一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜，它包括呈螺旋狀的UHMW-PE護套（1）、設置于UHMW-PE護套（1）內(nèi)壁上的玻璃纖維紗（2）以及設置于UHMW-PE護套（1）中部的FRP中心加強件（3），F(xiàn)RP中心加強件（3）與FRP中心加強件（3）之間且以FRP中心加強件（3）為圓心均勻分布有多根光纜，PBT/PC復合材料松套管（4）內(nèi)設置有阻水紗（5）和多根呈陣列分布的光纖（6），每根光纜的PBT/PC復合材料松套管（4）均與玻璃纖維紗（2）和FRP中心加強件（3）相切，且每相鄰兩根光纜的PBT/PC復合材料松套管（4）均相切。本發(fā)明的有益效果是：結構緊湊、護光纖穩(wěn)定性高、機械強度高、成本低、重量輕、摩擦系數(shù)低。
【專利說明】一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜。

【背景技術】
[0002]目前，隨著全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡、新一代移信業(yè)務對網(wǎng)絡帶寬的要求越來越高，然而在網(wǎng)絡建設上，隨著管道資源的緊張，用戶對管道的空間利用率、施工效率和維護的便利性等提出了更高的要求。氣吹微纜敷設技術是光纜布線的一項新技術，其主要利用氣吹微纜具有的外徑小、重量輕、摩擦因數(shù)小等特點，使微纜在氣吹敷設過程中大大增加了管道的利用率，減少初期成本投入，同時氣吹敷設方便快捷，有效縮短工程建設周期，近幾年在國際市場上的需求量逐年增加。
[0003]從技術角度講，氣吹微纜覆蓋層絞式微纜、中心管式微纜，提升氣吹光纜的氣吹距離是氣吹微纜的發(fā)展方向，所以如何開發(fā)新技術、新工藝、采用新材料，從多方面研發(fā)外徑小、摩擦系數(shù)低、硬度適中、剛性符合要求，氣吹距離長的氣吹微纜是各光纜廠家需要攻克的技術難題，也是氣吹微纜的發(fā)展趨勢。
[0004]目前，目前傳統(tǒng)氣吹微纜主要是充油式和半干式結構，4-12芯一般使用中心束管式結構、12-144芯一般采用層絞使結構。其中，中心束管式氣吹微纜主要由PE外護套、增強紗、PBT松套管、纖膏、光纖等部分組成。層絞式氣吹微纜PE外護套、增強紗、阻水帶、PBT松套管、填充繩、FRP加強件、纖膏、光纖燈部分組成。兩種結構都屬于非全干式結構。
[0005]傳統(tǒng)充油式和半干式氣吹微纜存在如下問題:(1)充油式光纜在垂直安裝的時候，由于重力作用，油膏會縱向滴流，導致油膏沉積在光纜的下端，而光纜的上段因缺少油膏保護而失去阻水效果。(2)填充阻水油膏增加光纜的重量，提高光纜運輸?shù)碾y度和成本。
(3)充油光纜在安裝過程中必須對填充油膏進行清理，需要借助清潔劑對光纜束芯及光纖進行清洗，這對光纜的施工帶來很多額外的工序以及清潔劑/清潔紙的環(huán)境污染問題，大大增加施工時間和施工費用。(4) PE護套料的摩擦系數(shù)、耐磨性、耐化學腐蝕性、耐環(huán)境開裂性能等物理性能還存在一定局限，導致氣吹微纜的表面摩擦系數(shù)遲遲不能降低，物理性能提升有限。(5)松套管采用PBT材料，強度較低，還會因低溫引起套管回縮而形成光纖衰減超標的現(xiàn)象，影響高寒地區(qū)使用。(6)由于沒有鋼帶及鋁帶的保護，無法實現(xiàn)有效的防鼠效果，容易受到老鼠等的啃咬，導致光纜傳輸中斷。(7)由于沒有金屬加強件光纜的機械性能(拉伸強度、斷裂伸長率、抗壓力)受到一定影響、PE護套材料的物理性能(耐磨性、耐腐蝕性、耐環(huán)境應力開裂性)也影響光纜的實用壽。
[0006]目前，塑料制品、塑料薄膜、塑料造粒、拉絲注塑、管材等這些生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)設備都是采用電熱圈對料筒和模頭進行加熱，使塑料原料熔解塑化后再注模、拉伸，擠出成型產(chǎn)品。電阻式加熱存在以下三個方面的問題:(1)熱損失大:現(xiàn)在企業(yè)采用的電熱圈加熱方式是由電阻絲繞制，圈的內(nèi)外雙面發(fā)熱，其內(nèi)面(緊貼料筒部分)的熱傳導到料筒上，而外面的熱量大部分散失到空氣中，造成電能的損失浪費。(2)環(huán)境溫度上升:由于熱量大量散失，周圍環(huán)境溫度升高，尤其是夏季對生產(chǎn)環(huán)境影響很大，現(xiàn)場工作溫度都超過了 45°C，有些企業(yè)不得不采用空調(diào)降低溫度，這又造成能源的二次浪費。(3)使用壽命短、維修量大:由于采用電阻絲發(fā)熱，其加熱溫度高達300°C左右，電阻絲容易因高溫老化而燒斷，常用電熱圈使用壽命約在半年左右。因此，維修的工作量相對較大。
