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玻璃纖維電纜的制作方法

文檔序號:1966436閱讀:678來源:國知局

專利名稱::玻璃纖維電纜的制作方法玻璃纖維電纜本發(fā)明涉及由多組分玻璃構成的階躍折射率光纖,其具有含鑭的或不含鑭的芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃。此外,本發(fā)明還涉及一種具有至少一束單絲纖維的用于傳導電磁輻射的玻璃纖維電纜,該單絲纖維包括由多組分玻璃構成的階躍折射率光纖,該階躍折射率光纖具有芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃。在現(xiàn)有技術中,已知一種由塑料纖維制成的光導用于數(shù)據(jù)傳輸。該光導用于所謂的MOST總線體系中。塑料纖維的缺點是在通常的運行溫度下的耐老化性差。特別是當該光導較長時間用于含高濃腐蝕性化學品的環(huán)境中時,該塑料纖維的表面甚至內部特性會惡化。由此伴隨而來的是光學特性的惡化,以致不能持續(xù)確保對塑料纖維數(shù)據(jù)傳輸時的傳輸特性的高要求。此外,塑料纖維會由于其環(huán)境氣候而發(fā)生有害的降解。由塑料纖維制成的電纜通常在-40-+851:的使用溫度下使用。特別在用于汽車或飛機中時,會出現(xiàn)老化現(xiàn)象,該老化現(xiàn)象會由于使用部位的頻繁變溫而加劇。在某此汽車部分中,電纜的耐溫性在內腔至少為125。C或在發(fā)動機腔至少為15(TC。在這些部分中塑料纖維電纜非常不利,以致放棄應用。再則,塑料制成的呈單絲纖維電纜形式的數(shù)據(jù)電纜由于大的纖維直徑而具有大的彎曲半徑。在低于最小的彎曲半徑時會出現(xiàn)光輸出耦合(Lichtauskopplung),并由此發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸中斷。此外,還已知一種用于照明目的的具有擠出塑料外殼的玻璃纖維電纜。該電纜在化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性方面是有缺點的,這些穩(wěn)定性對確保持續(xù)的最佳數(shù)據(jù)傳送是需要的。由多組分玻璃制成的階躍折射率光纖被證明是適用的玻璃纖維,該階躍折射率纖維包括芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃。通常用于光傳輸?shù)牟AЮw維是由高折射的芯體玻璃和具有比芯體玻璃低的折射率的包圍芯體玻璃的外殼玻璃構成。芯體玻璃橫截面上的折射率為常數(shù)的且用所述外殼玻璃包封的呈纖維形式的光傳輸玻璃體稱為階躍折射率纖維。這種玻璃纖維將輸入耦合在纖維一端的光傳到纖維的另一端,該光在芯體玻璃和外殼玻璃之間的界面上被完全反射(全反射)??杀惠斎腭詈显谶@種纖維中并傳輸?shù)墓饬颗c纖維的數(shù)值孔徑(NA)的平方和纖維芯體的橫截面積成正比。為在短距離到中等距離(<100m)上盡可能多地傳輸光量,該階躍折射率纖維要組裝成有保護軟管的密纖維束,其端部裝配進金屬套管中或其它合適材料的套管中,并通過研磨和拋光將正端面加工成光學平面。相應的成品光纖束稱為光纖光導。該光纖光導可應用于不同的工業(yè)和醫(yī)學領域(一般工業(yè)技術、照明技術、交通技術、汽車工業(yè)、建筑業(yè)、內診鏡檢、牙醫(yī))。其最重要的功能是傳輸盡可能大的光通量。在纖維束中所含的單絲纖維的NA越大,則該光導可傳輸?shù)墓饬吭蕉?。通過光纖光導傳輸?shù)墓饬砍c其纖維的NA有關外還與芯體玻璃的常低含量雜質的芯體玻璃才能在整個光導長度上盡^能無衰減地傳導光。熔融這種芯體玻璃的原料由于其純度高而很昂貴,這可導致這種纖維或由其制成的光導的高生產成本。由多組分玻璃構成的階躍折射率光纖的制備可經所謂的雙坩堝法或桿管法制備。在該兩情況下,將芯體玻璃和外殼玻璃加熱到粘度范圍相應于104-103dPas的溫度,并將其拉伸成纖維。為可制備低衰減的穩(wěn)定纖維,芯體玻璃和外殼玻璃在一系列特性如粘度分布、熱膨脹、結晶趨勢等方面必須要相互相容。特別是在纖維芯體和纖維殼之間的界面中不可出現(xiàn)接觸反應或結晶,否則易干擾在纖維芯體中所導光的總反射,并由此使纖維不適用于低衰減的光傳輸。