專利名稱：一種新型光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纜，特別是一種能夠承受各種外力作用且不因所處環(huán)境的因素變化而影響其性能的光纜，使其既能用于建筑群小區(qū)，又能用于智能辦公大樓、商場、賓館和居民住宅。
背景技術(shù)：
隨著我國通信事業(yè)的迅速發(fā)展，省間和各大城市間的長途核心網(wǎng)光纜建設已基本形成，本地環(huán)路網(wǎng)、用戶環(huán)路網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等網(wǎng)光纜也越來越引起了人們的重視?，F(xiàn)常見的通常有中心束管式光纜(如公告號為CN2326969Y的實用新型專利)、層絞式光纜(如公告號為CN2458637Y的實用新型專利)以及骨架式光纜(如公告號為CN2486980Y的實用新型專利)等幾種結(jié)構(gòu)形式，這幾種結(jié)構(gòu)的光纜，雖然分別從不同的角度保證光纜的性能，但其光纖或光纖帶(束)放置在緊套管、松套管或骨架槽內(nèi)，制造工藝復雜，光纜外徑大，制造成本高；適用于建筑群配線盒前的接入網(wǎng)，從經(jīng)濟和方便的方面考慮，不適宜用在建筑群配線盒到樓宇配線架之間以及室內(nèi)；而且不便于連接時將光纖剝離出來。
而且，由于光纜的核心是以二氧化硅為主要原料制成的光纖，其質(zhì)脆，作為信息傳輸介質(zhì)，不能單獨使用，必須對其采用層層保護的方法，即制成光纜后才能使用，這也是上述幾種結(jié)構(gòu)的光纜所解決的共同問題。即使如此，當光纜在貯存、運輸、敷設或運行時會受到各種外力的作用，同時隨光纜所處環(huán)境溫度的變化以及組成光纜各部件的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生對光纖的應力，這些因素都會對光纖的傳輸性能產(chǎn)生不利的影響。公開號為CN1384379A的實用新型專利申請?zhí)峁┝艘环N帶狀光纜的技術(shù)方案，以緩沖施加于光纖上的應力，它包括若干并列對齊的光纖、一與光纖并列排置的應力緩沖結(jié)構(gòu)和一保護層，其特征在于保護層將光纖與應力緩沖結(jié)構(gòu)封裝成一整體；其中應力緩沖結(jié)構(gòu)具有至少一對加強元件，該加強元件置于這種并列對齊光纖的兩側(cè)，且該應力緩沖結(jié)構(gòu)沿光纖縱長方向延伸；而加強元件可以是銅導體或凱夫拉(Kevlar)元件。即使如此，這種結(jié)構(gòu)仍存在諸多缺陷首先，該帶狀光纜的光纖帶由若干光纖并列組成，當該光纜受到外力作用時，由于光纖帶部分較寬，會使光纜產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象，勢必使光纖受到較大的外力(扭曲和擠壓)而影響其傳輸性能，而且越是具有較大的信息傳輸能力，需要并列的光纖就越多，光纜的寬度也就越大，在其寬度方向上的不同部位受力越不均勻，不但應力緩沖結(jié)構(gòu)難以分擔光纜中部光纖所受到的外力，同時也越容易產(chǎn)生扭曲。其次，作為加強元件的銅導體或凱夫拉(Kevlar)元件承受不了大的外力作用，特別是在室外架空的情況下，外界環(huán)境的風、冰等氣候因素造成的對光纜的作用，是銅導體或凱夫拉(Kevlar)元件不能承受的，進而必然有較大的外力施加在光纖上而影響光纖的信息傳輸性能，因而它僅適用于無大外力作用的場合。