光纤电缆的制作方法

本申请依据35u.s.c.§119要求2016年7月11日提交的欧洲专利申请第16178806.2号的优先权权益，所述欧洲专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本公开内容的方面大体上涉及可以支撑和承载光纤以及其它电缆组件的电缆，例如光纤电缆。

背景技术：

光纤电缆，尤其是在具有严格的火灾和烟雾规章的应用中的那些光纤电缆，已经被设计为使火灾、烟雾、有毒气体和与火灾相关的其它危害的扩散最小。经常使用阻燃材料的厚护套来满足对这些类型的光纤电缆的需求。然而，这些类型的电缆经常希望安装到管道中，此安装取决于电缆被吹送或射入管道中的安装方法。

因此，需要电缆，尤其是提供防火的电缆护套，特别是通过国际燃烧测试的电缆护套，例如iec60332-1-2(单一电缆燃烧测试)、iec61034(烟雾密度)和iec60332-3-24(集束电缆燃烧测试)。此外，需要电缆，尤其是电缆护套，其具有足够的机械和环境强度与耐久性以承受安装应力，例如压缩力、冲击和弯曲应力，同时提供低摩擦系数以便提供在安装期间的必要的吹送性能。

希望提供一种光纤电缆，其提供防火而通过国际燃烧测试，并且具有强度与耐久性以承受机械应力，并且另外提供在安装到管道中期间的良好吹送性能。另外需要提供一种多层电缆护套，其为由电缆护套包围的电缆组件提供防火，并且具有足够的强度与耐久性以承受机械应力且提供在安装到管道中期间的必要的吹送性能。另一目标是提供一种制造光学电缆的方法，所述光学电缆提供防火，并且具有强度与耐久性以承受机械应力且提供在安装到管道中期间的良好吹送性能。

技术实现要素：

权利要求1中指定一种提供防火的光纤电缆的实施方式，其具有机械和环境强度以承受机械应力且具有良好的吹送性能以安装到管道中。

所述光纤电缆包括芯组件和护套。芯组件包括至少一个光学传输元件。光学传输元件包括至少一根光纤和包围所述至少一根光纤的管。护套包围芯组件。护套包括包含第一阻燃材料的内层、和包含与所述内层的第一阻燃材料不同的第二阻燃材料的中间层、以及包含具有比所述第一阻燃材料和所述第二阻燃材料低的摩擦系数的非阻燃材料的外层。

权利要求13中指定一种多层电缆护套的实施方式，其提供防火且具有足够强度和耐久性以承受机械应力且在电缆安装到管道中期间为电缆提供必要的吹送性能。多层电缆护套包括包含第一阻燃材料的内层、包含与所述内层的第一阻燃材料不同的第二阻燃材料的中间层、以及包含具有比所述第一阻燃材料和所述第二阻燃材料低的摩擦系数的非阻燃材料的外层。

权利要求17中指定一种制造光学电缆的方法，其中制造的电缆提供良好的防火，具有足够强度和耐久性以在电缆的安装期间承受机械应力，并且在电缆安装到管道中期间提供必要的吹送性能。所述方法包括提供芯组件的步骤，以及通过作为与共挤出方法的串联的一个制造步骤(为优选方法)或者通过分两个单独步骤的制造来在芯组件周围提供多层护套的步骤。多层护套包括包含第一阻燃材料的内层、和包含与所述内层的第一阻燃材料不同的第二阻燃材料的中间层、以及包含具有比所述第一阻燃材料和所述第二阻燃材料低的摩擦系数的非阻燃材料的外层。

电缆护套的内层和中间层的frnc和lszh材料提供优良的防火性质。特定来说，所述第一阻燃材料具有比所述第二阻燃材料高的阻燃性。然而，这些材料不一定提供在安装期间针对吹送的低摩擦或者足够的最终伸长率以防止因搬运和安装负载所致的断裂。被制作为具有低摩擦系数的所提出的外层230改善了电缆的吹送性能和抗断裂性。

所述电缆具有优良的防火和机械性能。特定来说，所述电缆通过了国际燃烧测试，例如iec61034(烟密度测试)、iec60332-1-2(单一电缆燃烧测试)和iec60332-3-24(集束电缆燃烧测试)。关于机械性质，所述电缆具有优良的破裂、弯曲、冲击、扭曲和扭结性能。在下文中描述所述电缆已经通过的一些测试情形。在室温(23+/-2℃)下执行测试。

