蝶形光缆及其制备方法与流程

1.本技术涉及光缆技术领域，尤其涉及一种蝶形光缆及其制备方法。


背景技术：

2.蝶形光缆架空入户布线，多从电线杆引入到每家每户；但是在农村有大多电线杆分散在道路两边，且电线杆很多达不到线杆高度标准，蝶缆从电线杆引入入户，势必要跨过道路，这就存在蝶缆被超高车辆撞到的风险，尤其晚上更为突出。由于蝶缆都为金属增强构件，受车辆撞击后，光缆各部件因不能全部脆断，车辆撞击会导致光缆将电线杆直接拽倒，造成整个线杆线路瘫痪。


技术实现要素：

3.鉴于上述状况，本技术提供一种蝶形光缆及其制备方法，通过采用低破断力的加强元件，使光缆整体能在受到强力撞击后，光缆各部位元件整体脆断，避免光缆受强力撞击后，光缆因不断裂而拽倒整个线路杆，对整个光缆线路造成更大伤害问题。光缆的护套外表还设置一层可发光标识条，在夜晚环境下，灯光照射可明显辨识，提升光缆的安全性能。
4.本技术的实施例提供一种蝶形光缆，包括光纤、树脂层、第一保护层、第二保护层、护套、加强元件和标识条；所述光纤、树脂层、第一保护层和第二保护层沿径向依次套设，形成光纤单元；两组所述加强元件对称设于所述光纤单元的相对两侧，所述护套包覆并固定所述加强元件和所述光纤单元，所述加强元件为绝缘材料，所述加强元件的破断力为500
‑
600n，所述标识条沿所述蝶形光缆的轴线设于所述护套外表面的一侧，所述标识条的颜色与所述护套的颜色不同，所述标识条的材料为可发光材料。
5.在一些实施例中，所述护套的相对两侧还分别设有凹槽。
6.在一些实施例中，所述护套的材料包括聚乙烯材料，所述蝶形光缆的整体破断力为1000
‑
1500n。
7.在一些实施例中，所述护套的壁厚为0.6mm
±
0.1mm，所述标识条的宽度为1.2
±
0.2mm。
8.在一些实施例中，所述蝶形光缆在110℃环境下保温2h，所述第一保护层的收缩比例小于1％。
9.在一些实施例中，所述第二保护层由第一材料和第二材料按预定质量比例共同挤塑制成；所述第一材料包括pbt材料，所述第二材料包括pc材料。本技术的实施例还提供一种蝶形光缆制备方法，用于制备上述实施例所述的蝶形光缆，所述蝶形光缆的制备方法包括：
10.光纤牵引进入到涂覆模具中，所述涂覆模具在光纤表面涂覆树脂层，利用固化炉对树脂层进行加热固化；
11.固化后涂覆有树脂层的光纤置入第一挤塑模具，所述第一挤塑模具在树脂层表面挤塑第一保护层，形成芯部光纤；
12.所述芯部光纤牵引至第二挤塑模具，所述第二挤塑模具将第一材料和第二材料按预定质量比例在所述芯部光纤的表面挤塑第二保护层，形成光纤单元；
13.所述光纤单元和加强元件共同进入第三挤塑模具与第四挤塑模具中，所述第三挤塑模具和所述第四挤塑模具同时挤塑护套及标识条，所述护套包覆光纤单元和加强元件，所述加强元件的破断力为500～600n，所述标识条挤塑成型在所述护套的一侧外表，标识条的材料为可发光材料。
14.在一些实施例中，所述第一保护层的材料包括无卤阻燃材料，所述第一挤塑模具在树脂层表面挤塑第一保护层的步骤包括：
15.所述第一保护层挤塑在所述树脂层表面后，芯部光纤依次牵引至第一水槽和第二水槽，所述第一水槽的水温为40℃
±
5℃，所述第二水槽的水温为20℃
‑
30℃。
16.在一些实施例中，所述第二挤塑模具将第一材料和第二材料按预定质量比例在所述芯部光纤的表面挤塑第二保护层的步骤包括：
17.第一材料和第二材料同时输送所述第二挤塑模具处；
18.覆有所述第二保护层的所述芯部光纤从所述第二挤塑模具出来后，依次经过第三水槽和第四水槽冷却，所述第三水槽的水温为70℃
±
5℃，所述第四水槽的水温为20℃
‑
30℃。
