本發(fā)明涉及光纜領(lǐng)域，具體涉及一種非金屬8字光纜制作方法。

背景技術(shù)：

隨著光纖到戶工程的全面展開，高清iptv及寬帶走進了千家萬戶，根據(jù)寬帶發(fā)展聯(lián)盟最新發(fā)布的2016年第三季度《中國寬帶普及狀況報告》，截至2016年第三季度，我國固定寬帶家庭普及率達到59.6％，而農(nóng)村的情況并不樂觀，很多偏遠山區(qū)甚至連移動信號還未覆蓋，更談不上寬帶，所以農(nóng)村的光通信工程還任重道遠。目前國內(nèi)幾大運營商都在加快農(nóng)村山區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，除了滿足市民日常通信，還肩負著社會的安保問題，例如某地區(qū)進行的“雪亮工程”，該工程以縣鄉(xiāng)村三級綜治中心聯(lián)網(wǎng)為紐帶，以視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心，與專業(yè)化公安“金盾工程”聯(lián)動互補，進一步提升了立體化治安防控體系實戰(zhàn)效能。由于農(nóng)村的環(huán)境多為丘陵和山區(qū)，普通的gyta、gyts或者gyta53并不太適用于農(nóng)村環(huán)境，一方面是gyta或gyts不能自承架空，且不能進行直埋，gyta53雖然能直埋，但是山區(qū)并不適用直埋光纜，并且會使工程造價偏高，另一方面上述光纜都還含有金屬成分在里面，并不能與現(xiàn)有的輸電線路共用桿塔。農(nóng)村通信工程建設(shè)所用光纜應(yīng)具備以下幾個特點：(1)光纜可以直接架空使用，一般檔距在100米以內(nèi)；(2)光纜芯數(shù)小、直徑小，重量輕，利于施工架空；(3)光纜不含金屬，能和其他輸電線路公用桿塔線路。此外，現(xiàn)有的8字纜在長期使用過程中，容易出現(xiàn)應(yīng)變程度較大的問題，傳統(tǒng)的觀點均認(rèn)為此問題是由光纜強度不足而導(dǎo)致，因而現(xiàn)有的研究方向均是朝著提高光纜力學(xué)性能方面在發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種非金屬8字光纜制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中8字纜使用過程中應(yīng)變大的問題，實現(xiàn)提供一種應(yīng)變低、使用壽命長的8字光纜的目的。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種非金屬8字光纜制作方法，包括以下步驟：

(a)對光纖進行著色；

(b)將著色后的光纖通過恒定張力放出，光纖表面涂覆纖膏后通過擠塑機，進入擠塑機擠出的套管內(nèi)；

(c)將含有光纖的套管依次通過一級水槽、二級水槽進行冷卻，其中一級水槽的水溫低于擠塑機溫度、高于二級水槽水溫；之后再通過收線舞蹈輪對套管進行收線；

(d)將步驟(c)中收集的套管與frp吊線通過恒定張力以相同速度分別勻速放出，同時直放一根平行于套管軸線的阻水紗，使該根阻水紗貼緊在套管表面，frp吊線位于套管上方；

(e)使套管和貼緊在套管表面的一根阻水紗一起穿過另外兩個阻水紗筒，另外兩個阻水紗筒的出紗方向相反，使得套管經(jīng)過另外兩個阻水紗筒時，另外兩個阻水紗筒上的阻水紗從不同方向交錯纏繞在套管表面，此時套管表面共有三根阻水紗；

