專利名稱：光纜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的可擠出混合物制造的緩沖管、芯管或有槽鐵心纖維光纜元件。與傳統(tǒng)抗沖改性聚丙烯技術(shù)相比較，該可擠出混合物使撓曲模量、抗沖擊性、抗擠壓力、耐油性和低位擠壓收縮率之間得到基本上最佳的平衡。
光纖以高速率及長(zhǎng)距離地有效傳輸信息。這些光纖精密并且需要防護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，光纜是要防護(hù)光纖免受機(jī)械損傷和/或不利環(huán)境條件的影響，如潮濕環(huán)境。例如，特定防護(hù)元件包括緩沖管、芯管或有槽鐵心纖維光纜元件。
普通松軟的緩沖管光纜設(shè)計(jì)的橫截面視圖如

圖1所示。在該光纜1的設(shè)計(jì)中，緩沖管2位于中心加強(qiáng)件4的徑向周圍，且?guī)в醒刂S向長(zhǎng)度繞管子的螺旋式旋轉(zhuǎn)，該螺旋式旋轉(zhuǎn)使得光纜可以在不顯著拉伸管子或者光纖6的情況下彎曲。
如果需要減少緩沖管的數(shù)量，則可以使用作為低成本間隔物的泡沫填充桿10占據(jù)一個(gè)或多個(gè)緩沖管的位置，從而保持光纜形狀。通常用聚乙烯基材料制成光纜護(hù)套14。
典型地，緩沖管填充有光纜烴基油脂8，該油脂使得烴油混入到纖維周圍，并消除空氣空間。所述油脂(也稱為“凝膠”)可以形成防止對(duì)光纖傳輸性能有害的水滲透的屏障層。
典型地，油脂的烴油是能夠被吸收到聚合物緩沖管中的低分子量烴油。典型地，吸收會(huì)對(duì)管子的機(jī)械性能，諸如撓曲模量和抗擠壓力產(chǎn)生不利影響?？箶D壓力的降低使光纖更容易產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而導(dǎo)致信號(hào)衰減，且增加災(zāi)難性事故的可能性。因此，通常稱為“油脂相容性”的模量、抗擠壓力和最小油脂吸收之間好的保持性是用來制造擠壓光纖防護(hù)元件的聚合物材料的重要性能特征。
如圖1所示，含有可吸水膨脹的超強(qiáng)吸水聚合物的元件，諸如紗線3或芯包裹層11能夠用來在光纜芯中阻斷水份。對(duì)于在中心加強(qiáng)件或開傘索上進(jìn)行的，有助于去掉安裝過程中護(hù)套的阻水處理也是常見的。另外一個(gè)變化是減少了緩沖管的油脂并且使用了如粉末的超強(qiáng)吸水阻水成分。
許多其他緩沖管光纜設(shè)計(jì)也是可行的。中心加強(qiáng)件及抗拉件構(gòu)造的尺寸和材料、緩沖管的尺寸和數(shù)量以及使用金屬防護(hù)層和多層護(hù)套材料都是在設(shè)計(jì)元素中的。
圖2中所示的是典型的芯管光纜橫截面視圖，也稱為“中心管”。在中心圓環(huán)芯管28內(nèi)，光纖22組成的光纖束24靠近光纜20的中心。光纖束埋在填充材料26中。阻水帶32環(huán)繞著芯管表面上的開傘索30。波紋狀鍍鋼圓柱34環(huán)繞著所述阻水帶以便保護(hù)光纖束。線狀加強(qiáng)件36使光纜具有強(qiáng)度和剛性。通常由聚乙烯基材料制成的護(hù)套38環(huán)繞著所有元件。在該設(shè)計(jì)中，將機(jī)械功能并入到由芯管、聚烯烴護(hù)套層、拉伸和壓縮強(qiáng)度件、金屬防護(hù)層、芯包裹層、阻水成分和其他元件構(gòu)成的護(hù)套系統(tǒng)中。
通常芯管直徑比緩沖管大，以便容納光纖束或適應(yīng)包含光纖的帶狀元件的使用。典型地，使用彩色編碼的捆縛物來捆扎和識(shí)別光纖。芯管可以含有光纖元件周圍的阻水油脂或超強(qiáng)吸水聚合物元件。芯管元件的最佳材料特性通常與緩沖管中應(yīng)用的材料特性類似。
典型的有槽鐵心光纜結(jié)構(gòu)橫截面的視圖如圖3所示。光纜30包括護(hù)套48和具有中心件34的有槽鐵心32。中心件防止彎曲變形并且控制擠壓有槽鐵心外部形狀的軸向收縮。典型地，由聚烯烴基材料制成護(hù)套和有槽鐵心。