19.在一些实施例中，所述第一材料包括pbt材料，所述第二材料包括pc材料，所述第一材料与所述第二材料的质量比例为1:2。
20.在一些实施例中，所述加强元件的材料为绝缘材料，所述加强元件的直径为0.6
‑
1.0mm。
21.在一些实施例中，所述第三挤塑模具挤塑护套以包覆光纤单元和加强元件的步骤包括：
22.所述光纤单元设于所述第三挤塑模具的模芯内，所述加强元件设于所述第三挤塑模具的模芯与模套间；
23.调节所述光纤单元的放线张力为3
‑
7n，调节所述加强元件的方向张力为12
‑
18n，所述加强元件平行所述光纤单元设置。
24.本技术提供的蝶形光缆及其制备方法，通过在光缆中采用低破断力的加强元件，保证了光缆整体受到外力撞击后在1000n
‑
1500n力值范围内，光缆各部元件同时脆断，减少光缆受强力撞击后，光缆不断裂而造成的二次伤害问题。光缆的护套外表还设置一条可发光标识条，在夜晚环境下，灯光照射可明显辨识，提升光缆的安全性能
附图说明
25.图1为蝶形光缆在一实施例中的剖面结构示意图。
26.图2为蝶形光缆制备方法在一实施例中的流程图。
27.主要元件符号说明：
28.蝶形光缆10光纤1树脂层2第一保护层3
第二保护层4护套5凹部51加强元件6标识条7
具体实施方式：
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.请参阅图1和图2，在一实施方式中，蝶形光缆10的制备方法包括如下步骤：
33.步骤s1：光纤牵引进入到涂覆模具中，所述涂覆模具在光纤表面涂覆树脂层，利用固化炉对树脂层进行加热固化。
34.具体地，步骤s1为光纤1上涂覆树脂层2并固化树脂层2的过程。光纤1先从放线架通过导轮牵引进入到光缆制造设备(图未示)的涂覆模具中。在光纤1的牵引过程中，放线架的放线张力调整为70
‑
90g，优选为80g，使光纤1在牵引时不过度松弛，也不因张力过大而断裂。涂覆模具的模具口通过连接管接到涂覆材料容器中，涂覆材料容器中预先存有树脂材料。通过涂覆材料容器上的气压表阀门的调节，及涂覆模具的选型，控制树脂层2在光纤1外表的涂覆厚度。
35.光纤1外表涂覆树脂层2后，从涂覆模具出来，进入光缆制造设备的固化炉，对树脂层2进行加热固化。在本技术的实施例中，固化炉采用led灯加热，加热区域长度为100cm～120cm，通过固化炉的灯管功率的调节来控制树脂层2表面固化的粘稠度。加热温度可通过控制led灯管功率来调节，加热温度为140
‑
160℃，优选为150℃。光纤1涂覆树脂层2后外径为0.4
‑
0.6mm，优选为0.5mm。
36.在本技术的实施例中，树脂层2为透明材料，其中，树脂层2的典型特征为材料粘度约2.2mps.s；张力约8mpa，伸长力约20mpa，平衡模量约11mpa。使用该树脂层2涂覆光纤1，有利于增加光纤1的保护性能。
37.步骤s2：固化后涂覆有树脂层的光纤置入第一挤塑模具，所述第一挤塑模具在树脂层表面挤塑第一保护层，形成芯部光纤。
38.具体地，光纤1的外表涂覆树脂层2后进入光缆制造设备的第一挤塑模具。在本技术的实施例中，第一挤塑模具采用挤管模具。覆有树脂层2的光纤穿过第一挤塑模具时，第
一挤塑模具在树脂层2的表面挤塑第一保护层3，形成芯部光纤。所述第一保护层3的材料为无卤阻燃材料，包括但不限于阻燃聚烯烃材料。第一保护层3挤塑在树脂层2表面后，芯部光纤经水槽降温后送至牵引轮，并对芯部光纤进行收卷备用。沿所述芯部光纤的牵引方向，所述水槽包括依次设置的第一水槽和第二水槽，所述第一水槽的水温控制为40℃
±
5℃，所述第二水槽采用常温，为20℃
‑
