耐燃光纤线缆制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤线缆(50)，包括光纤元件(52)，光纤元件(52)包括芯(54)和包层(56)。强度构件层(68)位于光纤元件(52)上并包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层。外护套层(70)定位在强度构件层(68)上并且由高耐燃材料形成。

Flame Resistant Fiber Optic Cable

The invention discloses an optical fiber cable (50), comprising an optical fiber element (52), an optical fiber element (52) comprising a core (54) and a cladding (56). The strength member layer (68) is located in the optical fiber element (52) and comprises a fiber element layer composed of at least 25% high temperature fiber material. The outer sheath layer (70) is positioned on the strength member layer (68) and is formed by a high fire-resistant material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐燃光纤线缆
本专利技术总体涉及光纤线缆，更具体地，涉及一种具有改进的物理和性能特性的光纤线缆以承受可燃性问题。
技术介绍
光纤线缆目前用于各种各样的应用中，以取代传统的铜线缆。例如，这种光纤线缆可用于在计算机和处理器之间传输数据和控制信号。光纤提供可靠的数据传输，具有出色的速度和带宽。光纤线缆的小尺寸和轻质使它们特别适用于通信应用，这些应用具有显著的空间和重量限制。光纤线缆在航空航天工业中广泛用于商业和军事应用。在这种使用中，光纤线缆必须具有非常坚固的结构，因为即使线缆中的轻微故障也可能具有显著且不期望的后果。通常，在传统的航空航天用途中，光纤线缆的结构包括玻璃丝束或纤维，以及包覆层和缓冲层。在玻璃丝束的外部使用一个或多个缓冲层，用于物理支撑和缓冲易碎的玻璃丝束。此外，由于光纤线缆经常受到温度、压力、振动和冲击的极端影响，因此在缓冲部的外部使用附加层，例如强度构件层和护套部或护套层。光纤线缆也可以使用由塑料或聚合物制成的纤维，称为塑料/聚合物光纤(POF)。通常，这种POF纤维由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成用于光学芯。然后，POF纤维可以涂覆有诸如氟化聚合物的材料的薄涂层作为包覆层。POF线缆还可以在光纤和包覆层上方具有其他缓冲层。通常，这种传统的POF纤维由于其当前结构而不适合用于航空航天线缆中。航空航天线缆承受显著的机械、流体、环境、热和其他应力，因此需要坚固的结构。此外，FAA要求航空航天应用中使用的线材和线缆通过可燃性测试，根据14CFR用于线材和线缆的第25部分的第I部分，附录F称为FAA可燃性测试。因此，虽然已发现通常的POF光纤线缆适用于汽车、电子和家用，但目前的产品不能满足更严格的航空航天要求。此外，即使POF纤维元件由典型的航空航天部件构成，但由于实际POF纤维的材料和结构，它们仍然不能通过所述的可燃性试验。使用POF纤维作为芯制造的光纤线缆是易燃的，因为PMMA是一种高度易燃材料。甚至使用具有一些固有耐燃性的外层并具有诸如围绕纤维元件的芳纶和玻璃纱线材料的典型强度构件的增强POF纤维线缆结构由于芯材料的可燃性而不能解决POF线缆所呈现的一些问题。由于强度构件烧掉，暴露出高度易燃的内部部件，因此由此产生的线缆仍未通过FAA可燃性测试，这些内部部件将继续燃烧和/或允许燃烧滴从未受强度构件保护的结构中滴出。用于航空航天应用的光纤线缆通常在每层中制造有助于保护线缆的材料。随着可燃性要求，光纤线缆暴露在+100至-55摄氏度或更极端温度下。此外，这种线缆暴露于液压流体、喷气燃料、清洁溶剂、跑道除冰剂和其他腐蚀性流体。