此外,纖維的機械強度也會由于結晶而受到不利影響。從DE19958522B42004.04.08已知用于階3夭折射率纖維的光學玻璃,由DE10245987B32004.05.06已知階躍折射率纖維。在DE19958522B42004.04.08中,描述了折射率na為1.52-1.66的含鋅光學玻璃。該玻璃除含Si02外還通常含不同百分率的ZnO以及主要是堿金屬和一些少量的其它元素如B、Ba、Mg、Ca、Al、Y、Zr、Ge和部分為Pb或它們的氧〗匕物。其中大部分所公開的玻璃的特征是高的純傳輸和優(yōu)良的色中性。該玻璃除具有這些光學特性外,還具有優(yōu)良的結晶穩(wěn)定性和可熔性。雖然含鋅光學玻璃比含鉛玻璃更易于結晶,但可由基于DE19958522B42004.04.08中的玻璃體系發(fā)現(xiàn)適用于制備本發(fā)明所用的階躍折射率纖維的玻璃。由上述玻璃制成的階躍折射率纖維或由該階躍折射率纖維制成的玻璃纖維束具有易對某些環(huán)境化學品起反應的特性。特別是在玻璃表面的化合物的成分易于從階躍折射率纖維的表面由游離基脫出,以致不再可確保該階躍折射率纖維的光學特性。這種游離基環(huán)境化學品特別是在汽車中出現(xiàn),在該汽車上或汽車中處理大量向環(huán)境中放出大量這類游離基的不同材料。但用于包封這種階腐蝕性游離基元素或化合物。本發(fā)明的目的是提供一種玻璃纖維電纜,其可滿足汽車中使用的要求。一方面特別重要的是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾A躍折射率纖維具有高的可傳夠程度保持該傳輸特性:該玻璃纖維電纜應耐i環(huán)境的物理和化^影響,并經保護不受游離基環(huán)境化學品損害。本發(fā)明的目的是通過權利要求i的特征部分實現(xiàn)的。本發(fā)明的擴展方案和實施方案通過從屬權利要求的特征部分實現(xiàn)。本發(fā)明的目的是通過如下實現(xiàn)的階躍折射率纖維的芯體玻璃含有的材料組合物含42-60重量%Si02、20-38重量%ZnO、<14重量%Na20、<12重量%&0、Na20+K20》2重量y。、>0-10重量%La203、<0.9重量。/。BaO和需要時通常量的澄清劑,該階躍折射率纖維的外殼玻璃含有的材料組合物含60-72重量%Si02、<20重量%B203、<10重量%A1203、<18ff%Na20、<15重量%&0、<5重量%、優(yōu)選<2重量%Li20,、《1重量%、優(yōu)選O.02重量。/。F和需要時通常量的澄清劑。優(yōu)選的實施方案含<2重量%Li20、《<0.02重量%F。這樣,可以有利的方式制備確保玻璃纖維束的光學特性以及持續(xù)穩(wěn)定性的玻璃纖維電纜。特別是在用于汽車中時,可持續(xù)保持數(shù)據(jù)傳輸所需的導光性。本發(fā)明在制備階躍折射率纖維時、在纖維拉伸時已通過選樣玻璃組成避免了在外殼玻璃和芯體玻璃之間的結晶反應和界面反應,由此達到單絲纖維的最佳光學特性。此外,通過本發(fā)明的外殼玻璃還避免了玻璃纖維束中外殼玻璃和塑料包皮之間的可能對玻璃纖維電纜的耐久性和由此也對光學特性起有害影響的相互作用。特別是由此確保了該玻璃能耐受使用時由于接觸環(huán)境化學品而導致的腐蝕或蝕刻。由此發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明的階躍折射率纖維的一個有利方案,其中該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物含有47-51重量%Si02、25-33重量o/。ZnO、<10ff%Na2O、<8重量%K20、Na20+K2〇>2重量%、3-5重量%1^2〇3、〈0.9重量。/。BaO和需要時通常量的澄清劑。或者,按本發(fā)明提出一種由多組分玻璃構成的階躍折射率光纖,其具有不含鑭的芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物含有>53-60重量%Si〇2、20-38重量。