專利名稱：防水光纜及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括阻止水傳播的至少一個(gè)保持元件的光纜。
本發(fā)明也涉及一種用來(lái)制造這樣一種光纜的方法。
背景技術(shù)：
在光纜中，傳輸元件典型地是光纖。光纖一般包括石英玻璃“芯+包層”傳輸元件、和外部單一或復(fù)合聚合物層(保護(hù)涂層)，該外部單一或復(fù)合聚合物層便利地包括用于識(shí)別的著色層。
光纜典型地包括相對(duì)于光纖在徑向內(nèi)部位置中的緩沖元件，提供諸如機(jī)械隔離、保護(hù)免于物理?yè)p害及纖維識(shí)別之類的功能。
比如，例如以組、束或帶布置一根或多根光纖，可裝在具有特定機(jī)械性能(如楊氏彈性模量、抗拉強(qiáng)度及在斷裂時(shí)的延伸率)的聚合物材料的管或柔性套(下文稱作“保持元件”)中，以便保證對(duì)纖維的適當(dāng)保護(hù)。
光纖/保持元件組件一般稱作“光學(xué)單元”。
在其中光纖裝在管狀保持元件中的光纜中，有其中光纖插入在管中的光纜，該管有時(shí)叫做“緩沖管”或“松弛管”，提供纖維保護(hù)和識(shí)別。這種光學(xué)單元的保持元件當(dāng)包含十二根光纖時(shí)，通常具有約0.2mm的厚度，典型地從約0.3mm至約0.8mm；和1.6-1.8mm的內(nèi)徑。
在特定類型的管型光纜中，光學(xué)單元就直徑和套厚度而論都具有減小的尺寸。典型地，光學(xué)單元叫做“微型模塊”，并且其保持元件一般稱作“微型套”或“小型套”。在這種情況下，保持元件材料具體地設(shè)計(jì)成，允許纖維或纖維組的識(shí)別，并且用來(lái)例如通過撕開和滑脫保持元件實(shí)現(xiàn)對(duì)于光纖的容易接近，從而便于在光纖與系統(tǒng)設(shè)備之間的連接或在光纜之間的互連。微型套典型地由具有較低彈性模量和最終延伸率的材料制成，如PVC、乙基-乙酸乙烯(EVA)及聚乙烯。便利地，用來(lái)形成薄微型套的以上材料的使用也導(dǎo)致僅使用手指或指甲較容易除去或剝離的微型套。在典型的微型模塊光纜中，包含十二根光纖的保持元件具有約1.1mm的內(nèi)徑、和0.2mm或更小的厚度，例如0.15mm。
一種微型模塊光纜比如從WO00/58768(在本申請(qǐng)人的名下)得知，并且包括多個(gè)微型模塊、圍繞微型模塊的內(nèi)管及覆蓋內(nèi)管的外套。微型模塊可選擇性和便利地呈現(xiàn)彼此區(qū)分的不同顏色。
US5,155,789(在SociétéIndustrielle de Liaisons SILEC和 Francais(Centre National desTélécommunications-CNET)提供一種包括分裂成模塊的光纖的電信光纜，每個(gè)模塊包容在容易撕開的薄支撐套中，其中支撐套與光纖相接觸以把它們夾持在一起。
以上所定義的在微型模塊中的光纖的布置允許在較小光纜中采用大量光纖。微型模塊可以在具有小于或等于13mm的直徑(這個(gè)直徑不包含為特定目的和要求而選擇性提供的另外保護(hù)層)的光纜中提供例如高達(dá)144根光纖，使得這樣一種光纜特別適于城市分配網(wǎng)絡(luò)。
在本說明書和權(quán)利要求書中，“阻止水傳播”是指，大體防止或限制主要打算作為對(duì)于光纜完整性的損害的后果而沿微型模塊的縱向方向擴(kuò)散的水傳播，該水傳播導(dǎo)致其逐步填充。微型模塊和包含它的光纜都應(yīng)該滿足根據(jù)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60794-1-2提供的方法F5B的試驗(yàn)要求下文將提供關(guān)于這種試驗(yàn)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
典型地，每個(gè)微型模塊如以上那樣可包括裝在保持元件中的2至12根光纖。
水或水分侵入光纜或微型模塊中、和以后穿過其的傳播可能是個(gè)問題。進(jìn)入微型模塊中的水可穿過它漂移，損害裝在其中的光纖的傳輸性能。而且，水可到達(dá)和退化外殼或其它終端裝置，并且/或者可損害安裝在外殼或其它終端裝置中的電子器件。
用來(lái)防止這樣的傳播的方法是已知的。例如，借助于在不同通路中包括的填充材料而防水的微型模塊和包括其的光纜是已知的。更具體地說，填充材料可包括在每個(gè)微型模塊的保持元件中，在微型模塊中包含的光纖中。
US2003/0168243(Jamet等)涉及一種包括多個(gè)模塊的電信光纜，該模塊的每一個(gè)具有把光纖夾持在一起的薄保持套，并且圍繞模塊的外套的特征在于，它包括每個(gè)包含多個(gè)相應(yīng)模塊的保持套，該相應(yīng)模塊的每一個(gè)機(jī)械地聯(lián)合到相應(yīng)模塊的保持套上，以形成與外套相接觸的超級(jí)模塊。
在微型模塊內(nèi)可提供填充材料，例如密封產(chǎn)品，如硅酮或合成油脂、油或膠、或通過相聯(lián)在水存在的情況下膨脹以形成阻擋物的膨脹粉末和/或膨脹絲和/或膨脹帶而得到的“干燥”產(chǎn)品。