第三，在使用過程中，受環(huán)境因素的變化，比如晝夜溫差，會使熱膨脹系數(shù)不同的光纖、應力緩沖結(jié)構(gòu)和在外面將二者封裝一起的保護層產(chǎn)生不同數(shù)量級的膨脹，使光纜本身產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，影響光纜的信息傳輸性能；而且，在制造過程中，尤其是用保護層將光纖、加強元件封裝在一起的過程中，同樣會產(chǎn)生熱應力，而且往往會大過外界環(huán)境因素變化所帶來的熱力膨脹影響，這同樣是該帶狀光纜自身不能克服的。第四，這種由多根光纖并列組成的帶狀光纜，雖然相鄰的光纖之間具有凹槽，但由于光纖的直徑只有0.25毫米左右，使得在連接時難以將光纖從保護層中剝離出來，給施工增加了難度；同時，多個凹槽又使制造復雜。此外，在該技術(shù)方案中，為制造保護層所提供的材料是聚氯乙烯，由于聚氯乙烯燃燒時，會發(fā)生煙霧，產(chǎn)生鹵化氫有毒氣體，造成嚴重后果，這也與在人群密度較大的室內(nèi)(寫字樓等)使用埋下隱患。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務是克服現(xiàn)有光纜產(chǎn)品所存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，適合于多種場所使用，而且可以有效的緩解外力和自身的結(jié)構(gòu)因素產(chǎn)生的內(nèi)應力對其性能的影響的新型光纜。為此，本實用新型采取下述技術(shù)方案一種新型光纜，包括由單根光纖或由單根光纖集合而成的光纖束充當?shù)男畔鬏斀橘|(zhì)以及包覆在信息傳輸介質(zhì)上的護套，其特征是所述的護套內(nèi)還包覆有與信息傳輸介質(zhì)同向延伸的應力承載部件和應力分散部件。
所述的新型光纜，其特征是所述的光纖束由單根光纖按照線性陣列的方式排列而成。
所述的新型光纜，其特征是所述的應力分散部件為兩根位于信息傳輸介質(zhì)上下兩側(cè)的線膨脹系數(shù)與光纖同數(shù)量級、其拉伸楊氏模量、彎曲楊氏模量至少為50GPa的玻璃纖維加強塑料件(GFRP)，所述的應力承載部件為一根位于應力分散部件外側(cè)的拉伸楊氏模量至少為190GPa的高強度鋼絲。
所述的新型光纜，其特征是所述的護套上位于應力承載部件與應力分散部件之間的部位為一頸部，所述護套的左右兩側(cè)具有“V”形槽。
所述的新型光纜，其特征是所述的護套由熱塑性塑料制成。
本實用新型的特點在于(1)、用護套將信息傳輸介質(zhì)、與信息傳輸介質(zhì)同向延伸的應力承載部件和應力分散部件包覆在一起而成為其截面向兩個相互垂直的方向延展的光纜，從而即使增加光纜的信息傳輸能力，也不會使光纜的端面尺寸僅向一個方向延展而導致其在該方向上的尺寸過寬而產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象，保證其受力均勻。
(2)、應力承載部件是一根高強度的涂膜鋼絲，其拉伸楊氏模量應在190GPa以上，且具有一定的柔性，平直度好；應力分散部件為兩根拉伸楊氏模量、彎曲楊氏模量均大于50GPa的玻璃纖維加強塑料件(GFRP)；當外力施加于本光纜時，由高強度的金屬應力承載部件和非金屬應力分散部件共同承擔應力承載部件的高拉伸模量能使光纜足以承受光纜敷設、運輸、運行時受到的拉力、壓力、沖擊、彎曲等外力的作用；在戶外架空時，狂風、冰凌、振動、自身重量大部分也由該金屬承載部件承受，小部分由應力分散部件承受，而應力分散部件則更多的用以承受側(cè)壓力的作用，從而保證本光纜在大的外力作用下，光纖盡可能不受力，光纜性能不受影響。另外，由于受力部件具有一定的柔性和高的彎曲楊氏模量，從而增加了光纜的柔韌性。
(3)、GFRP還因具有與光纖同數(shù)量級的熱膨脹系數(shù)(10-61/℃)，當光纜所處環(huán)境溫度變化時，可以減小光纜自身所產(chǎn)生的內(nèi)應力；同時還可以承受在制造過程中光纜自身所產(chǎn)生的內(nèi)應力，從而可以有效緩解光纖的受力，確保其信息傳輸性能。