/oZnO、<14重量%Na20、<12重量%&0、Na20+K20>2重量%、<0.9重量%BaO和需要時通常量的澄清劑,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物含有60-72重量%Si〇2、<20重量%B203、<10重量%八1203、<18ff%Na20、<15重量%&20、<5重量%Li2〇和《1重量%F和需要時通常量的澄清劑。一種優(yōu)選方案含<2重量°/。Li20和<0.02重量°/。F。由此制備一種用于玻璃纖維電纜的階躍折射率纖維,其比先提及的材料組合物具有更好的化學穩(wěn)定性。但是該材料組合物在通過纖維拉伸進行制備時更易于結晶。依所設想的應用范圍可選用該兩個本發(fā)明方案中的一個來制備玻璃纖維電纜。根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)一個有利的階躍折射率纖維方案,其中該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物含有54-60重量%Si02、20-25重量%ZnO、<14重量%Na20、<12重量%K20、Na20+K20>2重量%、<0.9重量%BaO和需要時通常量的澄清劑。此外,本發(fā)明所提出的材料組合物的有利方案是該階躍折射率纖維的芯體玻璃還含<5重量%Li20和/或<5重量%A1203。優(yōu)選實施方案含有<1重量%Li20和/或<2重量%A1203。此外,本發(fā)明所提出的材料組成的有利方案是該階躍折射率纖維的外殼玻璃的所含材料組合物含有下列組分Si〇272-78重量%,優(yōu)選72.5-75重量%;B2035-15重量%,優(yōu)選8-12重量%;Al2〇35-10重量%;Na2CKlO重量。/。,優(yōu)選5-10重量%;K2O<10重量%,優(yōu)選1-4重量%;Li20<5重量%,優(yōu)選<2重量%;F《1重量%,優(yōu)選<0.02重量%。該階躍折射率纖維的優(yōu)選方案的材料組成為72.5-75重量%Si02、8-12重量%B203、5-10重量%Al203、5-10重量%Na20、1-4重量%K20、<2重量%Li20和<0.02重量%F。此外,本發(fā)明有利方案是該階躍折射率纖維的外殼玻璃的所含材料組合物含附加量的一種或多種下列成分<3重量%MgO、<3重量%BaO、〈4重量。/。SrO、<6重量%CaO、<3重量%Ti02、〈3重量。/。ZnO、<15重量%Rb20、<15重量%Cs20。特別有利的是材料組合物含<1.5重量%ZnO,在第一優(yōu)選方案中的材料組合物含0.6重量%ZnO,在第二優(yōu)選方案中的材料組合物含1重量。/。ZnO。有利方案中的材料組合物含有<1重量%Ti〇2。同時由于Rb和Cs是昂貴的原料,所以宜加入<5重量%Rb20和<5重量%Cs20。此外,該階躍折射率纖維的外殼玻璃的材料組合物中,成分Li20、Na2〇、K20、Rb2〇、Cs20的總和為>5重量%。再則,本發(fā)明提出該階躍折射率纖維的外殼玻璃的材料組合物中,成分MgO、CaO、Sr〇、BaO、ZnO的總和為《4重量%。此外,本發(fā)明中有利的是發(fā)現(xiàn)該階躍折射率纖維所含的外殼玻璃的材料組合物中含下列組分70-80重量%Si02、<5重量%B203、<10重量%"203、<2重量%1^20、<10ff%Na2O、<10重量%1^0、<2重量y。Zr02。另一實施方案是該階躍折射率纖維的外殼玻璃的所含材料組合物含附加量的一種或多種下面成分〈10重量。/。MgO、〈2重量。/。BaO、<2重量。/。CaO、〈2重量。/。ZnO。一種實施方案優(yōu)選含《1重量%ZnO。由于本發(fā)明的外殼玻璃的較好化學穩(wěn)定性,改進了單絲纖維的機械強度,以致用如此制備的階躍折射率纖維可提供耐用的玻璃纖維電纜。用這種材料組成可提供一種特別是在濕熱、特別是在交變的環(huán)境氣候下能很好保持其光學特性的纖維類型。由此可毫無困難地滿足例如對在汽車中使用的數(shù)據(jù)電纜的要求。由此實現(xiàn)了與氣候相關的材料變化方面的有利特性,從而使單絲纖維的外殼玻璃可經受潮濕,而不會由于潮濕產生腐蝕現(xiàn)象或外殼玻璃的"浸蝕,,。此外,相對于芯體玻璃的外殼玻璃的光學特性可保持不受損,以致也保持了單絲纖維中的總反射特性。此外,還避免了單絲纖維的機械預應力的消失和單絲纖維從而變脆。