專利名稱：具有至少部分機械附著的粉末或粉末混合物的光纖組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于傳送光信號的光纖組件。更具體地，本發(fā)明涉及包括用于阻擋水的粉末或粉末混合物的光纖組件。
背景技術(shù)：
通信網(wǎng)絡(luò)用于傳送多種信號如話音、視頻、數(shù)據(jù)等。隨著通信應(yīng)用需要更大的帶寬，通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄饫w的光纜，因為光纜相較銅導(dǎo)體能傳送非常大量的帶寬。此外，光纜相較于具有同樣帶寬容量的銅纜要小得多和輕得多。在某些應(yīng)用中，光纜暴露在濕氣中，隨著時間的過去濕氣可能進入光纜。為解決該濕氣問題，用于這些應(yīng)用的光纜包括一個或多個阻擋水沿光纜遷移的構(gòu)件。作為例子，傳統(tǒng)光纜通過在光纜內(nèi)使用填充和/或液阻材料如凝膠或潤滑脂而阻擋水遷移。填充材料指具有光纖的管或腔體內(nèi)的凝膠或潤滑脂，而液阻材料指在光纜內(nèi)、但在容納光纖的腔體外面的凝膠或潤滑脂。凝膠或潤滑脂通過填充空間(即空隙)而起作用，使得水在光纜內(nèi)沒有沿其而行的通路。另外，除阻水之外，凝膠或潤滑脂填充材料還具有其它優(yōu)點，如襯墊和聯(lián)結(jié)光纖，這有助于在影響光纜的機械或環(huán)境事件期間保持光學(xué)性能。簡言之，凝膠或潤滑脂填充材料為多功能材料。然而，凝膠或潤滑脂填充材料也有缺點。例如，凝膠或潤滑脂較臟并可能從光纜端部滴下。另一缺點是，當準備進行光連接時，必須從光纖清除填充材料，對于技術(shù)工人而言這增加了耗時和復(fù)雜性。此外，清除凝膠或潤滑脂需要技術(shù)工人將用于去除凝膠或潤滑脂的清除材料帶入現(xiàn)場。因而，長期以來需要一種消除凝膠或潤滑脂材料但仍提供與凝膠或潤滑脂材料相關(guān)聯(lián)的所有好處的光纜。早期的光纜設(shè)計通過在緩沖管外面使用干燥阻水構(gòu)件如帶或紗阻擋水沿光纜遷移而不需要液阻材料。與凝膠或潤滑脂不同，干燥阻水構(gòu)件不臟且不會留下需要清除的殘留物。這些干燥阻水構(gòu)件通常包括超強吸水聚合物(SAP)，其吸水并膨脹從而阻塞水通路，因而阻擋水沿光纜遷移?？偟膩碚f，遇水膨脹構(gòu)件使用紗或帶作為SAP的載體。由于遇水膨脹紗和帶首先使用在容納光纖的腔體外面，除阻水之外，不需要解決另外的功能如聯(lián)結(jié)和光衰減。最后，光纜在包圍光纖的管內(nèi)使用遇水膨脹紗、帶或超強吸水聚合物(SAP)代替凝膠或潤滑脂填充材料?？偟膩碚f，遇水膨脹紗或帶具有足夠的阻水能力，但不提供凝膠或潤滑脂填充材料的所有功能如襯墊和聯(lián)結(jié)。例如，遇水膨脹帶和紗由于相較典型光纖相對較大而體積大和/或可能具有相對粗糙的表面。為此，如果光纖壓在光纖上，遇水膨脹紗或帶可能引起問題。同樣，如果壓在光纖上，SAP也可能引起問題。換言之，壓在傳統(tǒng)遇水膨脹紗、帶和/或SAP上的光纖可能經(jīng)歷微彎曲，這可導(dǎo)致不合需要的光衰減水平和/或引起其它問題。此外，如果光纜不是絞合設(shè)計，所希望的光纖與管的聯(lián)結(jié)水平可能會是問題，既然絞合可實現(xiàn)聯(lián)結(jié)。作為例子，美國專利4，909，592公開了在具有光纖的緩沖管內(nèi)使用的傳統(tǒng)遇水膨脹構(gòu)件。但是，在緩沖管內(nèi)包括傳統(tǒng)遇水膨脹構(gòu)件仍可導(dǎo)致光纜性能方面的問題，其限制使用和/或其它設(shè)計變更。例如，在緩沖管內(nèi)使用傳統(tǒng)遇水膨脹紗的光纜需要較大的緩沖管以使傳統(tǒng)遇水膨脹紗和光纖之間的交互作用最小和/或限制使用光纜的環(huán)境。其它早期光纜設(shè)計使用管組件，該管組件使用松散SAP粉末高度填充以阻擋水在光纜內(nèi)遷移。