[0007]此外，由于PE料容易吸潮，當PE料含水量超過0.3%，就會影響擠出，在實際生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)PE料受潮后，擠出護套就會起泡。如泡沫、出現(xiàn)粒狀物或破損。所以受潮PE料使用前應進行預干燥。最好用抽真空、旋轉(zhuǎn)桶加熱去除水分，每次干燥量不得超過干燥器容積3/5。如容人量太大，干燥器內(nèi)物料難以旋轉(zhuǎn)，造成受熱不均，若時間短水分難以除凈，若時間長會使部分物料氧化變色，無法滿足擠出表面的要求。抽真空的真空度應達到0.05MPa以上，否則水分難以去除，加熱溫度宜為90± 10°C，2-3小時，加熱溫度太高PE料會氧化并變色。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種結構緊湊、護光纖穩(wěn)定性高、機械強度高、成本低、重量輕的具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜，它包括呈螺旋狀的UHMW-PE護套、設置于UHMW-PE護套內(nèi)壁上的玻璃纖維紗以及設置于UHMW-PE護套中部的FRP中心加強件，所述的FRP中心加強件與FRP中心加強件之間且以FRP中心加強件為圓心均勻分布有多根光纜，所述的每根光纜均由PBT/PC復合材料松套管、阻水紗和光纖組成，PBT/PC復合材料松套管內(nèi)設置有阻水紗和多根呈陣列分布的光纖，所述的每根光纜的PBT/PC復合材料松套管均與玻璃纖維紗和FRP中心加強件相切，且每相鄰兩根光纜的PBT/PC復合材料松套管均相切。
[0010]所述的FRP中心加強件與FRP中心加強件之間設置有六根光纜。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(1)能夠有效防止低壓電力損壞，保護光纖穩(wěn)定、持久的工作。(2)具有高效穩(wěn)定的加工工藝。(3)使用FRP中心加強件、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)及螺旋式護套結構，能夠有效降低光纜與微管的摩擦系數(shù)，增加與氣流的接觸面積，從而增加氣吹長度。(4)低成本，具有良好的市場優(yōu)勢。(5)本發(fā)明采用全干式結構，全干式光纜是指松套管內(nèi)使用阻水紗，纜芯間隙采用阻水粉和阻水帶等干式阻水物來達到阻水的要求，通俗的說就是整個光纜零油膏，和油膏相比，具有重量輕、光纜接續(xù)方便、無需清洗油膏、與其他材料相容性好等優(yōu)點。(5)采用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)作為低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜的護套材料，雖然類屬聚乙烯家族，但它的線形分子鏈比常規(guī)高密度聚乙烯長十倍一這一獨特的結構，使它具有理想的材料綜合性能，除耐熱性外，耐磨損、耐低溫、耐化學腐蝕、自身潤滑、耐應力開裂抗粘附、優(yōu)良的絕緣性，衛(wèi)生安全、抗沖擊性能在所有塑料中為最高值，并可長期在-169至+ 80°C條件下工作，具有良好的市場優(yōu)勢。(6)你發(fā)明采用全介質(zhì)光纜，不用接地，不會遭雷擊；可以和低壓電力電線同路敷設。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為電磁感應加熱PE料的結構示意圖；
圖3為履帶震動式牽引示意圖； 圖4為兩級供料系統(tǒng)的結構不意圖；
圖5為模具的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明的UHMW-PE護套的結構示意圖；
圖中，1-UHMW-PE護套，2-玻璃纖維紗，3-FRP中心加強件，4- PBT/PC復合材料松套管，
5-阻水紗，6-光纖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述: 如圖1所示，一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜，它包括呈螺旋狀的UHMW-PE
