專利名稱：一種通信光纜加強(qiáng)芯及制備方法和專用設(shè)備的制作方法
一種通信光纜加強(qiáng)芯及制備方法和專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光纜技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種用于制備通信光纜的加強(qiáng)芯、該加強(qiáng)芯的制造方法和制造該加強(qiáng)芯的專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
光導(dǎo)通信需要數(shù)百、上千甚至上萬公里的光纜。光纜一般埋入地下，地下土質(zhì)成分、狀態(tài)復(fù)雜，或干燥、或潮濕，或呈酸性、或呈堿性。光纜在地下鋪設(shè)時(shí)要經(jīng)過復(fù)雜的地形地貌，或爬過山丘，或穿過湖泊。復(fù)雜的土質(zhì)和地形地貌給光纜提出了很高的要求其一，具有足夠的抗拉強(qiáng)度及模量，保證其在施工和運(yùn)行過程中不產(chǎn)生裂紋或斷裂；其二，要求其具有很好的耐腐蝕性，保證其在運(yùn)行過程中不被復(fù)雜的土壤腐蝕，影響其壽命和通信信號。
光纜的結(jié)構(gòu)由加強(qiáng)芯、附著于加強(qiáng)芯上的光纖以及包裹于光纖外的外皮組成，而光纜加強(qiáng)芯的強(qiáng)度和韌性決定了光纜性能和使用壽命，即加強(qiáng)芯應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，保證柔軟的光纖不會(huì)因外界因素(如卷圈、拐彎等)影響而受損破壞，進(jìn)而保證通信穩(wěn)定，信號正常。由于光纜在長期的運(yùn)行過程中，受外界環(huán)境因素的影響，外皮有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至裂縫，水分、泥土等會(huì)進(jìn)入到光纜內(nèi)部，侵蝕加強(qiáng)芯。因此要求加強(qiáng)芯具有很好的耐腐蝕性能，保證使用時(shí)間內(nèi)不被外部介質(zhì)腐蝕，保證通信不會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)中斷，給維修贏得時(shí)間。
目前構(gòu)成光纜的加強(qiáng)芯為金屬材料制成，盡管能夠保證其具有光潔的表面、具有足夠的抗拉強(qiáng)度和模量，但利用金屬材料的加強(qiáng)芯構(gòu)成的光纜其存在著電絕緣性能差、制造和維護(hù)成本高、抗腐蝕性能差、重量大和壽命短的缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的就是提供一種質(zhì)輕、耐腐蝕且表面光潔度高、具有足夠抗拉強(qiáng)度和模量的通信光纜加強(qiáng)芯；本發(fā)明的第二目的就是提供制備上述通信光纜加強(qiáng)芯的方法； 本發(fā)明的第三目的就是提供制備上述通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的提出的通信光纜加強(qiáng)芯的技術(shù)方案為一種通信光纜加強(qiáng)芯，包括由若干根排列為圓形的、其均勻涂覆有樹脂層的玻璃纖維和均勻混合于其中的碳纖維構(gòu)成芯體和涂覆于芯體外壁上的塑料層構(gòu)成。
其附加技術(shù)特征包括所述的碳纖維的根數(shù)為玻璃纖維十分之一到三分之一；所述的玻璃纖維和碳纖維均勻排列，相鄰排的玻璃纖維和/或碳纖維之間錯(cuò)位設(shè)置。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二目的制備上述通信光纜加強(qiáng)芯的技術(shù)方案為 第一步，浸樹脂將若干根的玻璃纖維和為玻璃纖維十分之一到三分之一根的碳纖維均勻混合并施加張力后排列成若干排，經(jīng)過張拉機(jī)構(gòu)張拉穿過設(shè)置有改性環(huán)氧樹脂的樹脂浸漬容器，使得玻璃纖維和碳纖維上均勻浸有樹脂； 第二步，預(yù)成型將浸有樹脂的玻璃纖維和碳纖維置入預(yù)成型器，形成截面為圓盤形狀的纖維束； 第三步，固化將截面為圓盤狀的纖維束通過成型模具成型，并固化形成玻璃鋼芯體； 第四步，制備包覆層將玻璃鋼芯體經(jīng)過融化后的無規(guī)聚丙烯塑料，在其表面形成光滑的塑料包覆層； 第五步，冷卻使得包裹有塑料包覆層的玻璃鋼芯體通過冷卻形成通信光纜加強(qiáng)芯； 第六步，卷軸通過動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的卷軸卷起。