然而，在光纜內(nèi)使用松散SAP粉末產(chǎn)生問題，因為SAP粉末由于未被附著到載體如紗或帶上而可能在光纜內(nèi)的一些位置處積聚/遷移(即，當卷繞在盤上時由于重力和/或振動，SAP粉末在低點積聚)，從而導(dǎo)致光纜內(nèi)不一致的阻水。同樣，松散SAP粉末從管端部自由掉落。圖I和2分別示出了傳統(tǒng)干式光纖組件10的截面圖和縱向截面圖，干式光纖組件10具有位于管5內(nèi)的多根光纖I和松散遇水膨脹粉末3，如圖示意性所示。如圖所示， 傳統(tǒng)干式光纖組件10在管5內(nèi)使用相當大量的SAP粉末3以阻擋水在其中遷移。所使用的其它傳統(tǒng)光纜構(gòu)件將SAP粉末埋置在管的外表面中，如美國專利5，388，175中所述。然而，將SAP埋置在外表面中大大降低了其有效性，因為水不能達到埋置的粒子。本發(fā)明解決長期以來對提供適當光學(xué)和機械性能同時可為技術(shù)工人接受的干式光纖組件的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于一種干式光纖組件，其使用至少部分機械附著到組件壁上的粉末或粉末混合物。光纖組件可包括一根或多根光纖及位于管、腔體、光纜等內(nèi)的粉末或粉末混合物。此外，一個或多個光纖組件可使用在光纜中或其本身可形成光纜。例如，粉末或粉末混合物可包括用于阻擋水沿組件遷移從而有效阻擋水遷移的遇水膨脹粉末。在其他實施例中，除阻水之外，粉末或粉末混合物還可具有另外的和/或其它特性，如阻燃或其它適當?shù)奶匦?。?yīng)當理解，前面的一般描述和下面的詳細描述均提供本發(fā)明的實施方式，及提供用于理解本發(fā)明的實質(zhì)和特征的概述或框架。包括附圖以進一步理解本發(fā)明，及所述附圖組合到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的多個實施例，其連同詳細描述一起用于闡釋本發(fā)明的原理和操作。


圖I為傳統(tǒng)光纖組件的截面圖，該傳統(tǒng)光纖組件使用相當大量的、松散位于其中的遇水膨脹粉末阻擋水在其內(nèi)遷移。圖2為圖I的傳統(tǒng)光纖組件的縱向截面圖。圖3和3A為根據(jù)不同實施例的、具有用于阻擋水遷移的遇水膨脹粉末的光纖組件的截面圖。圖4為圖3的光纖組件的大幅放大縱向截面圖。圖5為表明粉末機械附著到其上的管內(nèi)壁的放大圖的照片，感興趣區(qū)域由加框區(qū)域表示。
圖5a為圖5的照片使用軟件包識別粉末以確定粉末機械附著到其上的感興趣區(qū)域的表面積的百分比。圖6為絞合松管光纜中使用圖3的光纖組件的光纜的截面圖。圖7為根據(jù)另一實施例的另一光纜的截面圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一光纜的截面 圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明的另一光纜的截面圖。圖10為根據(jù)本發(fā)明的另一光纜的截面圖。圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一光纜的截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明相較使用遇水膨脹粉末的傳統(tǒng)干式光纖組件具有幾個優(yōu)點。一個優(yōu)點是本發(fā)明光纖組件使至少一部分遇水膨脹粉末或粉末混合物機械附著到光纖組件表面(即管或腔壁)的并非所有表面區(qū)域上但仍能有效阻擋水遷移。此外，光纖組件或光纜內(nèi)遇水膨脹粉末的存在對技術(shù)工人近乎透明，因為其機械附著且可使用相當?shù)偷牧俊Ａ硗?，在接連接器之前不必進行清除凝膠或潤滑脂那樣的光纖清潔，也不需要去除或切割構(gòu)件如遇水膨脹帶或紗。使至少部分粉末或粉末混合物機械附著到管、腔等的內(nèi)表面的另一優(yōu)點在于其不會像傳統(tǒng)干式光纖組件的松散粉末一樣遷移。另外，本發(fā)明光纖組件的管或腔體相較使用帶或紗作為載體的傳統(tǒng)干式光纜組件具有更小的尺寸。如在此使用的，光纖組件包括不含加強件的管組件、具有加強件的管組件、光纜等?