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中心管式防蚁非金属光缆的研制

2/14/2005来源:光纤通信人气:7697

中心管式防蚁非金属光缆的研制(许定方) [摘要」本文描述了中心管式防蚁非金属光缆的结构、工艺及性能试验,这种光缆 在有白蚁危害的地区可应用于应急抢修和室内布线。 「关键词」中心管式光缆;应急光缆;防蚁 1前言 光缆通信线路的传输容量很大,一旦发生阻断,必须尽快修复,否则会造成很大的 经济损失。特别是在交通比较困难的地方,如使用预先备用的应急光缆,可以使光缆线 路尽快地临时恢复。同时,随着信息时代的到来,高层智能化大厦不断增多,用于大楼 引人接线架至用户台式设备而布放的室内光缆的需求也越来越大。为了适应快速抢修和 室内布线方便的需要,要求所设计的光缆易于开启和接续操作,并且缆内不采用金属加 强件。所以国家标准推荐采用的结构形式主要有紧套层续和中心管式两种,它们均采用 芳纶纱加强,从而使这种光缆具有质量轻、缆径小、柔弯性好等优点。 目前需要我们提供应急和室内光缆的用户主要分布在澳大利亚等热带和亚热带地区, 而该地区又是白蚁种类繁多,地牺密集,危害较为严重的地方,因此有必要对敷设在该 地区的光缆采取防蚊保护措施,所以我们结合已掌握的松套管技术研制生产了中心管式 防蚁非金属光缆。 2中心管式访蚁非金属光缆的结构 外径为3.0mm的松套管最多可放8根光纤,外径为4.0mm的套管最多可放12根光纤。 套管内填充油膏。光纤的类型可以是单模G.652光纤,也可以是多模光纤。在松套管的 周围均匀布放数根芳纶纱作为缆的加强构件。双护层结构用来防白蚁和提供机械保护。 内护层为1.5mm厚的PE护层,外护层为0.5mm的蓝色防蚁层。我们选用的防蚁材料是瑞士 EMS公司提供的Grilamid L(商品名)。 3中心管式防蚁非金属光缆的制造工艺要点 3.1松套管内光纤余长的控制 对于松套光缆来说,不论是层续式的还是中心管式的,套管内的光纤余长控制是相 当重要的。不同的套管直径,光纤余长是不相同的;不同结构的缆,其光纤余长也应不 同。对于中心管式非金属光缆,光纤余长控制得不好,会在护层技制过程中或在温度循 环试验时出现光纤衰减超标或断纤。我们比较了相同数量多模光纤,相同套管直径,不 同余长的两种套管生产出来的非金属光缆的衰减情况。其中一盘套管内光纤余长控制在 0.16%~0.20%之间,这个余长主要是为我们的成熟产品双钢丝加强的束管线而设计的, 但是做成的光缆在测衰减时观察到其OTDR测量曲线弯曲,而且超标,复绕一次后发现管 内有一根光纤断裂。而另一盘我们将光纤余长调整在0.25%~0.27%之间,生产出来的 缆的衰减指标均满足要求。这说明,在现有工艺条件下,芳纶加强的束管缆余长与双钢 丝加强的束管缆的光纤余长控制应该不一样。实践证明,芳纶加强的缆的光纤余长要大 一些。 3.2挤制PE护层时收放给张力的控制 由于芳给加强的中心管式光缆没有钢带、钢丝或FRP等加强构件的硬支撑,在技护 层时套管易受热收缩而引起光纤衰减的变化。所以在挤制PE护层过程中一定要控制好放 线张力和收线张力。 放线张力的大小直接影响到光纤衰减的变化。如果放线张力太小,套管收缩会引起 光纤余长变大,光纤在管内受弯曲应力的作用而使衰减超标。 如果收线张力太大,会使缆的PE护层变得扭曲。如收线张力太小,它和放线张力太 小一样,也会引起光纤余长变大,导致单模光纤在1550nm波长的OTDR测量曲线内瑞下滑, 有的甚至不能耦合出图像曲线。我们解剖发现,此时套管内光纤余长为挤护层前的3~4倍。 为了保证中心管式防蚁非金属光缆在挤制PE护层时光纤的附加衰减不致太大,套管 的放线张力及缆的收线张力一定要调整合适,并且稳定。 