專利名稱:光纖電纜及其制造方法
本發(fā)明涉及一種光纖電纜及其制造方法。更確切地說，本發(fā)明涉及一種光纖纜芯，它具有多個多纖維的單元體，它們裝在一根管子內(nèi)，該管子還有一些包皮組織的附加部分。
光纖通訊領(lǐng)域已取得迅速的發(fā)展，然而其工藝上卻仍在經(jīng)歷著一些重大的轉(zhuǎn)變。例如，前幾代纖維通訊系統(tǒng)在約0.8μm的波長上進行工作，而現(xiàn)代通訊系統(tǒng)的工作波長范圍為1.3μm。目前，人們的興趣所在是把通訊系統(tǒng)的工作波長提高到1.55μm，以利用以硅石為主的光纖在此波長范圍內(nèi)存在著損耗窗口的優(yōu)勢。另一個重大轉(zhuǎn)變是從多態(tài)纖維轉(zhuǎn)向單態(tài)纖維，這種轉(zhuǎn)變是由對帶寬有較高的要求而產(chǎn)生的。
雖然要求光導(dǎo)光纖具有較大的帶寬容量和較小的尺寸，但它們很脆，在承受拉力時極易斷裂，而在彎曲時其光導(dǎo)性將下降。這種由于彎曲面導(dǎo)致傳導(dǎo)能力的下降，通稱為微觀彎曲損失。因此，人們發(fā)展了電纜結(jié)構(gòu)，從而可以從機械結(jié)構(gòu)上來保護光學(xué)纖維。
用于管道的電纜必須能承受當它被拉進管道時受到的拉力載荷和由彎曲而引起的應(yīng)力。已經(jīng)使用的光纖電纜結(jié)構(gòu)包括活動管式電纜、絞合式電纜和帶式電纜。
有關(guān)活動管式電纜的說明，可參見D.Lawrence和P.Bark的“Recent Deve lopments in Mini-Unit Cable”一文(刊于32屆國際電線和電纜會議(1983)論文集P.301-307)，也可參見美國專利US-4，153，332。
帶式電纜由一根或多根帶子構(gòu)成，每根帶子均包含多根光學(xué)纖維，這些纖維的排列分布大致呈平面束狀。美國專利US-4，078，853展示了一種包括一個帶狀芯子的電纜，它的芯子被一個松配合的塑料管狀內(nèi)套所包圍，塑料外套用加強構(gòu)件加強，為了使外套和加強件連接緊密，加強件被封在外套內(nèi)。
在有些情況下，尤其是當管道系統(tǒng)有很多彎曲時(例如設(shè)在市區(qū)的環(huán)形設(shè)備里的管道)，電纜承受的拉力載荷將更大，美國專利US-4，241，979公開了一種經(jīng)過改進的光通訊電纜，它能適用于上述情況，它在塑料擠制內(nèi)套和外套之間，增加了一個襯墊層(在襯墊層上螺旋式地纏繞著加強件)，以控制外套對加強件的封裝程度。這種電纜具有兩層分開的加強部分，它們沿相反方向進行纏繞，當受到持續(xù)載荷(拉力)作用時，兩個加強層繞電纜產(chǎn)生數(shù)值相等但方向相反的轉(zhuǎn)矩，這能保證電纜不至于發(fā)生扭絞。
帶式電纜具有許多很好的性質(zhì)，其中之一是易于進行纖維束連接。如美國專利US-3，864，018所示的纖維束接線器，就可在工廠現(xiàn)場使用，它和單根纖維連接技術(shù)相比可節(jié)約很多時間。另一個優(yōu)點是，與絞合電纜相比，電纜單位橫截面上的纖維密度較高。
在另一種光通訊電纜中，多根光學(xué)纖維被封裝在一根塑料擠制管中而成為一個單元體，多根這樣的管式單元體又被封裝在一根公共的塑料擠制管內(nèi)，而這根擠制管則被封在包皮內(nèi)。一般來說，封裝在每個管式單元體內(nèi)的光學(xué)纖維都是繞某個中心加強件而絞合在一起的。之所以使用中心加強件的原因，是因為它容易裝入電纜。另外，裝有中心加強件的電纜比那種把加強構(gòu)件結(jié)合在包皮內(nèi)的電纜更容易彎曲。然而，當這種電纜發(fā)生彎曲時，其中心加強構(gòu)件可能在某些情況下會頂著管子壓縮一根或多根纖維，從而損壞纖維。
總的來說，現(xiàn)有技術(shù)中的光纖電纜，如帶式電纜、絞合電纜以及活動管式電纜，都具有這樣的缺點，即它們的帶狀物，絞合單元體或者管子都要在分開的生產(chǎn)線上進行制造。例如，絞合電纜中的多個單元體，是在被分別封裝在管子內(nèi)并絞合后，再送到一條給它們加上公共管和外套的生產(chǎn)線上的。每個單元體必須在另一條生產(chǎn)線上進行制造，一直要等到多個單元體能一齊連結(jié)在公共管中時，它們才能離開這條生產(chǎn)線，因為帶狀物或管狀芯子總是按某個預(yù)定的絞距進行絞合的，所以制造它們以及把帶子或管子裝進纜芯時，要使用一些相當沉重的轉(zhuǎn)動設(shè)備，從生產(chǎn)制造的觀點看，這樣做很不理想。
為了防止水的浸入而在電纜纜芯中加入一種防水填充料的做法，使電纜制造變得更為復(fù)雜。美國專利US-4，176，240公開了以前使用過的一種粘彈性防水材料，一般來講，所用的防水材料在電纜制造和處理時，雖發(fā)生變形但卻不會屈服。防水材料能防止光學(xué)纖維在電纜中發(fā)生移動和彎卷，因為光學(xué)纖維所接觸的(這種接觸的周期相當小)是不屈服的填充材料的表面。纖維與不屈服表面接觸的周期越小，則微觀彎曲損失越大。通過絞合電纜，多少能解決一點問題，因為絞合電纜能使纖維在應(yīng)力作用下形成新的螺旋線，從而避免微彎損失。申請?zhí)枮镹O.697，054(1985、1、31、C.H.Gartside Ⅲ等提交)的申請中公開了一種類似潤滑脂的填充混合物，它的臨界屈服應(yīng)力相當?shù)汀?br>顯然，符合需要的光毛電纜是與過去所用的電纜不一樣的，這種電纜的制造成不應(yīng)該比現(xiàn)在所用的貴，而且結(jié)構(gòu)更為緊湊。這種電纜還應(yīng)該能阻止導(dǎo)致光纖維微彎損失的不適當應(yīng)力的產(chǎn)生?？梢韵嘈牛诂F(xiàn)有技術(shù)中不存在這樣一種電纜，長期以來人們一直希望能得到一種價格低廉的光纖通訊系統(tǒng)。
