一种全介质抗振光缆的制作方法

1.本技术涉及光纤技术领域，特别涉及一种全介质抗振光缆。


背景技术：

2.随着国家信息化战略的持续推进，信息网络传递的速度和容量要求逐步提高，光缆逐步取代通信电缆，在越来越复杂的场景下应用，对光缆的性能要求也越来越高。
3.在汽车、船舶、工程机械、火箭发射塔及航空航天等诸多领域，这些工程应用场景中存在持续性的振动，敷设布放的光缆处在不断的振动中，若光缆柔韧性低、减振能力差，很容易导致光缆中光纤出现持续性的拉伸应力和弯曲应力，从而导致光纤出现裂纹，衰减增加，降低光缆的使用寿命，严重的情况甚至会造成断纤，引发通讯中断事故；
4.目前，在汽车、船舶、火箭发射塔等场景中，对光缆的要求为不填充阻水油膏、重量轻、柔软便于施工和布放，满足单根或成束阻燃等级，因此普遍采用全干式阻燃光缆结构，光纤在松套管中没有固定，在持续的振动环境下，光纤处于振动状态、套管处于振动状态，套管一般采用聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚丙烯(pp)，均属于刚性材质，光纤与套管的内壁相互撞击没有缓冲，造成光纤始终处于“不舒服”的状态，甚至光纤出现裂纹，降低光纤的使用寿命。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种全介质抗振光缆，内涂覆层和外涂覆层都采用阻尼材料，双层阻尼结构可以提高光纤的抗振能力，降低光纤出现裂纹的几率，提高光纤的使用寿命。
6.本技术实施例提供了一种全介质抗振光缆，其包括由内到外依次设置的缆芯和护套层；
7.所述缆芯包括阻尼光纤，且所述阻尼光纤包括由内到外依次设置的芯层、包层、内涂覆层和外涂覆层；
8.所述内涂覆层采用第一阻尼材料，所述外涂覆层采用第二阻尼材料。
9.一些实施例中，所述第一阻尼材料为复合阻尼高分子涂料；
10.和/或，所述第二阻尼材料为复合阻尼高分子涂料或复合阻尼胶；
11.和/或，所述光缆还包括加强件，所述加强件位于所述护套层的外壁与内壁之间；
12.和/或，所述内涂覆层的硬度小于外涂覆层的硬度；
13.和/或，所述护套层采用阻燃材料。
14.一些实施例中，第一阻尼材料、第二阻尼材料的抗拉强度为5～20mpa，断裂伸长率为520％～1000％，损耗因子为0.45～1.0。
15.一些实施例中，所述缆芯还包括缓冲层，所述阻尼光纤和缓冲层由内到外依次设置，所述缓冲层采用第三阻尼材料。
16.一些实施例中，所述第三阻尼材料为复合阻尼高分子涂料。
17.一些实施例中，所述缆芯还包括套管层，所述套管层位于缓冲层外。
18.一些实施例中，所述缆芯还包括保护层，所述保护层位于套管层外，所述保护层采用第四阻尼材料。
19.一些实施例中，所述第四阻尼材料为发泡聚氨酯弹性体、聚氨酯聚氯乙烯复合发泡材料或聚氨酯微胶囊。
20.一些实施例中，所述光缆还包括减振层，所述缆芯、减振层和护套层由内到外依次设置，所述减振层采用第五阻尼材料。
21.一些实施例中，所述第五阻尼材料为粘弹性高阻尼橡胶、改性硅橡胶、聚氨酯复合聚烯烃发泡材料或聚氨酯微胶囊；
22.和/或，所述光缆还包括加强层，所述缆芯、加强层、减振层和护套层由内到外依次设置。
23.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
24.本技术实施例提供的全介质抗振光缆，首先光缆为全介质设计，不含有金属元件，不会出现电磁屏蔽和电磁干扰问题，可以应用在复杂的电磁场景中；其次光缆为全干式结构，不填充油膏；最后，缆芯中的光纤为阻尼光纤，内涂覆层和外涂覆层都采用阻尼材料，双层阻尼结构可以提高光纤的抗振能力，降低光纤出现裂纹的几率，提高光纤的使用寿命。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的阻尼光纤示意图；
