一种干式全介质耐火光缆及其制造方法与流程

1.本技术涉及通信光缆技术领域，特别涉及一种干式全介质耐火光缆及其制造方法。


背景技术：

2.目前光缆已经被大量布放于通信机房、数据中心、矿井、核电设施、高层楼宇、机场、地铁以及大型公共场所。一旦发生火灾，光缆因烧坏而造成通信线路中断，会给企业运作带来损失，给公共交通等运营带来风险，给广大群众生活造成诸多不便，因此对于光缆的阻燃耐火性能要求也越来越高。
3.相关技术提供的阻燃耐火光缆尽管可以起到一定的阻燃耐火性能，然而仍然存在一些弊端。比如光缆硬度大，弯曲半径大，不适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放；再比如，在发生火灾后，光缆外护套和各种铠装层可以起到阻燃的效果，但是火焰灼烧的热量会传递到缆内，导致油膏和松套管熔化成液态并附着在光纤上，当火焰被熄灭后，附着在光纤上的液态塑料聚合物会逐步冷却凝固，体积收缩硬度增大同时弹性模量增加，塑料收缩产生的应力直接作用在光纤上，引起光纤大的弯曲(宏弯)或微小的弯曲(微弯)，造成光纤衰减增加，甚至由于局部的峰值载荷造成断纤，从而无法在火焰熄灭冷却后保持光缆线路的完整性。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种干式全介质耐火光缆及其制造方法，以解决相关技术中阻燃耐火光缆存在的因光缆硬度大，弯曲半径大，不适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放，以及无法在火焰熄灭冷却后保持光缆线路完整性的问题。
5.本技术实施例提供了一种干式全介质耐火光缆，其包括：
6.中心加强件，沿所述中心加强件的径向，所述中心加强件外侧由内到外依次设置有耐火层和护套层；
7.若干光纤子缆，所述光纤子缆位于所述耐火层内，并绞合于所述中心加强件上；所述光纤子缆包括光纤以及由内到外依次设于所述光纤外侧的光纤保护层、铠装层和子缆护层；
8.所述中心加强件和铠装层均采用非金属材质。
9.一些实施例中，所述光纤保护层采用热熔性材料，且抗拉强度为5～10mpa，断裂伸长率为150％～500％；或，
10.所述光纤保护层采用自粘性塑料薄膜，且抗拉强度为10～20mpa，断裂伸长率为100％～300％。
11.一些实施例中，所述铠装层采用芳纶纱、玻璃纤维纱，芳纶纱编织带、玻璃纤维带、玻璃纤维增强塑料杆gfrp、芳纶增强塑料杆kfrp或者纤维增强塑料柔性杆ffrp；和/或，
12.所述铠装层外表面至少部分嵌入所述子缆护层内；和/或，
13.所述子缆护层采用阻燃聚烯烃、阻燃聚酯弹性体、阻燃尼龙或者阻燃聚氨酯材料；和/或，
14.所述耐火层包括多层耐火云母带，所述耐火云母带采用绕包工艺全包覆在所有的所述光纤子缆外，且相邻两层耐火云母带的绕包方向相反；和/或，
15.所述中心加强件表面设有粘接涂层，所述中心加强件通过粘接涂层与所述子缆护层连接；和/或，
16.所述中心加强件采用玻璃纤维增强塑料杆gfrp、芳纶增强塑料杆kfrp或者纤维增强塑料柔性杆ffrp。
17.一些实施例中，所述护套层包括由内到外依次设置的内护套和外护套；
18.所述内护套的氧指数大于或等于45，硬度大于邵氏硬度55d；
19.所述外护套的氧指数大于或等于35，抗拉强度大于16mpa，滑动摩擦系数小于0.25。
20.一些实施例中，所述内护套采用陶瓷化阻燃聚烯烃或阻燃弹性体，所述外护套采用阻燃聚烯烃或阻燃弹性体。
