專利名稱：包含至少一種吸氫金屬間化合物的光纖和光纖光纜的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及包含一種用于吸氫的金屬間化合物的光纖。本發(fā)明也涉及包含這種吸氫金屬間化合物的光纖光纜。
背景技術(shù)：
光纖本身包括由任選摻雜的二氧化硅制成的光導部分，而且，其一般由一次覆層和，任選的通常由聚合物制的二次覆層覆蓋，以保護其不受環(huán)境影響。這種包覆光纖通常用于數(shù)據(jù)傳輸光纜中。用于傳輸數(shù)據(jù)的光纖光纜是包含至少一根存在于外殼內(nèi)的光纖的光纜，該外殼可以部分地由金屬或塑性材料制成，所述光纜也可以存在用于提供抗拉強度的增強組元或者其它金屬組元如護套或覆層。
由于氫吸附進入光纖中的二氧化硅晶格而導致的光信號傳輸衰減的問題已為人所知。因此，例如，美國專利4 718 747提出了一種解決方法，該方法的要點是將選自于周期表中的III族、IV族、V族和VIII族的元素，或者所述元素的合金或者金屬間化合物加入到光纖結(jié)構(gòu)或者光纖光纜中。所述元素優(yōu)選是III族的鑭系元素，IV族的鈦，鋯和鉿，V族的釩，鈮和鉭，以及VIII族的鈀，并且，甚至更優(yōu)選地，這些元素是鑭、鋯、鉿、釩、鈮、鉭或鈀。鈀是實際上使用最廣泛的元素。
遺憾的是，這種方法意味著使用非常昂貴的金屬，例如，其中最著名的是鈀。此外，由III，IV和V族獲得的化合物很容易被其它氣體(例如，二氧化碳CO2，一氧化碳CO，或者氧氣O2)污染，而且，結(jié)果，一旦受到污染，這些化合物與氫的反應性變得很差。因此，由于需要采取措施確保所述化合物處于惰性氣氛中，……故它們尤其難于得到工業(yè)應用。最后，基于周期表中的VIII族元素的化合物一般存在高的平穩(wěn)壓力并且與氫形成不穩(wěn)定氫化物。因此，現(xiàn)有技術(shù)要求提供具有更好的吸氫特性的化合物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的吸氫金屬間化合物試圖克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，并且，特別是試圖通過形成穩(wěn)定的具有低平穩(wěn)壓力(plateau pressure)的氫化物使氫在光纖內(nèi)被吸收，從而獲得更高的減少氫在光纖內(nèi)存在的能力。
因此，本發(fā)明提供一種包括光導部分和包圍該光導部分的周邊部分的光纖，所述周邊部分由至少一種保護覆層構(gòu)成，所述光纖在位于其光導部分外側(cè)的覆層中包含至少一種由至少兩種金屬構(gòu)成的結(jié)晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物在氫化物形成期間具有小于等于5×10-2個大氣壓(atm)(其中，1atm＝1.013×105帕斯卡(Pa))的平穩(wěn)壓力，其中，壓力采用PCT(壓力組成溫度)法測定，而且，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A由至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素構(gòu)成(CAS版本)；·B由至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素構(gòu)成(CAS版本)；·M包含至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib，或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A包含僅選自IIa族的元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
存在于光纖的光導部分外側(cè)覆層中的所述晶態(tài)金屬間化合物可以采用各種方式加入到光纖中，例如，引入在所述光纖的至少一個覆層中。
本發(fā)明也提供一種具有至少一根光纖的光纖光纜，所述光纜包含至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物由至少兩種金屬形成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于或等于5×10-2atm，該壓力值在30℃下采用PCT法測得，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A為至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素(CAS版本)；·B為至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII或IIIa族元素(CAS版本)；·M含有至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種選自IIIb或IVb族的元素。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述晶態(tài)金屬間化合物不論存在于光纖或者光纖光纜中，都至少部分地被一個金屬沉積層包覆，該金屬沉積層的作用包括保護所述金屬間化合物不受除氫以外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳CO2污染，而且，該沉積層仍然能夠使氫擴散到所述金屬間化合物。這種金屬沉積層可以是鎳(Ni)或銅(Cu)沉積層。
所述晶態(tài)金屬間化合物可以采用各種方式加入到光纖光纜中，例如，以在基體中，如DSM 3471-2-102覆層；當套管采用聚合物材料制成時，則在用于所述套管的聚合物化合物如vestodur 3000型聚對苯二甲酸丁二酯中；在填料凝膠中，如Huber LA444光纜凝膠；或者以任何其它的本領域的專業(yè)人員可采用的形式。