(4)、在護套上位于應力承載部件與應力分散部件之間的部位為一頸部，護套的左右兩側(cè)具有“V”形槽，使光纜終端連接時容易剝離出光纖和鋼絲，降低施工難度，提高施工效率。
(5)、本光纜的信息傳輸介質(zhì)可以選用單?；蚨嗄９饫w，或用單芯、雙芯光纖，或用單層二芯(或四芯)光纖束、雙層二芯(或四芯)光纖束，與應力承載部件、應力分散部件、頸部等相結(jié)合而使本光纜成為非對稱型結(jié)構(gòu)；光纖芯數(shù)多時采用二層4芯光纖束在其厚度方向上疊合，使光纜的寬度相對變小，這就大大減少了由于光纜寬度過大容易受力不均勻而發(fā)生光纜扭曲的現(xiàn)象，有效緩解和預防光纖產(chǎn)生內(nèi)應力，保證其傳輸性能不受影響。
(6)、本實用新型的光纜護套由常規(guī)的熱塑性塑料制成，易于取材；而在聚烯烴基料中加入填充無機物、硅烷催化劑、適量的抗氧劑和碳黑的低煙無鹵阻燃聚乙烯塑料具有抗紫外線照射、抗環(huán)境的化學物質(zhì)腐蝕、耐熱氧作用和阻燃的功能，而且燃燒時，無鹵低煙，對人體無毒，符合當今室內(nèi)安全要求。

圖1～4是本實用新型光纜的四個實施例的截面示意圖。
圖5是本實用新型制造方法的工藝流程示意圖。
圖6是本實用新型的制造方法中所采用的擠塑模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖6中的E-E向剖視圖。
具體實施方式實施例一圖1所示的光纜，其制造步驟為(見圖5)分別經(jīng)鋼絲放線裝置51、GFRP放線裝置53、放纖裝置54放出的鋼絲、GFRP線狀加強件和單根光纖分別通過會線裝置55、擠塑機56的擠塑模具(見圖6)、冷卻水槽57、牽引輪58，最后由張力控制收排線裝置59卷取(其中鋼絲還經(jīng)過去污校直裝置52)；其間，鋼絲、兩根GFRP加強件、光纖首先分別穿過內(nèi)模6上的四個定位孔61、62、63、64，接著再一起使鋼絲穿過外模7上的圓孔71、兩根GFRP加強件和光纖穿過外模上的腰形孔73，并使光纖與腰形孔內(nèi)的“V”形凸塊74對應；通過環(huán)狀通道8向內(nèi)、外模具間擠注低煙無鹵阻燃聚乙烯塑料，擠塑機的擠出溫度控制在140℃左右，以防止阻燃劑在擠出過程中的分解而失去阻燃的作用；從而經(jīng)此擠塑模具擠制出的光纜(如圖1所示)包括一根光纖1a，一根應力承載部件13，二根應力分散部件14，一護套15，其中應力承載部件13位于光纖11的一側(cè)，應力分散部件14位于光纖11的兩側(cè)，光纖11的中心在應力承載部件13、應力分散部件14的中心連線上，該連線即為該光纜的軸向?qū)ΨQ線，且護套15將各部件包裹在內(nèi)，在應力承載部件13與由光纖11、應力分散部件14組成的結(jié)構(gòu)間形成頸部16，護套15上與外模7上的細縫72對應處形成一V字形槽道17。
其中護套15采用市售的低煙無鹵阻燃聚乙烯塑料(如美國聯(lián)碳公司生產(chǎn)的牌號為1642BK的低煙無鹵阻燃聚乙烯塑料，該塑料是在聚烯烴基料中加入填充無機物、硅烷催化劑、抗氧劑和碳黑所形成)；而且，針對鋼絲與護套料結(jié)合力差的特點，對鋼絲可以先采用涂膜等表面處理以增加其與護套的粘附力。
按照上述過程，選用外徑分別為1.0～1.4毫米、0.3～0.6毫米的應力承載部件、應力分散部件和光纖(應力承載部件的拉伸楊氏模量在190Gpa以上，應力分散部件的拉伸楊氏模量、彎曲楊氏模量在50Gpa以上)，且其張力分別控制在10牛頓、5牛頓、80克力左右，擠塑機的擠出溫度控制在140℃左右，制得最大外輪廓尺寸為3.8毫米×2.0毫米的光纜。經(jīng)性能檢測，其衰減常數(shù)為1310nm窗口0.32～0.40dB/km，1550nm窗口0.18～0.25dB/km，并在660牛頓的拉力及1000牛頓/100毫米的壓扁力試驗條件下光纖的衰減變化小于0.03dB/km。