如例如由US5,157,752(在Northern Telecom Ltd的名下)指出的那樣，有與油脂或膠的使用有關(guān)的問題。比如，這樣的材料施加和填充光纜通路困難和成本高。油脂或膠也使得在光纜的安裝或修理期間處置纖維困難和難受，并且在低溫下(例如在0℃以下)圍繞和接觸纖維的油脂或膠的粘度變化可能增大在纖維中的信號(hào)衰減。進(jìn)一步的問題是，由于油脂或膠可能與經(jīng)濟(jì)希望的塑料不相容-該塑料通常可作為用來(lái)包含纖維的管擠壓，所以對(duì)于管可能要求更昂貴的工程聚合物。
“干燥”產(chǎn)品的使用可回避與油脂或膠有關(guān)的問題。
上述US5,157,752公開了一種定義輔助延伸通路的光纜、和布置在通路內(nèi)并沿其延伸的光纖裝置和防水裝置，防水裝置包括與水接觸時(shí)膨脹以阻塞通路防止水流動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)元件。
本申請(qǐng)人注意到，用來(lái)得到防止水傳播的微型模塊的“干燥”水溶脹材料，例如選擇性地支撐在細(xì)長(zhǎng)載體上的水溶脹紗或水溶脹粉末，是個(gè)問題。
水溶脹材料必須與光纖共存，而不引起對(duì)其損害。例如，由與水溶脹材料相接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力可能產(chǎn)生在光纖中的微型彎曲，并且損害其傳輸性能。
具體地說，申請(qǐng)人注意到，分散在光纖中或者例如由提供在保持元件內(nèi)的支撐的可買到水溶脹粉末，可以高效地防止沿微型模塊的水傳播，但由于其粒度，典型地微米量級(jí)的數(shù)量或更大，通過微型彎曲可損害光纖傳輸性能。粉末也能產(chǎn)生加重微型彎曲現(xiàn)象的聚集。
本申請(qǐng)人也注意到，所述粉末減小其粒度的研磨損害其膨脹能力。另一方面，通過研磨或者通過除研磨之外的過程得到的具有在納米量級(jí)的粒度的粉末，產(chǎn)生與在光纜生產(chǎn)期間的成本和處置相關(guān)的、并且與操作人員的健康相關(guān)的問題。
另外，申請(qǐng)人注意到，在微型模塊內(nèi)的這樣的粉末的均勻和受控物理分布從工業(yè)的觀點(diǎn)看難以得到。
水溶脹紗已經(jīng)當(dāng)作對(duì)于水溶脹粉末的替代物。
在本說明書和權(quán)利要求書中，打算把“水溶脹紗”作為水溶脹帶或由絲狀載體選擇性支撐或與其絞合的絲、或覆蓋有水溶脹非粉末材料的絲，例如水溶脹聚合物乳化液。
已經(jīng)報(bào)告的US5,157,752提出，如果通路的直徑應(yīng)該大于二或更多，則水溶脹細(xì)長(zhǎng)元件應(yīng)該如要求的那樣包括有纖維。
US6,633,709(在Sumitomo Electric Lightware Corp.的名義下)涉及一種包括多個(gè)堆疊纖維光學(xué)帶條的光纜，該纖維光學(xué)帶條具有一般沿纖維光學(xué)帶條的堆疊延伸并且繞堆疊圓周的至少一部分定位的多根防水紗，其中多根防水紗擁有水溶脹特性。纖維光學(xué)帶條堆疊和沿纖維光學(xué)帶條堆疊的長(zhǎng)度延伸的多根防水紗都松弛地布置在具有比纖維光學(xué)帶條堆疊大的內(nèi)部通道的緩沖管中。多根防水紗的膨脹能力應(yīng)該超過可進(jìn)入緩沖器管的水的臨界質(zhì)量2.0或更大的因數(shù)。膨脹能力作為防水紗的數(shù)量、紗但尼爾及吸收能力的函數(shù)而確定，這又作為紗但尼爾的函數(shù)給出，并且也表達(dá)為每紗質(zhì)量的膨脹質(zhì)量。因而，對(duì)于給定的紗數(shù)量N、但尼爾d、及吸收能力B，水吸收的總能力以每單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表達(dá)。水的臨界質(zhì)量作為緩沖管的敞開面積和水密度的函數(shù)而確定。
本申請(qǐng)人注意到，在這個(gè)文件中既沒有考慮保持元件的直徑，也沒有考慮其裝在其中的纖維數(shù)量方面的排列。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)申請(qǐng)人已經(jīng)注意到，水溶脹紗應(yīng)該優(yōu)選地不僅提供用來(lái)防止在微型模塊內(nèi)的水傳播的適當(dāng)水溶脹能力，而且也應(yīng)該呈現(xiàn)對(duì)于光纜的良好制造和操作很重要的多個(gè)物理特征，進(jìn)一步與保持元件尺寸和裝在其中的光纖數(shù)量在尺寸上相容。
更具體地說，水溶脹紗優(yōu)選地應(yīng)該a)呈現(xiàn)盡可能光滑的表面以避免對(duì)于光纖的摩擦，該摩擦可產(chǎn)生微型彎曲；典型地，磨擦在光纜制造過程、安裝及壽命期間出現(xiàn)；b)在光纜的整個(gè)工作溫度范圍中具有熱尺寸穩(wěn)定性，從而不引起對(duì)于光纖的應(yīng)力；c)呈現(xiàn)與光纜的制造過程相適應(yīng)的機(jī)械性能，特別是極限拉伸強(qiáng)度；d)在膨脹體積和膨脹反應(yīng)速率方面都具有有效的水吸收。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在上述性能中，尺寸定大小和膨脹特性對(duì)于防止沿微型模塊的水傳播具體地重要到這樣一種程度，以制成滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求的微型模塊。