3.3挤制防蚊层时温度及模具的控制 瑞士EMS公司提供的蓝色Grilamid L型防蚁材料的熔点较为集中,所以挤塑机的温 度设定范围不能太宽,其温度设置第1区为190℃,第2区为 200℃,第3区为210℃,第 4区为220℃,第5~9区均为230℃。为了有利于防蚁材料的均匀塑化,我们采用了Nextr om公司设计的塑化段为双螺纹的BM螺杆,塑化效果较好。由于防蚁层的厚度仅为0.5mm, 因此我们选用技管式模具挤塑。模具的同心度要调整好,否则会造成单边脱料或变薄。 另外,模具尺寸的设计、螺杆转速的调整及内护层放线张力的控制也很重要。否则挤制 的防蚁层厚度会不均匀,出现竹节状缺陷。 4中心管式防蚁非金属光缆的性能试验 4.1光学性能 对于多模光纤,衰减系数满足在850nm下≤3. 4dB/km,在1300nm下≤ 1.0dB/km。 对于单模G.652光纤,衰减系数满足在1310urn下≤0.4dB/km,在1550nm下≤0.3dB/km 。 4.2机械性能 我们采用了比应急光缆行业标准更为严格的试验方法,对中心束管式防蚁非金属 光缆进行了全套的机械性能试验,结果非常令人满意。 1)拉伸:在允许的拉力(600N)下,光纤附加衰减最大为0.06dB/km,光纤最大 应变为0.2%。在拉力去除后,光纤光明显的残余附加衰减和应变,光缆也无明显的残 余应变。 2)压扁:在100mm长光缆上施加1500N的负载,持续1min,光纤光明显的附加衰减, 护套完好无损。 2)光缆的低温弯曲及冲击性能 取3m长的光缆样品三根,放在温度为一20℃的气候室内,于 24h后取出。参照IEC -60794-1试验方法E11《光缆弯曲》中步骤2进行U形弯曲试验。弯曲半径为80mm,循 环5次,没有发现光纤断裂和护套开裂。 低温冲击在约50cm长的短段光缆上进行。样品同样要在-20℃的气候室内放置24h。 冲锤重量450g,落高1m,冲击三次,同样也没有发现光纤断裂及护套开裂。 3)光缆的防白蚁性能 3)冲击:冲锤重量450g,落高1m,冲击三点,每点十次,结果附加衰减均≤0.05 dB/km 。 4)扭转:角度为36°,扭转20次,光缆扭到极限位置时光纤的附加衰减均≤0.05 dB/km,护套无开裂。 4.3环境性能 室内布放的光缆其环境温度不会很低,但应急用的光缆往往更多的用于环境条件 较为恶劣的地方,因此对环境耐受性能有较高的要求。 1)温度循环试验 采用GB/T 8405-2《光缆的环境性能试验一温度循环》进行试验。为了获得衰减 测量所需的精度,我们选择了一盘长度为2km的8芯单模光缆来做试验。试验温度范围为 一4O~+6O℃,每个温度点时间不少于 12h,循环两次,并且每个温度点都用OTDR监视 光纤衰减的变化。 目前防白蚁最常用的方法是在护套料内加入驱虫剂,如氯丹、艾氏剂、秋氏剂和 七氯等。这种方法的优点是费用低廉,缺点是在加工过程中会产生一些对人体有害的 污染,而且护套料里加入多种添加剂,随着时间的推移,也会逐渐地游离出来。驱虫 剂也是如此,这就是说其起作用的时间是有限的。另一种方法是将驱虫剂直接混入泥 土并填入缆槽,这会引起环境污染,不利于环保。 因此我们选用了Grilamid L产品,它在澳大利亚经过了多年的试验,结果表明它 是最符合环保要求,且具有抗白蚁防护效果的材料。它具有非常高的机械强度,优异 的抗化学品性和耐候性。其光滑的表面和较高的硬度(邵氏硬度大于70),可以使光 缆得到保护,避免白蚁或蚂蚁及其它虫类的破坏。试验还证明防蚁护层厚度大小对防 蚁效果的影响并不明显,因此仅有0.5mm的护层也能达到防蚁的效果。Grilamid L材料 已被澳大利亚、印度等地电信公司认可,并用于防白蚁光电缆已达20年之久。 5结论 我们研制的中心管式防蚁非金属光缆具有性能可靠、重量轻、柔软性好、防白蚁 效果显著等优点,在有白蚁危害的地区可应用于应急抢修和室内布线。近两年来我们 生产的这种光缆还批量出口到澳大利亚等地,为国家创造了不少外汇收入。 摘自《光纤与电缆》2000-2