有槽鐵心具有槽36，光纖38位于所述槽中。填充桿40也可以占據(jù)一個(gè)或幾個(gè)槽。用可以具有一個(gè)或多個(gè)開傘索44的阻水層42環(huán)繞所述有槽鐵心32。電介質(zhì)加強(qiáng)件層46環(huán)繞阻水層。
理想地，光纜元件具有高抗擠壓力、良好的油脂相容性、足夠的抗沖性能、以及良好的后(post)擠壓收縮特性。因此，制造光纜防護(hù)元件的組合物應(yīng)該具有(1)適于良好抗壓碎強(qiáng)度的高模量材料；(2)對(duì)光纜油脂的強(qiáng)抗化學(xué)性，尤其是當(dāng)由模量和抗擠壓力損失確定時(shí)；(3)由缺口沖擊確定的良好抗沖擊性能；以及(4)良好的后擠壓收縮特性，來提高光信號(hào)傳輸。
如前所述，通過對(duì)防護(hù)元件機(jī)械性能，如撓曲模量和抗擠壓力的不良影響可以證實(shí)差的油脂相容性。
相關(guān)于后擠壓收縮性，元件內(nèi)的光纖不應(yīng)該顯示出通常稱為多余光纖長(zhǎng)度或EFL的過度活動(dòng)。因?yàn)楣饫w可以適度拉伸，所以在擠壓過程中迅速出現(xiàn)的元件收縮，通常對(duì)EFL沒有影響。然而，由于流變性和結(jié)晶處理而更緩慢發(fā)生的元件收縮將會(huì)對(duì)元件內(nèi)的光纖產(chǎn)生EFL。
值得相信的是，元件收縮的主要機(jī)理是(1)在管子成型擠壓過程中出現(xiàn)的聚合物熔化物粘彈性拉伸的應(yīng)變恢復(fù)；(2)熔融管子固化時(shí)的材料收縮；以及(3)由于聚合基體連續(xù)再結(jié)晶產(chǎn)生的固態(tài)退火收縮。因此，元件材料應(yīng)該具有快速活動(dòng)粘彈性熔融應(yīng)變的特性和最小退火收縮。
為了達(dá)到理想性能，已經(jīng)嘗試使用不同的聚合材料。例如，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(“PBT”)具有強(qiáng)剛性、在光學(xué)油脂環(huán)境中的最小物理性能變化、抗變形性(撓曲模量＞2400MPa)，以及低的由后擠壓收縮產(chǎn)生的多余光纖長(zhǎng)度。但是，與聚烯烴基化合物比較，單位體積PBT的成本相對(duì)昂貴。
當(dāng)與PBT比較時(shí)，典型地，將傳統(tǒng)聚烯烴暴露在光學(xué)油脂中之后，顯示出更強(qiáng)的效果。在聚烯烴材料中，結(jié)晶通常會(huì)提高油脂相容性。
因?yàn)榕cPBT相比較，高密度聚乙烯(“HDPE”)具有較低模量、較低抗擠壓力和較高后擠壓收縮量，所以在制造過程中需要特別小心以便避免程度高的多余光纖長(zhǎng)度。美國(guó)專利No.5,574,816和5,761,362描述了用于光學(xué)緩沖管的有核抗沖改性丙烯聚合物(“IMPP”)的使用。
值得相信的是，成核劑和較低的分子量分別使初始結(jié)晶最大化和后續(xù)退火收縮最小化。美國(guó)專利No.3,367,926描述了能夠有效提高聚合物結(jié)晶性，同時(shí)典型性地提高模量的成核劑。
然而，與IMPP相比較，HDPE會(huì)產(chǎn)生出較好的光學(xué)油脂相容性。與HDPE類似，IMPP具有比PBT基本上更低的模量和抗擠壓力，尤其是暴露在油脂中之后。
為了使IMPP中的凝膠吸收達(dá)到最少化，光纜制造商通常決定使用昂貴的凝膠填充化合物。較昂貴的凝膠和IMPP一起的高合并成本通常抵消了IMPP本身較低的初始成本。
因此，即使HDPE和IMPP(初始)比PBT成本低，但是在整個(gè)緩沖管應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)要代替PBT還是有局限性的。