護套1、設置于UHMW-PE護套I內(nèi)壁上的玻璃纖維紗2以及設置于UHMW-PE護套I中部的FRP中心加強件3，所述的UHMW-PE護套I表面采用凹槽及螺紋結構，降低光纜與微管的摩擦系數(shù)，增加與氣流的接觸面積，從而增加氣吹長度。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)及螺旋式護套結構的采用使光纜具有更小的摩擦系數(shù)和更長的氣吹距離。如圖1所示，所述的FRP中心加強件3與FRP中心加強件3之間且以FRP中心加強件3為圓心均勻分布有六根光纜，所述的每根光纜均由PBT/PC復合材料松套管4、阻水紗5和光纖6組成，PBT/PC復合材料松套管4代替了常用的松套管的常規(guī)材料PBT，這樣不僅提高了松套管的強度同時還避免了由于低溫引起的套管回縮而形成光纖衰減超標的現(xiàn)象，完全滿足高寒地區(qū)使用，所述的PBT/PC復合材料松套管4內(nèi)設置有阻水紗5和多根呈陣列分布的光纖6。如圖1所示，所述的每根光纜的PBT/PC復合材料松套管4均與玻璃纖維紗2和FRP中心加強件3相切，且每相鄰兩根光纜的PBT/PC復合材料松套管4均相切。設置于UHMW-PE護套I內(nèi)壁上的玻璃纖維紗2，不僅可以作為光纜抗拉增強部分，還具有極細且脆的材料特點，在鼠類噬咬過程中，粉碎的玻璃渣將傷及老鼠的口腔，使之對光纜產(chǎn)生畏懼感，達到既防水也防鼠咬的效果，具有機械強度高的特點。
[0014]本發(fā)明采用電磁感應加熱PE塑料，如圖2所示，而電磁感應加熱系統(tǒng)是一種利用電磁感應原理將電能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置，電磁控制器將交流電變成直流電，再將直流電轉(zhuǎn)換成高頻高壓電，高速變化的高頻高壓電流流過線圈會產(chǎn)生高速變化的交變磁場，磁場內(nèi)的磁力線透過15-20MM厚隔熱棉通過金屬體內(nèi)時會產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，從而使金屬材料進行高速發(fā)熱，也可理解為由磁力線使金屬內(nèi)的原子產(chǎn)生強烈的撞擊，使金屬材料本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱金屬材料內(nèi)的東西，改變傳統(tǒng)接觸熱傳導方式熱效不高缺陷，達到加熱的目的。感應加熱的優(yōu)勢如下:(1)節(jié)能效果好:相比電阻絲加熱圈而言，節(jié)電效果在30%-70%左右；但相對不同的原料，生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，節(jié)能效果有所變化。在目前已使用的產(chǎn)品中節(jié)電效率最大可達70%。(2)環(huán)境效果好:可顯著降低環(huán)境溫度，由于采用無熱源加熱技術，料筒表面溫度不超過80。C。(3)使用壽命長:加熱線圈連續(xù)運行溫度只有80°C左右，可大大提高其使用壽命，不存在加熱線圈經(jīng)常更換的問題，與電阻絲加熱相比又減少了二次投入。(4)可提高產(chǎn)品產(chǎn)量:由于該產(chǎn)品的發(fā)熱效率高，溫度控制實時準確，料筒內(nèi)外溫度一致，能顯著減少升溫時間，在相同生產(chǎn)條件下，比電熱全加熱方式的預熱時間要減少1/3-2/3，明顯改善了產(chǎn)品的質(zhì)量和提高了生產(chǎn)效率。(5)安全可靠:采用電磁感應加熱，可以使機器表面溫度降低，人體完全可以安全觸摸；避免傳統(tǒng)加熱方式而造成的燒傷、燙傷事故的發(fā)生；保護了員工的生產(chǎn)安全。
[0015]本發(fā)明的PBT/PC復合材料松套管4較傳統(tǒng)的PBT材料松套管相比，具有重量輕、光纜接續(xù)方便、無需清洗油膏、與其他材料相容性好，具有較高的強度及優(yōu)異的溫度性能。如圖3所示，其套塑的加工要點在于獨特的全干式生產(chǎn)工藝及余長形成機制:與填充式套管生產(chǎn)設備相比，套塑機頭處多了氮氣填充裝置，主牽引改為履帶震動式牽引。通過氮氣填充并支撐套管使其成型，通過前后牽引的速差及震動(震動使PBT/PC復合料分子進行排列，形成部分余長，并有效減少后收縮)來形成并調(diào)節(jié)余長。
[0016]本發(fā)明為保證PE料在得到充分干燥的時候不會被氧化，采用如圖4所示的兩級供料系統(tǒng)，第一級料箱容積為200公斤，烘料90°C，這樣溫度低一點可以長時間烘料不會導致PE被氧化，第二級料箱容積為50公斤，烘料100°C，這樣溫度高一點，但是停留時間較短，保證進入機膛的料充分干燥，從而保證了 PE料在被充分干燥時不會被氧化。