(f)將步驟(e)中得到的套管和三根阻水紗共同用frp帶進行包裹，之后與frp吊線共同進入擠塑機擠制外護套、成型，經(jīng)冷卻水槽冷卻，收線。

現(xiàn)有的8字光纜在長期使用過程中，容易出現(xiàn)應(yīng)變程度較大的問題，傳統(tǒng)觀點均認(rèn)為此問題是由光纜強度不足而導(dǎo)致，因此現(xiàn)有的研究方向均是朝著加大光纜的抗拉抗扭等力學(xué)性能方面在發(fā)展。然而，發(fā)明人在經(jīng)過大量的實踐探索與試驗分析后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)光纜的應(yīng)變問題是由于光纜整體熱傳導(dǎo)系數(shù)過大而導(dǎo)致，在戶外使用的光纜受外界溫度影響很大，特別是對于架設(shè)在農(nóng)村偏遠地區(qū)的光纜，晝夜溫差大、高低溫效應(yīng)顯著，光纜在一天之內(nèi)不斷受外界溫度變化影響，更有四季季節(jié)變換而導(dǎo)致大環(huán)境的溫度變更。在此影響之下，光纜不停進行熱脹冷縮，當(dāng)溫度較低時，光纜收縮，若收縮程度大于了光纜受張力拉伸的程度，則導(dǎo)致了光纜應(yīng)變程度大、整體韌性變低；當(dāng)溫度較高時，光纜伸長，使光纜所受張力不足，整體強度因此而減弱。同時，由于光纜并非由彈性材料制作而成，光纜在不斷的伸長收縮過程中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，復(fù)位能力有限，長此以往，最終導(dǎo)致了變程度較大的問題。而傳統(tǒng)的8字光纜加工工藝難以附著上有效的隔熱材料。針對上述問題，本發(fā)明提出一種非金屬8字光纜制作方法，首先對光纖進行著色，通過不同顏色用于區(qū)分多股光纖；將著色后的光纖通過恒定張力放出，光纖表面涂覆纖膏后通過擠塑機，進入擠塑機擠出的套管內(nèi)，即是用擠塑機擠出的套管包覆在光纖外圍，為光纖提供一層物理保護。由于擠塑機的工作溫度較高，因此依次通過一級水槽、二級水槽進行冷卻。含有光纖的套管經(jīng)過兩級水槽進行冷卻，引起套管回縮，從而使光纖的長度大于套管的長度，光纖在套管內(nèi)呈微彎狀態(tài)(光纖在套管內(nèi)的余長)，當(dāng)套管受到一定拉力伸長時，光纖不至于被拉伸受力，達到保護光纖的目的。其中一級水槽的水溫低于擠塑機溫度、高于二級水槽水溫，即是兩個水槽的冷卻水的水溫逐漸降低，從而極大程度上提高對于余長設(shè)置的可控性，避免溫度驟降導(dǎo)致余長設(shè)置時可控性差、隨機性大的問題，相較于現(xiàn)有技術(shù)具有顯著進步。降溫完畢設(shè)置好余長的光纖通過收線舞蹈輪對套管進行收線。上述步驟中收集的套管內(nèi)部已經(jīng)含有光纖，因此將套管與frp吊線通過恒定張力以相同速度分別勻速放出，同時直放一根平行于套管軸線的阻水紗，使該根阻水紗貼緊在套管表面，frp吊線位于套管上方。即是在制作過程中將frp吊線設(shè)置在套管上方，作為了8字光纜的吊裝部件；同時一根平行于套管軸線的阻水紗作為主阻水紗貼緊在套管表面。之后使套管和貼緊在套管表面的一根阻水紗一起穿過另外兩個阻水紗筒，另外兩個阻水紗筒的出紗方向相反，使得套管經(jīng)過另外兩個阻水紗筒時，另外兩個阻水紗筒上的阻水紗從不同方向交錯纏繞在套管表面，此時套管表面共有三根阻水紗。相較于傳統(tǒng)的阻水紗設(shè)置方式，本發(fā)明中設(shè)置三根阻水紗，其中一根平行于套管軸線的阻水紗作為主阻水紗貼緊在套管表面，還有兩根阻水紗從不同方向交錯纏繞在套管表面，三根阻水紗不斷在套管表面相交，從而使得不管水流從哪個方向進入光纜中接觸到套管，都會無可避免的接觸到至少一個阻水紗，從而迅速導(dǎo)致該局部的阻水紗遇水膨脹，徹底避免水流繼續(xù)進入光纜中，從而極大的提高光纜的防水性能。將上述步驟中得到的套管和三根阻水紗共同用frp帶進行包裹，之后與frp吊線共同進入擠塑機擠制外護套、成型，經(jīng)冷卻水槽冷卻，收線。frp即玻璃纖維強化塑料，具有質(zhì)輕而硬、不導(dǎo)電、機械強度高、回收利用少、耐腐蝕等特性，能夠滿足自承式光纜的承載要求。同時，frp材料具有優(yōu)良的絕緣、隔熱性能，其熱導(dǎo)率很低，在常溫下為1.25～1.67kj/(m·h·k)，只有金屬的1/100～1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。使用frp吊線，摒棄了傳統(tǒng)金屬吊線導(dǎo)熱系數(shù)高，熱量傳遞很快、無法隔熱的問題，從而降低了外界與光纜內(nèi)部的熱交換，以此提高光纜的溫度穩(wěn)定性。針對傳統(tǒng)的8字光纜加工工藝難以附著上有效的隔熱材料的問題，本發(fā)明通過兩次擠塑機分別對套管和外護套進行擠制成型的方式，將frp吊線固定包覆在外護套中，將frp帶固定在套管和外護套之間，由擠塑工藝的瞬間高溫實現(xiàn)非金屬的frp材料與套管和外護套的緊密附著，無論外界溫度怎么變化，都不會超過擠塑機的工作溫度，因此不會導(dǎo)致frp材料受溫度變化而脫落松動的情況發(fā)生。發(fā)明人也考慮過使用同樣能夠滿足強度需求的kfrp(芳綸纖維加強芯)材料，但是kfrp材料不僅價格遠高于frp材料，性價比很低，而且導(dǎo)熱率2.78～3.15kj/(m·h·k)，高于本申請中的frp材料的二至三倍，其隔熱效果仍然有限。因此，本申請中的frp吊線、frp帶相較于其他材料，能夠極大的降低熱傳遞效率，降低應(yīng)變程度、提高使用壽命。此外，設(shè)置frp帶是由于吊線采用非金屬的frp材料，為了進一步確保強度、滿足架空需要，在外護套與套管之間設(shè)置frp帶，用于提高整體強度與抗拉能力，使得自承能力不低于傳統(tǒng)金屬吊線。同時能夠更加降低外界與內(nèi)部光纖的熱交換，以此提高溫度穩(wěn)定性，降低熱脹冷縮幅度。此外，由于摒棄了傳統(tǒng)金屬吊線結(jié)構(gòu)，使用不導(dǎo)電的frp吊線和非金屬的frp帶作為加強層，使得本發(fā)明能夠和電力線纜公用桿塔，避免了強電引入，即使電力線纜的電源在特殊情況下搭上光纜，也無法將電流引入通信設(shè)備或家庭中，從而杜絕強電引入導(dǎo)致的觸電事故發(fā)生，因此本發(fā)明還能夠極大程度上提高光纜使用過程中的安全性能。