21.本技术实施例还提供了一种干式全介质耐火光缆的制造方法，其包括如下步骤：
22.以中心加强件为中心，将光纤子缆绞合于所述中心加强件外围，得到缆芯；
23.将耐火层的原料从绕包机上拉出，并缠绕在所述缆芯上，以形成耐火层；
24.将护套层的原料经挤出机挤出，以在耐火层上形成护套层，得到干式全介质耐火光缆。
25.一些实施例中，所述护套层包括内护套和外护套；
26.将护套层的原料经挤出机挤出，以在耐火层上形成护套层，包括如下步骤：
27.通过挤出机，将内护套的原料和外护套的原料同时挤出，并通过分流锥，挤进所述挤出机的机头中，以在耐火层上形成双层的护套层。
28.一些实施例中，所述制造方法还包括制造光纤子缆的步骤，且制造光纤子缆的步骤包括：
29.将包覆了光纤保护层的光纤束从放线架上拉出，匀速通过集线模的中心孔和挤出机内模的中心孔，其中，所述光纤束包括若干光纤；
30.将铠装层的原料从放纱架上拉出，匀速通过集线模的外层孔和挤出机内模的外层孔；
31.通过挤出机，将子缆护层的原料挤出，并通过分流锥，挤进挤出机的机头中，以在铠装层外形成子缆护层，得到光纤子缆。
32.一些实施例中，所述制造方法还包括制造光纤保护层的步骤。
33.一些实施例中，当所述光纤保护层采用热熔性材料时，制造光纤保护层的步骤包括：
34.将若干光纤均匀单向绞合，以形成光纤束；
35.通过挤出机，将热熔性材料挤出，并通过分流锥，挤进挤出机的机头中，以在所述光纤束外形成光纤保护层；
36.当所述光纤保护层采用自粘性塑料薄膜，且壁厚d为0.01≤d≤0.015mm时，制造光纤保护层的步骤包括：
37.将若干光纤均匀单向绞合，以形成光纤束；
38.将自粘性塑料薄膜从放带架拉出，通过逐级成型纵包台，在光纤束的表面包覆保护薄膜，以形成光纤保护层，其中，保护薄膜的搭接宽度为自粘性塑料薄膜宽度的15％～50％；
39.当所述光纤保护层采用自粘性塑料薄膜，且壁厚d为0.015＜d≤0.04mm时，制造光纤保护层的步骤包括：
40.将若干光纤均匀单向绞合，以形成光纤束；
41.将自粘性塑料薄膜从放带架拉出，通过放带架旋转装置，在光纤束的表面缠绕保护薄膜，以形成光纤保护层，其中，保护薄膜的搭接宽度为自粘性塑料薄膜宽度的10％～30％。
42.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
43.本技术实施例提供了一种干式全介质耐火光缆，光缆结构紧凑，中心加强件和铠装层均采用非金属材质，为全介质结构设计，可以降低光缆硬度和弯曲半径，以使光缆适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放。
44.光纤子缆中不含有填充油膏，可以避免油膏和松套管熔化成液态并附着在光纤上，进而避免液态塑料聚合物冷却凝固成塑料时，塑料收缩产生的应力引起光纤大的弯曲(宏弯)或微小的弯曲(微弯)，从而可以保证在火焰熄灭冷却后保持光缆线路的完整性。
附图说明
45.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。
46.图1为本技术实施例提供的干式全介质耐火光缆断面示意图。
47.图中：1、中心加强件；2、耐火层；3、护套层；31、内护套；32、外护套；4、光纤子缆；41、光纤；42、光纤保护层；43、铠装层；44、子缆护层。
具体实施方式
48.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。