上述問題已由本發(fā)明的電纜及其制造方法所解決。本發(fā)明的光纖電纜具有多根光學(xué)纖維，它們裝在一起(并不有意識地進行絞合)形成一個單元體，該單元體沿電纜的軸向伸展。由塑料制成的管子，其長度能封住多根光纖，管子與電纜軸向平行。多根光纖的橫截面與管子內(nèi)橫截面之比，不超過某個預(yù)定值，該預(yù)定值在一個最佳實施例(在此例中光纖有包復(fù)層)中約為0.5。這種電纜還具有至少一個加強構(gòu)件和一個套殼，套殼由塑料制成，并能封住管子的長度。在一個實施例中，電纜具有多個單元體，每個單元體均包括多根光學(xué)纖維。由塑料制成的管子的長度能封住多個單元體，而管子的長度卻不大于單元體內(nèi)纖維的長度。在一個實施例中，裝在管內(nèi)并主要用來填補纖維間空隙的防水材料，其臨界屈服應(yīng)力(20℃時)不大于約70巴，切變模量(約20℃時)約小于13千巴。各個單元體被防水材料彼此分開，多個單元都被封在一根公共管(不象在現(xiàn)有技術(shù)中是各自的管子)的長度范圍內(nèi)。防水材料的特點是在達到臨界應(yīng)力值之前，它象一個彈性固體那樣起作用，而在超過臨界應(yīng)力值之后則象液體那樣起作用。
在一種制造光纖電纜的方法中，多根光纖彼此并列地進料以形成一個單元體，隨后對單元體進行繃扎，繞單元體擠制出由塑料制成的管子后，給電纜配上加強構(gòu)件。然后再給管子包上一層由塑料制成的套殼。
在另一個實施例中，多個被繃扎起來的單元體可在一條公用的生產(chǎn)線上制造并被送進一臺擠壓機，它能擠出一根由塑料制成的管子來封住多個單元體。在形成管子的同時，可將防水材料(它的臨界屈服應(yīng)力在20℃時不大于約70巴，切變模量在20℃時約小于13千巴)引入纜芯。它充填在光纖維之間和單元體之間的空隙中。然后，可繞公共的塑料管加上包皮組織，包皮組織至少包括一層套殼和一些加強構(gòu)件，這些加強構(gòu)件設(shè)置在管子和套殼的外表面之間。
若結(jié)合附圖閱讀以下特定實施例的有關(guān)詳細說明，則更容易理解本發(fā)明的其它一些特征。
圖1 本發(fā)明光纖電纜的透視圖;
圖2 圖1光纖電纜的端視圖;
圖3 包復(fù)光纖的端視圖;
圖4 圖1電纜防水材料的實用應(yīng)力-應(yīng)變示范性曲線;
圖5 用來制造圖1電纜的生產(chǎn)線簡圖;
圖6 圖5生產(chǎn)線部分透視圖，它展示光纖供料和多根光纖裝入分開的單元體的情況;
圖7 圖5裝置的部分透視圖，它展示一種用來調(diào)整圖1電纜纜芯和包皮長度比的裝置;
圖8 本發(fā)明電纜不同實施方案的透視圖;
圖9 本發(fā)明電纜另一個實施方案的透視圖。
參看圖1和圖2，它們所示為本發(fā)明電纜20的一個最佳實施例。它包括一個由多個單元體構(gòu)成的芯子21，每個單元體均用數(shù)字22表示，它含有多根獨立的光學(xué)纖維24-24。此外，光纖24-24中的每一根又包括纖維26和一層或多層包復(fù)層28-28(見圖3)。這里所說的術(shù)語光學(xué)纖維應(yīng)該理解為是纖維本身以及加在它上面的任何包復(fù)層。每個單元體22-22可以是絞合線，也可以是非絞合線，也就是說單元體基本上與電纜的縱向軸線29平行，或按某種擺動的絞距構(gòu)成。
應(yīng)該認為，最佳實施例中每個單元體22-22所包含的光纖維24-24，并不是絞合在一起進行裝配的，而單元體本身倒是以無窮大絞距長度來設(shè)置的。光纖維可以隨著單元體的有關(guān)部分而呈波浪形，其結(jié)果是使每根光纖維的長度至少稍微大于包皮的長度。這樣做能防止電纜把在制造、安裝和工作過程中所產(chǎn)生的不適當變形傳給光導(dǎo)纖維24-24。
從圖1和圖2中可以進一步看到，芯子21是由多個單元體構(gòu)成的，它們各自由繃扎帶32繃扎起來并被封在管子34中。塑料(例如聚氯乙烯或聚乙烯)制成的管子34裝著那些被繃扎起來的且未形成管狀的單元體，管子34與電纜20的縱軸29平行。
本發(fā)明電纜的一個重要特點是它的組裝密度。組裝密度的定義是光纖維及其表面包復(fù)層的橫截面積與被管子34所封閉的總橫截面之比。如果組裝密度過高，芯子內(nèi)的光纖維可能受到較高的應(yīng)力作用，而且可能在加工電纜時發(fā)生斷裂。組裝密度過高時發(fā)生這種情況的原因在于，當使用防水材料(它在較高應(yīng)力下屈服)時，光纖維在管子內(nèi)不能充分移動以釋放例如在彎曲時所出現(xiàn)的應(yīng)力。在現(xiàn)有技術(shù)中，這個問題可以通過把封住單元體的各個管子絞合起來解決。然而，眾所周知絞合的線速度較慢，因而導(dǎo)致成本增加。
在圖1和圖2所示的實施例中，單元體22-22以及單元體和管子34之間的芯子中充填了一種適當?shù)姆浪牧?6。已經(jīng)測定，光纖電纜中填充混合物還必須起到維持光導(dǎo)纖維處于低應(yīng)力狀態(tài)的作用。在提前公開的申請?zhí)枮镹O.697，054的申請案中，公開了這樣一種材料，它是一種充有膠粒的潤滑脂混合物。
潤滑脂一般來說是一種固體或半液體材料，它在液體載體中加進了增稠劑或凝膠劑。用在潤滑脂中的凝膠劑通常都是脂肪酸皂，但也可以使用熔點較高的物質(zhì)，如粘土、硅石、有機染料、芳香酰胺以及尿素衍生物等。
當潤滑脂受到較小應(yīng)力作用時，它的行為基本上象一種固體物質(zhì)。如果應(yīng)力超過某個臨界值，粘度便急劇下降，物質(zhì)發(fā)生流動。粘度的下降基本上是可以恢復(fù)過來的，因為這是由于填充料顆粒間的網(wǎng)狀連接遭致破壞而引起的，隨著超臨界應(yīng)力的消除，這些連接可以重新形成。
電纜填充材料或防水材料，尤其是光纖電纜的填充化合物應(yīng)該能滿足多方面的需要。其中一個要求是電纜的物理性能要在一個相當寬的溫度范圍(即從約-40℃～約76℃)內(nèi)保持在可接受的限度內(nèi)。還有一個要求是，填充材料在上述溫度范圍內(nèi)相對地不發(fā)生脫水收縮。脫水收縮是指在應(yīng)力作用下油從凝膠體中的析出。用在光纖電纜中的填充材料也應(yīng)具有較低的切變模量。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，因為據(jù)認為，切變模量直接與微彎損失量有關(guān)，所以它是光纖電纜填充材料的一個臨界材料參數(shù)。有關(guān)微彎損失的討論可參見S.E.Miller等人寫的《Optical Fiber Telecommunications》〔Academic Press，New York(1979)，PP.158-161〕一般來說，長波長的微彎損失比短波長的更難控制。因此，重要的是要能生產(chǎn)出一種光纖電纜，它在較長波長(例如1.55μm)時沒有明顯的電纜感應(yīng)損失。