另外，所述的玻璃纖維為無堿無捻玻璃纖維，所述的碳纖維為無捻碳纖維；所述浸樹脂中的混合的玻璃纖維和碳纖維排列成1一3排。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第三目的技術(shù)方案為制備通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備，包括機(jī)架、設(shè)置有張力機(jī)構(gòu)的樹脂浸漬容器、預(yù)成型器、固化機(jī)構(gòu)、塑料熔融機(jī)構(gòu)、包覆層冷卻機(jī)構(gòu)和設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)的卷軸構(gòu)成；其中， 所述的機(jī)架由固定有若干的纖維軸構(gòu)成；所述的預(yù)成型器為圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤上均勻設(shè)置有均勻排列的圓孔，相鄰排的圓孔間錯(cuò)位設(shè)置。
所述的固化機(jī)構(gòu)由筒體成型模具和固化件構(gòu)成，其中所述的筒體成型模具為具有錐度的筒體構(gòu)成；所述的張拉機(jī)構(gòu)設(shè)置于樹脂浸漬容器的兩側(cè)，使得玻璃纖維和碳纖維能夠拉直并產(chǎn)生一定的張力，使得樹脂黏粘均勻。
其中，所述圓筒狀成型模具的筒體為弧線形狀或拋物線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的通信光纜加強(qiáng)芯同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，由于構(gòu)成的通信光纜加強(qiáng)芯是由玻璃纖維、樹脂形成的玻璃鋼材料制成，因此其具有重量輕、耐腐蝕、 絕緣性能好和制備成本低的特點(diǎn)；其二，由于在構(gòu)成的通信光纜加強(qiáng)芯中加入有碳纖維， 使得加強(qiáng)芯的抗拉強(qiáng)度大大提高；其三，由于在構(gòu)成的通信光纜加強(qiáng)芯的外表面涂覆有一層塑料材料，使得加強(qiáng)芯外表面的光潔度極高，可以避免所附著的光纖磨損、折斷現(xiàn)象的發(fā)生。該通信光纜加強(qiáng)芯可以代替目前通信光纜中所使用的金屬材料加強(qiáng)芯，具有使用壽命長的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明提供的通信光纜加強(qiáng)芯的截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為制備上述通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為構(gòu)成上述專用設(shè)備預(yù)成型器圓盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為構(gòu)成上述專用設(shè)備固化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明所提出的通信光纜加強(qiáng)芯的結(jié)構(gòu)及其制備的專用設(shè)備和制備過程做進(jìn)一步說明。
如圖1所示為本發(fā)明提供的通信光纜加強(qiáng)芯的截面結(jié)構(gòu)示意圖，即光纜加強(qiáng)芯包括由若干根排列為圓形的、其均勻涂覆有樹脂層1的玻璃纖維2和均勻混合于其中的碳纖維3構(gòu)成芯體和涂覆于芯體外壁上的塑料層4構(gòu)成。其中混合于玻璃纖維中的碳纖維3對于所構(gòu)成的通信光纜加強(qiáng)芯來講起到了抗拉加強(qiáng)筋的作用，若干根排列為圓形的玻璃纖維相互黏合凝固在一起形成玻璃鋼結(jié)構(gòu)。
如圖2所示為制備上述通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，構(gòu)成該設(shè)備的組成依次包括固定有若干纖維軸5的機(jī)架、設(shè)置有張力機(jī)構(gòu)6的樹脂浸漬容器7、設(shè)置有均勻排列圓孔8的圓盤形狀的預(yù)成型器9、由固化件11和具有錐度的圓筒狀成型模具10構(gòu)成的固化機(jī)構(gòu)、塑料熔融機(jī)構(gòu)19、冷卻機(jī)構(gòu)12和設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)的布卷軸13構(gòu)成。