30℃，从而使挤塑形成的第一保护层3的温度在水槽中渐变式降温，减少第一保护层3因温度骤变而发生破裂或成型质量差的问题。芯部光纤从水槽中牵出后，还通过调节模具来调整第一保护层3的外径，提升第一保护层3的圆度精度，并且使芯部光纤的外径尺寸控制在0.9
±
0.05mm。
39.步骤s3：芯部光纤牵引至第二挤塑模具，第二挤塑模具将第一材料和第二材料按预定质量比例在芯部光纤的表面挤塑第二保护层，形成光纤单元。
40.具体地，用于挤塑第二保护层4的挤塑机头选用双层共挤机头，第一材料和第二材料同时输送第二挤塑模具处，以利于第二挤塑模具将第一材料和第二材料按预定质量比例挤塑在芯部光纤的外表，从而在芯部光纤外表形成第二保护层。将制备好芯部光纤，装入芯部光纤放线架，调节芯部光纤的放线张力为3n，接着将芯部光纤从放线架处经导轮牵引至挤塑机头，挤塑机头与第二挤塑模具共同作用，将第二保护层4挤塑在芯部光纤的外表，以形成光纤单元。覆有第二保护层4的芯部光纤从第二挤塑模具出来后，经水槽至牵引盘，对光纤单元进行上盘收线。沿光纤的牵引方向，水槽包括依次设置的第三水槽和第四水槽，所述第三水槽的水温控制在70℃
±
5℃，所述第四水槽采用常温，为20℃
‑
30℃，以避免熔融状态的第二保护层4发生温度骤降，影响第二保护层4的成形质量。包覆第二保护层4的芯部光纤从水槽中牵出后，还通过调节模具来调整第二保护层4的外径，使光纤单元的外径尺寸控制在1.9
±
0.1mm。
41.进一步地，余长太大或太小均会影响光纤传输性能。例如低温环境时，第二保护层缩短而光纤不变化，光纤在第二保护层中会弯曲，使光纤的弯曲损耗增大，光纤的低温性能恶化；高温环境时，第二保护层伸长而光纤不变化，光纤在第二保护层中就会被拉伸受力，影响光纤传输性能，严重时还会导致光纤断裂。为了避免光纤余长影响光纤的传输性能，在本技术实施例的第二保护层4挤塑过程中，芯部光纤的光纤余长控制在0
‰
～0.6
‰
。
42.所述第一材料包括但不限于pbt材料，所述第二材料包括但不限于pc材料。pbt材料具有优异的抗弯折性能，抗拉强度大；pc材料具有优异低收缩性能。在本技术的实施例中，第一材料和第二材料按照1:2的质量比例通过挤塑形成第二保护层4，保证了第二保护层的优异的弯曲性能、同时也减小了第二保护层的收缩性能，保证了芯部光纤在第二保护层中衰减的稳定性能。
43.步骤s4：光纤单元和加强元件共同进入第三挤塑模具与第四挤塑模具，第三挤塑模具挤塑护套以包覆光纤单元和加强元件。所述光纤单元与所述加强元件平行且间隔设置，第四挤塑模具在护套的一侧外表挤塑标识条，形成蝶形光缆。
44.具体地，所述第三挤塑模具和所述第四挤塑模具同时挤塑所述护套及所述标识条，所述护套包覆光纤单元和加强元件，所述加强元件的破断力为500～600n，所述标识条挤塑成型在所述护套的一侧外表，标识条的材料为可发光材料。
45.所述第三挤塑模具为挤压式的挤塑模具，光纤单元和加强元件6共同进入到第三挤塑模具中，以便在光纤单元和加强元件6的外表挤塑护套5，从而固定光纤单元和加强元
件6。其中，光纤单元设于第三挤塑模具的模芯内，加强元件6设于第三挤塑模具的模芯与模套间。在本技术的实施例中，两组加强元件6对称设置于光纤单元的相对两侧。在护套5的挤塑过程中，光纤单元和加强元件6均采用放线架进行放线，放线时，两根加强元件6平行设于光纤单元的相对两侧。根据光纤单元与加强元件6的材料性质不同，光纤单元的放线张力调节为3
‑
7n，优选为5n，加强元件6的放线张力设置为12
‑
18n，优选为15n，从而使光纤单元和加强元件6在放线时保持相对平行，不会因张力过小而松弛，或张力过大而破坏光纤单元或加强元件6。包覆有护套5的光纤单元和加强元件6从第三挤塑模具牵出后，经水槽冷却，再牵引至收线盘中进行收卷备用。