最好的防水材料是由兩種主要成分，即油和凝膠劑(如膠體顆粒)，以及作為第三種主要成分的泄漏阻止劑構(gòu)成的混合物，第三種成分是可以任意選擇的。其它成分，例如熱氧化穩(wěn)定劑等，也是可以任意選擇的。
用于防水材料的聚丁烯潤滑油，其最小比重約為0.83，最大凝固點(按ASTM D97或ASTM 103，104A，140B型)約小于18℃，也可用聚丁烯油和環(huán)烷油或石蠟油的混合物(按ASTM D-226試驗)，后兩種成分的最小比重約0.86，最大凝固點(按ASTM D97)約小于-4℃。用作本發(fā)明電纜油的特例是聚丁烯油，它是一種合成碳氫化合物油類，其凝固點(按ASTM D97)為-35℃，SUS粘度(99℃時)為1005，比重為0.8509，平均分子量為460?？蓮牡驴怂_斯州的Amoco化學(xué)公司得到這種油(商業(yè)標記L-100)。另一種油是石蠟油，凝固點(按ASTM D97)為-25℃，SUS粘度(90℃時)為53.7，平均比重為0.884，芳香油最大含量1%(重量比)。這種油可從賓夕法尼亞洲的Penreco of Butler(標記為Drakeol 35)得到。其它一些油還有以甘油三酸脂為主的植物油(為蓖麻油)和其合成烴油(如聚丙烯油)。當有阻燃性能要求時，可以用含氯約30-75%(重量比)，25℃時粘度在100和1000厘泊之間的氯化石蠟油，Paroil是這種油的一個例子，它可以從俄亥俄洲的Dover化學(xué)公司得到。添加量小于5%(重量比)的丙烯酸的聚合酯或類似的物質(zhì)可用來作凝固點抑制劑。ECA 7955即為一例，它可從Exxon化學(xué)公司得到。
油中的膠體填料顆粒通過連接表面的氫氧基團可形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種凝膠體能承受低于臨界應(yīng)力值的載荷。當載荷超過這個應(yīng)力值時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，材料呈現(xiàn)類似液體的特性并在這種應(yīng)力下發(fā)生流動。這種性能就是通常所說的觸變性。
用于本發(fā)明電纜的膠體填料，包括膠體硅石，可以是疏水的，也可以是親水的，最好是疏水的煅制硅石，它的BET表面積約在50～400米2/克之間。復(fù)蓋有聚二甲基硅氧烷的煅制硅石，即為疏水煅制硅石的一個例子，它的BET表面積約80～120米2/克，含有約5%(重量比)的碳，可以從伊利諾斯洲的Cabat公司得到(標記Cab-O-Sil N70-TS)。一種典型的親水膠體材料是BET表面積為175-225米2/克的煅制硅石，它的標定顆粒大小為0.012μm，比重為2.2也可從Cabot公司得到(標記Cab-O-Sil M-5)?？捎糜诒景l(fā)明的其它膠體填料，有經(jīng)過或不經(jīng)過表面處理的淀積硅石和粘土，例如膨潤土。
本發(fā)明潤滑脂的油持著性，可以通過在混合物中加入一種或多種泄漏阻止劑來加以改善。泄漏阻止劑可以是一種橡膠嵌段共聚物，它是一種粘度相當高的半液體(有時也可稱半固體)橡膠，也可以是其它合適的橡膠。嵌段共聚物和半液體橡膠被總稱為橡膠聚合物。在潤滑脂混合物中加入橡膠聚合物，可使得為了防止凝膠體脫水收縮而必須要加的膠體顆粒的數(shù)量有所減少。膠粒數(shù)量的減少可節(jié)約成本，而且能使非泄漏混合物的配方具有較低的臨界屈服應(yīng)力。
能用作本發(fā)明電纜防水材料混合物的橡膠嵌段共聚物，有苯乙烯橡膠和苯乙烯橡膠一苯乙烯嵌段共聚物，其共聚物和橡膠之比約在0.1-0.8之間，分子量(用25℃時在甲苯中的粘度來表示)從大約100厘泊(在20%重量比的橡膠熔液中)到大約2000厘泊(在15%重量比的橡膠溶液中)。典型的嵌段橡膠有a)苯乙烯-乙烯丙烯嵌段共聚物(SEP)，它不增塑，苯乙烯與橡膠之比大約為0.59，比重大約為0.93，斷裂強度(按ASTM D-412)為300磅/平方英寸，可從德克薩斯州的Shell化學(xué)公司得到(商業(yè)標記Kraton C1701);b)苯乙烯-乙烯丁烯嵌段共聚物(SEB)，苯乙烯和橡膠比約0.41，可從Shell化學(xué)公司得到(標記 TRW-7-1511);C)苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段橡膠(SEBS)，它不增塑，苯乙烯和橡膠比約為0.16，比重約0.90，750%的延伸率，300%模量(按ASTM D-412)為350磅/平方英寸，可從Shell化學(xué)公司得到(商業(yè)標記kroton C1657)。其它的苯乙烯-橡膠或苯乙烯-橡膠-苯乙烯嵌段共聚物，有苯乙烯-異戊二烯橡膠(SI)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)橡膠、苯乙烯-丁二烯(SB)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡膠。Kraton D1107可作為SIS的一個例子，而Kraton D1102可作為SBS的一個例子，二者均可從Shell化學(xué)公司得到。
可用于本發(fā)明的半液體橡膠有同粘度的聚異丁烯，它的Flory分子量約在20000～70000之間，其中典型的是Flory分子量大約為42，600～46，100，比重約0.91，Brookfield粘度值在350°F(約177℃)時大約為26，000～35，000厘泊的聚異丁烯，它可從德克薩斯州的Exxon化學(xué)公司得到(商業(yè)標記Vistanex LM-MS)。其它一些被認為是有用的橡膠，有丁基橡膠、乙丙橡膠(EPR)、乙烯-丙烯二烯共聚物橡膠(EPDM)和氯丁橡膠，其穆尼(Mooney)粘度ML1+8在100℃時(按ASTM D-1646)大約在20和90之間。適合上述要求的橡膠有丁基077，Vistalon 404，Vistalon 3708，和氯丁基1066，這些產(chǎn)品都能從Exxon化學(xué)公司得到。粘度值(38℃時)在大約40，000和400，000厘泊之間的解聚橡膠也可供使用。DPR75就是一個例子，它可從新譯西州的Hardman股份有限公司得到。
