能力。試驗表明，由于鼠類比較有智力，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(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，難以達到防止鼠類侵害的目的。而將鋼帶焊成管狀或繞包鋼帶并要相當(dāng)?shù)拇罱訉挾龋涑杀具^高和生產(chǎn)效率低下及成品率低下等問題，通常不能為實際生產(chǎn)所接受，且線纜等產(chǎn)品也不易剝離，使用操作性不好。本實用新型上述在縱包軋紋鋼帶的外面繞包鋼絲的結(jié)構(gòu)，則可以滿意地解決這一問題。對比試驗的結(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，纜芯外漏。而在鋼帶外以間隔狀用鋼絲扎捆后，動物啃咬破壞試驗的結(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。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(jié)構(gòu)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(chǔ)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(jié)構(gòu)層構(gòu)成一個具有一定強度的整體結(jié)構(gòu)，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(jié)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(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本實用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本實用新型的范圍內(nèi)。
圖1不同軋紋節(jié)距鋼帶的耐刺穿力試驗結(jié)果。圖2是本實用新型的一種具有防鼠功能線(光)纜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意。在纜芯1的防水內(nèi)護套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的高密度聚烯烴護套料5。經(jīng)上述測試方法測試，模擬鼠牙結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意。在纜芯1防水內(nèi)護套4外側(cè)，縱包一層抗張強度為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. Omm的高密度聚烯烴護套料5。該光纜經(jīng)上述模擬鼠牙測試，模擬鼠牙結(jié)構(gòu)不能切入鋼帶，可以達到防鼠的要求。
權(quán)利要求1.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，其特征是所說鋼絲結(jié)構(gòu)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。
專利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(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 申請人:成都康寧光纜有限公司