由此可避免纖維斷裂,該斷裂會有損于玻璃纖維電纜中的光傳輸。由本發(fā)明可知,外殼玻璃的某些材料組成對于某些塑料包皮是不適用的。另一方面在纖維拉伸時芯體玻璃的某些材料組成與外殼玻璃的每一材料組成不相配。這些有害的作用可由本發(fā)明提供的芯體玻璃和外殼玻璃的組合克服。此外,該外殼玻璃還可含常用量的澄清劑。為此該外殼玻璃含常用量的澄清劑As203、Sb203、Sn02、RC1和/或R2S〇4。F含量〈2重量%的材料組合物是特別有利的,在一個優(yōu)選方案中,材料組合物中的F含量0.5重量%。為確保單絲纖維具有本發(fā)明的特性,相應提出本發(fā)明的外殼玻璃和芯體玻璃的組合,即該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含附加量的一種或多種下列組分〈2重量。/。Zr02、〈6重量。/。MgO、<5重量y。CaO、〈6重量Q/。SrO、<1重量%8203。本發(fā)明的外殼玻璃與芯體玻璃的另一有利組合如下該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含附加量的一種或多種下列組分<5重量。/。Zr02、<1重量。/。MgO、<1重量y。CaO。按本發(fā)明,該芯體玻璃的材料組合物具有由其所制備的單絲纖維的可傳輸性,該可傳輸性的衰減至少是D(650nm)《300dB/km,優(yōu)選D(650nm)<200dB/km。光或通常任意波長的電^f茲輻射可用于數(shù)據(jù)傳輸。術語"光"在本發(fā)明中通常理解為電磁輻射。用于芯體玻璃的材料組合物作為單絲纖維有足夠低的衰減,該衰減與所用原料的純度有關。通過衰減為D(650nm)<300dB/km,優(yōu)選D(650nm)<200dB/km的本發(fā)明的材料組合物可確保這一點。該芯體玻璃可順利制備。此外,制備時其特征在于優(yōu)良的可拉伸性,并且其基本上由環(huán)境友好型原料成分組成。按本發(fā)明,具有由其制備的單絲纖維的可傳輸性的各所述材料組合物的芯體玻璃的數(shù)值孔徑NA至少>0.48。由此該適于芯體玻璃的材料組合物作為單絲纖維具有足夠大的數(shù)值孔徑。具有本發(fā)明的芯體玻璃的纖維的與數(shù)值孔徑NA相關的接受角對表中給出的材料組合物為44°到約58°。已表明,用本發(fā)明的材料組合物制備的單絲纖維具有改進的機械總強度并具有較少的薄弱點。此外,該單絲纖維可以較低成本制備。本發(fā)明的玻璃纖維電纜可用作適于纖維光學應用的整個應用范圍的光學光導,例如用作包括各類照明應用的照明
技術領域
中的光導,以及用作數(shù)據(jù)電纜,優(yōu)選分別用于建筑物技術、工業(yè)技術、發(fā)電廠技術、醫(yī)學技術、交通運輸工具技術、船舶技術、飛機技術和宇航技術中。此外,本發(fā)明還涉及用于傳導電磁輻射的具有至少一束單絲纖維的玻璃纖維電纜,該電纜包于塑料包皮中,該單絲纖維由階躍折射率光纖按所附權利要求中的至少一項制備,該塑料包皮在與家庭用品和汽車中常用的環(huán)境化學品如油、油脂、堿、酸(特別是電池用酸)、制動液、PVC、燃料以及由此形成的液體或氣體相接觸時是不被穿透的和化學穩(wěn)定的。由此確保了外殼玻璃和塑料包皮在汽車中優(yōu)選在數(shù)據(jù)電纜中的高的材料穩(wěn)定性。此外,除小的水蒸汽可穿透性外,還實現(xiàn)了保護玻璃纖維免受其它環(huán)境化學品的影響。由此提供一種玻璃纖維電纜,其可順利用于相應環(huán)境如發(fā)電廠、汽車、宇航飛船、空間探測器、衛(wèi)星、飛機、船舶、軌道車輛、火車等。如前所述,本發(fā)明已發(fā)現(xiàn),有害物質特別是電纜環(huán)境中的水蒸汽,此外還有來自塑料包皮本身的某些物質,均可有損于外殼玻璃。因此按本發(fā)明,塑料包皮由具有可忽略的小的自揮發(fā)性的塑料添加物和/或剩余單體形成的材料制備。由此避免對階躍折射率纖維外殼玻璃表面上的有害作用通過塑料包皮本身的游離基化學元素或化合物導致玻璃纖維電纜的有害改變?;蛘呋蛉芜x地也可使用僅具有小自揮發(fā)和/或剩余單體形成的塑料種類。按本發(fā)明可制備外殼玻璃和塑料的組合體。這種塑料是適于擠出工藝的電纜包皮材料。這可通過該塑料包皮是一種撕裂伸長大于10%且強度為肖氏60A-肖氏80D的聚合物材料來實現(xiàn)。