，F(xiàn)在將詳細提及本發(fā)明目前的優(yōu)選實施方式，其例子在附圖中示出。只要可能，在所有附圖中，同一附圖標記用于指相同或類似部分。圖3和4分別示出了根據(jù)第一實施例的光纖組件100(即管組件)的截面圖和放大縱向截面圖。光纖組件100包括多根光纖102、遇水膨脹粉末或粉末混合物104和管106。光纖102可以是任何適當類型的已知或今后開發(fā)的光波導(dǎo)。此外，光纖可以是光纖帶、光纖束等的一部分?？蛇x地，光纖102由外油墨層(不可見)涂顏色以進行標識及松散地布置在管106內(nèi)。換言之，光纖102為非緩沖光纖，但本發(fā)明的概念也可與具有其它構(gòu)造的光纖如緩沖、帶化、絞合光纖一起使用。在另外的實施例中，在此公開的概念可與其中不包括光纖的中空嵌條一起使用。如圖所示，總的來說，遇水膨脹粉末104表示為布置在管106的內(nèi)表面附近，其一部分機械附著，如在此所述。此外，遇水膨脹粉末104機械附著到管內(nèi)壁的相當小百分比的表面區(qū)域上，使得其在光纖組件100中的使用對技術(shù)工人近乎透明，但由于提供足夠的阻水性能而令人驚訝地有效。另外，光纖組件100在管106內(nèi)不必包括另外的用于阻擋水遷移的構(gòu)件，但其可包括其它光纜構(gòu)件。與傳統(tǒng)光纖管組件不同，本發(fā)明光纖管組件具有相當高水平的機械附著的遇水膨脹粉末104，但仍能在一米的長度內(nèi)將一米壓頭的自來水阻擋24小時。如在此使用的，自來水定義為鹽水平為1% (重量)或更小的水。類似地，本發(fā)明的光纖管組件也能在3米內(nèi)將高達3% (重量)的鹽溶液阻擋24小時，根據(jù)設(shè)計，該阻擋性能甚至可在約I米內(nèi)使3%的鹽溶液逗留24小時。粉末的機械附著使一部分遇水膨脹粒子突出在表面之外，使得如果水進入空腔則其可與粒子接觸。理論上，在水接觸遇水膨脹粒子并開始膨脹之后，粒子的部分突破到表面的外面使得它們可完全膨脹和/或移動以與其它粒子形成阻水塞子。換言之，如果粉末粒子按傳統(tǒng)設(shè)計那樣保持附著到表面或嵌入在其中，它們不能完全膨脹及將不那么有效，因為它們不能與其它粒子聚結(jié)。因此，當機械附著時，粒子應(yīng)使其一部分突出在表面的外面及不完全嵌入于其中。還應(yīng)當理解，不是所有遇水膨脹粉末或粉末混合物均機械附著到表面上，而是有一些松散粉末。作為例子，遇水膨脹粉 末104位于其內(nèi)壁每米長度具有給定表面積的管內(nèi)。在一實施例中，管內(nèi)壁約30%或更少的表面積具有機械附著的遇水膨脹粉末和/或粉末混合物，但其它百分比也是可能的，如25%或更少。此外，機械附著通常可均勻位于表面上，如前所述的整個表面的30%或更少。相反，機械附著可集中在縱向條帶中，如100%或更少的機械附著處于覆蓋30%或更小表面積的一個或多個條帶中，及0%機械附著在其它位置，如圖3A中示意性所示。作為例子，如果管具有約2毫米(0. 002米)的內(nèi)徑，每米長的表面積計算為約0. 00628平方米(pi X0. 002米X I米)，及遇水膨脹粉末或粉末混合物機械附著到內(nèi)壁的約0. 002平方米或更少的表面積(即約為每米表面積的三分之一)。具有遇水膨脹粉末或粉末混合物機械附著到壁上的表面積的測量按下述進行取感興趣的幾個區(qū)域(即樣本區(qū)域)如沿管間隔的五個I平方毫米感興趣區(qū)域的平均值，使用顯微鏡放大這些區(qū)域及確定五個樣本區(qū)域的平均值。具體地，每一平方毫米樣本區(qū)域被放大50倍并使用圖像分析軟件包進行檢查，如可從加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華的Imageand Microscope Technology獲得的I-Solutions軟件。圖5為在任何松散遇水膨脹粉末或粉末混合物已被去除之后使用I-Solutions軟件查看的、具有粉末機械附著到其的管內(nèi)壁的放大圖(約50倍)。具體地，切割約100毫米長的樣本長度，及從管的第一端去除光纖。