實施例二按照實施例一的制造步驟，將信息傳輸介質(zhì)由一根光纖換為兩根的光纖1b，光纖放線采用兩個放線架，可制得如圖2所示的光纜，其最大外輪廓尺寸為4.0毫米×2.0毫米。經(jīng)性能檢測，該光纜的衰減常數(shù)為1310nm窗口0.32～0.40dB/km，1550nm窗口0.18～0.25dB/km，且在660牛頓的拉力及1000牛頓/100毫米的壓扁力試驗條件下光纖的衰減變化小于0.03dB/km。
實施例三按照實施例一的步驟，將信息傳輸介質(zhì)換為一根四芯光纖束1c(該光纖束是截面為矩形的束狀物)，光纖束放線采用單個光纖束放線架，光纖束1c的放線張力控制在175克力左右，即可制得如圖3所示的光纜，其最大外輪廓尺寸為6.0毫米×2.0毫米。經(jīng)性能檢測，該光纜的衰減常數(shù)為1310nm窗口0.32～0.40dB/km，1550nm窗口0.18～0.25dB/km，并在660牛頓的拉力及1000牛頓/100毫米的壓扁力試驗條件下光纖的衰減變化小于0.03dB/km。
實施例四按照實施例一的步驟，將信息傳輸介質(zhì)換為兩根在厚度方向上并列的四芯光纖束1d，光纖束放線采用兩個光纖束放線架，光纖束1d的放線張力控制在175克力左右，即可制得如圖4所示的光纜，其最大外輪廓尺寸為6.0毫米×2.5毫米。經(jīng)性能檢測，該光纜的衰減常數(shù)為1310nm窗口0.32～0.40dB/km，1550nm窗口0.18～0.25dB/km，并在660牛頓的拉力及1000牛頓/100毫米的壓扁力試驗條件下光纖的衰減變化小于0.03dB/km。
權(quán)利要求1.一種新型光纜，包括由單根光纖或由單根光纖集合而成的光纖束充當?shù)男畔鬏斀橘|(zhì)以及包覆在信息傳輸介質(zhì)上的護套，其特征是所述的護套內(nèi)還包覆有與信息傳輸介質(zhì)同向延伸的應力承載部件和應力分散部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光纜，其特征是所述的光纖束由單根光纖按照線性陣列的方式排列而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型光纜，其特征是所述的應力分散部件為兩根位于信息傳輸介質(zhì)上下兩側(cè)的線膨脹系數(shù)與光纖同數(shù)量級、其拉伸楊氏模量、彎曲楊氏模量至少為50GPa的玻璃纖維加強塑料件，所述的應力承載部件為一根位于應力分散部件外側(cè)的拉伸楊氏模量至少為190GPa的高強度鋼絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型光纜，其特征是所述的護套上位于應力承載部件與應力分散部件之間的部位為一頸部，所述護套的左右兩側(cè)具有“V”形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型光纜，其特征是所述的護套由熱塑性塑料制成。
專利摘要本實用新型主要是一種新型光纜結(jié)構(gòu)。它包括由單根光纖或由單根光纖集合而成的光纖束充當?shù)男畔鬏斀橘|(zhì)以及包覆在信息傳輸介質(zhì)上的護套，其特征是所述的護套內(nèi)還包覆有與信息傳輸介質(zhì)同向延伸的應力承載部件和應力分散部件。這種光纜的各部件互相并行，不交叉，受力均勻，可以減小光纜自身所產(chǎn)生的內(nèi)應力；從而可以有效緩解光纖的受力，確保其信息傳輸性能。
文檔編號G02B6/44GK2685904SQ0323234
公開日2005年3月16日 申請日期2003年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者魏國慶 申請人:杭州富通通信技術(shù)股份有限公司