46.在护套5的挤塑过程中，沿光纤牵引方向，水槽包括依次设置的第五水槽和第六水槽，所述第五水槽为热水水槽，水温为度60
±
5℃，第六水槽为常温水槽，水温为20℃
‑
30℃。熔融状态的护套5依次经过热水水槽和冷水水槽来实现降温固化，以避免护套5发生温度骤降，影响护套5的成形质量。护套5挤塑时，还可以通过调节第三挤塑模具中模芯与模套之间相对位置，确保挤塑形成的护套5表面光滑、平整，加强元件6包覆在护套5中，且护套5的壁厚均匀，护套5的外径控制在要求范围内。
47.进一步地，所述护套5的材料包括但不限于低破断力高密度聚乙烯材料。挤塑成形后，护套5的断裂伸长应变为750％，其低破断力性能可保证光缆整体在1000n～1500n之间能完全脆断。
48.所述加强元件6为绝缘材料，有利于提升光缆断裂后的安全性能。在本技术的实施例中，加强元件6包括但不限于非金属复合杆。该复合杆的直径为0.6
‑
1.0mm，弹性模量为80～90gpa，破断力500～600n，以满足光缆低破断力的要求。
49.所述第四挤塑模具连接色条挤塑机，色条挤塑机内按照一定比例加入有色挤塑材料。光缆进入第四挤塑模具时，挤塑机通过调整第四挤塑模具中的挤塑量来调节标识条7在护套5外部的挤塑宽度。在本技术的实施例中，标识条7的宽度控制在1.2
±
0.2mm，所述标识条7的材料为发光材料，并且所述标识条7的材料与护套5的材料具有良好的相容性，使标识条7能够嵌于护套5的表面，以减少标识条脱落的问题。
50.步骤s5：将蝶形光缆牵至牵引轮，调节收线张力，收卷蝶形光缆。
51.具体地，标识条7挤塑完成，并在调好外径壁厚及护套5表面质量后，将蝶形光缆10牵至牵引轮上，调节牵引轮收线张力，使收线张力控制在25
‑
35n，优选为30n，牵引轮将蝶形光缆10收线绕卷，以便存储备用，完成蝶形光缆10的制备过程。
52.由上述步骤制成的蝶形光缆10，整体缆径约为5.6( /
‑
0.2)*3.4( /
‑
0.2)mm，缆重约为(16
±
5％)kg/km，光缆整体破断力1000n～1500n，且光缆整体全介质结构。与常规的自承式架空蝶形光缆相比，上述方法制备得到的蝶形光缆10重量轻、采用高模量非金属复合杆代替钢丝增强构件，并在护套外表设有可发光色条标识线，光缆的安全性能大大提高，且具备防雷、防电等优点，满足各种场合应用。
53.请再次参阅图1，本技术的实施例还提供一种蝶形光缆10，该蝶形光缆10由上述实施例所述的蝶形光缆制备方法制得。所述蝶形光缆10包括光纤1、树脂层2、第一保护层3、第二保护层4、护套5、加强元件6和标识条7。所述光纤1、树脂层2、第一保护层3和第二保护层4沿径向依次套设，形成光纤单元。两组加强元件6对称设于光纤单元的相对两侧，护套5包覆并固定加强元件6和光纤单元。标识条7设于护套5外表面的一侧。
54.在本技术的实施例中，第一保护层3的外径尺寸为0.9
±
0.05mm；第二保护层4的外径尺寸为1.9
±
0.1mm；加强元件6为非金属复合杆，公称直径为0.8mm
±
0.05mm，破断力在550n
±
50n；护套5料采用黑色高密度低破断力聚乙烯，壁厚为0.6mm
±
0.1mm；标识条7采用红色特制发光材料料，标识条7的宽度为1.2
±
0.2mm。
55.光纤单元中光纤1的芯为一芯，光纤1的类型包括但不限于g.657a2光纤、g.652d光纤、g657b3光纤等。在其他实施例中，光纤1的芯数还可以为多个，满足设计需求即可，本技术不限定于此。树脂层2为透明材料，涂覆在光纤1的外表。树脂层2的典型特征为材料粘度约2.2mps.s；张力约8mpa，伸长力约20mpa，平衡模量约11mpa。该树脂的使用有利于增加光纤1的保护性能，同时又能使光纤单元具有不错的开剥性能。