在上述的專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，為了使得浸有樹脂的玻璃纖維和碳纖維能夠攏在一起形成實(shí)心結(jié)構(gòu)，構(gòu)成預(yù)成型器圓盤上的圓孔均勻設(shè)置，并且相鄰排14、15的相鄰圓孔16、 17間錯(cuò)位設(shè)置(如圖3所示)；上述構(gòu)成固化機(jī)構(gòu)的成型模具為其筒壁面18呈如圖4所示的弧線狀(拋物線)結(jié)構(gòu)筒狀，該弧線狀(拋物線)結(jié)構(gòu)筒狀的筒形成型模具能夠使得由預(yù)成型器出來的纖維束均勻的收縮攏在一起，形成勻?qū)嵉膶?shí)芯構(gòu)造；冷卻機(jī)構(gòu)12既可以采用風(fēng)冷冷卻機(jī)構(gòu)，也可以是水冷冷卻機(jī)構(gòu)，其目的是使得涂覆于纖維束外壁上的塑料層和纖維束內(nèi)部的樹脂能夠同步冷卻，防止纖維束內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力和塑料層和纖維束之間產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。
利用上述專用設(shè)備制備通信光纜加強(qiáng)芯的實(shí)施例第一步，將規(guī)格同為MOOtex的M根的無堿無捻玻璃纖維和9根無捻碳纖維均勻混合排列設(shè)置在機(jī)架上排成兩排，經(jīng)過張拉機(jī)構(gòu)張拉穿過裝有ZTE—500改性環(huán)氧樹脂的樹脂浸漬容器，使得玻璃纖維和碳纖維上均勻浸有樹脂；第二步，將浸有樹脂的玻璃纖維和碳纖維穿過均勻排列由圓孔的預(yù)成型器中，每一圓孔只穿過一根玻璃纖維或碳纖維，使其形成截面為圓形的纖維束；第三步，截面為圓狀的黏和有樹脂的纖維束通過筒狀的成型模具，同時(shí)利用紫外光源對筒狀成型模具照射，使得收縮并攏在一起的纖維束固化形成玻璃鋼芯體；第四步，設(shè)置裝有熔融狀無規(guī)聚丙烯塑料的容器，將上述成型的玻璃鋼芯體通過該容器，使其表面形成光滑的塑料包覆層；第五步，使得包裹有塑料包覆層的玻璃鋼芯體通過水冷或風(fēng)冷的方式由冷卻機(jī)構(gòu)冷卻形成通信光纜加強(qiáng)芯，再通過動(dòng)力機(jī)構(gòu)卷軸。
在制備通信光纜加強(qiáng)芯的工藝中，——首先，根據(jù)所需制備的通信光纜加強(qiáng)芯的規(guī)格來選擇無堿無捻玻璃纖維和無捻碳纖維的數(shù)量和規(guī)格。無堿無捻玻璃纖維和無捻碳纖維兩種纖維的選擇最好選擇相同規(guī)格，也可以選擇不同的規(guī)格，例如無捻碳纖維使用MOOtex，無堿無捻玻璃纖維既可以使用 MOOtex、也可以采用4800tex，或同時(shí)使用4800tex ；在二者的選擇比例上，無捻碳纖維的根數(shù)選擇可以根據(jù)所設(shè)計(jì)的通信光纜加強(qiáng)芯的抗拉強(qiáng)度要求選擇使用玻璃鋼纖維根數(shù)的三分之一到十分之一之間。其中，無捻碳纖維是為了提高所制備成的通信光纜加強(qiáng)芯的抗拉強(qiáng)度。
——無堿無捻玻璃纖維和無捻碳纖維在機(jī)架的纖維軸上既可以排成兩排也可以排列成一排或三排，其目的是為了使得兩種纖維在改性環(huán)氧樹脂的樹脂浸漬容器中能夠均勻的浸掛，并且能夠方便的使纖維穿入預(yù)成型器的孔中，避免出現(xiàn)纖維之間的交叉、摩擦和掛蹭，造成兩種纖維上的樹脂層發(fā)生變化導(dǎo)致不能很好黏合現(xiàn)象發(fā)生。
——抗拉模量是通信光纜加強(qiáng)芯的一個(gè)重要指標(biāo)，抗拉模量越高，光纜加強(qiáng)芯的韌性就越大；反之越低。無捻碳纖維的使用不僅能夠增加通信光纜加強(qiáng)芯的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)提高了其抗拉模量。
權(quán)利要求
1.一種通信光纜加強(qiáng)芯，其特征在于包括由若干根排列為圓形的、其均勻涂覆有樹脂層的玻璃纖維和均勻混合于其中的碳纖維構(gòu)成芯體和涂覆于芯體外壁上的塑料層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種通信光纜加強(qiáng)芯，其特征在于所述的碳纖維的根數(shù)為玻璃纖維六分之一到三分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種通信光纜加強(qiáng)芯，其特征在于所述的玻璃纖維和碳纖維均勻排列，相鄰排的玻璃纖維和/或碳纖維之間錯(cuò)位設(shè)置。