為此,按本發(fā)明建議該塑料包皮由包含一種或多種下列塑料的材料組成含氟聚合物,優(yōu)選PVDF、FEP、ETFE;基于烯烴、交聯(lián)烯烴和/或橡膠的熱塑性彈性體;熱塑性塑料,優(yōu)選PVC、PE、PP、PA、PBT;共聚酯;氨基甲酸乙酯;聚酯;聚酰胺和/或聚醚酰胺。這些材料可單獨或混合使用,也可填充使用。按本發(fā)明該電纜包皮可為單層及多層結構。按本發(fā)明,外殼玻璃和塑料組合物的組合可擬定為,該塑料包皮是熱塑性聚氨酯-彈性體或交聯(lián)的熱塑性彈性體,優(yōu)選聚偏1,1-二氟乙烯(PVDE)、熱塑性氨基甲酸乙酯(TPE-U)、聚丙烯共聚物(TPE-O)或聚烯烴-橡膠混配物(TPE-V)。用本發(fā)明的塑料可實現(xiàn)塑料包皮和外殼玻璃相互呈化學惰性。該塑料包皮具有高的長期耐溫性,如在+125。C下大于6000小時,具有高的耐溫度交變性,如在-40-+125匸大于3000小時,和具有高的耐濕溫性,如在+85。C和85%相對濕度下大于3000小時。此外,該塑料包皮具有規(guī)定的耐火性、抗汽車中典型環(huán)境化學品的耐化學性以及達約5mm的最佳的小彎曲半徑,同時不明顯增加芯體玻璃的光學衰減。再則,本發(fā)明的塑料、剩余單體含量和添加劑如防火劑對酸或堿成分不發(fā)生分解或僅非常少量分解,這種情況在汽車制造中特別是在高空氣濕度和兼有高溫下的通常塑料會遇到。玻璃纖維電纜所需穩(wěn)定性的另一改進按本發(fā)明如下得到,即在塑料包皮中的該玻璃纖維束用疏水'性粘料潤濕。由此在塑料包皮和外殼玻璃表面之間形成保護膜,從而避免外殼玻璃表面受水蒸汽作用或受水溶性游離基的作用。按本發(fā)明,該粘料含一種或多種下列成分n次羧酸(C"n〉12),所謂的長鏈羧酸;乙氧基化脂肪酸氨基酰胺;改性有機硅烷;氟烷基官能珪烷;全氟聚醚;聚乙烯亞胺的縮合物和其鹽;硅油。所述的粘料盡可能是化學中性的,并具有最佳的滑動特性和潤濕特性。此外,該粘料是最不吸水的或不吸水蒸汽的(疏水性)。用本發(fā)明的玻璃纖維電纜以有利的方式提供一種具有足夠好的導光性的數(shù)據(jù)電纜,其特別是具有低的衰減,這對最佳數(shù)據(jù)傳輸是需要的,并且其適用于具有腐蝕物質的環(huán)境中。含鉛和/或含鋅的芯體玻璃可與適用于外殼玻璃的相應材料組合物相組合,如按在開頭所述文獻中所公開的。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中,以組合使用單絲纖維作為階躍折射率光纖,構成該芯體玻璃的材料組合物含下列組分42-53重量%Si〇2、16-38重量。/oZnO、1-20重量。/。PbO,其中ZnO和PbO的總和>30重量%、〈14重量。/。Na20、〈12重量。/oK20、其中Na20和K2〇的總和>2重量%,構成外殼玻璃的材料組合物含下列組分60-72重量。/。Si02、<20重量%8203、<10重量%八1203、〈18重量。/。Na20、<15重量。/。K20以及<1.5重量。/。ZnO。外殼玻璃中可以含有澄清劑。用于陸上交通工具、空中交通工具或宇航交通工具的玻璃纖維電纜的另一個優(yōu)選實施方案是以一種不含含鉛組分的階躍折射率纖維實現(xiàn)的。其由下列芯體玻璃和外殼玻璃的組合制備,其中構成該芯體玻璃的材料組合物含下列組分42-53重量。/。Si02、30-38重量。/。ZnO、<0.9重量。/oBaO、<14ff%Na20、<12重量%K20、其Na20和K20的總和>2重量%,構成該外殼玻璃的材料組合物含下列組分60-72重量%Si〇2、<20ff%B2O3、<10重量%人1203、<18$f%Na20、<15重量%1^0以及<1.5重量。/。ZnO。該外殼玻璃也可含澄清劑。玻璃纖維電纜的另一個本發(fā)明的實施方案是如此得到的,即階躍折射率纖維的外殼玻璃包含的材料組合物具有下列組分70-80重量%Si02、<5重量%8203、<10重量%八1203、<2ff%La203、<10重量%Na2〇、<10重量%&0、〈2重量。/oZr02。此外,按本發(fā)明,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物還含一種或多種下列成分〈10重量。/oMgO、〈2重量Q/。BaO、<2重量%CaO、<2重量%ZnO,優(yōu)選<1重量%ZnO。