特定来说，电缆通过了使用10cm的板强度和在1000n的最大力下5分钟的停留时间的破裂测试。电缆展示了使用1310nm/1550nm的波长的小于0.05db的最大衰减改变。此外，所述电缆通过了使用160mm的心轴直径和5匝的弯曲性能测试。在1310nm/1550nm的最大衰减改变小于0.05db。通过使用3j的能量和10mm的锤半径测试了冲击性能。冲击之间的最小距离是0.5mm。电缆展示了在1310nm/1550nm的小于0.05db的最大衰减改变。

通过对长度为1m的电缆以+/-360°的扭曲角度施加50n的力测试了扭曲性能。当使用5个循环时，电缆展示了在1310nm/1550nm的小于0.05db的最大衰减改变。关于具有50mm的最小环圈直径的电缆测试了扭结性能。测试之间的最小距离是0.5m。电缆展示了在1310nm/1550nm的小于0.05db的最大衰减。

额外特征和优点将在随后的详细说明中陈述，并且本领域的技术人员从所述说明将容易部分地了解或通过实践书面说明及其权利要求以及附图中描述的实施方式而认识。应了解，前述一般说明和随后的详细说明仅仅是示例性的，并且希望提供概述或框架以用于理解权利要求的性质和特征。

附图说明

包含附图以提供进一步理解，附图被并入本说明书且构成本说明书的一部分。附图图示了一个或多个实施方式，并且连同详细说明一起用以阐释各种实施方式的原理和操作。因此，从以下结合附图做出的详细说明将更完整了解本公开内容，附图中：

图1示出了根据本公开内容的方面的光纤电缆的横截面图。

图2示出了根据本公开内容的方面的光纤电缆的透视图。

图3示出了根据本公开内容的方面的光纤电缆的另一实施方式的横截面图。

图4示出了根据本公开内容的方面的用于制造具有多层电缆护套的光纤电缆的生产线的横截面图。

具体实施方式

如图1、2和3中所示的呈光纤电缆1的形式的电缆可以是室外设备松管电缆、具有防火/阻燃性质的室内电缆、室内/室外电缆或另一类型的电缆，例如具有微模块的数据中心互连电缆或者包含导电元件的混合光纤电缆。图1和2以横截面图和透视图示出光纤电缆1的第一实施方式。图3以横截面图示出光纤电缆1的第二实施方式。光纤电缆的第一实施方式和第二实施方式在中心部件110的实施方式方面不同，如下文阐释。

根据图1、2和3的光纤电缆1的示例性实施方式，光纤电缆1包含由护套200包围的芯组件100。芯组件100包括至少一个光学传输元件120。光学传输元件120包括至少一根光纤121和包围所述至少一根光纤的管122。管122可以经构造为包围至少一根光纤121的缓冲管、包围光纤的紧式缓冲物，或其它的管。根据图1、2和3中所示的光纤电缆的示例性实施方式，芯组件100包括多个管122，例如六个管。每一个管可以含有12、24或其它数目的光纤121。

在一些实施方式中，管122可以包含阻水元件，诸如凝胶，例如油脂、石油基凝胶或吸水性聚合物，例如超吸水性聚合物颗粒或粉末。在一些此类实施方式中，管122可以包含承载超吸水性聚合物的至少一根纱线。根据其它可能的实施方式，管122可以包含超吸水性聚合物而无单独载体，例如超吸水性聚合物是松散的或附接到管的内壁的情况。在一些此类实施方式中，超吸水性聚合物的颗粒部分地嵌入于管122的壁中或者用粘合剂粘结到所述壁。图1、2和3中所示的光纤电缆1的管122可以具有1.7mm的外径。

根据示例性实施方式，包含于每一个管122中的至少一根光纤121是玻璃光纤，具有由包覆层包围的光纤电缆。包含于管122中的光纤121可以分别经构造为在一些实施方式中的单模光纤、在其它实施方式中的多模光纤以及在再其它实施方式中的多芯光纤。

光纤电缆1的芯组件100可以另外包括中心强度部件110，其布置于芯组件100的中心。如根据图1和2的光纤电缆1的实施方式所示，中心强度部件110可以包含中心杆111且用聚合材料112护围，所述聚合材料例如具有阻燃添加剂的聚乙烯、具有阻燃添加剂的聚氯乙烯、低烟无卤聚合物。根据图3中所示的光纤电缆1的实施方式，中心强度部件110经构造为介电强度部件，例如被护围的玻璃加强复合杆。在其它实施方式中，中心强度部件110可以是或者可以包含钢杆、钢绞线、拉伸纱线或纤维，例如集束的芳纶，或者其它加强材料。

根据光纤电缆的示例性实施方式，阻水元件，例如包含超吸水性聚合物和/或另一粉末的纱线或另一阻水组件，例如膨胀材料的颗粒，可以附接到中心强度部件110的外表面。根据光纤电缆1的可能实施方式，膨胀颗粒可以由在暴露于热时膨胀且形成炭的一种或多种膨胀材料形成。膨胀材料的膨胀通过阻挡空气流通过电缆护套，例如通过形成于芯组件中的光学传输元件120之间的空隙，而实现防火。另外，炭形成提供具有低热传递特性的层材料。至少一些粉末颗粒可以部分地嵌入于上护套112中，并且通过在上护套112处于发粘和/或软化状态时以气动方式对上护套112喷洒颗粒而附接到上护套。

光学传输元件120以一种扭绞模式扭绞于中心强度部件110周围，所述模式包含在光学传输元件的摆放方向上的反转。光学传输元件120可以重复的反转振荡模式扭绞，例如所谓的sz扭绞或其它扭绞模式，例如螺旋形。在其它预期实施方式中，光学传输元件120可以是非扭绞的。光学传输元件在中心强度部件110周围通过膜或粘结剂130结合在一起。

根据图1、2和3中所示的光纤电缆的实施方式，芯组件100由多层电缆护套200包围。护套200包括包含第一阻燃材料的内层210、中间层220以及外层230。中间层220包括与内层210的第一阻燃材料不同的第二阻燃材料。内层210的第一阻燃材料具有比中间层220的第二阻燃材料高的阻燃性。电缆护套200的外层230包括非阻燃材料，其具有比内层210和中间层220的阻燃材料低的摩擦系数。可以在护套200中或邻接护套200提供开伞索240以促进打开护套。

如图1、2和3的光纤电缆的实施方式中所示，护套200经构造为多层护套，其包括一个或多个高度填充的lszh(低烟无卤)或fr(阻燃)内层和中间层以及未填充或轻度填充的外层230，例如聚乙烯。护套200的内层210可以包括基底聚合物和阻燃填充物。内层210的基底聚合物可以具有小于20％重量的量。电缆护套200的内层210的阻燃填充物可以具有高于80％重量的量。根据图1、2和3的光纤电缆的示例性实施方式，护套200的内层210的基底聚合物可以包括聚烯烃弹性体。护套200的内层210的阻燃填充物可以包括三水合氧化铝(ath)和氢氧化镁(mdh)中的一种以及三水合氧化铝和氢氧化镁的组合。

阻燃填充物可以经构造为三水合氧化铝和氢氧化镁的特殊设计的组合以覆盖较宽的温度范围，例如具有大于80％重量的量。填充物材料的三水合氧化铝部分使得能够在温度仍较低的早期阶段中抑制燃烧过程。当消耗三水合氧化铝时，氢氧化镁开始起作用，并且两种组分产生强炭。

根据光纤电缆的示例性实施方式，来自制造商melos的专用于xlpe绝缘和hffr护鞘的fm0474/5可以用作内层210中的很合适的阻燃床层复合物/材料。床层复合物fm0474/5可以用作用于多层护套200的内层210的材料，因为所述材料是极软的，容易刮擦且具有极不良的机械参数，例如在断裂和拉伸强度下的低伸长率。使用的床层复合物的软度来自于其化学组成，尤其是来自基础聚合物橡胶。床层复合物可以包括多于80％的无机组分，例如阻燃填充物，以及少于20％的有机组分，例如聚合物(橡胶)。由于组分的这些种类的组合，来自melos的床层复合物fm0474/5是极软的，并且因此很适合于填充光学传输元件120之间的空隙/间隙，以极好地保护电缆芯免受火灾。

内层210的阻燃材料可以特征在于粘度(门尼粘度)、密度、硬度和极限氧指数(loi)。

参数粘度是聚合物流动的阻力。大多数床层复合物具有相对低粘度，这是处理效率的预测标志。在100℃下测量，典型值是从20mu到50mu。根据光纤电缆的示例性实施方式，具有粘度32mu的床层复合物可以用作用于电缆护套的内层210的材料。

密度定义为质量除以体积，表达为g/cm3。密度预测床层施加的质量的总体重量，并且另外可以指示填充物的浓度，从而帮助预测床层复合物在机械测试下将如何表现。根据示例性实施方式，用于内层210的材料，例如来自melos的床层复合物fm0474/5，具有大于1.8g/cm3的极高密度和极不良的机械性质，例如在断裂和拉伸强度下的低伸长率。

硬度是机械强度的良好指示标志，并且定义为在给定负载下对圆形或尖锐物体的穿透的阻力。可卷曲性和柔性也在硬度中反映。床层复合物的典型硬度范围是从50到80肖氏硬度。优选用于多层电缆护套200的内层210的来自melos的床层复合物fm0474/5具有根据iso7619-1测得的74肖氏硬度。

极限氧指数(loi)描述在样本上维持“烛光”火焰燃烧所需的氧/氮气氛的最小氧浓度。它也指示阻燃性的程度，典型值范围从20％到80％氧。根据使用来自melos的床层复合物fm0474/5的光纤电缆的示例性实施方式，床层复合物具有loi＝63％。

来自melos的床层复合物fm0474/5的燃烧性质已经通过锥形量热法测量(具有热通量50kw/m2)检查。来自melos的床层复合物fm0474/5具有例如76到82秒之间的点燃时间(tti)、22到44kw/m2的热释放速率峰值(pkhrr)、约3.0mj/m2的总演化热、65到100m2/m2之间的总烟释放(tsr)、30到130m2/kg之间的比延伸系数(sea)、0.03到0.04kg/kg之间的一氧化碳产率，以及0.13到0.21kg/kg之间的二氧化碳产率。

根据图1、2和3中所示的光纤电缆的示例性实施方式，多层护套200的中间层220可以包括基底聚合物和阻燃填充物。中间层220的基底聚合物可以具有小于40％重量的量。中间层220的阻燃填充物可以具有高于60％重量的量。根据光纤电缆的预期实施方式，中间层220的基底聚合物可以包括共聚物eva(醋酸乙烯酯共聚物)。中间层220的阻燃填充物可以包括三水合氧化铝(ath)和一些玻璃成形剂的混合物。根据示例性实施方式，共聚物eva可以具有小于50％重量的量，并且三水合氧化铝和一些玻璃成形剂的阻燃填充物组合可以具有多于60％重量的量。

根据光纤电缆1的可能实施方式，来自制造商condorcompounds的conguards6650sldduv可以用作用于多层电缆护套的中间层220的可能材料。conguards6650sldduv是热塑性、无卤阻燃、低烟雾电缆复合物，其被设计为满足关于阻燃性的最高要求，从而使根据本公开内容的方面的电缆能够满足更严格的防火规范以及维持高度的柔性。所述产品含有化学uv保护试剂以及我们的低模压奇趣(ldd)封装以用于快速挤出和低模压奇趣。

根据如图1、2和3中所示的光纤电缆1的示例性实施方式，多层护套200的外部护套230可以包括聚乙烯材料。用于在外层230中使用的示例性材料包含天然、uv稳定可着色、双峰高密度(hd)护套复合物，例如来自制造商borealis的he6068，它是用双峰工艺技术生产。在此类型的材料中的技术允许在传统mfr和密度范围之外的聚合物的制造，从而使得可能优化可加工性，减少收缩，同时提供耐久性和环境应力抗裂性(escr)。

he6068含有充足量的良好分散uv稳定剂以提供耐气候性的指标。he6068提供外层230的基本上减少的收缩，这有助于维持光纤通信电缆的低信号衰减和低护套缩回，同时提供所需的机械和屏障性质。

特定来说，来自borealis的borstarhe6068提供优越的可加工性、优良的环境应力抗裂性(escr)、优良的耐磨性和耐刮性、低透水性、良好的抗凡士林性、极好的抗uv性以及极低的收缩。此外，he6068具有优良的表面硬度，这从吹送性能的角度来看是重要的。

根据如图1、2和3中所示的光纤电缆1的示例性实施方式，多层护套200的内层210的平均厚度在0.6mm与0.8mm之间。已经发现用于内层/床层复合物210的0.6mm的标称厚度似乎是保证根据iec60332-3-24的集束电缆燃烧测试得以通过的最小厚度。

护套200的中间层220的平均厚度在0.4mm与0.6mm之间。根据预期实施方式，多层护套200的内层210的厚度和护套200的中间层220的厚度成1:1的关系。根据光纤电缆1的可能实施方式，多层电缆护套200的外层230的平均厚度等于或小于100微米，优选地在10与50微米之间的范围内。

光纤电缆1被吹送进入的微型管道的大小是决定电缆外径的准则之一。根据示例性实施方式，光纤电缆1具有7.8mm的外径，这适合于将电缆吹入具有10mm内径和12mm外径的管道中。考虑内层/床层复合物210的壁厚度限制且谨记光纤电缆需要通过机械和环境要求，中间层220的0.6mm的标称厚度是保证通过燃烧和机械要求的适当值。

由于光纤电缆1的所需燃烧性能，外层230被形成为单层以便最小化外层对防火测试结果的影响。

根据本公开内容的方面，外层240的厚度可以是100μm或更小，这提供低表面摩擦以获得吹送性能。实践检验表明有可能得到具有甚至10μm的厚度的皮肤外层。根据光纤电缆的预期实施方式，充分薄的皮肤外层230，即用未填充或轻度填充pe或其它此类合适材料制作的薄到100μm或更小的层，对电缆的总体燃烧性能具有最小影响，同时在安装期间提供低摩擦以获得增强的吹送性能。

根据制造光纤电缆1的可能方法，提供芯组件100，并且借助于挤出工艺在芯组件100周围提供多层护套200。根据第一实施方式，挤出工艺包括至少两个单独的制造步骤。在第一步骤中，在芯组件100上方挤出内层/床层复合物210。随后，在第二制造步骤中，在内层/床层复合物210上方挤出中间层220的材料，即阻燃非腐蚀性(frnc)材料，以及外层的材料，即高密度聚乙烯材料(hdpe)。

根据用于制造光纤电缆1的方法的第二可能实施方式，借助于与共挤出工艺的串联而在芯组件100周围提供多层护套200。图4示出串联共挤出生产线的实施方式。串联共挤出生产线在一个过程中以高速输出多层护套200。串联生产线基本上是串联的两个个别的挤出生产线。挤出生产线是相同的，不同之处在于第一生产线并入有单个挤出机10，而第二生产线借助于共挤出机20而具有共挤出能力。

参见图4，串联共挤出生产线包括第一挤出机10(例如，十字头)，其包含用于提供例如床层复合物fm0474/5的第一可挤出聚合物210的罐11，以及用于在芯组件100周围挤出床层复合物210的流动路径12。生产线还包括共挤出机20，其包含用于提供例如conguards6650sldduv的中间层220的聚合物材料的罐21a，以及用于提供例如hdpe6068的外层230的材料的第二罐21b。第一罐21a连接到流动路径22a，并且第二罐21b联接到流动路径22b。挤出路径22a和22b会聚于共挤出机20中，使得第二和第三可挤出聚合物210、220在挤出机20中共挤出于内层/床层复合物210上方。

考虑尤其是fm0474/5的床层复合物性质，推荐在一个生产步骤中通过在芯组件上方挤出床层复合物且在床层复合物上方共挤出中间层220的frnc材料和外层230的hdpe材料来生产光纤电缆。由于材料性质，因此推荐的选项是使用与共挤出方法的串联，其中从第一挤出机10施加的材料是床层复合物210，并且通过使用共挤出解决方案来挤出中间层220的主要frnc材料和皮肤外层230的hdpe材料。

与共挤出方法的串联使得能够得到中间层220的主要frnc材料与用hdpe制作的皮肤外层230之间的适当粘合，以确保在借助吹送方法的电缆安装期间，外表面将不会分裂且在整个安装过程期间将维持低摩擦系数。此外，与共挤出方法的串联允许一次性挤出床层复合物以及在床层复合物上方挤出的主要frnc材料。这使得能够保护用床层复合物制作的极软表面。

图1到3中所示的光纤电缆的实施方式提供优良的阻燃性质以及另外适当的机械和环境特性，尤其是低摩擦系数，使得将有可能通过使用吹送方法来安装光纤电缆。特定来说，护套200的内层210的床层复合物提供防火。中间层220的阻燃材料给予机械和环境强度，并且皮肤层230的外部hdpe材料提供低摩擦系数。

光纤电缆1遵守根据iec61034(烟密度)、iec60332-1-2(单一电缆燃烧测试)和iec60332-3-24(集束电缆燃烧测试)的要求。电缆已经根据en50399测试且根据en13501-6分类为b2。