優(yōu)選的，所述的步驟(a)包括以下分步：(a-1)用恒定張力放出光纖，使光纖依次通過除靜電裝置、油墨涂覆裝置，再通過固化爐進行固化；(a-2)通過牽引機構(gòu)控制固化完成后的光纖的輸出張力，并再次通過除靜電裝置后進行收線。光纖在涂覆油墨之前先去除光纖上面的靜電，避免靜電吸附空氣中的異物影響光纖表面平滑。之后進行油墨涂覆與固化，完成固化后又再次進行除靜電，以確保光纖在進行收線盤繞時表面沒有吸附雜物，確保光纖收線整齊。

優(yōu)選的，所述固化爐中包括至少兩次紫外線固化。使用紫外線固化有利于提高固化效率、同時還能夠?qū)崿F(xiàn)殺菌效果。固化至少兩次以確保固化質(zhì)量。

優(yōu)選的，所述一級水槽的水溫比二級水槽的水溫高150～200℃。由于擠塑機工作溫度一般大于200℃，因此設(shè)置用于冷卻的一級水槽的水溫比二級水槽的水溫高150～200℃，能夠使得兩個水槽的冷卻水溫均大于0℃的情況下實現(xiàn)分級冷卻。同時，發(fā)明人在大量實踐中發(fā)現(xiàn)，若兩個水槽水溫過于接近，會使得二級水槽對于余長設(shè)置的貢獻非常低下，導(dǎo)致二級水槽所能提供的實際作用微弱，有悖于發(fā)明人設(shè)置兩級水槽進行逐級降溫從而提高余長可控性的初衷。若是兩個水槽中的溫差大于200℃，又會導(dǎo)致余長產(chǎn)生的80％左右都發(fā)生在二級水槽內(nèi)，導(dǎo)致一級水槽所能提供的實際作用微弱。因此，發(fā)明人在經(jīng)過長期實踐后才得出一級水槽的水溫比二級水槽的水溫高150～200℃的最優(yōu)方案，此區(qū)間內(nèi)的溫差設(shè)置能夠確保一級水槽與二級水槽對于余長產(chǎn)生的貢獻度接近相當(dāng)，從而確保提高余長設(shè)置時的可控性。

