一种柔性扁平光缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及光缆结构设计及制备领域，尤其是指一种柔性扁平光缆及其制备方法。

背景技术

当前综合布线市场格局主要呈现为两大块，一类为智能建筑布线市场、另一类是数据中心布线市场。在智能建筑布线市场中智能家居的兴起对家居布线又提出了更高的需求，家居布线和智能家居系统完美结合，家居布线从前面的配线管理进一步延伸到能存储、外理、交换数据的信息融合功能的实现传统综合布线系统市场提出了更高的要求；产品方面会在模块化、高密度、预端接、高阻燃、短链路测试方面提出更高要求。

而作为实现这些功能的载体——光缆，在智能建筑布线环境中具有良好机动性、耐环境性能及良好的柔韧性的光缆日益倍受人们的青睐，在家居布线的过程，为了与建筑形状匹配经常会出现直角布线的情况，由于现有光缆自身的结构限制：采用中心加强件、护套柔韧性不高的原因，现有光缆很难达到90°弯折的直角走线、在施工的过程中也无法实现反复弯折，无法满足智能建筑布线环境的要求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的光缆无法满足智能建筑布线环境要求的情况，提供一种柔性扁平光缆及其制备方法，光缆柔韧性强，能够实现反复弯折。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性扁平光缆，包括缆芯和包覆在缆芯外的护套层，所述护套层的截面为扁平状，所述护套层包括平直侧壁和弧形侧壁，所述缆芯设置在护套层的中心轴孔中，围绕所述缆芯设置有两条对称的平直侧壁和两条对称的弧形侧壁，在两个所述平直侧壁中均开设有至少一条与平直侧壁延伸方向相同的扁平型通孔，在两个所述弧形侧壁内均开设有与弧形侧壁延伸方向相同的弧形通孔，两道所述弧形通孔对称设置在缆芯的两侧。

在本发明的一个实施例中，所述护套层为柔性阻燃材料制成，所述护套层包含重量份数计的聚氯乙烯55-65份、乙烯-四氟乙烯共聚物30-45份、热塑性聚氨酯弹性体橡胶20-30份、碳纳米管改性的聚醚醚酮10-20份、阻燃剂5-10份、相容剂3-5、润滑剂1-3份。

在本发明的一个实施例中，沿所述平直侧壁延伸方向开设有多条扁平型通孔，多条扁平型通孔等间距设置。

在本发明的一个实施例中，在所述扁平型通孔和弧形通孔中填充有加强单元，所述加强单元为玻璃纱或芳纶纱。

在本发明的一个实施例中，所述缆芯外包覆有阻水层，所述阻水层为阻水带。

在本发明的一个实施例中，所述阻水带绕包或纵包在所述缆芯外周。

在本发明的一个实施例中，所述缆芯包括松套管和设置在松套管内的若干光纤单元。

在本发明的一个实施例中，所述光纤单元包括散状光纤、光纤带或光纤束。

在本发明的一个实施例中，所述松套管内还填充有阻水单元，所述阻水单元为阻水纱或阻水纤油膏。

解决上述技术问题，本发明还提供了一种柔性扁平光缆的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备光纤单元，对裸光纤进行着色处理，将着色后的光纤进行并带或集束处理；

S2、控制光纤单元的放线和收线张力，采用注塑机在光纤单元外部挤管成型松套管，在挤塑成型的过程中，随光纤单元同步在所述松套管内填充阻水单元；

S3、在步骤S2得到的缆芯上绕包或纵包阻水带；

S4、控制缆芯的放线和收线张力，采用护套机在包覆有阻水带的缆芯外部挤压成型护套层，护套机的挤出模腔为扁平状，使挤出护套层的截面为扁平状，在挤出模腔内设置有多孔道挤出模头，在护套层内形成扁平型通孔和弧形通孔，随缆芯同步在在通孔内填充芳纶纱或玻璃纱。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的柔性扁平光缆设置扁平状结构的护套层，将缆芯设置在护套层的中心轴孔中，围绕缆芯设置有两条对称的平直侧壁和两条对称的弧形侧壁，在两个平直侧壁中均开设有至少一条与平直侧壁延伸方向相同的扁平型通孔，在两个所述弧形侧壁内均开设有与弧形侧壁延伸方向相同的弧形通孔，两道所述弧形通孔对称设置在缆芯的两侧；本发明中在所述护套层内设置扁平型通孔和弧形通孔，使护套层镂空设计，这样在对光缆进行弯折布线时，镂空设置的护套层在弯折时能够预留一定的弯折空间，并且，本申请的光缆不仅能够满足沿其轴向延伸方向上的弯折，扁平状的结构设置，还能够使光缆自身沿径向方向弯折，使本发明的光缆能够贴敷铺设在建筑的转角处；