已經(jīng)用一種基本上與農(nóng)業(yè)電氣化管理局(REA)PE-89油持著試驗方法相一致的步驟，對油持著情況進行了試驗。如果用這種方法能得到滴流的油量，那么可以認為這種潤滑脂混合物沒有通過油持著試驗。另一種試驗是把30克混合物試樣在10，000轉(zhuǎn)/分條件下離心處理60分鐘，再泌出試驗后的油進行稱量。已經(jīng)測定，為了使混合物在高達60℃或80℃時能具有所要求的油持著性，室溫時它所表現(xiàn)的油分離分別不能大于7%和2.5%(按上述離心試驗來測定)。
防水材料36的混合物是用來有效地防止水進入電纜纜芯20的。為了使電纜具有良好的光學(xué)性能，要把附加到電纜上的損失降至最小。雖然防水材料的混合物的油持著特性是應(yīng)該考慮的因素，但最重要的還是電纜20的光學(xué)性能。
表1所示為幾種不同的泄漏阻止劑油分離的效果，表中油分離情況是指兩種不同的油(Drakeol 35和L100)。這第三種嵌段的含共聚物的混合物是由92%(重量比)的油，6%(重量比)的Cab-OSil N70-TS膠粒填充劑和2%(重量比的阻止劑構(gòu)成的。半液體的含橡膠的混合物LM-MS是由6%(重量比)的N70-TS膠體填充料、指定量的阻止劑以及89和84%(重量比)的Drakeol 35構(gòu)成的。
表1阻止劑 Drakeol 35 L-100%(分離量) %(分離量)2%SEP 2.5 0.72%SEB 11 3.52%(SEBS) 5 25%(LM-MS) 7 -10%(LM-MS) 2 -表11所示為幾種不含有泄漏阻止劑混合物的油分離數(shù)據(jù)。顯然，加入泄漏阻止劑比在混合物中增加膠粒的含量更能有效地防止油分離或滴流。而且，當潤滑脂中的膠粒含量增加到不發(fā)生脫水收縮點時，還將引起臨界屈服應(yīng)力的增加。因此，為了完全避免脫水收縮，如果不用泄漏阻止劑，在某些情況下要求臨界屈服應(yīng)力取較低值是不可能的。表2的數(shù)據(jù)是在使用N70-TS膠體填充料和Drakeol 35油的情況下得到的。
表2油分離煅制硅石%(重量比) 6 7 8 10油分離%(重量比) 36 28 20 14圖4所示為一種觸變物質(zhì)(例如防水材料36)在恒定應(yīng)變下的應(yīng)力一應(yīng)彎曲線圖37，它給出了一些重要的參數(shù)。在應(yīng)力一應(yīng)變曲線37的38段，材料的行為方式基本上是一個彈性固體。這一段從零應(yīng)力到臨界屈服應(yīng)力σC。與σC相對應(yīng)的應(yīng)變用γC表示1即臨界切變應(yīng)力。從定義上看，坐標σC、γC表示屈服的開始，而量σC/γC(或 (dσ)/(dγ) 對σ＜σC)通稱為材料的切變模量(Ge)。
現(xiàn)有技術(shù)認為，光纖電纜的填充材料要具有低的Ge值，然而，已經(jīng)查明，至少從某些應(yīng)用來看，填充材料的Ge低值不足以保證低的電纜損失，而參數(shù)σC(臨界屈服應(yīng)力)也要加以控制。本發(fā)明所用材料的臨界屈服應(yīng)力一般不大于70巴(在20℃時進行測量)，而切變模量小于約13千巴(20℃時)。
圖4應(yīng)力-應(yīng)變曲線39段，表示當應(yīng)力增加時應(yīng)變增量的增加數(shù)值。應(yīng)力σγ是在給定應(yīng)變率γY(它是與應(yīng)力σY相應(yīng)的應(yīng)變)時材料所能支持的最大應(yīng)力值。當應(yīng)變超過γY時，應(yīng)力首先下降(如曲線段40所示)，當應(yīng)變繼續(xù)增加，應(yīng)力變得不再與應(yīng)變有關(guān)(如曲線段41所示)。因此，當γ＞σY時，防水材料表現(xiàn)了一種類似液體的行為。
加填料電纜20的填充料混合物，一般含約77-95%(重量比)的油。如用泄漏阻止劑且阻止劑是橡膠嵌段共聚物，那么油的含量一般在大約90～95%(重量比)。再者，如果泄漏阻止劑是半液體橡膠，那么油的含量一般在大約77～91%(重量比)。此外，混合物中至多包括15%(重量比)(最好是至多10%(重量比))的膠體顆粒。如果膠體顆粒是煅制硅石，那么一般含量范圍為2～約10%(重量比)，對某些應(yīng)用來說，通常最佳范圍為5～8%(重量比)?；旌衔镏行孤┳柚箘┑暮恳话慵s0.5～15%，對嵌段共聚物橡膠來說，通常最佳范圍約0.5～5%，而對半液體橡膠，通常最佳范圍約3～15%(重量比)。混合物中也可含有少量的氧化穩(wěn)定劑和其它添加劑，它們是可以任意選擇的。例如，穩(wěn)定劑可以是四個甲烷(tetrakis methane)，它可以從Ciba-Ceigy公司得到(商業(yè)標記Irganox 1010)。一般來說，油、膠體顆粒和泄漏阻止劑(如果用的話)的量，約為混合物總量的99%或大于99%(重量比)。
表3所示為示范性混合物，可從混合物重量比來進行分析。這些混合物都是用公知的方法來制備的，一般可先把調(diào)和油、泄漏阻止劑、抗氧化劑和膠粒材料放在室溫和大氣壓力下，然后再放在室溫和部分真空(一般真空壓強小于約300乇)條件下進行組合。某些混合物，例如E，可邊攪拌邊加熱到約150℃，再在該溫度下保持4小時左右。然后可計算所得到的混合物，包括用錐一板式流變儀測定某些σC和Ge。表3也給出了這些性能的示范性簡要說明，所有σC和Ge的測量溫度約為20℃。
在表3所公開的所有混合物例中，例A是最好的一個。用(a)表示的應(yīng)力值，在測定時沒有經(jīng)過時效處理，而用(b)表示的那些值則經(jīng)過指定時間的時效。雖然在表3的許多混合物例中使用了泄漏阻止劑，但有些并沒有經(jīng)過滴流試驗。然而，用表3中任何一種混合物填充的電纜，其光學(xué)性能都能滿足要求。
本發(fā)明混合物的機械性能，是膠體顆粒含量的函數(shù)。例如，已經(jīng)測定，σC以及Ge均隨著膠粒含量的降低而降低。
用來填充本發(fā)明電纜纜芯的防水材料36，它在一個足夠低的應(yīng)力下就可屈服，以致于當電纜在受載或彎曲時光纖維24-24和單元體22-22能在芯子內(nèi)移動，這種情況是十分有利的。流變屈服的填充材料使光纖維能在管子34內(nèi)移動，將降低光纖維上的應(yīng)力并延長光纖維的壽命。