49.本技术实施例提供了一种干式全介质耐火光缆，其能解决相关技术中阻燃耐火光缆存在的因光缆硬度大，弯曲半径大，不适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放，以及无法在火焰熄灭冷却后保持光缆线路完整性的问题。
50.参见图1所示，本技术实施例提供的一种干式全介质耐火光缆，其包括中心加强件1、耐火层2、护套层3和若干光纤子缆4，沿中心加强件1的径向，中心加强件1外侧由内到外依次设置耐火层2和护套层3；光纤子缆4位于耐火层2内，并绞合于中心加强件1上，光纤子缆4外观结构可以为圆形、椭圆形或者扁平形，根据需要可以为4～12个；光纤子缆4包括光
纤41以及由内到外依次设于光纤41外侧的光纤保护层42、铠装层43和子缆护层44，光纤41可以采用二氧化硅系光纤，可为单模光纤或者多模光纤，根据需要每个光纤保护层42内的光纤芯数为1～12芯；中心加强件1和铠装层43均采用非金属材质。
51.本实施例中，光缆结构紧凑，中心加强件1和铠装层43均采用非金属材质，为全介质结构设计，可以降低光缆硬度和弯曲半径，以使光缆适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放。
52.光纤子缆中不含有填充油膏，可以避免油膏和松套管熔化成液态并附着在光纤上，进而避免液态塑料聚合物冷却凝固成塑料时，塑料收缩产生的应力引起光纤大的弯曲(宏弯)或微小的弯曲(微弯)，从而可以保证在火焰熄灭冷却后保持光缆线路的完整性。
53.光纤保护层42采用热熔性材料，且抗拉强度为5～10mpa，断裂伸长率为150％～500％；或，
54.光纤保护层42采用自粘性塑料薄膜，且抗拉强度为10～20mpa，断裂伸长率为100％～300％。
55.光纤保护层42为直接与光纤41接触的保护层，在一些优选的实施例中，光纤保护层42有两种可选材质：
56.其一为无定形薄壁热塑性材料，该材料为热熔性材料，在热效应下变为流动的液体；作为保护层，抗拉强度为5～10mpa，断裂伸长率为150％～500％，壁厚为0.1mm～0.35mm，采用挤出机挤出成型，该材料采用合成烃类聚合物或者弹性体，例如聚烯烃、聚酯弹性体、尼龙或者聚氨酯弹性体类材料。
57.其二为自粘性塑料薄膜，该薄膜抗拉强度为10～20mpa，断裂伸长率为100％～300％，薄膜壁厚为0.01mm～0.04mm，当壁厚为0.01
‑
0.015mm时，可以采用纵向包覆工艺成型，纵包搭接宽度为薄膜宽度的15％～50％；当壁厚为0.015～0.04mm时，可以采用绕包工艺成型，绕包搭接宽度为薄膜宽度的10％～30％；该薄膜可以采用合成烃类聚合物或弹性体，例如聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、尼龙或者多层共挤材料。
58.光纤保护层42采用抗拉强度小，弹性大的薄壁热塑性材料，或为低拉伸强度的薄壁自粘性塑料薄膜，从而极大的减小塑料收缩产生的应力，引起的光纤衰减增加量在光缆线路的容差内，从而可以保证在火焰期间和火焰熄灭后光缆线路的完整性。
59.在一些优选的实施例中，铠装层43为高弹性模量非金属加强件，为光纤子缆4增加抗拉力、抗压扁力等机械应力，铠装层43采用热固性加强件材质，在高温下不会软化，不会熔化，不会附着在光纤保护层42上。铠装层43可以采用芳纶纱、玻璃纤维纱，芳纶纱编织带、玻璃纤维带、玻璃纤维增强塑料杆gfrp、芳纶增强塑料杆kfrp或者纤维增强塑料柔性杆ffrp。铠装层43外表面至少部分嵌入子缆护层44内。