本发明所述的柔性扁平光缆的制备方法，采用扁平状的挤出模腔和多孔道挤出模头配合，能够生产制备出护套层中带有扁平型通孔和弧形通孔的柔性扁平光缆，使光缆具有一定的柔韧性，既能实现沿其轴向延伸方向上的弯折，也能实现光缆自身沿径向方向弯折，满足智能建筑布线环境的要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明柔性扁平光缆的截面结构示意图；

图2是本发明柔性扁平光缆的一实施例的截面结构示意图；

图3是本发明柔性偏平光缆的另一实施例的截面结构示意图；

图4是本发明柔性偏平光缆的制备方法的流程图。

说明书附图标记说明：1、光纤单元；2、阻水单元；3、松套管；4、阻水层；5、护套层；51、平直侧壁；52、弧形侧壁；6、扁平型通孔；7、弧形通孔；8、加强单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种柔性扁平光缆，包括缆芯和包覆在缆芯外的护套层5，所述护套层5的截面为扁平状，所述护套层5包括平直侧壁51和弧形侧壁52，所述缆芯设置在护套层5的中心轴孔中，围绕所述缆芯设置有两条对称的平直侧壁51和两条对称的弧形侧壁52，在两个所述平直侧壁51中均开设有至少一条与平直侧壁51延伸方向相同的扁平型通孔6，在两个所述弧形侧壁52内均开设有与弧形侧壁52延伸方向相同的弧形通孔7，两道所述弧形通孔7对称设置在缆芯的两侧，本发明中在所述护套层5内设置扁平型通孔6和弧形通孔7，使护套层5镂空设计，这样在对光缆进行弯折布线时，镂空设置的护套层5在弯折时能够预留一定的弯折空间，并且，本申请的光缆不仅能够满足沿其轴向延伸方向上的弯折，扁平状的结构设置，还能够使光缆自身沿径向方向弯折，使本发明的光缆能够贴敷铺设在建筑的转角处。

具体地，本发明中，为了进一步满足光缆的弯折需求，本发明不仅从光缆护套层5的结构上进行改进，还对光缆护套层5的材料进行改进，所述护套层5为柔性阻燃材料制成，所述护套层5包含重量份数计的聚氯乙烯55-65份、乙烯-四氟乙烯共聚物30-45份、热塑性聚氨酯弹性体橡胶20-30份、碳纳米管改性的聚醚醚酮10-20份、阻燃剂5-10份、相容剂3-5、润滑剂1-3份。

本发明的技术方案中，护套层的具体组份如下表1：

表1

其中，所述聚氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物作为生产护套层的基料：聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可作低频绝缘材料，其化学稳定性也好。此外，聚氯乙烯还具有较好抗弯、抗压和抗冲击能力；乙烯-四氟乙烯共聚物是最强韧的氟塑料，其各种机械性能达到较好的平衡，如抗撕拉极强、抗张强度高、中等硬度、出色的抗冲击能力、伸缩寿命长。它在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍。此外，乙烯-四氟乙烯共聚物还是良好的电介质材料，绝缘强度高，电阻率高。

采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶进一步提高护套层的柔软性及弯曲性，热塑性聚氨酯弹性橡胶是一种新型的有机高分子合成材料，具有突出的柔软性及弹性，可伸长至其原长度的300％-600％而不变形。其次，该橡胶还具有机械强度高、硬度大、强度高的特点。该橡胶的柔软性及回弹力均优于普通聚氨酯及聚氯乙烯。