在本發(fā)明內(nèi)，本申請(qǐng)人發(fā)覺，當(dāng)保持元件具有減小的體積時(shí)，特別是在微型模塊的情況下，即當(dāng)保持元件緊密地填充有光纖和水溶脹紗時(shí)，妨礙在水溶脹紗體積增大方面的膨脹能力，并且作為結(jié)果，損害防止沿微型模塊的水傳播的能力。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，通過使用布置在一起并且與光纖相接觸的水溶脹紗，在光纜中和在包含所述光纖的微型模塊中的水傳播可控制在臨界值下面，而不引入微型彎曲效應(yīng)。具體地說，水溶脹紗的特征在于，膨脹體積與在微型模塊內(nèi)每纖維的自由體積處于預(yù)定關(guān)系中。
換句話說，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，防止水傳播的能力不僅取決于在保持元件內(nèi)膨脹體積與自由體積的關(guān)系，而且也取決于裝在保持元件內(nèi)的傳輸元件的數(shù)量。
根據(jù)另一個(gè)方面，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在光纜制造期間機(jī)械應(yīng)力的存在可能引起困難。
在光纜制造時(shí)把傳輸元件與水溶脹紗成束在一起的步驟期間可產(chǎn)生應(yīng)力。具體地說，在水溶脹紗的牽引阻力與傳輸元件的牽引阻力之間的顯著差別的存在可能帶來(lái)它們之一的破裂或損壞、或者彎曲的困難和不規(guī)則性。
另外，由于保持元件典型地由擠壓生產(chǎn)，所以有傳輸元件和水溶脹紗粘附到保持元件的內(nèi)壁上的可能性，特別是在后者冷卻已經(jīng)完成之前。
這樣的粘附可能在光纜的制造和使用期間限制傳輸元件的運(yùn)動(dòng)自由度，例如與光纜敷設(shè)、熱偏移等有關(guān)。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，粉末狀抗摩擦劑能夠防止這樣的應(yīng)力，而不要求流體潤(rùn)滑劑的使用。
具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)滑石粉適于提供希望的抗摩擦效果，而不引起微型彎曲現(xiàn)象。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于通信的光纜，該光纜包括-保持元件；-至少兩個(gè)傳輸元件，裝在所述保持元件內(nèi)；及-水溶脹紗，裝在所述保持元件內(nèi)；其中水溶脹紗根據(jù)如下公式選擇VWVTF=kVt+R---(1)]]>在該公式中，VW是水溶脹紗在與水相接觸而膨脹之后的體積；VTF是在保持元件中的總自由體積；k是常數(shù)≥180R是常數(shù)≥1.4；及Vt是每個(gè)傳輸元件的自由體積。
為了本說明書和隨后的權(quán)利要求書的目的，除否則指示的地方之外，表達(dá)量、數(shù)量、百分比、等等的所有數(shù)要理解成在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“約”修正。而且，所有范圍包括公開的最大和最小點(diǎn)的任何組合，并且包括其中的任何中間范圍，該中間范圍可能在這里專門列出或可能不列出。
根據(jù)本說明書和權(quán)利要求書，本發(fā)明的傳輸元件、水溶脹紗及保持元件的體積作為每長(zhǎng)度單位的體積，例如mm3/m，并且基于其橫截面的面積而計(jì)算。在保持元件的情況下，內(nèi)部體積Vi基于橫截面的內(nèi)部面積而計(jì)算。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，保持元件具有從0.3至0.8mm的厚度，并且下文指示為“松弛管”。在這種類型的保持元件中，傳輸元件可以以束、以帶條或以兩種這樣的構(gòu)造提供。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，保持元件具有0.2mm或更小的厚度，例如0.15mm，并且下文指示為“微型模塊”。在每個(gè)微型模塊內(nèi)，傳輸元件可以布置有或沒有間隙?！伴g隙”這里作為在保持元件的內(nèi)徑與包絡(luò)傳輸元件的最小圓的直徑之間的差等于或大于1％。
如果在光纖與保持元件之間沒有留下間隙，則微型模塊叫做“緊密的”，而當(dāng)所述間隙存在時(shí)，微型模塊叫做“松弛類型的”。在間隙值≥1％，優(yōu)選地高達(dá)30％，對(duì)于微型模塊的適當(dāng)長(zhǎng)度(例如1m)，有可能獨(dú)立于其它而抽取單根光纖。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是松弛類型的微型模塊。
總自由體積VTF是在傳輸元件的插入之后在保持元件內(nèi)留下空白的體積。它根據(jù)如下關(guān)系定義VTF＝[Vi-(Vf×m)](2)其中m是傳輸元件的數(shù)量；Vi是保持元件的內(nèi)部體積；及Vf是單個(gè)傳輸元件的體積。