27.图2为本技术实施例提供的全介质抗振光缆示意图。
28.图中：1、缆芯；11、阻尼光纤；111、芯层；112、包层；113、内涂覆层；114、外涂覆层；12、缓冲层；13、套管层；14、保护层；2、加强层；3、减振层；4、护套层；5、加强件。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.参见图1和图2所示，本技术实施例提供的一种全介质抗振光缆，其包括由内到外依次设置的缆芯1和护套层4。缆芯1外观结构可以为圆形、椭圆形或者扁平形，根据需要可以为1-12个，缆芯1包括阻尼光纤11，阻尼光纤11为光缆的核心元件，且阻尼光纤11包括由内到外依次设置的芯层111、包层112、内涂覆层113和外涂覆层114，芯层111可为纯二氧化硅、二氧化硅掺杂氧化锗、二氧化硅掺杂氧化铝、二氧化硅掺杂氧化磷等；包层112可为二氧化硅、丙烯酸环氧树脂，芯层111的折射率大于包层112的折射率；内涂覆层113采用第一阻尼材料，外涂覆层114采用第二阻尼材料。
31.阻尼材料的基本原理是损耗能量，材料在经受振动变形时把机械振动能量转变为
热能耗散掉的能力称为阻尼。阻尼越大，输入系统的能量便能在较短时间内损耗完毕，因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间就缩短，所以阻尼为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。
32.本技术实施例提供的全介质抗振光缆，首先光缆为全介质设计，不含有金属元件，不会出现电磁屏蔽和电磁干扰问题，可以应用在复杂的电磁场景中；其次光缆为全干式结构，不填充油膏；最后，缆芯中的光纤为阻尼光纤，内涂覆层和外涂覆层都采用阻尼材料，双层阻尼结构从结构设计层面，消除振动能量对光纤的影响，避免长期的振动造成光纤的二氧化硅包层出现微裂纹，从而可以提高光纤的抗振能力，降低光纤出现裂纹的几率，提高光纤的使用寿命。
33.在一些优选的实施方式中，内涂覆层113的硬度小于外涂覆层114的硬度，这使得内涂覆层的材质对包层起到缓冲作用，外涂覆层的材质可以抵抗成缆工序的压力、摩擦力。
34.在一些优选的实施方式中，护套层4采用阻燃材料，这样使得本技术实施例提供的抗振光缆成为抗振阻燃光缆，满足单根或成束阻燃等级，适合在要求阻燃的场景中应用，护套层4作为光缆的阻燃层，为高阻燃、高硬度、陶瓷化材质，要求氧指数大于或等于50，硬度大于邵氏硬度60d，其材质有多种选择。
35.比如，作为示例，阻燃材料可以为高阻燃聚烯烃，更为具体地，作为示例，高阻燃聚烯烃可为高阻燃聚乙烯、高阻燃聚丙烯。
36.再比如，作为示例，阻燃材料可以为高阻燃弹性体，更为具体地，作为示例，高阻燃弹性体可为高阻燃聚氨酯弹性体、高阻燃尼龙弹性体。
37.在一些优选的实施方式中，形成内涂覆层113的第一阻尼材料可以选择复合阻尼高分子涂料；作为示例，可以选择紫外光固化辛二酸接枝环氧丙烯酸酯、紫外光固化环氧丙烯酸酯共混改性聚氨酯丙烯酸酯、互穿网络丁腈橡胶或半互穿网络乙丙橡胶。
38.在一些优选的实施方式中，形成外涂覆层114的第二阻尼材料可以选择复合阻尼高分子涂料或复合阻尼胶；当选择复合阻尼高分子涂料时，可以与内涂覆层113的涂料相同，但是可以选择性能参数不同，以保证二者硬度不同。
39.而复合阻尼胶为热固化的阻尼材料，可以选择改性硅橡胶接枝共聚物、嵌段增韧的丙烯酸树脂或粘弹性聚氨酯复合阻尼胶。
40.参见图2所示，缆芯1还包括缓冲层12，阻尼光纤11和缓冲层12由内到外依次设置，缓冲层12采用第三阻尼材料。
41.根据需要每个缓冲层12内的阻尼光纤11数量为1-12根，每个缆芯1内可有1-6个缓冲层，这样总的光纤数量可以达到864根。