本發(fā)明的階躍折射率纖維在纖維拉伸過程中具有外殼玻璃和芯體玻璃的高耐化學性,以致避免了結晶和界面反應。該芯體玻璃在芯體玻璃和外殼玻璃之間的界面上具有有最佳反射能力的高可傳輸性,并且衰減小。此外,該外殼玻璃以有利的方式與本發(fā)明的塑料包皮相適應。與塑料纖維相比,本發(fā)明的玻璃纖維數(shù)據(jù)電纜具有在至少125-150。C范圍的耐溫性。此外,本發(fā)明還包括具有其它材料組合物的單絲纖維,所述組合物在該單絲纖維的纖維拉伸時,在芯體玻璃和外殼玻璃之間的界面上具有小的結晶趨勢,該塑料包皮與外殼玻璃以本發(fā)明的方式相適配。此外,本發(fā)明以有利方式通過下述實施方式提供一種玻璃纖維電纜,即單絲纖維束在端部經熱熔融或粘合,或配有收縮的端閉合。在此情況下使所述的端閉合或端面的組合在玻璃纖維電纜上實現(xiàn)。此外,按本發(fā)明該端面具有直徑為0.3-2.0mm,優(yōu)選1.0mm的光學活性區(qū)。再則,該單絲纖維的直徑為30-150|um,優(yōu)選直徑為53偏差4|im。此外,該電纜直徑總計為1-5mm,優(yōu)選2.3mm。由此^是供了一種可柔性鋪設的玻璃纖維電纜,因為其有小的彎曲半徑。特別在汽車制造中可簡單地裝入最小彎曲半徑為約5mm的玻璃纖維電纜。該玻璃纖維電纜可由50-2000根單絲纖維制成,而不會損害該數(shù)據(jù)電纜的有利特性,并且該纖維束具有足夠的機械強度。為此,將該單絲纖維束置于由所述塑料之一如TPE-V制成的塑料包皮中。該玻璃纖維電纜的另一些本發(fā)明實施方案可參見l中的外殼玻璃材料組成和表2中的芯體玻璃的材料組成。相應的芯體玻璃和外殼玻璃可自由組合。本發(fā)明的玻璃纖維電纜優(yōu)選用于照明應用或數(shù)據(jù)傳輸應用,特別是用于建筑物技術或工業(yè)技術或發(fā)電廠技術或醫(yī)學技術或車輛技術或船舶技術或飛機技術或宇航技術中。其特別優(yōu)選可用于汽車或摩托車的數(shù)據(jù)傳輸。在表3中按所測算的衰減值給出芯體玻璃和外殼玻璃的本發(fā)明的組合。表3中所給出的玻璃以及組合的實施方案是示例性的,絕不是窮舉。本發(fā)明還包括該玻璃及其組合的其它有利實施方案。作為本發(fā)明的特別有利的技術方案是芯體玻璃5和外殼玻璃4的組合以及芯體玻璃6和外殼玻璃3的組合。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表2:芯體玻璃<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3:衰減<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>權利要求1.由多組分玻璃制成的階躍折射率光纖,其具有含鑭的芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含SiO242-60重量%,ZnO20-38重量%,Na2O<14重量%,K2O<12重量%,Na2O+K2O≥2重量%,La2O3>0-10重量%,BaO≤0.9重量%,和需要時常用量的澄清劑,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中含SiO260-72重量%,B2O3<20重量%,Al2O3<10重量%,Na2O<18重量%,K2O<15重量%,Li2O<5重量%,優(yōu)選<2重量%,F(xiàn)≤1重量%,優(yōu)選<0.02重量%,和需要時常用量的澄清劑。2.權利要求1的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含:優(yōu)選<2重量%,優(yōu)選<0.02重量%,Si02ZnONa2〇K20Na20+K2〇La2〇3BaO47-51重量%,25-33重量%,<10重量%,<8重量%,>2重量%,3-5重量%,<0.9重量%,漆ai和需要時常用量的澄清3.