本發(fā)明的目的是提供一種由高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的混合物制成的擠壓光纜防護(hù)元件，其中元件能夠理想地平衡剛性、沖擊韌性和油脂相容性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括擠壓光纜防護(hù)元件的柔性光纜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的可擠出混合物，使擠出物具有1％割線模量和適合于光纜防護(hù)元件的缺口沖擊值。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然本說明書還具有其他目的。
本發(fā)明涉及由高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的可擠出混合物制成光纜元件，以便改善撓曲模量、缺口沖擊值、油脂相容性和低收縮特性之間的平衡。聚丙烯具有56重量％以上的結(jié)晶度，和在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)。在23℃下，組合物產(chǎn)生的擠出物具有至少1600MPa的1％割線模量和至少35J/m的缺口沖擊值。組合物還產(chǎn)生出在100℃下、24小時(shí)之后收縮量小于2％的擠出管。
圖1示出活動(dòng)緩沖管光纜的截面圖；圖2示出芯管光纜切掉局部的視圖；圖3示出有槽鐵心光纜的截面圖；圖4為1％割線模量與缺口沖擊值之間的比較曲線。
本發(fā)明是由高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物組成的擠出光纜防護(hù)元件。高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的量足以有效地使擠出組合物在23℃下具有至少大約1600MPa的1％割線模量和在23℃下至少為35J/m的缺口沖擊值。聚丙烯具有56重量％以上的結(jié)晶度，在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)?？蓴D出混合物還產(chǎn)生在100℃下、24小時(shí)之后收縮量小于2％的擠出管。
高結(jié)晶聚丙烯可以是等規(guī)立構(gòu)或間規(guī)立構(gòu)的均聚聚丙烯。優(yōu)選地，高結(jié)晶聚丙烯是等規(guī)立構(gòu)均聚聚丙烯，以便使聚合物的結(jié)晶度最大化。
本發(fā)明中使用的聚丙烯是本領(lǐng)域公知的，而且可以用已知方法制備。通常，聚丙烯能夠用齊格勒—納塔催化劑或金屬茂催化劑來制備?！癒irK-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology”(2001)描述了這些催化劑和其對(duì)應(yīng)的制造高結(jié)晶聚丙烯的反應(yīng)器方法。
通過差示掃描量熱法(DSC)測(cè)量聚丙烯的結(jié)晶度。在所述測(cè)量中，將丙烯聚合物的少量樣品封裝在鋁DSC盤中。將樣品放置在DSC爐室中，所述爐室用25厘米每分鐘的氮?dú)馇鍜?，并且冷卻到大約-100℃。通過每分鐘加熱10℃直至225℃來為樣品建立標(biāo)準(zhǔn)加熱歷史。然后把樣品再次冷卻到大約-100℃以及再次以每分鐘加熱10℃直至225℃。記錄第二次掃描觀察到的融化熱量(ΔH觀察)。觀察到的融化熱量與根據(jù)通過下面的等式確定的聚丙烯樣品重量的結(jié)晶度重量百分比有關(guān)，結(jié)晶百分比＝(ΔH觀察)/(ΔH等規(guī)立構(gòu)聚丙烯)×100其中，等規(guī)立構(gòu)聚丙烯(ΔH等規(guī)立構(gòu)聚丙烯)的融化熱量在B.Wunderlich，Macromolecular Physics，Volume 3，Crystal Melting，Academic Press，NewYork，1960，p48中報(bào)道為165焦耳/克(J/g)聚合物。
在本發(fā)明的優(yōu)選方面，高結(jié)晶聚丙烯具有高于65％的結(jié)晶度，更優(yōu)選地高于70％，最優(yōu)選地高于73％。2002年10月7日申請(qǐng)的序列號(hào)為60/416,632的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)公開了對(duì)本發(fā)明有用的高結(jié)晶聚丙烯的例子。