便利地，保持元件由聚合物材料制成。
適當(dāng)?shù)牟牧细鶕?jù)特定需要包括α-烯烴聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)；聚丙烯；高和低密度聚-1-丁烯；聚-4-甲基-1-戊烯；超；聚-4-甲基-1-戊烯；乙烯丙烯共聚物；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)；乙烯-1-丁烯共聚物；乙烯-乙烯基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-甲基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-丁基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-乙基乙酸鹽共聚物、乙烯-乙烯基乙酸鹽共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物；乙烯-甲基丙烯酸鹽-丙烯酸三元共聚物；或其混合物。當(dāng)不要求沒有鹵素時(shí)，也可以使用鹵化烯烴、聚合物及共聚物。乙烯-丁基丙烯酸鹽共聚物、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、或其混合物是優(yōu)選的。
便利地，無(wú)機(jī)填料(b)添加到聚合物材料中。無(wú)機(jī)填料可包括例如氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鋁、高嶺土、三水氧化鋁、水合碳酸鎂、碳酸鎂、鎂鈣水合碳酸鹽、鎂鈣碳酸鹽、或其混合物。氫氧化鎂、氫氧化鋁、三水氧化鋁(Al2O3·3H2O)、或其混合物是特別優(yōu)選的。
其它添加劑，如處理協(xié)助劑、潤(rùn)滑劑、顏料、其它填料，可以便利地添加到聚合物材料中。
關(guān)于保持元件的內(nèi)部體積Vi，它在這里打算作為在保持元件內(nèi)限定的每單位長(zhǎng)度的體積。優(yōu)選地，內(nèi)部體積Vi基于從1mm至1.2mm的內(nèi)徑計(jì)算。優(yōu)選地，保持元件具有從1.3mm至1.5mm的外徑。
關(guān)于Vf，它在這里打算作為一個(gè)傳輸元件的每單位長(zhǎng)度的體積。典型地在光纖作為傳輸元件的情況下，它們的各個(gè)直徑為約0.25mm。優(yōu)選地傳輸元件的數(shù)量是從4到12。
傳輸元件可大體平行地，或優(yōu)選地根據(jù)繞微型模塊的縱向軸線的敞開螺旋圖案(或SZ絞合)而布置，即傳輸元件繞所述軸線在具有第一絞合方向(S形)的截面中絞合，該截面與具有相反絞合(Z形)方向的截面交替。
下文也稱作“每纖維的自由體積”的自由體積Vt根據(jù)如下定義 便利地，水溶脹紗具有等于或小于2分鐘的膨脹時(shí)間，因?yàn)榕蛎洉r(shí)間作為在與水接觸時(shí)用來(lái)達(dá)到最大膨脹的至少90％的時(shí)間。
對(duì)于本發(fā)明有用的水溶脹紗的例子是選擇性地與聚酯絲或線有關(guān)的聚丙烯酸酯絲或纖維、和涂有超級(jí)吸收聚合物，如聚丙烯酸酯，的芳香聚酰胺絲或線。
根據(jù)本發(fā)明，水溶脹紗的體積VW(下文也稱作“膨脹體積”)根據(jù)公式(1)選擇。VW的選擇與打算裝在保持元件中的傳輸元件的數(shù)量相關(guān)，并且與保持元件的每纖維的自由體積Vi相關(guān)，如用根據(jù)公式(3)的Vt代替在公式(1)中的VTF顯然的那樣，從而具有VWVt×m=kVt+R---(4)]]>通過把(4)乘以Vt·m，得到VW＝(k×m)+(R×Vt×m) (5)根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用來(lái)制造光纜的方法，該光纜包括容納至少兩個(gè)傳輸元件和水溶脹紗的保持元件，所述方法包括步驟-把傳輸元件和水溶脹紗聯(lián)合在一起以形成束；-繞所述束擠壓保持元件；其中把傳輸元件和水溶脹紗聯(lián)合在一起的步驟包括在傳輸元件上涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟。
在本描述和權(quán)利要求書中，“抗摩擦劑”是指能夠減小摩擦和/或防止在束元件中，即在傳輸元件和水溶脹紗中，和束元件對(duì)于保持元件的粘著的試劑。
根據(jù)本方法，以粉末形式的抗摩擦劑的涂敷避免以上與防水油脂或膠相關(guān)而已經(jīng)提到的問題。方便地，粉末狀抗摩擦劑應(yīng)該滿足防潮和不滋養(yǎng)真茵的規(guī)范。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法中，把傳輸元件和水溶脹紗聯(lián)合在一起的步驟包括絞合傳輸元件和水溶脹紗的步驟。便利地，所述絞合步驟是SZ絞合步驟。
便利地，絞合步驟在涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟之后實(shí)現(xiàn)。