由多組分玻璃制成的階躍折射率光纖,其具有不含鑭的芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含:Si02ZnONa2〇K20Na20+K20BaO〉53-60重量%20-38重量%<14重量%<12重量%>2重量%<0.9重量%和需要時常用量的澄清劑,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中含:Si〇260-72重量%,B2〇3<20重量%,A1203<10重量%,Na20<18重量%,K20<15重量%,Li2〇<5重量%,優(yōu)選<2重量%,F《1重量%,優(yōu)選<0.02重量%,和需要時常用量的澄清劑。4.權利要求3的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含:Si02ZnONa2〇K20Na2〇+K20BaO54-60重量%,20-25重量%,<14重量%,<12重量%,>2重量%<0.9重量%,和需要時常用量的澄清劑。5.權利要求1-4中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階^夭折射率纖維的芯體玻璃還含<5重量%、優(yōu)選<1重量%Li20,和/或<5重量%、優(yōu)選<2重量%A1203。6.權利要求1-5中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中含Si0272-78重量%,優(yōu)選72.5-75重量%,B2035-15重量%,優(yōu)選8-12重量%,A12035-10重量%,Na2〇<10重量%,優(yōu)選5-10重量%,K2〇<10重量%,優(yōu)選1-4重量%,Li20<5重量%,優(yōu)選<2重量%,F<1重量%,優(yōu)選<0.02重量%。7.權利要求1-6中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中還含一種或多種下列組分MgO<3重量%,BaO<3重量%,SrO<4重量%,CaO<6重量%,Ti〇2<3重量%,優(yōu)選<1重量%,ZnO<3重量%,優(yōu)選《1.5重量%:Rb20<15重量%,優(yōu)選《5重量%,Cs20<15重量%:,優(yōu)選《5重量%。8.權利要求7的階躍折射率光纖,其特征在于,在外殼玻璃中組分Li20、Na20、K20、Rb20、Cs20的總和>5重量%。9.權利要求7和/或8的階躍折射率光纖,其特征在于,在外殼玻璃中組分MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO的總和《4重量%。10.權利要求1-4中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中含下列組分Si0270-80重量%,B203<5重量%,A1203<10重量%,La203<2重量%,Na20<10重量%,K20<10重量%,Zr〇2<2重量%。11.權利要求10的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的外殼玻璃所含的材料組合物中還含一種或多種下列組分MgO<10重量%,BaO<2重量%,CaO<2重量%,ZnO<2重量%,優(yōu)選《1重量%。12.權利要求1-11中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,所述芯體玻璃和/或外殼玻璃含As203、Sb203、Sn〇2、RC1和/或R2S〇4作為澄清劑。13.權利要求1-12中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中含<2重量。/。F,優(yōu)選<0.5重量n/oF。14.權利要求1-13中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中還含一種或多種下列組分Zr02<2重量%,MgO<6重量%,CaO<5重量%,SrO<6重量%,B203<1重量%。15.權利要求1-13中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,該階躍折射率纖維的芯體玻璃所含的材料組合物中還含一種或多種下列組分Zr02<5重量%,MgO<1重量%,CaO<1重量%。16.權利要求1-15中至少一項的階躍折射率光纖,其特征在于,所述芯體玻璃的材料組合物的衰減為D(650mm)<300dB/km,優(yōu)選D(650mm)《200dB/km。