高結(jié)晶聚丙烯的熔融流速在每10分鐘1至20克之間。優(yōu)選地，熔融流速在1和12之間，更優(yōu)選地是在2和9之間，甚至更優(yōu)選地是在2和8之間，最優(yōu)選地是在3和6之間。在230℃下，根據(jù)ASTMD1238-01試驗(yàn)方法測(cè)量熔融流速。
在這里所述的擠出模型實(shí)驗(yàn)和測(cè)試條件下，優(yōu)選組合物將顯示出在100℃下、24小時(shí)之后小于2％的后擠出收縮。
優(yōu)選地，結(jié)晶聚丙烯占混合物量的60至97重量份。
可以將成核劑用于本發(fā)明的高結(jié)晶聚丙烯。適宜成核劑的例子包括由Asahi Denka Kokai市售的ADK NA-11和ADK NA-21。其他例子包括美國(guó)專利No.3,367,926和5,574,816所描述的成核劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地知曉其他有用的成核劑。典型地，成核劑以至少500ppm的水平混入高結(jié)晶聚丙烯中，優(yōu)選為至少650ppm，更優(yōu)選為至少750ppm。
如同這里所使用的，術(shù)語“抗沖改性聚合物”包括范圍很寬的聚合物?？箾_改性聚合物使基于高結(jié)晶基聚丙烯的配方能夠吸收機(jī)械能量而不損傷，從而使光纜應(yīng)用具有足夠的沖擊強(qiáng)度?？箾_改性聚合物的例子為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三聚物、乙烯/苯乙烯共聚物、密度小于0.925g/cc的乙烯/α烯烴共聚物、乙烯/不飽和酯共聚物、乙烯/丙烯/二烯烴三聚物(EPDM)、和如乙烯-丙烯橡膠聚丙烯共聚物彈性體，及上述物質(zhì)的混合物。
乙烯/不飽和酯共聚物的例子是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、和乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物。丙烯聚合物彈性體的其他例子在如下文章中有所描述“PolypropyleneHandbookPolymerization，Characterization，properties，Applications”，pp.3-14，113-176(E.Moore.Jr.ed.，1996)。
優(yōu)選地，抗沖改性聚合物是天然或合成橡膠。
如同這里所述，乙烯/α烯烴共聚物是乙烯和具有2至12個(gè)碳原子的α烯烴的共聚物。用于本發(fā)明的乙烯/α烯烴共聚物包括低密度和非常低密度的乙烯/α烯烴共聚物。高結(jié)晶丙烯聚合物和低密度乙烯/α烯烴共聚物的混合物可使高彎曲模量和足夠剛性特別結(jié)合，其是傳統(tǒng)聚丙烯技術(shù)所無法再現(xiàn)的。
優(yōu)選地，乙烯/α烯烴共聚物的密度小于大約0.90克/立方厘米。
線性乙烯/α烯烴聚合物和基本上線性的乙烯/α烯烴聚合物，如乙烯/1-辛烯和/或乙烯/丁烴共聚物也可以用于本發(fā)明。因?yàn)橐蚁?1-辛烯共聚物可以提高混合物的剛性，同時(shí)使彎曲模量的減小最小化，所以優(yōu)選乙烯/1-辛烯共聚物。適宜共聚物的例子是可以從陶氏化學(xué)公司買到的Affinity EP 8100，其是在190℃下具有1.0g/10分鐘的熔融指數(shù)以及密度為0.877g/m的乙烯/1-辛烯共聚物。