便利地，涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括使傳輸元件一起通過粉末狀抗摩擦劑涂敷器前進(jìn)的步驟。
便利地，涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括屏蔽水溶脹紗免于粉末狀抗摩擦劑涂敷的步驟。例如，通過使水溶脹紗穿過在粉末狀抗摩擦劑涂敷器內(nèi)定位的屏蔽管前進(jìn)可實(shí)現(xiàn)屏蔽步驟。當(dāng)在水溶脹紗上涂敷粉末狀抗摩擦劑可能損害光學(xué)單元的適當(dāng)構(gòu)造時(shí)，屏蔽步驟是優(yōu)選的，因?yàn)樗苊浖嗚b于其特征可能拖拉過量粉末。
便利地，粉末狀抗摩擦劑涂敷器設(shè)有氣動(dòng)擦除裝置。所述擦除裝置能是涂敷器或布置在涂敷器的下游的分離設(shè)備的部分。擦除裝置對(duì)于從傳輸元件和/或水溶脹紗的表面消除任何多余量的粉末狀抗摩擦劑是有用的。
優(yōu)選地，粉末狀抗摩擦劑是滑石粉。從無(wú)毒和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看滑石粉是便利的。
便利地，粉末狀抗摩擦劑具有適于避免微型彎曲的粒度。優(yōu)選地，粉末狀抗摩擦劑具有平均粒度直徑D50≤5μm。
優(yōu)選地，傳輸元件是光纖。


下文參照如下例子和附圖將進(jìn)一步說明本發(fā)明，在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的松弛類型的微型模塊；圖2示意表示根據(jù)本發(fā)明包含松弛類型的微型模塊的光纜；圖3示意表明用來(lái)完成根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備；圖4和5表明水傳播試驗(yàn)結(jié)果；圖6表明根據(jù)本發(fā)明的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
圖1描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的松弛類型的微型模塊1。保持元件2具有1.46mm的外徑、1.23mm的內(nèi)徑及0.115mm的厚度。保持元件2包圍具有0.245mm直徑的光纖形式的十二個(gè)傳輸元件3、和具有0.5mm直徑的一根水溶脹紗4。水溶脹紗4任意地表示在保持元件2的中心處，但在實(shí)際中，它在保持元件內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)到由裝在其中的傳輸元件所允許的那樣遠(yuǎn)。
用于保持元件的適當(dāng)熱塑性聚合物材料據(jù)特定需要包括α-烯烴聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)；聚丙烯；高和低密度聚-1-丁烯；聚-4-甲基-1-戊烯；超；聚-4-甲基-1-戊烯；乙烯丙烯共聚物；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)；乙烯-1-丁烯共聚物；乙烯-乙烯基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-甲基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-丁基丙烯酸鹽共聚物、乙烯-乙基乙酸鹽共聚物、乙烯-乙烯基乙酸鹽共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物；乙烯-甲基丙烯酸鹽-丙烯酸三元共聚物；或其混合物。當(dāng)不要求沒有鹵素時(shí)，也可以使用鹵化烯烴、聚合物及共聚物。乙烯-丁基丙烯酸鹽共聚物、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、或其混合物是優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明可以使用并且可買到的烯烴的例子是通過來(lái)自Atofina的Lotryl、來(lái)自Polimeri Europa的Flexirene的名稱已知的產(chǎn)品。
便利地，無(wú)機(jī)填料(b)添加到聚合物材料中。無(wú)機(jī)填料可包括例如氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鋁、高嶺土、三水氧化鋁、水合碳酸鎂、碳酸鎂、鎂鈣水合碳酸鹽、鎂鈣碳酸鹽、或其混合物。氫氧化鎂、氫氧化鋁、三水氧化鋁(Al2O3·3H2O)、或其混合物是特別優(yōu)選的。
可以用于本發(fā)明的保持元件并且可買到的無(wú)機(jī)填料的例子是通過來(lái)自Sima的Hydrofy或來(lái)自O(shè)mya的Atomfor的名稱已知的產(chǎn)品。
其它添加劑，如處理協(xié)助劑、潤(rùn)滑劑、顏料、其它填料，可以便利地添加到聚合物材料中。
圖2示意表明包含十二個(gè)松弛型微型模塊101的光纜100，該微型模塊101裝在熱塑性聚合物材料，如在現(xiàn)有技術(shù)中作為L(zhǎng)SOH(低煙零鹵素)的一種或介質(zhì)或高密度聚乙烯(MDPE或HDPE)，的保護(hù)管102中，該熱塑性聚合物材料選擇性地添加有諸如氫氧化鎂或鋁之類的礦物填充物，并且該保護(hù)管102具有6.4mm的內(nèi)徑和8.4mm的外徑。