有利的是，這種晶態(tài)金屬間化合物具有將光纜中殘余氫的分壓固定在極低水平，小于或等于5×10-2atm，從而使衰減極小的平穩(wěn)壓力。在光纖或者光纖光纜中使用的根據(jù)本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的優(yōu)點之一是其平衡壓力臺階盡可能平緩，以保持其性能盡可能恒定不變。最后，所述晶態(tài)金屬間化合物的另一個優(yōu)點在于優(yōu)選其吸附能力盡可能高，以便使光纖光纜的壽命最長。這一特性一般采用H/M，H/ABxMy，或者重量百分數(shù)表示。
具體實施例方式
下面給出在本發(fā)明中適合用于光纖或光纖光纜的晶態(tài)金屬間化合物的各種實例。
可用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第一個實例是AB5型合金，該合金任選至少部分地，即部分地或者全部地采用M替代。在AB5型合金系列中，最著名的是LaNi5，該合金在250℃下的平穩(wěn)壓力為1.7atm，這使得該化合物不適合用于本發(fā)明，當在同樣溫度下評價時，采用Cr(VIb族)替代Ni能夠使所獲得的化合物LaNi4Cr的平穩(wěn)壓力降至0.04atm；因此，該所獲得的金屬間化合物即包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。采用Mn(VIIb族)替代Ni可使所獲得的化合物LaNi4Mn在20℃下的平穩(wěn)壓力降至0.02atm，因此，該所獲得的晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第二個實例是AB2型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在AB2型合金系列中，ZrFe1.4Cr0.6在20℃下的平穩(wěn)壓力為3atm，這意味著該化合物不包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。相反，采用Cr(VIb族)全部替換Fe可使所獲得的ZrCr2在25℃下的平穩(wěn)壓力低至0.003atm，因此，所獲得的這種晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第三個實例是AB型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在AB型合金系列中，TiFe在30℃的平穩(wěn)壓力為5.2atm，該化合物不包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。相反，采用Cu(Ib族)替代Fe可以使所獲得的TiCu在25℃下的臺介壓力低至0.00002atm，結(jié)果，所獲得的這種晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第四個實施例是A2B型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在A2B型系列中，化合物如Zr2Cu或Ti2Cu在高溫(400-600℃)下的平穩(wěn)壓力遠低于0.1atm。碰巧，平穩(wěn)壓力隨溫度而下降，因此，這意味著這些化合物非常可能在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用。
屬于上述各系列的所有晶態(tài)金屬間化合物均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。但是，所列出的各種化合物是非限制性的。也可以建議不屬于上述各系列的其它晶態(tài)金屬間化合物，例如，在25℃下，平穩(wěn)壓力為3×10-7atm的Mg51Zn20(MgZn0.39)。同樣地，ABxMy型化合物可以包括在本發(fā)明中。
總之，下表中的晶態(tài)金屬間化合物均包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
表

*所有壓力均是在20-30℃的溫度下測得，除了**在600℃***在500℃。
由下面通過非限制性實施例給出的描述，并且參照

圖1，可以更好地了解本發(fā)明，而且，將會看到本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點。
圖1是單管光纖光纜的橫截面簡化示意圖。光纜4包括一個由熱塑管3構(gòu)成的護套，它包含光纖1。所述熱塑管3采用填料凝膠2填充，所述凝膠填滿位于所述熱塑管3內(nèi)部的光纖1周圍的空間。
實施例下面的實施例用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1本發(fā)明中使用的晶態(tài)金屬間化合物加入在置于熱塑管內(nèi)的填料凝膠(圖1中的標號2)中。該凝膠可以是Huber La444型商品凝膠。對其組成進行控制，以便在5％的金屬間化合物粉末預先研磨至30微米(μm)的平均直徑后，借助Werner臂式混合機將其混入所述凝膠中。然后，將所述含有金屬間化合物粉末的凝膠放入光纜內(nèi)。
實施例2晶態(tài)金屬間化合物被加入到熱塑管(圖1中的標號3)中。作為實例，所述熱塑性塑料可以是顆粒狀的Vestodur 3000聚對苯二甲酸丁二酯，所述金屬間化合物可以是顆粒尺寸為30μm的粉末。所述熱塑性塑料和金屬間化合物粉末在Brabender型混合機中進行混合，可能的話，與潤滑劑一起混合，以減小金屬間化合物的磨料效應，而且，還可以與潤濕劑一起混合。對組成進行控制，以便在對混合一起的熱塑性塑料和金屬間化合物進行擠出之間，在熱塑性塑料中加入5％的金屬間化合物。
