一种气密光缆及其制备方法与流程

本发明涉及光缆制造，具体是一种气密光缆及其制备方法。

背景技术：

1、随着光纤光缆在各个领域的广泛应用，对光纤光缆的特殊性能要求也不断提出。在一些极端环境条件下,电子元件或系统的就特别注重线缆的气密性。比如应用于核电电子设备、医疗机械设备、航空航天设备的通信线缆等。

2、气密光缆在做好光纤传输信号的同时需不受大气压的影响，做好绝对的密封性能，越来越多的气密光缆出现在大家的眼前，但这些光缆存在结构稳定性以及功效稳定性等问题。

3、通常的解决方法是气密封装，一般是采用环氧胶灌封，而这种方法只能确保接头连接处的气密性，一旦接头处气密性失效，而线缆本身又不具备气密性能的话，则整个系统都可能受到不可修复的损害。

4、在生产过程中还需考虑如何确保增强件能被浸润介质完全渗透，在挤出成型后浸润介质是否还是填充整个缆芯，是否在挤出的一瞬间遇到高温气化，从而减少浸润介质，密封性能会有所影响。生产后的气密光缆即使具有密封性的效果，但是此缆可否承受住高低温、机械性能的考验，浸润介质在面临各种严酷环境后是否还具有很好的密封性，这都是值得去思考实践的问题。

5、另外，目前市场上气密性光缆通常缆芯采用骨架式结构其他空隙以填充胶填充，结构大，成本高，且光缆的弯曲性能和柔软度比较差，容易在弯曲后造成损耗增大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气密光缆及其制备方法，属于全介质结构，采用高强高模非金属纤维加强，纤维层经过浸润形成气密加强层，缆芯结构中无法形成连续气路，保证了光缆的气密性，防止特殊应用场景下一些有害气体通过光缆间隙泄露，影响系统稳定性及安全性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气密光缆，包括光纤单元，所述的光纤单元包括松套管，所述的松套管内设有多根着色光纤，所述的着色光纤与松套管之间的间隙处填充纤膏；在松套管外包覆气密加强层，在气密加强层外挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

3、优选的，所述气密加强层由多根经过浸润物浸润的加强纤维包覆而成，加强纤维为芳纶纱或者玻璃纱。

4、优选的，所述浸润物按重量份计包括以下组分：聚丙烯酸树脂：95～100份、腰果酚基环氧树脂10～15份、聚异丁烯：5～8份、消泡剂2～5份、抗氧化剂：1～3份、羧酸钾：1～2份。

5、优选的，一种气密光缆的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤1：制备着色光纤：光纤从放线架主动放出，通过模具涂覆油墨后，采用紫外灯对其进行固化处理，得到着色光纤；

7、步骤2：制备光纤单元：多根着色光纤通过主动放线方式放出，分别经过油枪、模芯、模套进入松套管中，采用温差法进行余长控制，并在着色光纤与松套管之间的间隙处填充纤膏，形成光纤单元，通过收线张力控制，收于盘具上；

8、步骤3：制备气密加强层，具体包括以下步骤：

9、3.1:进行第一次走线，将光纤单元和加强纤维分别从放线架放出，进入浸润装置的浸润箱体内，分两路出线：一路是多根加强纤维同时从浸润箱体的进线端上的一排加强纤维进口以一线一孔的方式进入，再从浸润箱体内高低不一的定位杆上上下穿行，最后从浸润箱体的出线端上的两排加强纤维出口以一线一孔的方式穿出；

10、另一路是光纤单元从浸润箱体上的第一缆芯进口进入，直接从浸润箱体上的第一缆芯出口穿出；

11、3.2：待第一次走线完成后，在浸润箱体中注入浸润物，加强纤维完全浸没在浸润物中，光纤单元高于浸润物液面；

12、3.3：进行第二次走线，同样分两路：一路是浸润箱体穿出的光纤单元从汇合箱体的缆芯进口进入，经过汇合箱体中部的缆芯出口出线；另一路是浸润箱体中穿出的经浸润后的加强纤维从浸润装置的汇合箱体的进线端上的两排增强件进口以一线一孔的方式进入，经过汇合箱体中部的以缆芯出口为圆心圆周设置的增强件走线孔以一线一孔的方式出线；以上两路线同时从汇合箱体出线端上的缆芯增强件汇合出口进入模芯中，此时，经浸润后的加强纤维包覆在光纤单元上形成气密加强层；

13、步骤4：挤制外护套：最后，通过挤出机、模套、模芯的配合，将低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包在气密加强层外，形成外护套，通过冷却水冷却后收于成品盘具上。

14、优选的，步骤3中所述的浸润装置的底部安装有加热底座，通过加热底座对步骤3.2中的浸润物进行加热，温度控制在100℃。

15、优选的，所述的加热底座的内部设有多根加热棒以及一个热电偶温控器，所述的热电偶温控器与多根加热棒之间电气连接。

16、优选的，步骤3中浸润箱体上插入多个用于将加强纤维压入介质中充分浸润的压盖组件。

17、优选的，步骤3.1中一排加强纤维进口的中心与最接近浸润装置进线端的定位杆的中心在同一高度；所述出线端上排的加强纤维出口的中心与最接近出线端的定位杆的中心在同一高度，下排的加强纤维出口的中心与第二接近出线端的定位杆的中心在同一高度，除此以外的其他定位杆位于同一高度，且高度低于最接近进线端的定位杆的高度、最接近出线端的定位杆的高度以及第二接近出线端的定位杆的高度。