縱向帶103在徑向外部位置中涂敷在保護(hù)管102上，并且把后者與套106分離。套106可由MDPE或HDPE制成，選擇性地添加有礦物填充物，或由LSOH材料制成。在本實(shí)例中，套厚度是2.30mm。
縱向帶103使在光纜終止期間從保護(hù)管102剝離套106容易。兩根撕開索(ripcord)104提供成與縱向帶103相接觸，嵌在套106中，及在彼此相對(duì)的徑向位置中。
縱向加強(qiáng)件105嵌在套106中，彼此平行。所述縱向加強(qiáng)件105限制由熱-機(jī)械應(yīng)力造成的光纜的縱向變化。優(yōu)選地，縱向加強(qiáng)件105相對(duì)于套106的內(nèi)徑的圓周切向定位，從而使光纜尺寸最小。在本實(shí)例中，縱向加強(qiáng)件105的直徑是1.6mm。這些元件的材料可例如從玻璃纖維加強(qiáng)塑料、aramid/樹脂(aramid芳族聚酰胺)或鋼選擇。
用來(lái)制造光纜的方法在如下參照制造設(shè)備200描述，該制造設(shè)備200示意地描繪在圖3中。展卷架201a、201b為分別退繞水溶脹紗和多個(gè)傳輸元件而提供，該傳輸元件在本情形中是四個(gè)。水溶脹紗和傳輸元件向滑石粉涂敷器202傳送，該滑石粉涂敷器202設(shè)有進(jìn)口和出口靜止分配器板203、204，用于在傳輸元件和水溶脹紗中的引導(dǎo)和保持相互定位?；弁糠笃?02在下游位置中便利地設(shè)有氣動(dòng)擦除裝置210，該氣動(dòng)擦除裝置210適于從纖維和水溶脹紗的表面消除任何多余量的滑石粉。
施加到光纖上的拉伸負(fù)載通常在從50至100g的范圍中，并且施加到水溶脹紗上的拉伸負(fù)載典型地具有相同的數(shù)量級(jí)。
滑石粉的存在能夠使在光學(xué)單元元件，即纖維、水溶脹紗及保持元件，中發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免或至少減小作為不同卷回張力或不同拉長(zhǎng)/收縮負(fù)載的結(jié)果，不可接收機(jī)械應(yīng)力在光學(xué)單元元件中傳輸?shù)目赡苄浴?br> 滑石粉已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別適當(dāng)，特別是因?yàn)槁?lián)系與其在生成光纜中的使用沒有探測(cè)到顯著的微型彎曲效應(yīng)。對(duì)于平均粒度直徑D50≤5μm已經(jīng)發(fā)現(xiàn)顯著微型彎曲效應(yīng)的優(yōu)選缺乏。
D50是指材料的50％通過預(yù)定尺寸(在本情況下為5μm)的篩網(wǎng)。
在粉末狀抗摩擦劑的涂敷之后，傳輸元件和水溶脹紗傳送到優(yōu)選為機(jī)動(dòng)的分配板205，在該處它們?cè)赟Z絞合層中被絞合。例如，對(duì)于十二個(gè)傳輸元件和一根水溶脹紗，分配板205可提供幾何定位1+6+6。
由分配板205生成的束進(jìn)入擠壓機(jī)206，在該處它插入到保持元件中，以提供例如微型模塊。所述擠壓機(jī)206包括擠壓頭，在支架裝置與擠壓頭之間的距離包括在280mm與700mm之間。然后使微型模塊通過冷卻槽207，該冷卻槽207包括在便利地20℃的溫度下的水。微型模塊然后由線拉絞盤208驅(qū)動(dòng)到卷取系統(tǒng)209。
例1光纜具有圖2設(shè)計(jì)和13.8mm外徑的三根光纜根據(jù)如下規(guī)格制造有防水微型模塊-HDPE的保護(hù)管內(nèi)部用水溶脹粉和滑石粉緩沖；保護(hù)管具有6.1mm的外徑和4.6mm的內(nèi)徑；-在套上的徑向外部位置中提供的、并且由玻璃纖維制成的加強(qiáng)鎧裝包含用水溶脹粉末處理的絲；-水溶脹縱向帶；-兩根撕開索；-在玻璃纖維加強(qiáng)塑料中的兩個(gè)縱向加強(qiáng)件具有1.7mm的直徑；-包容縱向加強(qiáng)件的熱塑性套，由具有約2.4mm的厚度的HDPE制成；-以±280°的擺動(dòng)角和2m的節(jié)距絞合的四個(gè)微型模塊SZ，每個(gè)包括-十二根光纖Pirelli NEON，每根具有約0.245mm的直徑；-LSOH材料的保持元件，基于作為熱塑性聚合物材料的LLDPE和EVA和作為無(wú)機(jī)填料的氫氧化鎂，具有根據(jù)表3的直徑和內(nèi)部體積；及-作為來(lái)自如下表1的一根水溶脹紗。
表1

膨脹體積VW和時(shí)間的膨脹百分比(膨脹速率)借助于容納具有已知重量(60g)的活塞的圓柱形容器(直徑＝75mm)而估計(jì)，活塞自由地豎直運(yùn)動(dòng)。待測(cè)試的水溶脹紗(干燥試樣)的已知長(zhǎng)度定位在活塞與圓柱形容器的底部之間，以包括單層經(jīng)線。紗留下與流過在活塞基座中的孔的雙蒸餾水相接觸而膨脹。測(cè)微比較器測(cè)量在該時(shí)間期間活塞的運(yùn)動(dòng)。
水溶脹紗也測(cè)試其機(jī)械特性。結(jié)果在表2中敘述。