當(dāng)乙烯/α烯烴共聚物是基本上線性聚乙烯時(shí)，該術(shù)語是指均勻支鏈型乙烯聚合物(共聚物和均聚物)，其擁有窄短鏈分支的分布，并包含由于均勻共聚單體合并導(dǎo)致的短鏈分支一樣的長(zhǎng)鏈分支。長(zhǎng)鏈分支與聚合物主鏈的結(jié)構(gòu)相同且比短鏈分支長(zhǎng)?；旧暇€性的α烯烴共聚物具有0.01至3個(gè)長(zhǎng)鏈分支/1000個(gè)碳原子。優(yōu)選地，用于本發(fā)明的基本上線性的聚合物具有0.01個(gè)長(zhǎng)鏈分支/1000個(gè)碳原子至1個(gè)長(zhǎng)鏈分支/1000個(gè)碳原子，更優(yōu)選地具有0.05個(gè)長(zhǎng)鏈分支/1000個(gè)碳原子至1個(gè)長(zhǎng)鏈分支/1000碳原子。這些聚合物是能夠響應(yīng)于所施加應(yīng)力來改變其在空間的排列和伸展的聚合物鏈的彈性體。
根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，抗沖改性聚合物可以是熱塑性的或交聯(lián)的。交聯(lián)抗沖改性聚合物能夠降低烴油的吸收以及得到的模量和抗擠出力的損失。
優(yōu)選的抗沖改性聚合物將改善沖擊性能和擠出表面的平整度。而且，優(yōu)選抗沖改性聚合物將不會(huì)對(duì)后擠出收縮特性或模量/擠壓特點(diǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重不利的影響。而且，優(yōu)選抗沖改性聚合物易于使按目標(biāo)裝載在高結(jié)晶聚合物中時(shí)具有良好的光纜油脂相容性。
而且，優(yōu)選地，抗沖改性聚合物將對(duì)烴油吸收具有低的敏感度。使用基于其較高結(jié)晶性和/或極化成分的抗沖改性聚合物能夠降低光纜油脂中低分子量物質(zhì)(典型地?zé)N油)的擴(kuò)散和吸收。
優(yōu)選地，抗沖改性聚合物占混合物量的3至40重量份。
性能推進(jìn)助添加劑可以提高抗沖改性聚合物的性能。適當(dāng)?shù)闹砑觿┌ɑ瘜W(xué)或聚合的偶聯(lián)或相容性試劑，其可以通過改進(jìn)高結(jié)晶聚丙烯相和抗沖改性聚合物相之間的界面附著力來增強(qiáng)聚合物混合物的沖擊性能。
使用象丙烯酸接枝和/或順序異構(gòu)酐接枝聚丙烯這樣的偶聯(lián)劑是本領(lǐng)域所公知的，可以在H.G.Karian，“Handbook of Polypropylene andpropylene Composites”，pp.39-80(1999)中找到這樣的信息。
此外，有利地是在高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的可擠出混合物中包括作為第三種組分的烴油。這個(gè)附加組分可以減少在光纜油脂中典型發(fā)現(xiàn)的且不希望看到的低分子量物質(zhì)的隨后擴(kuò)散和吸收，從而提高沖擊性能和油脂相容性之間的平衡。
優(yōu)選地，烴油占可擠出混合物量的0.2重量％到10重量％之間。更優(yōu)選地，烴油在0.3重量％到3.0重量％之間。
較高分子量烴油比低分子量烴油優(yōu)選。優(yōu)選地，用ASTM D-445測(cè)量的烴油粘度大于大約400厘沲。優(yōu)選地，用ASTM D-1250測(cè)量的烴油比重在0.86和0.90之間。而且，優(yōu)選地，用ASTM D-92測(cè)量的烴油閃燃點(diǎn)高于大約300℃。還有，優(yōu)選地，用ASTM D-97測(cè)量的烴油流動(dòng)點(diǎn)高于大約-10℃。還有，優(yōu)選地，用ASTM D-611測(cè)量的烴油苯胺點(diǎn)在80℃至300℃之間。
混合物可以包括如玻璃纖維的顆粒填充物或包括納米復(fù)合物的各種礦物纖維。填充劑，尤其是具有較高橫縱比(長(zhǎng)度/厚度)的細(xì)長(zhǎng)或片晶粒子的填充劑可以改善模量和后擠出收縮特性。
組合物可以包括其他添加劑和改性劑，如擠出加工助劑、著色劑、抗氧化劑、其他穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、表面活性劑、交聯(lián)劑和增塑劑。組合物還能夠包含額外的樹脂成分。