優(yōu)選的，步驟(b)中所述擠塑機擠出的套管為pbt套管。通過pbt材料隔絕空氣、水分，確保光纖在穩(wěn)定安全的環(huán)境下工作，同時避免承受外界的機械損傷等。

優(yōu)選的，步驟(c)中通過收線舞蹈輪對套管進行收線時，控制收線速度以確保張力不變。即是使得首先過程中張力

優(yōu)選的，步驟(f)中經(jīng)冷卻水槽冷卻后，先進入蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)排水，再收線。使得光纜表面水分被充分蒸發(fā)后再進行收線，避免潮濕狀態(tài)下就進行收線影響后期正常使用。

優(yōu)選的，所述蒸發(fā)裝置內(nèi)部的空氣溫度80～120°、空氣濕度≤10％。即是使得蒸發(fā)裝置內(nèi)部處于高溫低濕的環(huán)境中，從而使得光纜在通過蒸發(fā)裝置時能夠快速的將表面水分蒸發(fā)掉，以此提高蒸發(fā)效率。

優(yōu)選的，步驟(f)中所述外護套由pe材料擠制而成。確保常規(guī)絕緣防水性能的同時，利用pe材料質(zhì)輕的特點，降低光纜自重，減少自身載荷。

優(yōu)選的，步驟(f)中所述frp帶至少包裹三層。三層或三層以上的frp帶能夠充分提高套管外部的物理強度，提供更為安全的保護與緩沖帶，同時相較于單層結(jié)構(gòu)，其隔熱效果更有顯著提升。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種非金屬8字光纜制作方法，克服了傳統(tǒng)觀點認(rèn)為8字纜應(yīng)變程度較大是由于強度不足而導(dǎo)致的技術(shù)偏見，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)光纜的應(yīng)變問題是由于光纜整體熱傳導(dǎo)系數(shù)過大而導(dǎo)致，在此基礎(chǔ)上，通過兩次擠塑機分別對套管和外護套進行擠制成型的方式，將frp吊線固定包覆在外護套中，將frp帶固定在套管和外護套之間，由擠塑工藝的瞬間高溫實現(xiàn)非金屬的frp材料與套管和外護套的緊密附著，無論外界溫度怎么變化，都不會超過擠塑機的工作溫度，因此不會導(dǎo)致frp材料受溫度變化而脫落松動的情況發(fā)生。

2、本發(fā)明一種非金屬8字光纜制作方法，將著色后的光纖通過恒定張力放出，光纖表面涂覆纖膏后通過擠塑機，進入擠塑機擠出的套管內(nèi)，即是用擠塑機擠出的套管包覆在光纖外圍，為光纖提供一層物理保護。再依次通過一級水槽、二級水槽進行冷卻。兩個水槽的冷卻水的水溫逐漸降低，從而極大程度上提高對于余長設(shè)置的可控性，避免溫度驟降導(dǎo)致余長設(shè)置時可控性差、隨機性大的問題，相較于現(xiàn)有技術(shù)具有顯著進步。

3、本發(fā)明一種非金屬8字光纜制作方法，摒棄了傳統(tǒng)金屬吊線結(jié)構(gòu)，使用不導(dǎo)電的frp吊線和frp帶作為加強層，使得本發(fā)明能夠和電力線纜公用桿塔，避免了強電引入，即使電力線纜的電源在特殊情況下搭上光纜，也無法將電流引入通信設(shè)備或家庭中，從而杜絕強電引入導(dǎo)致的觸電事故發(fā)生，因此本發(fā)明還能夠極大程度上提高光纜使用過程中的安全性能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明具體實施例中光纜的拉伸附加衰減曲線圖；

圖2為本發(fā)明具體實施例中光纜的拉伸應(yīng)變曲線圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1：