56.第一保护层3的材料为无卤阻燃材料，包括但不限于阻燃聚烯烃材料。本技术实施例中，第一保护层3的材料抗拉强度达到18mpa，材料毒性指数小于0.5。此外，第一保护层3的材料还具有很好的收缩性能，具体地，所述蝶形光缆10在110℃环境下保温2h，第一保护层3的收缩比例小于1％。进一步地，第一保护层3的材料还具有优异的挤塑加工性能，保证挤塑出的第一保护层3表面光滑、圆整，衰减性能正常，同时第一保护层可一次性快速剥除2.5cm，有利用提高光缆的施工效率。
57.第二保护层4由第一材料和第二材料按预定质量比例共同挤塑制成。在本技术的实施例中，第一材料包括pbt材料，第二材料包括pc材料，第二保护层4为pbt/pc共挤保护管。pbt材料具有优异的抗弯折性能，抗拉强度大；pc材料具有优异低收缩性能。第二保护层4采用两种材料按照1:2的质量比例共同挤塑成形，使第二保护层4具有优异的弯曲性能、同时也减小了第二保护层4的收缩性能，保证了芯部光纤在第二保护层4中衰减的稳定性能。pbt/pc共挤保护管与低破断力的加强元件6共同使用在光缆10中，可以使光缆10在受到外力冲击后，光缆各部位元件能在1000n
‑
1500n力值范围内整体脆断，避免光缆受强力撞击后，光缆因不断裂而拽到整个线路杆，对整个光缆线路造成更大伤害问题。
58.护套5的材料包括但不限于具有低破断力的高密度聚乙烯材料。护套5的断裂伸长应变为750％，在满足抗紫外、抗氧化性能，保证架空光缆在运行过程中的耐光性外，护套5的低破断力性能可保证蝶形光缆10整体在受力1000n～1500n之间时，蝶形光缆10能完全脆断。
59.光缆安装使用过程中，为了方便护套5开剥，护套5的相对两侧还分别设有凹槽。该凹槽通过调整挤塑模具的结构、尺寸来达到光缆尺寸外形。施工时可沿凹槽口徒手开剥光缆，提升施工效率。
60.在本技术的实施例中，两根加强元件6沿光缆轴线，平行对称内嵌在护套中间，光纤单元位于两根加强元件6之间。在其他实施例中，加强元件6的数量还可以多于两根，满足设计需求即可。加强元件6采用非金属复合杆杆，单根加强元件6直径为0.6
‑
1.0mm，优选为0.8mm。加强元件6的弹性模量可达到80～90gpa，破断力500～600n，使蝶形光缆10满足架空拉伸纤变性能要求外，同时也保证蝶形光缆10在受到强力撞击后，光缆整体完全脆断，全介质非金属材质的光缆材料也可防雷防电。
61.标识条7用于识别光缆，提高施工效率，同时用于警示用户，提升光缆的安全性能。标识条呈线性沿蝶形光缆10的轴线设置，平行嵌于护套5的表面。标识条7的材料包括发光材料，且标识条7的材料与护套5的材料有良好的相容性，有利于减少标识条7剥落的问题。
另外，标识条7的颜色与护套5的颜色不同，有利于在夜晚光线照射下通过观察标识条7的颜色来识别蝶形光缆10。
62.本技术提供的一种蝶形光缆与常规自承式架空蝶形光缆相比，在结构设计与成型工艺上进行了创新。光纤单元采用芯部光纤放置在pbt/pc第二保护层内，对光纤保护更好，耐室外环境性能更突出。此外，光缆中使用高模量非金属复合杆材料代替钢丝作为加强元件，有利于降低光缆整体重量，使光缆轻量化，更适合架空铺设，且光缆整体能在1000n～1500n之间完全脆断，减少光缆受强力从中间撞击后，光缆不断裂，导致线路杆被拉倒问题发生。光缆的护套外表还挤塑了一条可发光标识条，在夜晚环境下，灯光照射可明显辨识，提升光缆的安全性能。光缆整体全介质结构，可防雷，防电，应用场合更为广泛。
63.以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本技术技术方案的精神和范围。