在第二實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括至少一種由這里所述的高結(jié)晶聚丙烯/抗沖改性聚合物混合物制成的可擠出光學(xué)防護(hù)元件的光纜，并且并入至少一種光纖傳輸介質(zhì)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種通過這里所述的擠出高結(jié)晶聚丙烯/抗沖改性聚合物混合物制造擠出光學(xué)防護(hù)元件的方法。
典型地，本發(fā)明的光纜包括一系列的制造步驟。在初始步驟中制造光學(xué)傳輸光纖。光纖可以具有用于機(jī)械防護(hù)的聚合物鍍層。能夠?qū)⑦@些光纖組裝成束或帶狀光纜結(jié)構(gòu)，或者直接并入光纜制造中。
通過使用擠出制造方法制造光學(xué)防護(hù)元件。典型地，通過加壓，使單螺旋塑煉擠出機(jī)向電線和光纜十字頭釋放加過稀釋劑的和混合的聚合物。十字頭將會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)垂直于擠出機(jī)的熔融流，并使流出物成形為熔融元件。
對(duì)于緩沖和芯管，將一個(gè)或多個(gè)光纖或光纖元件和油脂添加到十字頭的后面，并且在通過水槽系統(tǒng)中冷卻和固化的熔融管子中從十字頭流出。最終，將這個(gè)元件作為最后完成的元件，在卷帶盤上進(jìn)行采集。
為了制造包含兩種或更多材料層的元件，典型地，通過單獨(dú)的塑煉擠出機(jī)使熔融組合物流入多層十字頭，使其在所述多層十字頭處成形為理想的多層結(jié)構(gòu)。
典型地，在并有適當(dāng)成型模具的類似形狀擠制過程中擠出有槽鐵心元件和其他形狀的壓成元件，隨后使其與光纖元件合并制成最后光纜。
為了控制EFL，使用拉力系統(tǒng)來使光纖元件流入管子制造過程中。此外，優(yōu)化元件材料的選擇、管子的壓制和十字頭的設(shè)備以及處理?xiàng)l件，以便提供最后的元件，在所述元件中的后收縮不會(huì)導(dǎo)致光纖組件中的過分活動(dòng)。
然后，在一步或多步中，使擠出的光學(xué)防護(hù)元件和其他元件，如中心件、防護(hù)層、包裹層一起進(jìn)行加工，來制成最后的光纜結(jié)構(gòu)。典型地，所述步驟包括在光纜線上進(jìn)行加工，在所述光纜線上用隨后用于聚合護(hù)套的制造擠出機(jī)/十字頭組裝元件。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解所述制造方法可以進(jìn)行不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的各種改進(jìn)。
實(shí)施例通過下面的非限制性例子證實(shí)本發(fā)明。
例子1-3表示示出具有彈性改進(jìn)成分的高結(jié)晶聚丙烯例子的本發(fā)明。對(duì)比實(shí)施例4表示目前商業(yè)上使用的PBT材料。對(duì)比實(shí)施例5表示目前商業(yè)上使用的典型傳統(tǒng)抗沖改性PP技術(shù)。
對(duì)在100℃下經(jīng)過24小時(shí)的擠出線樣品進(jìn)行測(cè)量和測(cè)試收縮量。利用Mitutoyo Surftest表面光度儀測(cè)量擠出樣品的表面平滑度。根據(jù)ASTM試驗(yàn)D-790測(cè)量1％正割模量。根據(jù)ASTM試驗(yàn)D-256測(cè)量缺口沖擊。通常，缺口沖擊試驗(yàn)是沖擊試驗(yàn)，在該試驗(yàn)中下落擺錘以每秒11.5英尺(3.5米)的速度、120英尺磅(163焦耳)的能量撞擊通常固定的缺口樣品。用撞擊之后擺錘擺動(dòng)的高度來衡量吸收的能量以及表示沖擊強(qiáng)度。
實(shí)施例1-3中的高結(jié)晶聚丙烯以如下方式制得
實(shí)施例1在單一連續(xù)體相(縮聚丙烯)攪拌箱反應(yīng)器中制作聚丙烯均聚物。在從威特科(Witco)公司買到的Kaydol白色礦物油中懸浮38重量％的齊格勒—納塔催化劑并且將其存儲(chǔ)在攪拌催化劑填充箱中，所述齊格勒—納塔催化劑包括承載在氯化鎂載體上的鈦催化活性金屬成分，可以作為Toho-JC市售，而且可以從Toho鈦公司買到。將懸浮的催化劑直接抽入用大約2/3容量的液態(tài)丙烯填充的標(biāo)為25,000加侖的連續(xù)攪拌反應(yīng)器中。