42.缓冲层12采用第三阻尼材料，第三阻尼材料可以选择复合阻尼高分子涂料，作为示例，比如可为粘弹性高阻尼橡胶、改性硅橡胶接枝共聚物、半互穿网络三元乙丙橡胶、改性发泡聚氨酯，缓冲层12与阻尼光纤11直接接触，阻尼光纤11没有自由活动空间，阻尼光纤11与缓冲层12的接触不能松也不能紧，要求光缆拉直平放，用8n的拉力拉阻尼光纤，1.5-2米长度光缆，阻尼光纤可抽出，5米长度光缆，阻尼光纤不可抽出，缓冲层12对阻尼光纤11起到定位和减振缓冲的双重效果。
43.上述内涂覆层113和外涂覆层114组成的双层阻尼结构形成第一层阻尼减振结构，而缓冲层12采用阻尼材料，形成第二层阻尼减振结构。
44.参见图2所示，缆芯1还包括套管层13，套管层13位于缓冲层12外。
45.套管层13为缆芯1的“骨架”层，为缆芯1起到抗拉、抗压、抗冲击及抗扭转作用，保持缆芯1的结构稳定，一般用刚性低收缩的塑料材质，比如，作为示例，可为聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚丙烯(pp)，或可为聚碳酸酯(pc)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)的双层共挤结构，聚碳酸酯(pc)与聚丙烯(pp)的双层共挤结构。
46.参见图2所示，缆芯1还包括保护层14，保护层14位于套管层13外，保护层14采用第四阻尼材料。
47.保护层14为缆芯1采用阻尼高分子材质，形成第三层阻尼减振结构，作为示例，可为发泡聚氨酯弹性体、聚氨酯聚氯乙烯复合发泡材料、聚氨酯微胶囊，通过控制泡孔大小、通孔或闭孔以及微胶囊的尺寸和数量分布等方式调整材质的阻尼系数。
48.参见图2所示，光缆还包括减振层3，缆芯1、减振层3和护套层4由内到外依次设置，减振层3采用第五阻尼材料。
49.减振层3为缆芯的减振保护层，采用为阻尼高分子材质，形成第四层阻尼减振结构，作为示例，可为粘弹性高阻尼橡胶、改性硅橡胶、聚氨酯复合聚烯烃发泡材料或聚氨酯微胶囊，保护光缆的缆芯。
50.考虑抗振光缆的可制造性，阻尼高分子基于材料的加工性能、成型性、工艺稳定性以及抗振光缆的机械性能、环境性能和抗振性能，结合制造要求，上述各阻尼材料，也即第一阻尼材料～第五阻尼材料的抗拉强度为5～20mpa，断裂伸长率为520％～1000％，损耗因子为0.45～1.0。
51.优选地，上述各阻尼材料，也即第一阻尼材料～第五阻尼材料的抗拉强度小于15mpa，断裂伸长率大于600％，损耗因子大于0.6。
52.参见图2所示，光缆还包括加强层2，缆芯1、加强层2、减振层3和护套层4由内到外依次设置。
53.加强层2为光缆的抗拉元件，为光缆增加抗拉力、抗弯曲力、抗侧压力等机械应力，加强层2的材质有多种选择，作为示例，可为芳纶纱、玻纤纱、涂胶芳纶纱、涂胶玻纤纱或玻纤带，其中，涂胶芳纶纱和涂胶玻纤纱是在纱的表面涂覆了涂层，增加抗拉元件与接触层的附着力，避免在拉力下抗拉元件出现滑动。。
54.参见图2所示，光缆还包括加强件5，加强件5位于护套层4的外壁与内壁之间。
55.加强件5为护套层4的支撑元件，增加护套层4的抗拉力和抗弯曲力，降低护套层4的收缩率，加强件的数量可以根据实际需要选择，比如为2根或4根，嵌入在护套层4的相对位置，外形可以为圆形、椭圆形或者方形，加强件5的材质有多种选择，作为示例，可为玻璃纤维增强塑料杆(gfrp)、芳纶增强塑料杆(kfrp)或纤维增强塑料柔性杆(ffrp)，加强件5的表面有粘接涂层，增加加强件5与护套层4之间的附着力，使加强件5与护套层4形成一个整体，在光缆拉护套进行施工布放时，护套层4不会变形、拉长或损伤。
56.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连
接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。