正如前面所述，本發(fā)明電纜可以由不絞合在一起的單元體制成(如最佳實施例)，也可以由絞合單元體或具有擺動的絞距的單元體制成。當然，最好采用非絞合式單元體，因為這樣可省去絞合設(shè)備并提高線速度。
管子34可以認為是電纜20包皮組織42的一個組成部分?，F(xiàn)回到圖1和圖2，由圖中可以看出在管子34上面，還設(shè)置了包皮組織的其它一些組成部分，它們包括襯墊層43和一組加強構(gòu)件48-48、一個中間套管50(由聚乙烯制成)、另一個襯墊層52和另一組加強構(gòu)件56-56以及一個外套管58。兩個套管均由聚乙烯制成，但它們也可由其它塑料制成。而且套管的材料還可彼此不一樣。加強構(gòu)件在最佳實施例中是鋼絲，但顯然其它材料(金屬材料或非金屬材料)也可用來做加強構(gòu)件。
請參見附圖中的圖5，圖中所示為一臺概括地用數(shù)字70表示的、可用來制造本發(fā)明電纜的裝置。在裝置70中用放料器71(見圖5和圖6)來提供多根包復(fù)光導(dǎo)纖維24-24以形式每個單元體22。光纖維24-24中的每一根都是從繞線軸73上放出來的，繞線軸73裝在支架76上。供料繞線軸73-73裝在(可轉(zhuǎn)動地)生產(chǎn)線軸線79的一側(cè)或沿軸線79設(shè)置，使它們處于阻滯狀態(tài)以在纖維上施加所需要的反拉力。
接著，構(gòu)成單元體的光纖維24-24繼續(xù)向前，逐漸相互并置，并通過裝置75，裝置75將有效地給在此組合的單元體扎上繃扎帶32。如前所述，光纖維24-24并沒有按公制絞距組合在一起。換句話說，光纖維沒有絞合而絞距一般來講是無窮大。當然，當光纖維24-24組合在一起時，光纖維之間也可能有某種交叉從而產(chǎn)生少許并非有意識要出現(xiàn)的絞合，但在這種絞合中光纖維相對位置的改變也不會超過360℃。
在光纖維24-24已組合成單元體之后，它們又向前穿過一個導(dǎo)管(未畫出)和一個小室(它們就象通常用的十字頭擠壓機的芯管的模槽)，在擠壓機中，前面已作過描述的防水材料36將被引入纜芯并包圍在纜芯周圍。其結(jié)果是使纜芯每個單元體22的光纖維24-24之間，以及單元體22-22之間的電纜橫截面部位都充填了防水材料36。從充填室出來后，充填過的纜芯再向前穿過擠壓機86的芯管，這個擠壓機86是用來在單元體周圍擠出塑料管34的。該管為所有單元體22-22共有。
如前所述，應(yīng)該認為本發(fā)明電纜也可以是指一種空心電纜，它不含有填充材料。這種橫截面的單元體22-22在穿過擠壓機86之前，先經(jīng)過裝置81，裝置81是用來供給由塑料(如IEFLON聚四氟乙烯)制成的帶子82的。帶子用公知的方法纏繞在芯子上以形成一個芯狀纏繞，其作用如同一個熱阻擋層，它在擠壓管子34時能保護單元體。
當被包封起來的芯子21向前穿過擠壓機86時，被包封起來的芯子周圍被擠上一層塑料，從而形成一個內(nèi)套管34，它是一根公用管。加有套管的芯子離開擠壓機86后，將再經(jīng)過一個受負壓作用的冷卻低槽88。這使得管子34在芯子21脹開并在冷卻時從外部把尺寸確定下來。因此，在芯子21周圍形成的管子34，其封裝密度能容許在芯子和管子之間以及在管子和包皮組織的受力部分之間發(fā)生相對移動。
然后，經(jīng)過冷卻和加有套管的芯子再通過裝置91，該裝置在套管周圍加上襯墊層43。接著，加有套管的芯子向前通過一個供給縱向加強構(gòu)件48-48的出料組合裝置95。組合裝置95已在美國專利US-4，446，686中公開。
裝置95內(nèi)裝有多個形成加強構(gòu)件48-48的線料的繞線軸。將受到控制的反拉力作用在繞線軸上。出料組合裝置95用來把線料彼此隔開成螺旋形地纏繞在襯墊層43上。
電纜的芯部結(jié)構(gòu)通過出料組合裝置95后，通過擠壓機101的芯管，該擠壓機是用來加裝中間套管50的。與此同時，加強構(gòu)件所用的線料由供料繞線軸給出，并沿貼近電纜芯部結(jié)構(gòu)的路線(此路線大體上是電纜的縱軸)送進。在加強構(gòu)件進入擠壓機之前，它們將分布在預(yù)定的螺旋絞距上。
在電纜芯子結(jié)構(gòu)周圍擠上中間套管50并把它放在低壓槽103中冷卻后，由裝置105再加裝第二層襯墊層52。接著部分完工的電纜結(jié)構(gòu)再向前通過第二個加強構(gòu)件給料組合裝置107，和擠壓機108，它們與給料組合裝置95以及擠壓機101相似。它們是用來把加強構(gòu)件56-56螺旋形地纏繞在中間套管上，并在其上擠上外套管58的。此后，加了外套管的芯子向前通過冷卻低壓槽109。
電纜20是一種轉(zhuǎn)距平衡式電纜，這很有好處。兩層加強構(gòu)件以相反的方向螺旋式地纏繞，以便使兩層加強構(gòu)件在受到拉力載荷時，能繞電纜縱向軸產(chǎn)生數(shù)值相等但方向相反的轉(zhuǎn)距。這能使電纜20在受到持續(xù)的拉力載荷時有可能出現(xiàn)的扭絞現(xiàn)象得以消除。
在擠上外套管58之后，但在把電纜20繞緊之前，要讓芯子21與包皮組織42相結(jié)合(在包皮已經(jīng)被拉長某個預(yù)定數(shù)量后)。在制造電纜20過程中所說的“結(jié)合”，是指芯子21和包皮組織42之間的相對運動基本上為0。按美國專利US-4，446，686中所公開的方法和裝置可以做到這一點。
裝置110(圖5)可用來拉長包皮組織42(通過施加拉力)，從而容許芯子21相對于包皮組織發(fā)生移動。在包皮組織42已經(jīng)相對芯子20被拉長后，可將芯子與包皮組織結(jié)合起來以防止芯子和包皮組織之間出現(xiàn)相對運動。這種結(jié)合是暫時性的，因為芯子21將接著與包皮組織脫離結(jié)合，從而使得它們之間有可能發(fā)生相對運動。外皮組織42在不受拉力作用時能發(fā)生彈性恢復(fù)，因為它的組織結(jié)構(gòu)中所包含的加強構(gòu)件具有較高的彈性模量。完成包皮的伸長和結(jié)合是為了使得芯子21和包皮組織42的長度總比例，在伸長后的包皮組織42恢復(fù)原狀時為預(yù)定值。當把電纜20繞緊后，包皮組織已大體上恢復(fù)了原樣，而在放電纜并將其裝在工地上時，芯子與包皮的長度比已經(jīng)是所要求的長度比了。