而且，在包含玻璃和POF构造/芯元件的光纤线缆中，由于材料的更大的灵活性、更低的成本和制造工艺的简易性，期望使用易燃的层材料。为了尝试解决本文所述的一些问题，使用具有一定耐燃性的不同缓冲层材料使得线缆更昂贵，更不灵活并且更趋收缩。此外，所使用的可以解决这种航空航天线缆的严酷暴露的材料仍然无法确保通过FAA可燃性测试。如上所述，塑料光纤(POF)使用聚甲基丙烯酸甲酯(称为PMMA)作为光学芯。材料的高可燃性使其无法在单独测试时通过FAA可燃性测试，甚至当其被固有耐燃材料包围或套罩时也无法通过FAA可燃性测试。甚至添加通常用于航空航天线缆中的强度构件层(例如对位芳纶纱线和普通玻璃纤维(例如，E-玻璃))也不允许成品通过FAA可燃性测试。因此，本专利技术的目的是总体改进现有的光纤线缆技术并提供具有用于航空航天用途的坚固构造的光纤线缆。本专利技术的另一个目的是提供一种能够用于航空航天应用的POF线缆。进一步的目的是提供一种能够承受可燃性要求的线缆，包括FAA可燃性测试。从本申请的详细描述和附图中，本专利技术的这些特征和其他特征将变得更加显而易见。附图说明包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与下面给出的本专利技术的一般描述一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据本专利技术的一个实施例的光纤线缆的透视横截面图。图2是图1中的线缆的横截面图。图3是根据本专利技术的替代实施例的光纤线缆的透视横截面图。图4是图3中的线缆的横截面图。
技术实现思路
光纤线缆包括光纤元件，该光纤元件包括芯和位于芯上的包覆层。主缓冲层和/或一个或多个内护套层可以定位在光纤上方。强度构件层位于光纤元件和任何中间层上方。强度构件层包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层。外护套层定位于强度构件层上方。外护套层由高耐燃材料形成。在本专利技术的一个实施例中，外护套层的耐燃材料由极限氧指数等于或大于30的材料形成。具体实施方式根据本专利技术的方面构造的光纤线缆显著地改善了航空航天应用中使用的光纤线缆的耐用性。它特别改善了用于航空航天应用的POF线缆的坚固性。更具体地，本专利技术提供一种光纤线缆，其使用玻璃芯元件或塑料/聚合物芯元件，其能够承受特定的可燃性要求同时仍满足航空航天光纤线缆的其他要求。如上所述，所有这些各种益处都得以实现，而不会劣化线缆的光学、机械或热性能。因此，本专利技术对光纤线缆的现有技术进行了重大改进，特别是对航空航天和其他应用中使用的光纤线缆的现有技术水平进行了改进。本专利技术特别为各种不同构造的光纤线缆提供了改进的可燃性能，包括POF和玻璃纤维。具体而言，它提出了一种光纤线缆构造，其具有承受如下所述的标准航空航天FAA可燃性测试，例如FAA可燃性测试的能力。此外，本专利技术还可用于通过其他不同性能和可燃性要求。FAA可燃性测试定义：六十度测试。必须测试每种线材规格(品牌和尺寸)的至少三个试样。线材或线缆(包括绝缘)的试样在测试期间必须与柜门打开的根据联邦测试方法标准1915903模型的无风柜中的水平面成60°角放置，或者必须放置在大约2英尺×1英尺×1英尺的腔室内，其在顶部和一个竖直侧(前部)打开并允许足够的空气流过以完全燃烧，但是没有风。试样必须平行于腔室前部并且距腔室前部约6英寸。试样的下端部必须牢固夹紧。试样的上端部必须经过滑轮或杆，并且必须具有附接至其的适当重量，使得在整个可燃性试验中使试样保持绷紧。下夹具和上滑轮或杆之间的测试试样跨度必须为24英寸，并且必须标记距离下端部8英寸处以指示火焰施加的中心点。必须在测试标记处施加来自Bunsen燃烧器或Tirrill燃烧器的火焰30秒。燃烧器必须安装在试样上的测试标记下方，垂直于试样并与试样的竖直平面成30度角。燃烧器必须具有3/8英寸的标称孔，并且可以进行调节以提供3英寸高的火焰，其内锥大约为火焰高度的三分之一。用校准的热电偶高温计测量的火焰最热部分的最低温度可不低于1750°F。燃烧器必须定位成使得火焰的最热部分施加到线材上的测试标记处。必须记录火焰时间、燃烧长度和滴的燃烧时间(如果有的话)。燃烧长度根据下面定义的参数确定，并且测量必须精确到十分之一英寸。纤维试样断裂不被视为失败。燃烧长度。