實施例3晶態(tài)金屬間化合物加入到聚合物粘結(jié)劑中。作為實例，所述聚合物粘結(jié)劑可以是DSM 3471-2-102覆層。采用涂覆方法，將聚合物粘結(jié)劑與金屬間化合物的混合物作為光纖的二次包覆層在光纖(圖1中的標號1)的周圍沉積。所述覆層的厚度為30μm，金屬間化合物的平均直徑為5μm。對組成進行控制，以便在沉積之前，在聚合物粘結(jié)劑中加入3％的金屬間化合物。
權(quán)利要求
1.包括光導部分和位于該光導部分周圍的周邊部分的先纖，所述周邊部分由至少一個保護覆層構(gòu)成，所述光纖在位于其光導部分外側(cè)的覆層中包括至少一種由至少兩種金屬構(gòu)成的晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于等于5×10-2atm(其中，1atm＝1.013×105Pa)，該壓力值采用PCT(壓力組成溫度)法測得，而且，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A為至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素(CAS版本)；·B為至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素(CAS版本)；·M包括至少一種元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且，·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB5型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB2型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種A2B型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中之任何一項的光纖，其中，存在光纖的光導部分外側(cè)的包覆層中的所述晶態(tài)金屬間化合物以在所述光纖的至少一個覆層中的形式加入到光纖中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中之任何一項的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物上至少部分地涂覆有一個金屬沉積層，該沉積層的作用包括保護所述晶態(tài)金屬間化合物不受除氫氣以外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳的污染，所述沉積層仍然能夠使氫擴散至所述金屬間化合物上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物采用鎳(Ni)或銅(Cu)的沉積層涂覆。
9.具有至少一個光纖的光纖光纜，所述光纜包括至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物由至少兩種金屬形成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力小于或等于5×10-2atm，該壓力值采用PCT方法在30℃下測得，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A由至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素構(gòu)成(CAS版本)；·B由至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素構(gòu)成(CAS版本)；·M包括至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB5型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB2型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種A2B型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任何一項的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物至少部分地涂覆有一個金屬沉積層，該沉積層的作用包括保護所述金屬間化合物不受除氫之外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳CO2的污染，所述沉積層仍然能夠使氫擴散至所述金屬間化合物上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物采用鎳(Ni)或銅(Cu)的沉積層進行涂覆。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物通過引入到基體中而被加入到光纖光纜中。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物在光纜外套管由聚合物材料制成時，以在所述外套的聚合物化合物中的形式加入到光纖光纜中。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物以在光纜的填料凝膠中的形式加入到光纖光纜中。
全文摘要
在光纖的光導部分外側(cè)的覆層中，包括至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物至少由兩種金屬構(gòu)成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于或等于5×10
文檔編號G02B6/44GK1413312SQ0081755
公開日2003年4月23日 申請日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者X·安德魯, A·德高蒙特, B·諾斯普 申請人:阿爾卡塔爾公司