其后，樣本的第二端劃開約10-15毫米，從而將樣本的一部分分裂為兩半。接著，通過輕敲管的第二端(即劃開端)至少三次從該樣本去除任何松散粉末，同時保持管處于接近豎立的位置使得任何松散粉末均從樣本掉下。最后，從樣本去除劃開端的一部分以在放大下查看。圖5示出了由加框區(qū)域圖示的感興趣區(qū)域150 (即虛線框內(nèi)的區(qū)域為感興趣區(qū)域)。圖5a為與圖5中所示相同的圖，感興趣區(qū)域150內(nèi)的粉末使用軟件識別以確定感興趣區(qū)域150內(nèi)機械附著有粉末的表面積的百分比。換言之，軟件使能測量機械附著有粉末的表面積的百分比，因為灰度差異能相對于管壁顯現(xiàn)具有粉末機械附著到其的表面區(qū)域。當使用軟件確定具有機械附著的表面積的百分比時，應(yīng)適當調(diào)節(jié)極限照明以查看區(qū)域之間的反差。具體地，照明的入射角應(yīng)提供適當?shù)膮^(qū)別及應(yīng)避免光的過飽和使得區(qū)域之間的反差容易看得見。圖5a中所示的感興趣區(qū)域150具有粉末機械附著到感興趣區(qū)域150的約30%或更少，如圖所示。在其他實施例中，粉末可機械附著到該表面區(qū)域的25%或更少。此外，從該圖像可觀察粉末的大小和形狀。除了管或空腔的表面區(qū)域具有特定百分比的機械附著之外，機械附著到光纖組件的遇水膨脹粉末或粉末混合物的總百分比可量化。說明性地，遇水膨脹粉末或粉末混合物104的相當高水平的部分(重量)(即45%或更多)機械附著到內(nèi)管壁，及粉末或粉末混合物的其余55%松散布置在管內(nèi)。作為例子，如果光纖組件每米長具有0. 10克的粉末，則約
0.045克或更多的粉末機械附著到每米長的光纖組件，及每米0. 055克或更少的粉末為松散粉末。當然，機械附著的粉末的總重量百分比可具有其它值，如50%或更多、55%或更多、60%或更多、75%或更多、80%或更多、90%或更多、或95%或更多，從而分別剩下40%或更多、20%或更多、10%或更多、或5%或更多的粉末松散布置在管或空腔內(nèi)。下面的表I以表格形式示出了對于每米長0. 10克粉末的濃度水平，上面機械附著的粉末的總百分比的例子，但其它濃度水平值也是可能的。表I :機械附著的粉末的總百分比的例子
權(quán)利要求
1.光纖組件，包括 至少一光纖； 管，所述管具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁具有每米表面積，及所述至少一光纖位于所述管內(nèi) '及位于所述管內(nèi)以阻擋水遷移的遇水膨脹粉末，遇水膨脹粉末的一部分機械附著到所述管的內(nèi)壁，使得所述遇水膨脹粉末的一部分直接附著到內(nèi)壁和內(nèi)壁直接接觸。
其中約30%或更少表面積的管內(nèi)壁機械附著有遇水膨脹粉末。
2.光纖組件，包括 含有聚丙烯的管，所述管具有每米表面積的內(nèi)壁和約2. 0毫米或更小的內(nèi)徑； 至少一光纖位于所述管內(nèi)，及 含有聚丙烯酸鈉的遇水膨脹粉末，所述遇水膨脹粉末位于所述管內(nèi)以阻擋管內(nèi)的水遷移，其中至少約10%重量的遇水膨脹粉末機械附著到所述管的內(nèi)壁，使得所述遇水膨脹粉末的粒子部分地嵌入到所述內(nèi)壁中，但其中部分遇水膨脹粉末的粒子突出在內(nèi)壁的表面之外且不完全地嵌入到內(nèi)壁中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末的平均濃度為每米管約0.02克或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末包括兩種以上不同類型材料的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，其中約30%或更少表面積的管內(nèi)壁機械附著有遇水膨脹粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，其中如果所述內(nèi)壁機械附著有遇水膨脹粉末，則其占至少約10%或更大的內(nèi)壁表面