結(jié)合裝置110包括一個直線型絞車112和一個結(jié)合絞纜輪115(圖5和圖7)，它們協(xié)同動作，在包皮被拉長后并受拉力作用時完成結(jié)合工作。絞纜輪115與直線絞車112合作，可實現(xiàn)包皮拉長和結(jié)合。絞纜輪115可轉(zhuǎn)動地裝在機座117的側(cè)支架之間并由一馬達驅(qū)動。從絞纜輪115出來的電纜20，被送進接收盤120。直線絞車112是一種速度恒定的裝置，但結(jié)合絞纜輪115的轉(zhuǎn)動速度卻是可變的。通過一個反饋控制系統(tǒng)，可控制絞纜輪的速度以使得作用在包皮組織42上的拉力符合要求。
絞纜輪115具有一個導(dǎo)向裝置，它使絞纜輪上電纜20各個連續(xù)的繞圈，能在絞纜輪輪轂124的表面122上作橫向移動。翼片126(圖7)裝在框架128上，并靠近輪轂124。當絞纜輪轉(zhuǎn)動時，翼片126使電纜20的繞圈分開并使各個連續(xù)的繞圈都移向絞纜輪法藝盤129-129中的一個法蘭盤。繞圈跨在輪轂124上從一點向出點的移動，是借助于輪轂122的錐度(圖7)實現(xiàn)的，因此最大的直徑靠近每個卷繞圈的入點，而最小直徑在卷繞圈的出點。
當包皮組織在直線絞車112和大絞纜輪115之間被拉長后，即可將芯子21與包皮組織42相結(jié)合。包皮組織42在直線絞車112和絞纜輪115之間產(chǎn)生的變形量，與芯子21總的變形量相等?？傋冃问菐缀巫冃闻c纖維出料時受拉力作用而產(chǎn)生的變形的和，如果需要的話，還包括為獲得1.0000和約1.0015之間的最佳芯子-包皮長度比而確保芯子21最終生產(chǎn)的長度超過包皮42長度的變形增量。包皮組織42上的拉力可通過控制絞纜輪115的轉(zhuǎn)速來進行控制，以補償由于纖維中心偏離包皮中心軸而引起的幾何變形。包皮組織42上所需要的拉力是可以變化的，因為幾何變形是隨芯子21中單元體22-22數(shù)量的不同而變化的。
電纜20是在包皮組織42被拉長的情況下在絞纜輪115上進行卷繞的，它卷繞的數(shù)應(yīng)多到足以使包皮組織42和芯子21的結(jié)合能在包皮被拉長的情況下進行。已發(fā)現(xiàn)圈數(shù)為3時就可以了，而圈數(shù)為5則超過了合適的程度。裝置70上有一個作用在芯子21上的反拉力。芯子21和包皮組織42之間的結(jié)合，是以結(jié)合時芯子在反拉力作用下不能相對包皮發(fā)生滑動為充分條件的。在結(jié)合裝置的輸出端要加一個較小的力，以平衡另一端的反拉力。輸出端的這個小拉力，是通過纖維芯子21的重量和摩擦力，作用在從絞纜輪115到接收盤120之間的一段較小的長度上的。
下面這個要求對順利地結(jié)合芯子21和包皮組織42來說是十分重要的，即結(jié)合絞纜輪115上電纜20每一圈的直徑，要大于繼續(xù)卷繞的下一圈的直徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，若依次遞增每圈的直徑，將使作用在芯子21上的拉力也增加。在這種裝置中增加作用在芯子21上的拉力。能使芯子在管子中靠向絞纜輪一側(cè)，并因此使幾何變形增加。電纜20經(jīng)過若干個絞纜輪的動作(它們在至少兩個連著排列的絞纜輪之間增大了直徑)，也會使芯子短缺的情況有所加劇。這種情況象用泵打氣一樣是逐漸累積起來的。結(jié)合絞纜輪115的直徑比所有順次排列的絞纜輪的直徑都大，也比后面接著進行卷繞的電纜20的卷繞圈(無論是在結(jié)合時還是在失去結(jié)合時)的直徑要大。
結(jié)合絞纜輪115的直徑相對大一些也是很重要的。如前所述，芯子21是圍繞絞纜輪運動的。理想的定位線是沿電纜20的中心軸線。絞纜輪越大，電纜20的每一增量越逼近于直線。如果絞纜輪的直徑無窮大，那么芯子每一增量的長度就與中心軸線上的增量相等。使所用絞纜輪115的直徑相對大一些的另一個原因是，絞纜輪直徑越小，要用于補償芯子21短缺時所需要的力越大。芯子短缺是與絞纜輪直徑無關(guān)的;然而，為了得到幾何變形而用絞纜輪圓周長的百分比來表達這種短缺時，這個百分比就變得和絞纜輪直徑有關(guān)了。因此，直徑較小的絞纜輪其包皮組織42的伸長必然比直徑較大的絞纜輪的來得大，由于幾何變形隨絞纜輪115直徑的減小而增大的結(jié)果，為補償幾何變形而拉長包皮42所需要的拉力就要增加。在一個最佳實施例中所用的結(jié)合絞纜輪(其直徑約為9英呎)能解決這些問題。
結(jié)合是暫時性的。當電纜20大體上不受拉力作用時，由于組合的包皮組織彈性恢復(fù)到原來的長度，所以芯子21和包皮組織42之間失去結(jié)合，而且它們二者的長度也基本相等。在最佳實施例中，當電纜20離開絞纜輪115并被送到接收盤120時，電纜20失去結(jié)合。作用在介于結(jié)合絞纜輪115和接收盤120之間這一段纜芯21上的拉力，基本上為0。位于接收盤之上的包皮組織42，一般來說受到的拉力相當小，它只夠用來提供繞緊的包裝，這對于發(fā)運和/或后處理工序來說是合適的。當電纜20已經(jīng)被卷繞在接收盤120上之后，在絞纜輪115輸出端上已隨著包皮組織42推進過去足夠的芯子21，這使得芯子與包皮組織之比達到預(yù)定值，而芯子和包皮組織是脫離結(jié)合的。
一般尋求的目標是在把電纜20裝到工地上時，電纜包皮組織42和芯子21之間的長度差為零。撤掉(大體上)全部拉力，會引起包皮組織42發(fā)生一定量(這個量與電纜幾何變形以及出料變形之和相等)的恢復(fù)，從而使芯子和包皮組織的長度基本相等。然而，如前所述，在最佳實施例中，包皮組織42的伸長量等于芯子變形的總量，除了幾何變形之外它還包括一個預(yù)定的增量。因此，當包皮組織42發(fā)生彈性恢復(fù)時，芯子長度略為超過包皮長度，而且芯子也受到一點擠壓載荷的作用。
本發(fā)明的電纜解決了現(xiàn)有電纜所碰到的一些問題。因為它有一個能封住單元體的公共管，所以它顯得相當緊湊。因為纖維以及(在最佳實施例中)單元體沒有絞合，所以其制造成本也較其它電纜便宜。而且，由于光纖維是裝在一個電纜中的，所以也沒有附加的損失。已經(jīng)查明，本發(fā)明電纜的防水材料(其σC≤70巴)可使電纜名義附加損失小于約0.1dB/Km(分貝/千米)。而且，電纜的機械性能也十分優(yōu)良。因為沒有內(nèi)加強構(gòu)件，所以已經(jīng)消除了加強構(gòu)件損壞光纖維的可能性。