[0017]本發(fā)明采用擠出機螺桿長徑比為20:1或25:1，螺桿和機筒間隙為0.14-0.18mm，壓縮比為4:1或3.5:1。
[0018]由于PE料對溫度控制要求較高，溫度太高PE料會引起爐膛壓力不夠?qū)е聰D塑不穩(wěn)，溫度太低不能熔融完全，造成光纜表面有顆粒。參考溫度如下:
I區(qū) 2區(qū) 3區(qū) 4區(qū) 5區(qū)機頭模口150 0C 200 0C 210 0C 225 °C 235 °C 245 °C 255 °C擠出溫度要根據(jù)氣溫、出線速度和PE出膠量大小等作適當調(diào)整，特別要注意兩個點的溫度:一個是擠出機機頭的溫度，因為這是光纜最終的塑形，溫度要設置稍高點，才能保證光纜表面光潔度；另一個是螺膛中段的溫度，溫度太低，PE料不能充分融化，材料加工性能達不到，溫度太高，PE流動性過于好，導致螺膛中段壓力不穩(wěn)而回流，機頭擠膠不穩(wěn)定。因此剛啟動時要先將非穩(wěn)定狀態(tài)下融化的料全部擠出，然后才可生產(chǎn)，以保持PE加工性能的一致。另外，螺桿剛啟動的同時應立即注意觀察螺桿電流儀表，觀察電流是否異常偏大，若電流偏大，此時應及時停機，并調(diào)高加熱溫度或繼續(xù)加熱。
[0019]濾網(wǎng)分為兩層:40目+ 80目或56目+ 80目。由于PE壓力較大，目數(shù)少容易擠破濾網(wǎng)。濾網(wǎng)的作用為:(1)過濾掉微粒雜質(zhì)、焦燒顆粒；(2)增大物流的阻力和反壓力，使PE塑化更均勻；(3)增大壓力，使擠出流量均勻。
[0020]本發(fā)明的螺旋狀UHMW-PE護套I的加工工藝為利用將纜芯進行螺旋式的放線所帶來的扭力及擠壓式模具所帶來的擠壓力將PE料呈螺旋狀擠壓黏結在纜芯上，形成獨特的螺旋護套結構。
[0021]生產(chǎn)本發(fā)明UHMW-PE護套I的模具采用如圖5所示，傳統(tǒng)的PE護套厚度1.0mm左右，較薄，因此控制護層的偏心很嚴格，因為偏心很容易導致壁厚太薄而容易破纜。若是選擇可調(diào)偏心的機頭，則護套擠出時偏心調(diào)節(jié)很困難，所以最好選擇免調(diào)偏心的機頭或稱自定心機頭，進行護套擠出。如果沒有免調(diào)偏心機頭就要在排料的過程中調(diào)好同心度再穿纜生產(chǎn)。
[0022]模具尺寸選擇:(I)光纜部分的模芯口徑按普通玻纖帶光纜選取模具。模具結構尺寸的選擇如
光單元模芯孔徑=4.0mm 模芯承線長度=4 -5 mm 模套孔徑=光纜外徑+ 0-0.5mm 模套承徑長度=2-4mm
(2)護套擠出的新型擠壓式模具
由于是特殊的螺旋型成型模具，所以模具內(nèi)部的壓力必須設計合理，以達到各處較為平衡，才能在生產(chǎn)時均勻控制光纜各點的護層增減，最終生產(chǎn)出達到設計要求的光纜。
[0023]另外，除了模具尺寸，模具安裝環(huán)節(jié)也很重要。需要控制玻纖帶與纜芯進入機頭前和計入機頭后都要保證平行不扭轉(zhuǎn)，才能做出合格的光纜。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜，其特征在于:它包括呈螺旋狀的UHMW-PE護套(I )、設置于UHMW-PE護套(I)內(nèi)壁上的玻璃纖維紗(2)以及設置于UHMW-PE護套(I)中部的FRP中心加強件(3)，所述的FRP中心加強件(3)與FRP中心加強件(3)之間且以FRP中心加強件(3)為圓心均勻分布有多根光纜，所述的每根光纜均由PBT/PC復合材料松套管(4)、阻水紗(5)和光纖(6)組成，PBT/PC復合材料松套管(4)內(nèi)設置有阻水紗(5 )和多根呈陣列分布的光纖(6 )，所述的每根光纜的PBT/PC復合材料松套管(4 )均與玻璃纖維紗(2)和FRP中心加強件(3)相切，且每相鄰兩根光纜的PBT/PC復合材料松套管(4)均相切。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有低摩擦系數(shù)的新型全干式氣吹微纜，其特征在于:所述的FRP中心加強件(3)與FRP中心加強件(3)之間設置有六根光纜。
【文檔編號】G02B6/44GK104516075SQ201410807554
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權日:2014年12月23日
【發(fā)明者】孫義興, 劉 東 申請人:成都亨通光通信有限公司