通過在一系列分離的熱交換器中壓縮丙烯蒸汽，并使液體流隨非可壓縮部分一起返回到反應(yīng)器，將反應(yīng)器的理想溫度控制在65-68℃。來使二甲苯可提取部分降至1％以下(用ASTM方法D 790-00測(cè)量)的外部烷氧基硅烷給體的所需量連續(xù)流入反應(yīng)器中，所述外部烷氧基硅烷給體為[(CH2)4CH]2Si(OMe)2，且可以從德固賽-赫斯(Degussa-Huels)買到。外部給體在校正為固態(tài)的液態(tài)丙烯中的目標(biāo)濃度是150ppm。將未稀釋的烷基鋁助催化劑(三乙基鋁AlEt3，通常稱為TEAL)加入到丙烯填充流中以便將液態(tài)丙烯中TEAL的濃度調(diào)整到在液態(tài)丙烯中為150ppm的控制目標(biāo)。
聚丙烯以40～42重量％與反應(yīng)器聚合物固體進(jìn)行聚合。將鏈轉(zhuǎn)移劑、氫連續(xù)加入到反應(yīng)器中以便產(chǎn)生通過ASTM D1238-01測(cè)量為4.5MFR的聚丙烯聚合物。在三級(jí)管中使反應(yīng)器排泄流進(jìn)行除氣，以便使液態(tài)丙烯和加工光(process light)與聚丙烯粉末產(chǎn)品分離。
然后將除氣粉末以4000lb批次運(yùn)送到帶狀攪拌器/加熱器中。
通過將9重量％的商業(yè)橡膠AffinityTMEP 8100，乙烯/1-辛烯聚乙烯共聚物引入帶狀攪拌器內(nèi)制成最后共聚物產(chǎn)品，所述乙烯/1-辛烯聚乙烯共聚物的熔融指數(shù)(I2)為0.75-1.25g/10分鐘、密度大約為0.877g/ml、以及I2/I10比值大約為7.6。Affinity EP 8100可以從陶氏化學(xué)公司買到。
還可以向帶狀攪拌器中添加其他添加劑?？梢詮腁mfine化學(xué)公司買到的、1500ppm的晶核/凈化劑添加物或劑ADK NA-11，其是有機(jī)磷酸酯金屬鹽絡(luò)和物。根據(jù)需要可以向組分中加入穩(wěn)定添加劑，以便為熔融制造過程提供良好穩(wěn)定性以及長(zhǎng)時(shí)間的抗老化性能，所述添加劑包括如硬脂酸鈣或DHT-4A水滑石的酸性清除劑和如受阻酚醛樹脂和壓磷酸鹽的抗氧化劑。
在帶狀攪拌器內(nèi)混合之后，將組分添加到單螺旋擠出機(jī)中以便化合(融化/混合)和造粒。
為了使緩沖管材料的抗壓性成型，通過將各種材料分別壓入14規(guī)格的銅固體導(dǎo)體線上來制備樣本。導(dǎo)線樣本的外徑大約為3.3mm(0.13”)，壁厚為0.76mm(0.03”)。然后，通過拉掉銅導(dǎo)體來從樣本上除去銅導(dǎo)體。
然后通過在循環(huán)空氣爐中通風(fēng)，利用在85℃保留45天的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將樣本浸在光纜油脂中進(jìn)行老化處理。在油脂浸潤(rùn)老化之后，從油脂中取出樣本，用干燥薄紙擦拭其表面，然后冷卻到室溫(大約為23°)。
然后利用英斯特朗機(jī)器在25mm/min滑行速度下對(duì)導(dǎo)線樣品進(jìn)行1％割線模量測(cè)試。在將試驗(yàn)樣本夾在英斯特朗機(jī)器上之前，將拉下的14規(guī)格銅導(dǎo)體樣本(ca.直徑為1.5mm)插入導(dǎo)線樣本的每一端，來提高夾持性。每種材料所測(cè)試的結(jié)果為5個(gè)樣品的平均值。
實(shí)施例2除了通過帶狀攪拌器向組合物中添加17重量％的Affinity EP 8100抗沖改性劑之外，等效樣本制備與實(shí)施例1類似。
實(shí)施例3除了通過帶狀攪拌器向組合物中添加15.6重量％的Affinity EP8100抗沖改性劑和8重量％的云母之外，等效樣本制備與實(shí)施例1類似。
實(shí)施例4使用從Ticona買到的PBT材料、Celanex2001制造光學(xué)緩沖管。