燃烧长度是指从原始边缘到由于火焰冲击而对试样造成损坏的最远痕迹的距离，包括部分或完全消耗、炭化或脆化的区域，但不包括被污染、染色、翘曲或变色的区域，也不包括材料远离热源收缩或熔化的区域。测试:将最热的火焰部分保持在样品上30秒，然后取出。后30秒火焰应用要求：1、样品自熄a.火焰必须在30秒内熄灭b.平均燃烧长度必须等于或小于3英寸。2、燃烧滴必须在平均不超过3秒的时间内自熄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤线缆，包括：至少一个光纤元件，其包括芯以及位于所述芯上的包覆层；主缓冲层，其定位于所述至少一个光纤元件上；强度构件层，其定位于所述主缓冲层上，所述强度构件层包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层；外护套层，其定位于所述强度构件层上，所述外护套层由高耐燃材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 US 15/180,4371.一种光纤线缆，包括：至少一个光纤元件，其包括芯以及位于所述芯上的包覆层；主缓冲层，其定位于所述至少一个光纤元件上；强度构件层，其定位于所述主缓冲层上，所述强度构件层包括由至少25％高温纤维材料构成的纤维元件层；外护套层，其定位于所述强度构件层上，所述外护套层由高耐燃材料形成。2.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，权利要求1的所述高耐燃材料的极限氧指数(LOI)等于或大于30。3.如权利要求1所述的光纤线缆，还包括位于所述主缓冲层上和所述强度构件层下面的内护套层。4.如权利要求3所述的光纤线缆，其中，所述内护套层由高耐燃材料制成。5.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述光纤元件包括玻璃芯。6.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述光纤元件包括聚合物芯。7.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层包括软化点或额定工作温度中的至少一个超过950℃的高温纤维材料。8.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层的所述高温纤维材料包括以下纤维中的至少一种：S-玻璃纤维、R-玻璃纤维、陶瓷纤维和石英二氧化硅纤维。9.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述外护套层的所述高耐燃材料包括以下中的至少一种：乙烯四氟乙烯ETFE、氟化乙烯丙烯FEP、全氟烷氧基烷烃PFA、聚四氟乙烯PTFE、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚芳醚酮(PAEB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)或硅氧烷。10.如权利要求6所述的光纤线缆，其中，所述聚合物芯由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或氟化聚合物材料形成。11.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述强度构件层的厚度处于0.001-0.030英寸的范围中。12.如权利要求1所述的光纤线缆，其中，所述外护套层的厚度处于0.004-0.025英寸的范围中。13.如权利要求3所述的光纤线缆，其中，所述内护套层由以下材料中的至少一种形成：耐燃热塑性共聚酯(FR-TPC)、耐燃热塑性聚酯弹性体(FR-PCT-ET)交联聚氯乙烯(XLPVC)、交联聚乙烯(XL-PE)、耐燃聚酰胺(FR-PA)、耐燃聚氯乙烯(FR-PVC)、耐燃聚乙烯(FR-PE)、耐燃聚丙烯(FR-PP)、耐燃聚氨酯(FR-PU...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅塞尔，J·E·萨瑟兰，
申请(专利权)人：卡莱尔互联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US