如前所述，本發(fā)明電纜不只限于有填充料的電纜。就空心電纜130(圖8)而言，可在芯子133和塑料管134之間加入一種塑料芯繞材料132。電纜130至少包括一個，一般來說包括多個單元體136-136，每個單元體具有多根光纖維24-24，它們被一根繃扎帶138緊扎在一起。與有填充料的電纜20一樣，電纜130的光纖維24-24一般來說也具有無窮大的絞距長度，或者換句話說，它們不是有意識地絞合在一起的。然而，有些部分也可能呈波浪形分布。電纜130的其余部分的標號與圖1中所用的標號相同。
雖然光纖維24-24不是絞合在一起的，但單元體136-136也可以具有擺動的絞距或絞合在一起(圖9)。在這種配置中，單元體是由繃扎帶緊緊地扎在一起的。
電纜例1按本發(fā)明制成的一種電纜，它裝有兩個單元體，每個單元體均具有12個信號模式，壓平的包復(fù)金屬的光纖維，光纖維的外徑(按包復(fù)層測量)為0.0096英吋。單元體和光纖維均未絞合。單元體被擠上一層以聚氯乙烯(PVC)-聚乙烯醇縮乙烯醛(EVA)接枝共聚物為主的塑料，這層塑料所形成的管子的內(nèi)徑為0.017英吋，纜芯中用了表3中例A所列的防水材料。包皮組織為用鋼加強的交叉簾布帶(如圖1所示)，其外徑為0.41英吋，1310毫微米和1550毫微米電纜的名義附加微彎損失為0dB/Km。1310毫微米和1550毫微米電纜的最終電纜損失則分別為0.38dB/Km和0.24dB/Km。
電纜例2這種電纜的結(jié)構(gòu)與例1電纜結(jié)構(gòu)相同，但它的包皮是一個由銅質(zhì)屏蔽物、不銹鋼疊層以及聚乙烯組成的套管。這種包皮能防侵蝕和雷電。它在1310毫微米和1550毫微米時附加損失均為0dB/Km。測出的最終電纜損失在1310毫微米時為0.38dB/Km;在1550毫微米時為0.22dB/Km。
權(quán)利要求
1.一種光纖電纜，它由下列幾部分組成多根光纖維，它們可基本上沿著電纜縱向軸線方向伸展；一根管子，它由塑料制成且能封住多根光纖維，多根光纖維的橫截面積與管子內(nèi)橫截面積之比不超過某個預(yù)定值，管子基本上平行于電纜的縱向軸線；一個加強構(gòu)件；以及一個套管，它由塑料制成且能封住上述管子。
2.按權(quán)利要求
1的電纜，其特征在于，每根光纖維都有一層包復(fù)層多根包復(fù)光纖維的橫截面積與管子內(nèi)橫截面積之比不超過約0.5。
3.按權(quán)利要求
1的電纜，其特征在于，在多個單元體周圍設(shè)置一根公共管，每個單元體由多根光纖維組成且由一根繃扎帶纏繞，多個單元體被封在一種由塑料制成的相當柔韌的帶狀物中，這種帶狀物設(shè)置在單元體和管子之間。
4.按權(quán)利要求
3的電纜，其特征在于，單元體是絞合在一起的。
5.一種光纖電纜，它由以下幾部分組成多個單元體，每個單元體均由多根光纖維組成，光纖維不是有意識地絞合在一起的，它們所形成的單元體可沿電纜伸展，單元體上纏繞繃扎帶;一根管子，它由塑料制成且能封住多個單元體，多根光纖維的橫截面積與管子內(nèi)橫截面積之比不超過某個預(yù)定值，管子基本上平行于電纜的縱向軸線。一種防水材料，它被設(shè)置在管子內(nèi)，它能在大體上把光纖維之間以及單元體和管子之間的空隙填滿，防水材料具有一個臨界屈服應(yīng)力和一個切變模量，當防水材料受到某種預(yù)定應(yīng)力作用時，它能允許單元體隨芯子發(fā)生移動。一種加強構(gòu)件;以及一個套管，它由塑料制成并能封住上述管子。
6.按權(quán)利要求
5的光纖電纜，其特征在于，防水材料的臨界屈服應(yīng)力在20℃時不大于約70巴，而切變模量在20℃時不小于約13千巴。
7.按權(quán)利要求
6的光纖電纜，其特征在于，每個單元體的絞距平行。
8.按權(quán)利要求
6的光纖電纜，其特征在于，每個單元體的絞距絞合。
9.按權(quán)利要求
6的光纖電纜，其特征在于，管子是公共管，它能封住多個單元體，僅由防水材料把單元體彼此分開，每根光纖維有一包復(fù)層，所說的面積比預(yù)定值為0.5，管子長度不大于各單元體內(nèi)纖維的長度。
10.按權(quán)利要求
9的電纜，其特征在于，防水材料的成分包括a)77-96%(重量比)的油，它可由下列這組材料中選出ⅰ.石蠟油，它最小比重為約0.86，凝固點小于-4℃，型號為ASTM103，104A或104B型;ⅱ.環(huán)烷油，它最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，型號為ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重約0.83，凝固點小于18℃;ⅳ.上面三種油的任何混合物;b)2-15%(重量比)的疏水鍛制硅石膠體顆粒。
11.按權(quán)利要求
9的電纜，其特征在于，防水材料的成分包括a)77～95%(重量比)的油，它可由下列這組材料中選出ⅰ.石蠟油，最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，為ASTM103，104A或104B型。ⅱ.環(huán)烷油，最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，為ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重約0.83，凝固點小于18℃;ⅳ.以甘油三酸脂為主的植物油;ⅴ.聚丙烯油;ⅵ.氯化石蠟油，其含氯量約30～75%(重量比)，25℃時粘度為100～10，000厘泊;ⅶ.聚合酯類;b)2～15%(重量比)的膠體顆粒，可從疏水煅制硅石，親水煅制硅石，淀積硅石，以及粘土和BET面積約為50～400米2/克的膠體顆粒中選出。
12.按權(quán)利要求
11的電纜，其特征在于，防水材料中還含有最多達15%(重量比)的泄漏阻止劑，它可從下列橡膠中選出苯乙烯橡膠;苯乙烯-橡膠-苯乙烯的嵌段共聚物，其中苯乙烯與橡膠之比約0.1～0.8;半液體橡膠，其Flory分子量在20，000～70，000之間;丁基橡膠;乙丙橡膠;乙烯-丙烯二烯共聚物橡膠;氯丁橡膠，其穆尼(Mooney)粘度在100℃時約為20～90;解聚橡膠，其粘度在38℃時為40，000～400，000厘泊;防水材料中油、膠體顆粒和泄漏阻止劑的含量至少為99%(重量比)。