4.制備上述權(quán)利要求1所述的一種通信光纜加強(qiáng)芯的工藝包括下列步驟第一步，浸樹脂將若干根的玻璃纖維和為玻璃纖維十分之一到三分之一根的碳纖維均勻混合并施加張力后排列成若干排，經(jīng)過張拉機(jī)構(gòu)張拉穿過設(shè)置有改性環(huán)氧樹脂的樹脂浸漬容器，使得玻璃纖維和碳纖維上均勻浸有樹脂；第二步，預(yù)成型將浸有樹脂的玻璃纖維和碳纖維置入預(yù)成型器，形成截面為圓盤形狀的纖維束；第三步，固化將截面為圓盤狀的纖維束通過成型模具成型，并固化形成玻璃鋼芯體；第四步，制備包覆層將玻璃鋼芯體經(jīng)過融化后的無規(guī)聚丙烯塑料，在其表面形成光滑的塑料包覆層；第五步，冷卻使得包裹有塑料包覆層的玻璃鋼芯體通過冷卻形成通信光纜加強(qiáng)芯；第六步，卷軸通過動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的卷軸卷起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種通信光纜加強(qiáng)芯的制備工藝，其特征在于所述的玻璃纖維為無堿無捻玻璃纖維，所述的碳纖維為無捻碳纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種通信光纜加強(qiáng)芯的制備工藝，其特征在于所述浸樹脂中的混合的玻璃纖維和碳纖維排列成1一3排。
7.制備權(quán)利要求1所述一種通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備，其特征在于包括機(jī)架、設(shè)置有張力機(jī)構(gòu)的樹脂浸漬容器、預(yù)成型器、加熱固化機(jī)構(gòu)、塑料熔融機(jī)構(gòu)、包裹層冷卻機(jī)構(gòu)和和設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)的布卷軸構(gòu)成；其中，所述的機(jī)架由固定有若干的纖維軸構(gòu)成；所述的預(yù)成型器為圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤上均勻設(shè)置有均勻排列的圓孔，相鄰排的圓孔間錯(cuò)位設(shè)置；所述的加熱固化機(jī)構(gòu)由筒體成型模具和加熱機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中所述的筒體成型模具為具有錐度的筒體構(gòu)成；所述的張拉機(jī)構(gòu)設(shè)置于樹脂浸漬容器的兩側(cè)，使得玻璃纖維和碳纖維能夠拉直并產(chǎn)生一定的張力，使得樹脂黏粘均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備一種通信光纜加強(qiáng)芯的專用設(shè)備，其特征在于所述圓筒狀成型模具的筒體為弧線形狀或拋物線結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纜技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種用于制備通信光纜的加強(qiáng)芯和該加強(qiáng)芯的制備方法和制備該加強(qiáng)芯的專用設(shè)備。即利用由機(jī)架、設(shè)置有張力機(jī)構(gòu)的樹脂浸漬容器、預(yù)成型器、加熱固化機(jī)構(gòu)、塑料熔融機(jī)構(gòu)、包裹層冷卻機(jī)構(gòu)和和設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)的布卷軸構(gòu)成的專用設(shè)備，通過浸樹脂、預(yù)成型、固化、制備包裹層、冷卻和卷軸工序即可制備出包括由若干根排列為圓形的、其均勻涂覆有樹脂層的玻璃纖維和均勻混合于其中的碳纖維構(gòu)成芯體和涂覆于芯體外壁上的塑料層構(gòu)成的通信光纜加強(qiáng)芯。該通信光纜加強(qiáng)芯具有重量輕、制備成本低、抗拉強(qiáng)度高和使用壽命長的特點(diǎn)。
文檔編號B29C70/54GK102508345SQ20111034554
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月5日
發(fā)明者夏云廣, 張文寧, 徐文秀, 王帥, 王洪君, 王超, 齊雙春 申請人:河北華強(qiáng)科技開發(fā)有限公司