實(shí)施例5
使用從BP-Amoco買到的IMPP材料、Acutuf 3240制造光學(xué)緩沖管。
試驗(yàn)結(jié)果在表I和圖4中示出。在圖4中，關(guān)于本發(fā)明的數(shù)據(jù)標(biāo)為三角形(Δ)，傳統(tǒng)聚丙烯標(biāo)為星號(hào)，PBT標(biāo)為正方形。
表權(quán)利要求
1.一種擠出光纜防護(hù)元件，包括由如下物質(zhì)組成的擠出混合物(a)結(jié)晶聚丙烯，所述聚丙烯具有大約56重量％以上的結(jié)晶度，以及在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)，和(b)抗沖改性聚合物，其中所述結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的量足以有效地使擠出元件在23℃下具有至少1600MPa的1％割線模量和在23℃下至少為35J/m的缺口沖擊值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出光纜防護(hù)元件，其中擠出混合物進(jìn)一步包括烴油，從而通過減少隨后烴油的吸收來改善凝膠相容性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠出光纜防護(hù)元件，其中抗沖改性聚合物具有極化功能，從而減少烴油吸收，來提供改善的凝膠相容性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擠出光纜防護(hù)元件，其中擠出元件是在100℃下、24小時(shí)之后收縮量小于大約2.0％的管子。
5.一種光纜，包括(a)擠出光纜防護(hù)元件，其包括由如下物質(zhì)組成的混合物(i)結(jié)晶聚丙烯，其具有56重量％以上的結(jié)晶度，并且在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)，和(ii)抗沖改性聚合物，其中所述結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的量足以有效地使擠出元件在23℃下具有至少1600Mpa的1％割線模量和在23℃下至少為35J/m的缺口沖擊值。(b)至少一種光纖傳輸介質(zhì)。
6.擠出光纜防護(hù)元件的制造方法，包括(a)擠出下列物質(zhì)組成的混合物(i)結(jié)晶聚丙烯，其具有56重量％以上的結(jié)晶度，并且在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)，和(ii)抗沖改性聚合物，其中結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的量足以有效地使擠出元件在23℃下具有至少1600Mpa的1％割線模量和在23℃下至少為35J/m的缺口沖擊值。
全文摘要
本發(fā)明涉及由高結(jié)晶聚丙烯和抗沖改性聚合物的可擠壓混合物制成的光纜元件，以提供增強(qiáng)的撓曲模量、缺口沖擊值、耐油性和低收縮特性之間的平衡。所述聚丙烯具有大于56重量％的結(jié)晶度，以及在230℃下每10分鐘1至20克的熔融流動(dòng)。在23℃下，組合物產(chǎn)生出具有至少1600MPa的1％割線模量和至少35J/m缺口沖擊值的壓成物。組合物還可以產(chǎn)生出在100℃下、24小時(shí)之后收縮量小于2％的擠壓管。一個(gè)抗沖改性聚合物的例子是乙烯/1－辛烯的聚乙烯共聚物。
文檔編號(hào)G02B6/44GK1703641SQ200380100981
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月7日
發(fā)明者G·D·布朗, S·H·瓦塞爾曼, M·L·黑爾, A·R·惠滕, K·P·龐, B·R·羅森布拉特, S·P·邦克 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司