一種非金屬8字光纜制作方法，包括以下步驟：(a)對光纖進行著色；(b)將著色后的光纖通過恒定張力放出，光纖表面涂覆纖膏后通過擠塑機，進入擠塑機擠出的套管內(nèi)；(c)將含有光纖的套管依次通過一級水槽、二級水槽進行冷卻，其中一級水槽的水溫低于擠塑機溫度、高于二級水槽水溫；之后再通過收線舞蹈輪對套管進行收線；(d)將步驟(c)中收集的套管與frp吊線通過恒定張力以相同速度分別勻速放出，同時直放一根平行于套管軸線的阻水紗，使該根阻水紗貼緊在套管表面，frp吊線位于套管上方；(e)使套管和貼緊在套管表面的一根阻水紗一起穿過另外兩個阻水紗筒，另外兩個阻水紗筒的出紗方向相反，使得套管經(jīng)過另外兩個阻水紗筒時，另外兩個阻水紗筒上的阻水紗從不同方向交錯纏繞在套管表面，此時套管表面共有三根阻水紗；(f)將步驟(e)中得到的套管和三根阻水紗共同用frp帶進行包裹，之后與frp吊線共同進入擠塑機擠制外護套、成型，經(jīng)冷卻水槽冷卻，收線。所述的步驟(a)包括以下分步：(a-1)用恒定張力放出光纖，使光纖依次通過除靜電裝置、油墨涂覆裝置，再通過固化爐進行固化；(a-2)通過牽引機構(gòu)控制固化完成后的光纖的輸出張力，并再次通過除靜電裝置后進行收線。所述固化爐中包括至少兩次紫外線固化。所述一級水槽的水溫比二級水槽的水溫高150℃。步驟(b)中所述擠塑機擠出的套管為pbt套管。步驟(c)中通過收線舞蹈輪對套管進行收線時，控制收線速度以確保張力不變。步驟(f)中經(jīng)冷卻水槽冷卻后，先進入蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)排水，再收線。所述蒸發(fā)裝置內(nèi)部的空氣溫度100°、空氣濕度≤10％。步驟(f)中所述外護套由pe材料擠制而成。步驟(f)中所述frp帶至少包裹三層。附圖1、附圖2分別為通過本方法所制造而成的光纜的拉伸附加衰減曲線和拉伸應(yīng)變曲線。其中附圖1中橫坐標(biāo)單位為kn；縱坐標(biāo)單位為％。附圖2中橫坐標(biāo)單位為kn，縱坐標(biāo)單位為db。

本實施例中所制造而成的光纜的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示：

已知光纜的等效線膨脹系數(shù)公式為：

其中ai為第i種材料的線膨脹系數(shù)，那么通過計算本光纜的等效線膨脹為16.9。

如果該光纜的使用溫度范圍為-40℃-+60℃，常溫假定為20℃，則：

低溫收縮為al＝δt×αe＝0.00109＝1.01‰

高溫伸長為ah＝δt×ae＝0.00076＝0.67‰

由此可知，在低溫(-40℃)情況下會使光纜的余長間接增大1‰左右，由于該光纜主要被用于架空，而架空所受的張力可以抵消光纜的低溫收縮，所以低溫收縮不會因為余長增大導(dǎo)致衰減的增大。而在高溫(+60℃)情況下會間接減小0.7‰，且在長期張力運行下，該光纜的纜應(yīng)變僅在1.2‰左右，遠低于常規(guī)普通光纖的應(yīng)變程度。說明根據(jù)本方法所制造而成的光纜，相較于現(xiàn)有技術(shù)，在降低應(yīng)變程度方面具有顯著進步。

附圖1為對本實施例中的8字光纜在高溫(+60℃)下進行拉伸衰減試驗所得曲線；附圖2為對本實施例中的8字光纜在低溫(-40℃)下進行拉伸試驗的應(yīng)變曲線。根據(jù)圖1、圖2中的曲線可知，本光纖的衰減性能能夠滿足光纖正常使用，同時光纖的應(yīng)變基本在1500n時開始才有，抗拉性能還略優(yōu)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，這說明本方案中的frp帶也起到一定的承力作用，因此本發(fā)明還取得了意料不到的技術(shù)效果。

下表為本實施例所制造而成的光纜在不同外界溫度環(huán)境下進行衰減試驗后得到的數(shù)據(jù)(單位：db/km)：

從上表中可以得出，本發(fā)明中的單模光纖在1310nm波長傳輸時衰減值在0.32～0.33db/km，在1550nm波長傳輸時衰減值基本低于0.19db/km，其衰減程度遠低于傳統(tǒng)金屬吊線；同時，發(fā)明人也采用kfrp材料制作吊線和加強層，制成另外一種光纖進行了對比試驗，試驗結(jié)果表明該對比光纜在1310nm波長傳輸時衰減值在0.34～0.35db/km，在1550nm波長傳輸時衰減值均高于0.19db/km，因此，本發(fā)明除了上述論證的諸多有益效果外，還對降低光纖衰減產(chǎn)生了預(yù)料之外的技術(shù)效果。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。