[发明专利]微型光缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电缆产品，具体涉及一种采用高模对位芳纶加强的微型光缆。

背景技术

高强度微型光缆在水下机器人、光纤制导武器等对微型光缆的抗拉强度要求了极高的高科技领域有着广泛的应用。恶劣的通信环境对光缆外径尺寸、抗拉强度提出了越来越高的要求，通常按照加强层选用材料的不同，其可分为金属加强结构微型光缆和非金属加结构微型光缆(图1)两种，金属加强结构金属加强结构微缆的加强材料一般选用强度高、韧性好、外径小的优质钢丝。例如，Φ0.05mm的12根钢丝。为保证加强效果一般选用密度大的金属材料，由此造成自重过大，运输安装过程不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种非金属加强结构光缆，并具有好的拉伸强度和侧压强度，其特征在于，高强度微型光缆一般由紧套光纤(裸纤涂覆一层或多层缓冲层)、加强层(抗拉元件)、外护套三部分组成，其中加强层选用非金属材料。

其特征还在于，所述加强层非金属材料是高模对位芳纶。

附图说明

图1是本发明非金属加强结构光缆结构示意图；

具体实施方式

高强度微型光缆一般由紧套光纤(裸纤涂覆一层或多层缓冲层)、加强层(抗拉元件)、外护套三部分组成。选用密度较小的非金属材料。非金属加强结构微缆的加强材料一般选用高强度纤维。例如，对位芳纶和高强度玻璃纤维。芳纶纤维(Aramid fiber)即芳香族聚酰胺纤维的通称，其大分子一般由酰胺基与苯环链接而成。稳定的骨架结构赋予了该纤维优异的化学稳定性、热稳定性及高强度、高模量等特性。S玻纤又称为高强度玻璃纤维，是一种高强度、高模量的特种纤维，由硅、铝、镁系玻璃经过特殊工艺拉制而成。其抗拉强度可以与芳纶纤维媲美，且其与芳纶纤维相比具有价格优势。此外，含有芳香杂环的聚苯唑聚合物也是一种新型的加强纤维，与其他纤维的性能对比在高性能纤维中具有最高的拉伸强度和拉伸模量。一般是无捻丝，为了得到最佳拉伸强力一般施加一定的捻度。复丝最佳捻系数在10左右时，捻系数与拉伸强度和模量的关系规律与普通复丝相同，强度随捻系数的增加而提高；达到最佳捻系数之后强度随捻系数的增加而降低；模量随捻系数的增加而降低。冲击能量吸收比高，蠕变性能好，在一定载荷下，一定时间之后纤维会发生断裂。使用外推法，可得到在55％断裂应力水平下其断裂时间为107min(19年)，耐磨与耐弯曲疲劳性能优良。在相同的时间1500d，以及相同的1g/d初始张力的条件下对位芳纶、高模对位芳纶、共聚对位芳纶等纤维进行磨断循环试验，试验结果分别为5000，3900，1000，200和5000次。拉伸强度、拉伸模量、冲击能量吸收、蠕变性能、耐磨与耐弯曲疲劳等性能均高于普通非金属加强材料纤维，伸长率、密度、单丝直径与普通非金属加强材料纤维相近，在紧套光纤周围，根据紧套光纤的抗侧压能力和工艺合理地选择绞合(编织)角度，再根据抗拉力、微型光缆外径等的要求合理选择股数和绞合层数。对于一根采用直径为0.5mm的紧套光纤，光缆外层包覆一层0.1mm厚的聚氨酯外护套，总外径为1mm的微型光缆(见图1)来说，其理论的最大抗拉力为：F＝E×S(N)S＝π(R2-r2)cosθ(mm2)式中，F为微型光缆的理论的最大抗拉力，或拉断力(N)；E为抗拉强度，取为5.8×103MPa；S为轴向横截面有效截面积(mm2)；R为外直径(mm)；r为内直径，也是紧套光纤的外直径(mm)；θ为绞合角(°)。作为加强材料的设计和生产经验，绞合角θ取为10°～15°，则可计算出其理论的最大抗拉力约为6840～7018N。通常光缆允许的最大工作拉力为其最大抗拉力的1/10，因此，最大工作拉力为684～710.8N，即安全系数取为10。

综上所述，可以看出，本发明的抗拉强度和弹性模量全面超越高强度钢丝的抗拉强度。在微型光缆的抗拉强度要求极高特殊环境里，超高性能纤维是优良的加强材料。