采用碳纳米管改性的聚醚醚酮，将碳纳米管与聚醚醚酮相容，使得碳纳米管能够与其他组分基体之间产生良好的相容性，并且加入相容剂进一步增强了碳纳米管与其他组分基体之间的相容性，使得碳纳米管均匀地分散于基体材料之中。当护套层基体收到外力作用时，碳纳米管周围就会产生应力集中效应，引发基体树脂产生微裂纹，吸收能量；由于碳纳米管的比表面积大，表面能高，通过聚醚醚酮与其他基体的粘结强度高，在外力的作用下，碳纳米管引发更多的微裂纹而不至于脱粘，从而吸收更多的能量。此外，在纳米复合材料的晶界区，由于扩散系数大且存在大量的短程快扩散路径，受外界冲击时，碳纳米管之间可通过晶界区的快扩散产生相对滑移，使初发的微裂纹迅速弥合，从而增强了材料的强度和韧性，达到增韧的目的。因此，由该护套料制备得到的护套具有良好的韧性。

并且，碳纳米管具有良好的阻燃的作用，在聚合物的燃烧过程中能形成了网络结构的积炭隔热保护层，致密且无裂纹，阻碍了热量和质量的传递，从而增强了聚合物的阻燃性；再次，碳纳米管在燃烧过程中形成网络结构，阻隔了气体的传输，从而提高了高分子材料的阻燃性能。此外，在护套料中还包括阻燃剂，碳纳米管与阻燃剂配合使用，能产生协同阻燃的效应，进一步增强了护套的阻燃的性能。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，沿所述平直侧壁51延伸方向开设有多条扁平型通孔6，多条扁平型通孔6等间距设置，在缆芯的上下两侧的平直侧壁51上均设置有多条扁平型通孔6，缆芯上下两侧的扁平型通孔6对称设置；多条扁平型通孔6结构相比于单条扁平型通孔6，使其护套层5的支撑结构更加稳定，防止在护套层5在扁平型通孔6处塌陷；

并且，在本实施例中，在所述扁平型通孔6和弧形通孔7中填充有加强单元，所述加强单元8为玻璃纱或芳纶纱，所述玻璃纱或芳纶纱为柔性材料，其本身为纱线结构，不会影响光缆的弯折性能，一方面，采用玻璃纱或芳纶纱能够对扁平型通孔6和弧形通孔7进行填充，防止扁平型通孔6和弧形通孔7处塌陷，另一方面，设置玻璃纱或芳纶纱也能够进一步提高光缆整体的抗拉性能。

参照图3所示，在本发明的另一个实施例中，所述缆芯外包覆有阻水层4，所述阻水层4为阻水带，所述阻水带绕包或纵包在所述缆芯外周；采用纵包方式包覆阻水带时，阻水带的搭边宽度大于5mm；采用绕包阻水带时，阻水带的绕包重叠率为25％～45％。

在上述两个实施例中，所述缆芯包括松套管3和设置在松套管3内的若干光纤单元1；根据具体的需求情况，所述光纤单元1可以设置为散状光纤、光纤带或光纤束。

具体地，为了保证松套管3内的阻水效果，所述松套管3内还填充有阻水单元2，所述阻水单元2为阻水纱或阻水纤油膏；在全干式光缆中，所述阻水单元2采用阻水纱；在半干式光缆中，所述阻水单元2采用阻水纤油膏。

参照图4所示，一种柔性扁平光缆的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备光纤单元，对裸光纤进行着色处理，按照光纤色谱对裸光纤进行着色和固化，根据实际使用需求将着色后的光纤采用并带树脂进行并带或集束处理，在并带处理后检测光纤带的平整度，在集束处理后检测光纤束的圆整性；

S2、控制光纤单元的放线和收线张力，使光纤单元的收线张力大于放线张力，能够使光纤单元在松套管内具有一定的余长，将光纤单元引入到注塑机的机头中，采用注塑机在光纤单元外部挤管成型松套管，控制松套管的管径和壁厚，防止松套管出现偏心的情况，在挤塑成型的过程中，随光纤单元同步在所述松套管内填充阻水单元；

S3、在步骤S2得到的缆芯上绕包或纵包阻水带；采用纵包方式包覆阻水带时，阻水带的搭边宽度大于5mm；采用绕包阻水带时，阻水带的绕包重叠率为25％～45％

S4、控制缆芯的放线和收线张力，将缆芯引入到护套机的机头中，采用护套机在包覆有阻水带的缆芯外部挤压成型护套层，护套机的挤出模腔为扁平状，使挤出护套层的截面为扁平状，在挤出模腔内设置有多孔道挤出模头，在护套层内形成扁平型通孔和弧形通孔，随缆芯同步在在通孔内填充芳纶纱或玻璃纱。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。