表2

GTB150-667dTex和GTB200-500dTex是由在聚酯支撐纖維(Geca-Tapes)上的聚丙烯酸酯水溶纖維組成的水溶脹紗。Twaron1052-1750dTex是浸漬有超吸收聚合物的水溶脹紗(Twaron ProductsV.o.F.，荷蘭)例2
沿防水微型模塊的水傳播試驗(yàn)水傳播試驗(yàn)根據(jù)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60794-1-2(2001)提供的方法F5B進(jìn)行。具體地說，對(duì)于沿微型模塊的水傳播的阻力通過在具有從1至4m長(zhǎng)度的微型模塊試樣的端部處施加1m水頭24小時(shí)而估計(jì)。光纜試樣包含在例1中所指示的微型模塊，但具有不同數(shù)量的光纖，如在試驗(yàn)結(jié)果和評(píng)述中指明的那樣。
注意，在水溶脹紗和光纖的數(shù)量方面具有相同特征、但具有不同長(zhǎng)度的微型模塊試樣不提供顯著不同的試驗(yàn)結(jié)果。
試驗(yàn)在包含一根水溶脹紗和在1至12范圍中的多根光纖的微型模塊上進(jìn)行，以及僅在水溶脹紗上進(jìn)行。每個(gè)測(cè)試保持元件的內(nèi)部體積Vi保持不變，而改變裝在其中容納的傳輸元件的數(shù)量，并且相應(yīng)地改變每纖維的自由體積Vt。
圖4和5表示在根據(jù)例1的光纜上進(jìn)行的試驗(yàn)系列的結(jié)果。對(duì)于由容納在微型模塊中的水溶脹紗類型和纖維數(shù)量指示的每種光纜類型，No.8微型模塊試樣已經(jīng)測(cè)試，并且報(bào)告值是單次試驗(yàn)結(jié)果的平均值。
由試驗(yàn)的每根水溶脹紗實(shí)現(xiàn)的防水效果在微型模塊中沒有光纖的情況下是滿意的。增大裝在微型模塊中的光纖數(shù)量，水傳播加長(zhǎng)。這是令人驚奇的，因?yàn)榕c通過逐漸減小對(duì)于水縱向傳播留下的間隙(總自由體積VTF和每纖維的自由體積Vt)水傳播應(yīng)該減小的假設(shè)相反。
具體地說，圖4表示傳輸元件數(shù)量對(duì)于水溶脹紗的防水能力的影響。通過增加傳輸元件的數(shù)量，增加沿每個(gè)微型模塊的水傳播。在包括GTB150作為水溶脹紗的光纜1中，即使當(dāng)傳輸元件共達(dá)12時(shí)，水傳播也約束在約1m中；在包含具有比GTB150顯著小的VW的水溶脹紗的其它光纜中，對(duì)于高達(dá)3-4數(shù)量的傳輸元件觀察到這樣一種有限的水傳播。
對(duì)于光纜1的試驗(yàn)繼續(xù)14天(試驗(yàn)在第15天中止)，并且水傳播絕對(duì)沒有到達(dá)200cm的長(zhǎng)度。更明確地說，包含12根光纖的光纜1試樣在14天試驗(yàn)之后呈現(xiàn)68-145cm的最高水傳播長(zhǎng)度。
圖5表示沿測(cè)試微型模塊的水傳播作為每纖維的自由體積Vt的函數(shù)而變化。光纖的添加逐漸減小Vt。水溶脹紗的膨脹體積是限制水傳播的因素之一。圖5的曲線圖證實(shí)，具有較低VW的水溶脹紗僅對(duì)于大于預(yù)定值的每傳輸元件的自由體積Vt可高效地進(jìn)行。
如下表3概括微型模塊的幾何特性、由本發(fā)明的公式描述的體積關(guān)系、及從水傳播試驗(yàn)得到的結(jié)果。
表3

OD＝外徑 ID＝內(nèi)徑Twaron紗是來(lái)自前表1和2的1052類型。
下劃線的水傳播數(shù)據(jù)是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60794-1-2(2001)的F5B的那些。
圖6表明作為每纖維的自由體積Vt的函數(shù)的關(guān)系VW/VTF，該每纖維的自由體積Vt又取決于容納在保持元件中的傳輸元件的數(shù)量。在圖6中的曲線是用于本發(fā)明的公式(1)，其中k＝182和R＝1,42。圖6的點(diǎn)的一些與在表3中詳細(xì)表示的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，并且由ID字母識(shí)別。在曲線下面的點(diǎn)D、B、G、H、及I與生成略微比1mm長(zhǎng)的水漂移的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)。在曲線上方的點(diǎn)L、M、及N與生成比1mm短的水漂移的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)。
具體地說，對(duì)于典型松弛管設(shè)計(jì)的較高Vt值，VW/VTF幾乎恒定，而對(duì)于典型微型模塊構(gòu)造的較低Vt值，VW/VTF受到Vt變化的強(qiáng)烈影響。在恒定VTF下，在容納在保持元件中的少量傳輸元件或多個(gè)傳輸元件的情況下，行為顯著不同。
權(quán)利要求