17.具有至少一束單絲纖維的用于傳導電磁輻射的玻璃纖維電纜,其包封在塑料包皮中,所述單絲纖維由上述權利要求中至少一項的階躍折射率光纖構成,所述塑料包皮在與家庭用品和汽車中常用的環(huán)境化學品如油、油脂、堿液、酸(特別是電池用酸)、制動液、PVC、燃料以及由其形成的液體或氣體相接觸時是不受穿透的和化學穩(wěn)定的。18.權利要求17的玻璃纖維電纜,其中塑料包皮由具有可忽略的小的塑料添加物自揮發(fā)性和/或剩余單體形成的材料制備。19.權利要求17-18至少之一的玻璃纖維電纜,其中該塑料包皮是撕裂伸長大于10%且強度為肖氏60A至肖氏80D的聚合物材料。20.權利要求17-19至少之一的玻璃纖維電纜,其中塑料包皮由含一種或多種下列塑料的材料組成-含氟聚合物,優(yōu)選PVDF、FEP、ETFE,-基于烯烴、交聯(lián)烯烴和/或橡膠的熱塑性彈性體,一熱塑性塑^牛,^尤選PVC、PE、PP、PA、PBT,以及共聚酯,氨基曱酸乙酯,聚酯,聚酰胺和/或聚醚酰胺。21.權利要求17-20至少之一的玻璃纖維電纜,其中塑料包皮是熱塑性聚氨酯彈性體或交聯(lián)的熱塑性彈性體,優(yōu)選聚偏1,1-二氟乙烯(PVDE)、熱塑性氨基甲酸乙酯(TPE-U)、聚丙烯共聚物(TPE-O)或聚烯烴-橡膠混配物(TPE-V)。22.權利要求17-21至少之一的玻璃纖維電纜,其中塑料包皮中的玻璃纖維束用疏水性粘料潤濕。23.權利要求17-22至少之一的玻璃纖維電纜,其中粘料含一種或多種下列成分n次羧酸(Cn;n>12);乙氧基化脂肪酸氨基酰胺;改性有機硅烷;氟垸基官能硅烷;全氟聚醚;聚乙烯亞胺的縮合物和其鹽;硅油。24.權利要求17-23至少之一的玻璃纖維電纜,其中單絲纖維束在端部經熱熔融和/或粘合,和/或具有收縮的端閉合。25.權利要求17-24至少之一的玻璃纖維電纜,其中端面具有直徑為0.3-2.0mm、優(yōu)選1.0mm的光學活性區(qū)。26.權利要求17-25至少之一的玻璃纖維電纜,其中單絲纖維的直徑為30-150|im,優(yōu)選直徑為53(im,偏差為4(im。27.權利要求17-26至少之一的玻璃纖維電纜,其中電纜直徑總計為1-5mm,優(yōu)選2.3mm。28.權利要求17-27至少之一的玻璃纖維電纜在特別是建筑物技術或工業(yè)技術或發(fā)電廠技術或醫(yī)學技術或車輛技術或船舶技術或飛機技術或宇航技術中用于照明的應用。29.權利要求17-27至少之一的玻璃纖維電纜在特別是建筑物技術或工業(yè)技術或發(fā)電廠技術或醫(yī)學技術或車輛技術或船舶技術或飛機技術或宇航技術中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽谩?0.權利要求17-27至少之一的玻璃纖維電纜用于汽車或摩托車中的數(shù)據(jù)傳輸中的應用。全文摘要本發(fā)明涉及一種由多組分玻璃形成的階躍折射率光纖,其具有含鑭的或不含鑭的芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃。此外,本發(fā)明還涉及一種具有至少一束單絲纖維的用于傳導電磁輻射的玻璃纖維電纜,該單絲纖維包括由多組分玻璃形成的階躍折射率光纖,該階躍折射率光纖具有芯體玻璃和完全包封該芯體玻璃周圍壁的外殼玻璃。一方面特別重要的是該適于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾A躍纖維有高的傳輸能力。另一方面需足夠程度地保持該傳輸特性。該玻璃纖維電纜應耐受環(huán)境的物理和化學影響,并保護其免受游離基環(huán)境化學品損害。其是如此實現(xiàn)的,即該階躍纖維的外殼玻璃具有的材料組成在纖維拉伸時基本上不會與芯體玻璃發(fā)生化學相互作用,并且對塑料包皮是化學惰性的。文檔編號C03C13/04GK101400617SQ200780008804公開日2009年4月1日申請日期2007年3月14日優(yōu)先權日2006年3月14日發(fā)明者A·柯特,L·威廉斯,M·卡佩爾,T·亨里希,T·韋因加特納,U·科爾伯格,W·格亨,W·艾斯申請人:肖特股份有限公司
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