60.子缆护层44为光纤子缆4的最外层护套，该子缆护层44的材质为不粘连阻燃材料，与光纤保护层42材质即使在高温下接触也不粘连，可采用阻燃聚烯烃、阻燃聚酯弹性体、阻燃尼龙或者阻燃聚氨酯材料。
61.多个光纤子缆4通过采用不同的子缆护层44颜色或者在子缆护层44表面增加不同颜色、数量、宽度的色条进行识别，为使光纤41在子缆护层44内有足够的活动空间，包覆了光纤保护层42的光纤束在子缆护层44内的占空比小于50％，其中，占空比为光纤保护层42截面积除以子缆护层44内径形成的空间截面积。
62.耐火层2为耐火光缆的主要耐火隔热层，耐火层2包括多层耐火云母带，耐火云母带采用绕包工艺全包覆在所有的光纤子缆4外，绕包搭接宽度为耐火云母带宽度的10％～30％，确保每层耐火云母带绕包为全包覆，且相邻两层耐火云母带的绕包方向相反，从而使耐火云母带的绕包拉力平衡，不会对耐火光缆产生扭转力。
63.在一些优选的实施例中，参见图1所示，护套层3包括由内到外依次设置的内护套31和外护套32；内护套31为高阻燃、高硬度、陶瓷化材质，可以采用陶瓷化阻燃聚烯烃或阻燃弹性体，内护套31的氧指数大于或等于45，硬度大于邵氏硬度55d；外护套32为高强度低摩擦阻燃材质，可以采用阻燃聚烯烃或阻燃弹性体，外护套32的氧指数大于或等于35，抗拉强度大于16mpa，滑动摩擦系数小于0.25。
64.在一些优选的实施例中，中心加强件1表面设有粘接涂层，中心加强件1通过粘接涂层与子缆护层44连接，以增加中心加强件1与子缆护层44之间的附着力，使中心加强件1与子缆护层44形成一个整体，在耐火光缆受到机械应力时，中心加强件1与子缆护层44之间没有相互滑动。
65.在一些优选的实施例中，中心加强件1为耐火光缆的整体支撑元件，为耐火光缆增加抗拉力、抗弯曲力、抗侧压力等机械应力，中心加强件1的外观结构可以为圆形、椭圆形或者方形，中心加强件1采用玻璃纤维增强塑料杆gfrp、芳纶增强塑料杆kfrp或者纤维增强塑料柔性杆ffrp。
66.本技术实施例还提供了一种干式全介质耐火光缆的制造方法，其包括如下步骤：
67.以中心加强件1为中心，将光纤子缆4绞合于中心加强件1外围，得到缆芯；
68.将耐火层2的原料从绕包机上拉出，并缠绕在缆芯上，以形成耐火层2；
69.将护套层3的原料经挤出机挤出，以在耐火层2上形成护套层3，得到干式全介质耐火光缆。
70.其中，护套层3包括内护套31和外护套32，将护套层3的原料经挤出机挤出，以在耐火层2上形成护套层3，包括如下步骤：
71.通过挤出机，将内护套31的原料和外护套32的原料同时挤出，并通过分流锥，挤进挤出机的机头中，以在耐火层2上形成双层的护套层3。
72.其中，制造方法还包括制造光纤子缆4的步骤，且制造光纤子缆4的步骤包括：
73.将包覆了光纤保护层42的光纤束从放线架上拉出，匀速通过集线模的中心孔和挤出机内模的中心孔，其中光纤束包括若干光纤41；
74.将铠装层43的原料从放纱架上拉出，匀速通过集线模的外层孔和挤出机内模的外层孔；
75.通过挤出机，将子缆护层44的原料挤出，并通过分流锥，挤进挤出机的机头中，以在铠装层43外形成子缆护层44，得到光纤子缆4。
76.其中，制造方法还包括制造光纤保护层42的步骤。
77.当光纤保护层42采用热熔性材料时，制造光纤保护层42的步骤包括：
78.将若干光纤41均匀单向绞合，以形成光纤束；
79.通过挤出机，将热熔性材料挤出，并通过分流锥，挤进挤出机的机头中，以在光纤束外形成光纤保护层42。