1.一種用于通信的光纜(100)，包括-保持元件(2)；-至少兩個(gè)傳輸元件(3)，裝在所述保持元件(2)內(nèi)；及-水溶脹紗(4)，裝在所述保持元件(2)內(nèi)；其中水溶脹紗(4)根據(jù)如下公式選擇VWVTF=kVt+R---(1)]]>在該公式中，Vw是水溶脹紗(4)在與水相接觸而膨脹之后的體積；VTF是在保持元件(2)中的總自由體積；k是常數(shù)≥180R是常數(shù)≥1.4；及Vt是每個(gè)傳輸元件(3)的自由體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有從0.3至0.8mm的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有等于或小于0.2mm的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有等于或大于1％的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有從1mm至1.2mm的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件(3)是光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件(3)是從4到12。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件(3)被SZ絞合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，水溶脹紗(4)具有等于或小于2分鐘的膨脹時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，水溶脹紗(4)從與聚酯絲或線選擇性有關(guān)的聚丙烯酸酯絲或纖維、和涂有超級(jí)吸收聚合物的芳香聚酰胺絲或線選擇。
11.一種用來(lái)制造光纜(100)的方法，該光纜(100)包括容納至少兩個(gè)傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)的保持元件(2)，所述方法包括步驟-把傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起以形成束；-繞所述束擠壓保持元件(2)；其中，把傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起的步驟包括在傳輸元件(3)上涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，把傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起的步驟包括絞合傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，絞合步驟在涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟之后實(shí)現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括使傳輸元件(3)一起通過粉末狀抗摩擦劑涂敷器(202)前進(jìn)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在傳輸元件(3)上涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括屏蔽水溶脹紗(4)免于粉末狀抗摩擦劑涂敷的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，絞合步驟是SZ絞合步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，粉末狀抗摩擦劑是滑石粉。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，粉末狀抗摩擦劑具有平均粒度直徑D50≤5μm。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，傳輸元件(3)是光纖。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括從傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)的至少一個(gè)的表面消除多余的粉末狀抗摩擦劑的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及防水光纜及其生產(chǎn)方法，具體描述了一種用于通信的光纜(100)以及一種用來(lái)制造這樣一種光纜(100)的過程，該光纜(100)包括防止水傳播的至少一個(gè)保持元件(2)。光纜(100)除保持元件(2)外包括裝在保持元件(2)內(nèi)的至少兩個(gè)傳輸元件(3)、和裝在所述保持元件(2)內(nèi)的水溶脹紗(4)。水溶脹紗(4)根據(jù)如下公式(I)選擇，在該公式中，V
文檔編號(hào)G02B6/44GK101069112SQ200480044328
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者亞歷山德羅·吉諾基奧, 恩里科·孔松尼, 保羅·A·普雷薩, 馬西莫·皮佐爾諾, 毛羅·馬里塔諾 申請(qǐng)人:普雷斯曼電纜及系統(tǒng)能源有限公司