13.按權(quán)利要求
12的電纜，其特征在于，防水材料成分中合約90～95%(重量比)油、約2-10%(重量比)膠體顆粒。
14.一種制造光纖電纜的方法，它包括以下步驟組裝多根光纖維(不進行有意識的絞合)以形成一個由單元體構(gòu)成的芯子;把單元體沿進料路徑往前送進裝上包皮(它能封住單元體)，此步驟包括以下步驟把單元體封裝在一個由塑料制成的管子中，管子分布在單元體周圍，且與電纜縱向軸線基本上平行，光纖維橫截面積與管子內(nèi)橫截面積之比不超過某個預(yù)定值;在管子周圍設(shè)置加強系統(tǒng);在加強構(gòu)件的周圍擠上一層塑料蒙皮。
15.按權(quán)利要求
14的方法，其特征在于，讓多個單元體沿進料路徑往前送進，并完成裝外皮的工作，以便封住多個單元體。
16.按權(quán)利要求
15的方法，其特征在于，把多個單元體絞合起來。
17.按權(quán)利要求
15的方法，其特征在于，把多個單元體按擺動的絞距絞合在一起。
18.按權(quán)利要求
14的方法，其特征在于，在管子和單元體之間，以及在纖維之間的空隙中加入防水材料，防水材料的臨界屈服應(yīng)力不超過約70巴(在20℃時)，切變模量小于約13千巴(在20℃時)，而且每根光纖維均具有一層包復(fù)層，它們的面積比預(yù)定值為0.5。
19.按權(quán)利要求
18的方法，其特征在于，防水材料的成分包括a)77～95%(重量比)的油，它可由下列這組材料中選出ⅰ.石蠟油，它最小比重為約0.86，凝固點小于-4℃，型號為ASTM103，104A或104B型;ⅱ.環(huán)烷油，它最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，型號為ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重約0.83，凝固點小于18℃;ⅳ.上面三種油的混合物;b)2～15%(重量比)的疏水煅制硅石膠體顆粒。
20.按權(quán)利要求
18的方法，其特征在于，防水材料的成分包括a)77～95%(重量比)的油，它可由下列這組材料中選出ⅰ.石蠟油，最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，為ASTM103，104A或104B型;ⅱ.環(huán)烷油，最小比重約0.86，凝固點小于-4℃，為ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重約0.83，凝固點小于18℃;ⅳ.以甘油三酸酯為主的植物油;ⅴ.聚丙烯油;ⅵ.氯化石蠟油，其含氯量為30～75%(重量比)，25℃時粘度在100～10，000厘泊之間;ⅶ.聚合酯類;ⅷ.任何由上列物質(zhì)組成的混合物;b).2～15%(重量比)的膠體顆粒，可從疏水煅制硅石，親水煅制硅石、淀積硅石。以及粘土和BFT面積約為50～400米2/克的膠體顆粒中選出。c)重量比不大于15%的泄漏阻止劑，可從下列橡膠中選出苯乙烯橡膠，苯乙烯-橡膠-苯乙烯的嵌段共聚物，其中苯乙烯與橡膠之比約0.1～0.8;半液體橡膠，其Flory分子量在20，000～70，000之間;丁基橡膠;乙烯-丙烯橡膠;乙烯-丙烯二烯共聚物橡膠;氯丁橡膠，其穆尼(Mooney)粘度在100℃時約為20～90，解聚橡膠，其粘度在38℃時為40，000～400，000厘泊;防水材料中上述組分a)、b)和c)的合量至少為混合物的99%(重量比)。
21.按權(quán)利要求
18的方法，其特征在于，把加強系統(tǒng)沿管子周圍設(shè)置的步驟包括在管子上沿一個方向螺旋式地纏上(第一批)多根金屬線;在第一批多根金屬線上擠上一個塑料的中間套管;在中間套管上再沿相反方向纏上第二批多根金屬線;在第二批多根金屬線上再擠上一個塑料的外套管。
22.按權(quán)利要求
21的方法，其特征在于，以包皮組織(它能封住芯子)長度為準來控制光纖纜芯的長度，在這種情況下芯子和包皮組織之間能發(fā)生相對移動，且包皮組織所包含加強構(gòu)件的彈性模量較高。
23.按權(quán)利要求
22的方法，其特征在于，控制芯子和包皮組織的長度比包括以下步驟通過給包皮組織施加拉力，沿進料路徑的某個部分，以芯子為準把外皮組織拉長;通過把電纜繞絞纜輪轉(zhuǎn)過幾圈(此圈數(shù)是預(yù)先規(guī)定的)，把芯子結(jié)合到已經(jīng)被拉長的包皮組織上，這樣做可防止它們之間的相對運動，電纜繞在絞纜輪上的任一圈的直徑，都比在此后再繞的后一圈直徑要大，按此方法卷繞結(jié)合好電纜，而所說的結(jié)合步驟與拉長步驟相配合，便芯子有足夠的附加長度(相對于包皮組織)被往前送進，結(jié)果是芯子和包皮組織的長度比，在拉力減小以及包皮組織允許發(fā)生彈性恢復(fù)而回到原來長度后，達到某個預(yù)定的數(shù)值。
24.按權(quán)利要求
23的方法，其特征在于，沿進料路徑把包皮組織拉長，絞纜輪的轉(zhuǎn)動速度要大到能讓卷在輪上的電纜圈受到拉力的作用，此拉力是用來拉長包皮組織從而使芯子能相對于已拉長的包皮組織往前送進一段足夠的附加長度，使得芯子的長度基本上等于包皮組織的長度。
專利摘要
一種光纖電纜有一個由多個單元體組成的芯子。單元體由多根光纖維構(gòu)成，光纖維組裝時未經(jīng)有意識的絞合。多個單元體被封在一根公共管中，管內(nèi)設(shè)置了防水材料以填充光纖維間和單元體間的空隙。防水材料的臨界屈服應(yīng)力不超過約70巴(20℃)，切變模量小于約13千巴(20℃)。公共管之外有非金屬或金屬加強構(gòu)件、塑料內(nèi)套管、另一層加強構(gòu)件以及塑料外套管。光纖維能在電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)移動而避免受到不適當?shù)膽?yīng)力作用。
文檔編號G02B6/44GK86105424SQ86105424
公開日1988年3月9日 申請日期1986年8月29日
發(fā)明者查理斯·亨利·加特希德, 安德魯·約翰·帕魯斯卡, 帕布胡布?！み_亞海·帕塔爾 申請人:美國電話電報公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan