一种不锈钢中心束管式光缆及其制作方法与流程

本发明属于光纤光缆
技术领域：
，涉及一种不锈钢中心束管式光缆及其制作方法。
背景技术：
：随着光通信技术的快速发展，光纤光缆频繁的在各种复杂的环境下使用，我国幅员辽阔，生态环境复杂，光纤光缆遭到野生生物损坏的频率逐渐上升，包括啮齿类动物(松鼠，老鼠等)、昆虫类(蝉、蚂蚁、蟑螂等)和鸟类(啄木鸟、乌鸦等)的损害。光缆厂商针对不同地区、不同应用环境等推出多种具有防护性能的防护类光缆以满足广大用户的需求。防护类光缆主要从物理防护和化学防护两方面考虑。化学防护是在光缆护套材料内添加强刺激性化学物质以达到保护光缆的目的，如辣味素或合成高丙体等，但该方法对光缆的制造环境污染较大，施工后添加物会因雨水冲刷等环境力的作用而流失进而影响光缆的防护效果。物理防护是通过坚硬的材料或者独特的结构达到防鼠的目的，如采用双层不锈钢带铠装光缆、细圆钢丝铠装光缆或在光缆护套外加覆一层尼龙，或在已施工光缆上绕包钢丝网，但此类光缆外径粗和单位长度重量比较大，敷设方式复杂，施工效率较低。技术实现要素：为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种不锈钢中心束管式光缆及其制作方法，该不锈钢中心束管式光缆采用不锈钢中心束管，具有外径小、强度高、生物防护性等优势，能够有效解决现有技术光缆的制造环境污染较大，施工后添加物会因雨水冲刷等环境力的作用而流失进而影响光缆的防护效果的问题。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种不锈钢中心束管式光缆的制作方法，包括以下步骤：1)光纤着色：按照不锈钢中心束管式光缆内光纤芯数为2～36芯进行光纤着色；当光纤芯数为2～12芯时，光纤颜色采用全色谱识别；当光纤芯数为13～24芯时，采用全色谱着色后还需要在表面喷涂色环予以区别；当光纤芯数为25～36芯时，在一定距离内，连续喷涂两个黑色光纤色环予以区别；2)不锈钢管光纤单元的成型：不锈钢中心束管式光缆内不锈钢管原型为不锈钢带，不锈钢带经过不锈钢管成型装置，同时充以填充复合物与光纤形成不锈钢管光纤单元，随后，不锈钢管光纤单元在钳式牵引的作用下经过多次拉拔成型；3)不锈钢中心束管式光缆的生产：不锈钢管光纤单元与两根或四根磷化钢丝加强件共同经过挤塑机头，在其外部挤制一层高密聚乙烯外护套，随后喷码印字即完成不锈钢中心束管式光缆的制作；4)光缆全性能测试：对光缆成品进行机械性能测试和环境性能全性能测试；其中，机械性能测试中光缆最大允许拉伸力为4000n，最大允许压扁力为2000n。进一步，步骤1)中，当光纤芯数为2～12芯时，采用全色谱识别；分别是蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、湖蓝，光纤着色层厚度为5μm，着色后光纤外径为250μm。进一步，步骤2)中，不锈钢中心束管式光缆所用不锈钢带宽度与光纤芯数成正比；不锈钢中心束管式光缆所用不锈钢带厚度为0.15～0.2mm。进一步，步骤2)中，不锈钢管光纤单元的成型具体步骤如下：2a)将不锈钢带置于不锈钢带放线架，该放线架为主动放线；2b)在牵引力的作用下，不锈钢带经过不锈钢管预成型模具，平整的不锈钢带经过不锈钢管预成型模具后向上卷曲呈半圆状；随后，预成型后的不锈钢带经过不锈钢管成型模具，预成型后的不锈钢带经过成型模具后向上卷曲为有缝隙的不锈钢管；2c)有缝隙的不锈钢管经激光焊接后成为完整的不锈钢管；2d)焊接后的不锈钢管在钳式牵引的作用下经过两次拉拔整形，随后，在轮式牵引的作用下收线至流转盘具；2e)不锈钢带预成型模具和不锈钢带成型模具之间有填充复合物填充装置和光纤导入装置；填充复合物在气泵压力的作用下，经填充复合物填充装置充油针进入焊接好的不锈钢管；光纤在放线架放线后由光纤导入装置的光纤引导架引导并穿过穿纤针导入不锈钢管中心束管，光纤穿纤针在填充复合物充油针内部穿过，由不锈钢管和填充复合物、光纤共同组成不锈钢管光纤单元。进一步，步骤2b)中，不锈钢管预成型模具和不锈钢管成型模具均为滚轮式模具，包括上滚轮和下滚轮，不锈钢管预成型模具上滚轮呈凸状，下滚轮呈凹状；不锈钢管成型模具上滚轮和下滚轮均呈凹状。进一步，步骤2c)中，不锈钢管收线和放线平稳、不抖动，焊接速度为10-15m/min。7.根据权利要求4所述的一种不锈钢中心束管式光缆的制作方法，其特征在于，所述步骤2e)中，选择可触变性填充复合物，在填充复合物填充前将填充复合物加温至50℃，并在连续生产时持续保温，不锈钢管光纤单元内填充复合物填充度在70％以上时，可保证不锈钢管光纤单元不渗水。进一步，所述步骤2e)中，不锈钢管中心束管式光缆内光纤余长为4‰-5‰，24芯不锈钢管光纤单元内光纤的余长为4.4‰-4.6‰。进一步，所述步骤2e)中，光纤放线张力为4n，填充复合物温度为50℃，填充复合物气泵压力为0.2mpa，不锈钢管光纤单元在盘具上的收线张力为400n-500n。本发明进而给出了上述方法制备的不锈钢中心束管式光缆，包括外护套和通过吊脖连接的吊线，所述外护套上设有至少两根加强件，外护套内设有不锈钢管，不锈钢管内设有填充复合物和光纤；所述吊线中设有由镀锌钢丝绞合而成的钢绞线。本发明的有益效果：1)该不锈钢中心束管式光缆用于山区架空、大跨距敷设，具有防鼠类、鸟类等作用。2)降低模具成本：不锈钢管硬度大，挤制外护套时，不锈钢管与模芯承径部分摩擦容易造成模芯损坏，因此设计分立式模芯，一个模芯主体配备多个、多种规格的承径部分，可单独更换承径部分，更换不锈钢管光纤单元和加强件尺寸时，只需更换承径部分，减少模芯主体数量，降低模具成本。3)降低施工难度：山区敷设光缆往往面临不可预估的困难，存在做不到严格安装施工规范施工的可能，不锈钢中心束管式光缆结构紧凑，光缆外径小，单位长度重量轻，在不锈钢管和磷化钢丝双重保护下，光缆抗拉强度大，架空敷设时，光缆跨距大，即使在不规范的施工下也可保证通信线路正常运行。4)具有生物防护性：不锈钢管光纤单元强度远大于聚对苯二甲酸丁二醇酯松套管，即使光缆外护套破损，不锈钢管光纤单元不会轻易发生变形，进而保护管内光纤。当光缆护套被鼠类噬咬或鸟类叼啄后，露出的不锈钢管光纤单元具有耐腐蚀性，不会因为环境应力而腐蚀损坏。5)光缆环境性能优:不锈钢管光纤单元热膨胀性能极好，在-40℃到+70℃范围内，不锈钢管光纤单元内光纤附加衰减小于0.03db/km。6)绿色环保：不锈钢管不会造成环境污染、有利于可持续发展，而且不锈钢废料有很大的经济价值。附图说明图1为自承式不锈钢中心束管式光缆(四根加强件)结构示意图；图2为自承式不锈钢中心束管式光缆(两根加强件)结构示意图；图3为非自承式不锈钢中心束管式光缆(四根加强件)结构示意图；图4为非自承式不锈钢中心束管式光缆(两根加强件)结构示意图；图5(a)为分立式模芯结构示意图；图5(b)为承径部分结构示意图；图5(c)为承径部分左视图；图5(d)为模芯主体示意图；图5(e)为模芯主体左视图。图中：1.吊线；2.吊脖；3.外护套；4.不锈钢管；5.加强件；6.填充复合物；7.光纤；8.模芯主体；9.承径部分；10.承径部分凸起；11.加强件通道；12.不锈钢管光纤单元通道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。如图1所示，本发明的不锈钢中心束管式光缆，包括外护套3和通过吊脖2连接的吊线1，所述外护套3上设有至少两根加强件5，外护套3内设有不锈钢管4，不锈钢管4内设有填充复合物6和光纤7；所述吊线1中设有由镀锌钢丝绞合而成的钢绞线。图1为四根加强件5的24芯自承式不锈钢中心束管式光缆截面图。吊线1和吊脖2起到自承的作用，吊线1为七根φ1.0mm的镀锌钢丝绞合而成的钢绞线，吊线1外缘到护套外缘的平均距离为1.0mm；吊脖2尺寸为2.5mm×3.5mm，材料是高密聚乙烯护套料；不锈钢管4内含24根光纤7和填充复合物6；不锈钢管光纤单元外对称分布四根φ0.9mm的磷化钢丝加强件5；不锈钢管4和加强件5外挤包一层外护套3，外护套3的材料为高密聚乙烯护套料。图2所示为两根加强件的24芯自承式不锈钢中心束管式光缆截面图。吊线1和吊脖2起到自承的作用，吊线1为7根φ1.0mm的镀锌钢丝绞合而成的钢绞线，吊线1外缘到护套外缘的平均距离为1.0mm；吊脖2尺寸为2.5mm×3.5mm，材料是高密聚乙烯护套料；不锈钢管4内含24根光纤7和填充复合物6；不锈钢管光纤单元外对称分布两根φ0.9mm的磷化钢丝加强件5；不锈钢管4和加强件5外挤包一层外护套3，外护套3的材料为高密聚乙烯护套料。图3所示为四根加强件的24芯非自承式不锈钢中心束管式光缆截面图，不锈钢管光纤单元外对称分布四根φ0.9mm的磷化钢丝加强件5；与自承式不锈钢中心束管光缆不同的是，非自承式不锈钢中心束管去掉了吊线1和吊脖2，光缆架空敷设时需要用挂钩将光缆与预装好的吊线连接起来。图4所示为两根加强件的24芯非自承式不锈钢中心束管式光缆截面图，不锈钢管光纤单元外对称分布两根φ0.9mm的磷化钢丝加强件5；与自承式不锈钢中心束管光缆不同的是，非自承式不锈钢中心束管去掉了吊线1和吊脖2，光缆架空敷设时需要用挂钩将光缆与预装好的吊线连接起来。下面说明本发明的不锈钢中心束管式光缆及其制作方法完整的工艺流程，包括下述步骤：1)光纤着色：不锈钢中心束管式光缆内光纤芯数为2～24芯。当光纤芯数为2～12芯时，光纤颜色采用全色谱识别，分别是蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、湖蓝，光纤着色层厚度为5μm，着色后光纤外径为250μm。当光纤芯数为13～24芯时，采用全色谱着色后，会出现两根光纤颜色相同，因此需要在颜色重复的光纤中选取一根喷涂黑色单色环予以区别，当光纤芯数为25～36芯时，颜色重复的三根光纤中，一根不喷涂色环，剩余两根分别喷涂黑色单色环和黑色双色环。该工序结束后需要检测光纤的衰减系数，着色层的厚度、均匀性和固化度，色环的均匀性和固化度，只有合格的光纤才可转入下一工序，否则不予流转。2)不锈钢管光纤单元的成型：不锈钢中心束管式光缆内不锈钢管原型为不锈钢带，不锈钢中心束管式光缆所用不锈钢带宽度与光纤芯数成正比，厚度一般为0.15～0.2mm。不锈钢带经过不锈钢管成型装置，同时充以填充复合物与光纤形成不锈钢管光纤单元，随后，不锈钢管光纤单元在钳式牵引的作用下经过多次拉拔成型。其具体步骤如下：2a)将不锈钢带置于不锈钢带放线架，该放线架为主动放线。2b)在牵引力的作用下，不锈钢带经过不锈钢管预成型模具，不锈钢管预成型模具为滚轮式模具，上滚轮呈凸状，下滚轮呈凹状，平整的不锈钢带经过不锈钢管预成型模具后向上卷曲呈半圆状。随后，预成型后的不锈钢带经过不锈钢管成型装置，不锈钢管成型模具为滚轮式模具，上滚轮和下滚轮均呈凹状，预成型后的不锈钢带经过成型模具后向上卷曲为有缝隙的不锈钢管。2c)有缝隙的不锈钢管经激光焊接后成为完整的不锈钢管，为保证不锈钢管成型质量及缝隙的焊接质量，要求生产线稳定，不锈钢管(带)收线和放线平稳、不抖动，焊接速度为10-15m/min。2d)焊接后的不锈钢管在钳式牵引的作用下经过两次拉拔整形，随后，在轮式牵引的作用下收线至流转盘具。两次拉拔整形之间的速度比与拉拔模具的尺寸有关。整个生产过程需联动，严格保持同步性。2e)不锈钢带预成型模具和不锈钢带成型模具之间有填充复合物填充装置和光纤导入装置。填充复合物填充装置包括填充复合物存储料管，气泵和填充复合物充油针组成，填充复合物充油针为细长针状，从不锈钢带成型处延伸到激光焊接处，填充复合物在气泵压力的作用下，经充油针进入焊接好的不锈钢管。光纤导入装置由光纤引导架和穿纤针组成，光纤在放线架放线后由光纤引导架引导并穿过穿纤针导入不锈钢管，光纤穿纤针在填充复合物充油针内部穿过。不锈钢管和填充复合物、光纤共同组成不锈钢管光纤单元。为提高填充复合物的挤出性能及保证不锈钢管内填充复合物的填充度、均匀性，应选择可触变性填充复合物，在填充复合物填充前将填充复合物加温至50℃，并在连续生产时持续保温，以降低填充复合物粘度，方便填充复合物的填充，一般不锈钢管光纤单元内填充复合物填充度在70％以上时，可保证不锈钢管光纤单元不渗水。为保证不锈钢中心束管式光缆具有良好的抗渗水能力，在高密聚乙烯外护套材料中添加专用相容剂，增强不锈钢管与高密聚乙烯外护套粘结性，阻止不锈钢管与高密聚乙烯外护套之间横向渗水不锈钢管中心束管式光缆内光纤余长一般为4‰-5‰，24芯不锈钢管光纤单元内光纤的余长为4.4‰-4.6‰。生产过程中光纤余长由以下几点保证：光纤的放线张力，填充复合物的温度，填充复合物的气泵压力，不锈钢管光纤单元的收线张力。光纤放线张力为4n，填充复合物温度为50℃，填充复合物气泵压力为0.2mpa，不锈钢管光纤单元在盘具上的收线张力为400n-500n。3)不锈钢中心束管式光缆的生产：不锈钢管光纤单元与两根或四根磷化钢丝加强件共同经过挤塑机头，在其外部挤制一层高密聚乙烯外护套，随后喷码印字即可。具体生产步骤如下：3a)将不锈钢管光纤单元放置在缆芯放线架上进行放线，放线张力为30n，不锈钢中心束管式光缆的加强件为磷化钢丝，磷化钢丝外径为φ0.9mm，拉伸弹性模量大于195gpa。两根或四根磷化钢丝由加强件主动放线架放线，放线张力为60n。3b)不锈钢管光纤单元拉拔整形时，为保护不锈钢管，减小不锈钢管与拉拔模之间的摩擦力，在不锈钢管外侧涂一层拉拔油，因此不锈钢管光纤单元放线后需要用无纺布擦去拉拔油。3c)不锈钢管光纤单元与对称分布的两根或四根磷化钢丝共同进入挤塑机头。不锈钢中心束管式光缆外护套生产模具为全挤压式模具，模芯尺寸为3.5mm/1.0×2mm,模套内孔为7.2mm。磷化钢丝加强件和不锈钢管光纤单元同时进入挤塑机头，全挤压式模具可调节不锈钢管光纤单元和磷化钢丝加强件的距离和位置，使得磷化钢丝加强件对称分布在不锈钢管光纤单元周围，挤塑机头为免调机头，能够合理的控制磷化钢丝加强件周围高密聚乙烯外护套的厚度，防止不锈钢管光纤单元和磷化钢丝加强件偏心。3d)通过免调机头时，不锈钢管光纤单元和磷化钢丝加强件外侧加覆一层黑色的高密聚乙烯外护套。为保证外护套与不锈钢管的粘结性能，在高密聚乙烯护套料中添加专用相容剂。首先高密聚乙烯护套料和专用相容剂需要以10：1的比例混合均匀，随后在储料罐中进行充分烘干，烘干时间不少于2h，烘干温度为60℃-80℃。高密聚乙烯护套料经螺杆挤塑机挤出，螺杆挤出机长径比为25：1，压缩比为2:1，螺杆与螺杆挤塑机的机筒间隙为0.20mm，挤塑机各部分温度分别为：机身1区150℃，机身2区160℃，机身3区170℃，机身4区180℃，机身5区190℃，机径区温度200℃，机头区温度210℃，模口区的温度为215℃，从机身1区到模口处的温度逐步升高。采用全新设计的挤压式模具，图5(a)为分立式模芯装备图，模芯为独立的两部分，可分为模芯主体8和承径部分9。图5(b)为分立式模芯的承径部分。承径部分包含加强件通道11和不锈钢管光纤单元通道12，可根据不同规格的缆芯设计不同尺寸的加强件通道11和不锈钢管光纤单元通道12。承径部分凸起10卡在模芯主体8的凹槽中。图5(c)为分立式模芯的承径部分的左视图。图5(d)为分立式模芯的模芯主体，模具主体主要为承径部分提供支撑,内部与承径部分凸起10。图5(e)为分立式模芯的模芯主体的左视图。模芯主体可配备多种规格的承径部分。可根据加强件和不锈钢管光纤单元的尺寸设计不同规格的承径部分。3e)挤制出的不锈钢中心束管式光缆的截面为圆形，光缆直径与光纤芯数、不锈钢管外径呈正比，生产速度为60m/min。3f)随后，不锈钢中心束管式光缆过两道水槽，其中第一节水槽尽量靠经机头，水温为45℃，第二节水槽水温为30℃。然后采用低温等离子体处理后进行喷码印字处理，最后收线至光缆盘具，收线张力为150n。根据光缆应用环境、施工方式或客户的需求，在不锈钢管外对称增加两根或四根磷化钢丝加强件，以增强不锈钢中心束管式光缆的抗拉伸性能。光缆全性能测试：按照标准要求对光缆成品进行全性能测试，包括机械性能测试和环境性能测试。机械性能测试的项目有光缆拉伸、光缆压扁、光缆冲击、光缆扭转和光缆反复弯曲试验，环境性能测试的项目有温度循环试验。试验结束后均需测试光纤在各项测试下衰减指标是否符合行业标准要求，否则不予办理合格证。下面给出不同的实施例进一步说明本发明。实例1：如图1所示为四根加强件的24芯自承式不锈钢中心束管式光缆截面图，它包含加强件、光纤、填充复合物、不锈钢管、外护套、吊脖和吊线。所述光纤为yd/t9771.1-2008规定的b1.3光纤，所诉光纤芯数为24芯，其中12芯光纤着色按全色谱，着色层厚度为5μm，剩余的12芯光纤全色谱着色后喷涂黑色单色环；所述填充复合物为可触变性阻水油膏；所述不锈钢管外径为φ2.9mm，不锈钢管厚度为0.18mm；所述外护套为黑色高密聚乙烯料并添加专用相容剂；所述加强件为磷化钢丝，数量为四根，对称分布在不锈钢管光纤单元周围，磷化钢丝加强件外缘到外护套外缘的平均厚度为1.5mm，磷化钢丝外径为φ0.9mm，拉伸弹性模量大于195gpa；所述吊脖为黑色高密聚乙烯材料，吊脖尺寸为2.5mm×3.5mm；所述吊线由7×φ1.0mm的镀锌钢丝绞合而成，吊线外缘到护套外缘的平均距离为1.0mm。自承式不锈钢中心束管式光缆截面为8字形，尺寸为7.0mm×15.7mm。实例2：如图4所示为两根加强件的非自承式24芯不锈钢中心束管式光缆截面图，它包含光纤、填充复合物、不锈钢管、加强件和外护套。非自承式不锈钢中心束管式光缆在自承式不锈钢中心束管式光缆的基础上去掉了吊脖和吊线，生产工艺按照自承式不锈钢中心束管式光缆工艺，但在生产中需要去掉自承式光缆的模具，和金属吊线放线装置，非自承式不锈钢中心束管式光缆截面为圆形，外径为φ7.0mm。其它工艺流程同上。下面给出了本发明光缆全性能测试结果，见表1。表1性能对比项目对比例实施例1实施例2最大允许拉伸力，n15006000n4000n最大允许压扁力，n10002000n2000n从表1可以看出，本发明制作的不锈钢中心束管式光缆，其光缆最大允许拉伸力为4000n，最大允许压扁力为2000n。由表1可以看出，本发明所制备的不锈钢中心束管式光缆不仅具有较高的机械力学性能，同时具备优异的抗冲刷环境防护特性，是一种性能良好的不锈钢中心束管式光缆。本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。当前第1页12