18、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

19、本发明中采用经过浸润的加强纤维，可以为芳纶纱或者玻璃纱，柔软，抗拉性能高，整个结构无刚性加强元件，提高了光缆的弯曲性能和柔软度。

20、本发明中采用了改性后的浸润物，在生产过程中消除了气泡的产生,提高树脂致密性,进而提高气密层的致密性；加入腰果酚基环氧树脂作为活性稀释剂，其中含有大量柔性烷基链，改善了树脂的柔韧性和抗张强度；同时降低了树脂的粘度，提高了流动性；常温下，粘度从常规的4000mpa·s左右降低到1000mpa·s左右；当温度升高时，树脂粘度降低；

21、通过以上改进树脂达到了以下技术性能指标：23℃时，粘度1000±100mpa·s；100℃时，粘度300±50mpa·s； 23℃时，抗伸强度：≥35mpa，断裂伸长率：≥30%。

22、本发明的设计可使松套管与气密层之间、气密层与护套之间更紧密地相结合，整体形成紧结构，进一步确保光缆气密性。

23、本发明通过以上气密加强层的设计与工艺制备方法，光缆气密性能可以达到1米光缆样品在0.1mpa气压下无泄露。

24、综上所述，本发明的气密光缆，属于全介质结构，采用高强高模非金属纤维加强，纤维层经过浸润形成气密加强层，缆芯结构中无法形成连续气路，保证了光缆的气密性，防止特殊应用场景下一些有害气体通过光缆间隙泄露，影响系统稳定性及安全性；光缆采用全介质，避免电磁感应和热效应，光缆外径小，重量轻，柔软度性好，具有良好的弯曲性能和抗拉强度。

技术特征：

1.一种气密光缆，其特征在于：包括光纤单元，所述的光纤单元包括松套管(3)，所述的松套管(3)内设有多根着色光纤(1)，所述的着色光纤(1)与松套管(3)之间的间隙处填充纤膏 (2)；在松套管(3)外包覆气密加强层（4），在气密加强层（4）外挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套（5）。

2.根据权利要求1所述的一种气密光缆，其特征在于：所述气密加强层（4）由多根经过浸润物浸润的加强纤维包覆而成，加强纤维为芳纶纱或者玻璃纱。

3.根据权利要求2所述的一种气密光缆，其特征在于：所述浸润物按重量份计包括以下组分：聚丙烯酸树脂：95～100份、腰果酚基环氧树脂10～15份、聚异丁烯：5～8份、消泡剂2～5份、抗氧化剂：1～3份、羧酸钾：1～2份。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述的气密光缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种气密光缆的制备方法，其特征在于：步骤3中所述的浸润装置的底部安装有加热底座，通过加热底座对步骤3.2中的浸润物进行加热，温度控制在100℃。

6.根据权利要求5所述的一种气密光缆的制备方法，其特征在于：所述的加热底座的内部设有多根加热棒以及一个热电偶温控器，所述的热电偶温控器与多根加热棒之间电气连接。

7.根据权利要求6所述的一种气密光缆的制备方法，其特征在于：步骤3中浸润箱体上插入多个用于将加强纤维压入介质中充分浸润的压盖组件。

8.根据权利要求7所述的一种气密光缆的制备方法，其特征在于：步骤3.1中一排加强纤维进口的中心与最接近浸润装置进线端的定位杆的中心在同一高度；所述出线端上排的加强纤维出口的中心与最接近出线端的定位杆的中心在同一高度，下排的加强纤维出口的中心与第二接近出线端的定位杆的中心在同一高度，除此以外的其他定位杆位于同一高度，且高度低于最接近进线端的定位杆的高度、最接近出线端的定位杆的高度以及第二接近出线端的定位杆的高度。

技术总结
本发明公开了一种气密光缆及其制备方法，该气密光缆包括光纤单元，所述的光纤单元包括松套管，所述的松套管内设有多根着色光纤，所述的着色光纤与松套管之间的间隙处填充纤膏；在松套管外包覆气密加强层，在气密加强层外挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。本发明的气密光缆，属于全介质结构，采用高强高模非金属纤维加强，纤维层经过浸润形成气密加强层，缆芯结构中无法形成连续气路，保证了光缆的气密性，防止特殊应用场景下一些有害气体通过光缆间隙泄露，影响系统稳定性及安全性；光缆采用全介质，避免电磁感应和热效应，光缆外径小，重量轻，柔软度性好，具有良好的弯曲性能和抗拉强度。

技术研发人员：莫敏晖,常国庆,任明当,潘文博,马亮,蒋淼
受保护的技术使用者：江苏俊知光电通信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8