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，其中至少約5%重量的遇水膨脹粉末未機械附著到所述管的內(nèi)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，還包括用于在所述至少一光纖和所述管之間提供聯(lián)結(jié)力的聯(lián)結(jié)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖組件，所述遇水膨脹粉末具有約150微米或更小的平均粒子大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的光纖組件，至少約10%的內(nèi)壁表面積機械附著有遇水膨脹粉末，及至少約5%重量的遇水膨脹粉末未機械附著到所述管的內(nèi)壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末的平均濃度為每米管約0.02克或更小。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末包括兩種以上不同類型材料的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光纖組件，其中每米管內(nèi)壁約30%或更少的表面積機械附著有粉末混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的光纖組件，還包括用于在所述至少一光纖和所述管之間提供聯(lián)結(jié)力的聯(lián)結(jié)件。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的光纖組件，所述遇水膨脹粉末具有約150微米或更小的平均粒子大小。
16.光纖組件,包括 含有聚丙烯的管，所述管具有內(nèi)壁和約2. O毫米或更小的內(nèi)徑； 多個光纖位于所述管內(nèi)，及 含有聚丙烯酸鈉的遇水膨脹粉末，所述遇水膨脹粉末位于所述管內(nèi)以阻擋管內(nèi)的水遷移，其中 至少約10%重量的遇水膨脹粉末機械附著到所述管的內(nèi)壁，使得所述遇水膨脹粉末的粒子部分地嵌入到所述內(nèi)壁中，但其中部分遇水膨脹粉末的粒子突出在內(nèi)壁的表面之外且不完全地嵌入到內(nèi)壁中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光纖組件，其中至少約10%的內(nèi)壁表面積機械附著有遇水膨脹粉末，及至少約5%重量的遇水膨脹粉末未機械附著到所述管的內(nèi)壁。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末包括兩種以上不同類型材料 的混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的光纖組件，其中每米管內(nèi)壁約30%或更少的表面積機械附著有粉末混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的光纖組件，其中所述遇水膨脹粉末的平均濃度為每米管約0.02克或更小。
全文摘要
公開的是一種光纖組件，具有位于管(106)和/或空腔內(nèi)的至少一光纖(102)，連同至少部分機械附著到那里的粉末或粉末混合物(104)。在一實施例中，粉末或粉末混合物包括機械附著到約30%或更少表面積的管壁上的遇水膨脹構(gòu)件，同時依然有效阻止水沿管遷移。其它實施例可具有以組件內(nèi)的總粉末或粉末混合物的相對高百分比水平機械附著到管、空腔等的粉末或粉末混合物，從而抑制沿管、空腔等的無意遷移。
文檔編號G02B6/44GK102749690SQ201210238758
公開日2012年10月24日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者A·G·布蘭吉耶, B·S·威茨, C·L·泰德, J·A·羅, R·M·伯恩斯 申請人:康寧光纜系統(tǒng)有限公司