80.当光纤保护层42采用自粘性塑料薄膜，且壁厚d为0.01≤d≤0.015mm时，制造光纤
保护层42的步骤包括：
81.将若干光纤41均匀单向绞合，以形成光纤束；
82.将自粘性塑料薄膜从放带架拉出，通过逐级成型纵包台，在光纤束的表面包覆保护薄膜，以形成光纤保护层42，其中，保护薄膜的搭接宽度为自粘性塑料薄膜宽度的15％～50％。
83.当光纤保护层42采用自粘性塑料薄膜，且壁厚d为0.015＜d≤0.04mm时，制造光纤保护层42的步骤包括：
84.将若干光纤41均匀单向绞合，以形成光纤束；
85.将自粘性塑料薄膜从放带架拉出，通过放带架旋转装置，在光纤束的表面缠绕保护薄膜，以形成光纤保护层42，其中，保护薄膜的搭接宽度为自粘性塑料薄膜宽度的10％～30％。
86.需要说明的是，制造光纤保护层42的挤出机、制造子缆护层44的挤出机以及制造护套层3的挤出机，可以采用同一个挤出机，也可以使用不同的挤出机。
87.本技术的原理如下：
88.光缆结构紧凑，中心加强件1和铠装层43均采用非金属材质，为全介质结构设计，可以降低光缆硬度和弯曲半径，以使光缆适合在住宅、商务写字楼等区域进行小弯曲半径施工和布放。
89.光纤子缆中不含有填充油膏，可以避免油膏和松套管熔化成液态并附着在光纤上，进而避免液态塑料聚合物冷却凝固成塑料时，塑料收缩产生的应力引起光纤大的弯曲(宏弯)或微小的弯曲(微弯)，从而可以保证在火焰熄灭冷却后保持光缆线路的完整性。
90.耐火光缆包括中心加强件1、耐火层2、护套层3和若干光纤子缆4，护套层3形成光缆的“骨架”，其中外护套32为高强度、低摩擦阻燃护套，内护套31为高阻燃、高硬度、陶瓷化护套，与耐火层2共同组成耐火保护屏障，防止火焰直接作用在光纤上，在火焰燃烧和熄灭后光缆的“骨架”保持完好，不会解体或垮塌。
91.光纤子缆4包括光纤41、光纤保护层42、铠装层43和子缆护层44，子缆护层44为不粘连护套，与光纤保护层42即使在高温下接触也不粘连；铠装层43为热固性加强件材质，在高温下不会软化，不会熔化，不会附着在光纤保护层42上；光纤保护层42为抗拉强度小、弹性大的薄壁热熔性材料，或为低拉伸强度的薄壁自粘性塑料薄膜，光纤保护层42的塑料体积很小。在火焰灼烧的热量传递到光纤上，光纤保护层42熔化成液态并附着在光纤上，当火焰被熄灭后，附着在光纤上的光纤保护层42液态塑料聚合物逐步冷却凝固，体积收缩弹性模量增加，塑料收缩产生的应力直接作用在光纤上，而由于光纤保护层42塑料体材质抗拉强度小，附着在光纤上的体积少，从而收缩力很小，光纤本身可以抵抗这种小的应力，光纤衰减增加量在通信链路的可允许范围内，从而在火焰期间和火焰熄灭后的规定时间内保持通信信号畅通，光缆线路完整。
92.本技术提供的全介质耐火光缆，在暴露于火灾并且在火灾熄灭之后的期间，光缆的“骨架”保持完好，铠装层43采用热固性材质，光纤保护层42采用低拉伸强度的薄壁材质，从而极大的减小保护层材质的收缩应力，引起的光纤衰减增加量在光缆线路的容差内，可持续地保持其线路完整性。
93.光缆的耐火性能满足推荐性国家标准19216.25(gb/t19216.25)要求和英国
bs6387防火标准要求。
94.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。
95.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。
96.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。