專利名稱：樹脂—充填型光導(dǎo)纖維組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光導(dǎo)通訊等領(lǐng)域中使用的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件。
在光導(dǎo)纖維通訊等領(lǐng)域內(nèi)，樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件是由多根光導(dǎo)纖維芯線集聚并用樹脂組配在一起而成的。樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件的結(jié)構(gòu)如

圖1所示。在圖1中，樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件1包括位于組件1中心的受拉構(gòu)件2、排列在受拉構(gòu)件2周圍的光導(dǎo)纖維芯線3、用于固定受拉構(gòu)件2和光導(dǎo)纖維芯線3的內(nèi)層組件充填物4及包覆在內(nèi)層組件充填物4上的外層組件包覆物5。將多根光導(dǎo)纖維組件1再進(jìn)一步集聚就成為敷設(shè)水底的光導(dǎo)纖維電纜(光纖水底電纜)。
在該光導(dǎo)纖維組件1中，外層組件包覆物5是由較硬的樹脂(如紫外光固化樹脂，在下文簡寫為UV樹脂)制成的，因此材料5可用來保護(hù)光導(dǎo)纖維芯線2免受外力的影響。內(nèi)層組件充填物4是由較軟的樹脂(如UV樹脂)所構(gòu)成的，它用來松弛外力的作用，由此保護(hù)光導(dǎo)纖維芯線2。通常，UV樹脂能迅速固化并由此帶來高的生產(chǎn)率，因此，它們可用作光導(dǎo)纖維組件的填充物。
為了防止由于外力作用而使光導(dǎo)纖維組件遭受破壞，用作外層組件包覆物5的樹脂材料應(yīng)優(yōu)選具有高的撕裂伸長比。因此，通常采用具有撕裂伸長比高達(dá)約7％的樹脂作為外層組件包覆物的材料。
當(dāng)實際使用上述類型的光導(dǎo)纖維組件時，對其端部必須進(jìn)行處理，剝?nèi)グ膊牧弦月冻龉鈱?dǎo)纖維芯線，并與另一光導(dǎo)纖維組件的光導(dǎo)纖維芯線相連接。因此，光導(dǎo)纖維芯線易于從光導(dǎo)纖維組件中分離出來的是優(yōu)選的。更具體地說，是易于從構(gòu)成光導(dǎo)纖維組件的充填物中分離出來。
按圖2A-2C所示，可見到光導(dǎo)纖維組件1的端部處理情況。光導(dǎo)纖維組件1的端部分成包括光導(dǎo)纖維芯線3a與3b的部分光導(dǎo)纖維組件1a及包括光導(dǎo)纖維芯線3c與3d的部分光導(dǎo)纖維組件1b。圖2A是經(jīng)端部處理的光導(dǎo)纖維組件1的側(cè)視圖。圖2B是部分光導(dǎo)纖維組件1a的橫斷面圖，圖2C是部分光導(dǎo)纖維組件1b的橫斷面圖。
從上圖中可看到，當(dāng)光導(dǎo)纖維組件1端部被分成兩部分時，內(nèi)層組件充填物4及外層組件包覆物5都分成不相等的兩部分。更具體地說，當(dāng)光導(dǎo)纖維組件1的端部被分成兩部分時，該端部的橫斷面會具有下述形狀。當(dāng)部分光導(dǎo)纖維組件1a的橫斷面呈如圖2B所示的半環(huán)狀時(如圖2B所示)，光導(dǎo)纖維組件1b的橫斷面形狀為對應(yīng)于光纖組件1a橫斷面形狀的凹口并具有釘子端狀凸出部分C。因此，光導(dǎo)纖維組件1的端部在進(jìn)行連接處理將其分開時，部分光導(dǎo)纖維組件1a與1b處在彼此分離狀態(tài)下，光纖組件1a為光纖組件1b的端部釘子端狀凸出部分C所卡住。如果用力使光纖組件1a與1b彼此分離，則光導(dǎo)纖維芯線3a與3b會破碎。而且，光導(dǎo)纖維芯線3c與3d在從光纖組件1b中分離出來時，光纖芯線3c與3d為光纖組合件1b的端部凸出部分C所卡住。如果用力將它們分開，光纖芯線3c與3d會破碎。如上所述，通常的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件的端部必然存在不易連接處理的問題。
在上述情況下提出的本發(fā)明的目的是提供一種完全免受外力影響，端部容易連接的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件。
根據(jù)本發(fā)明，提供包括其中置有多根光纖芯線的內(nèi)層組件充填物及在內(nèi)層組件充填物外表面上成形的外層組件包覆物的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件，其中構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂的撕裂伸長比為3.0-4.5％。
本發(fā)明的另一些目的及優(yōu)點將在下文的說明中列出，部分內(nèi)容可從說明中一目了然或可通過本發(fā)明的實施來獲知。本發(fā)明的目的及優(yōu)點可借助各種手段或?qū)⒏胶蟮臋?quán)利要求書中所具體指出的內(nèi)容組合起來而實現(xiàn)或獲得。
附圖的簡要說明納入并構(gòu)成詳細(xì)說明一部分的附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案所作的圖解與上述一般說明以及下述優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明一起作為對本發(fā)明原理的說明。
圖1是光導(dǎo)纖維組件的橫斷面圖；圖2A和4A是經(jīng)處理過的光導(dǎo)纖維組件端部實況的說明性圖解；圖2B是光導(dǎo)纖維組件沿圖2A中IIB-IIB方向的橫斷面；圖2C是光導(dǎo)纖維組件沿圖2A中IIC-IIC方向的橫斷面；圖3是根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)纖維組件的一個實施例的橫斷面；圖4B是光導(dǎo)纖維組件沿圖4A中IVB-IVB方向的橫斷面；圖4C是光導(dǎo)纖維組件沿圖4A中IVC-IVC方向的橫斷面；
圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)纖維組件的另一些實施例的橫斷面；圖7A是采用本發(fā)明光導(dǎo)纖維組件的光纖水底電纜的橫斷面圖；圖7B是圖7A中光導(dǎo)纖維組件放大后的簡圖。
本發(fā)明的光導(dǎo)纖維組件包括其中置有多根光導(dǎo)纖維芯線的內(nèi)層組件充填物及在內(nèi)層組件充填物外表面上形成的外層組件包覆物。光纖組件的特征在于構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂具有3.0-4.5％的撕裂伸長比。具體地說，構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂具有約3.5％的撕裂伸長比。
如上所述，具有撕裂伸長比范圍為3.0-4.5％的外層組件包覆物在光纖組件連接時，光纖組件端部被分開時會具有適當(dāng)?shù)男螤睢＞哂羞@種形狀的部分光纖組件及光纖芯線不會被端部凸出物卡住。因此，光導(dǎo)纖維芯線連接處不會發(fā)生脫離，光纖組件也不會受外力作用而損壞。該注意的是，撕裂伸長比越低，耐撕裂性能越好，然而，如果撕裂伸長比低于3％，當(dāng)施加外力時會發(fā)生塑性變形，以至不能用于光纖組件中。反之，如果撕裂伸長比超過4.5％，耐撕裂性能惡化，以至難以進(jìn)行端部良好的處理。
構(gòu)成本發(fā)明外層組件包覆物的樹脂實例是UV樹脂，熱固性樹脂、電子束固化樹脂等。對于UV樹脂來說，氨基甲酸酯丙烯酸酯基類是特別優(yōu)選的。構(gòu)成本發(fā)明內(nèi)層組件充填物的樹脂實例是UV樹脂、熱固性樹脂、電子束固化樹脂等?？紤]到可加工性，這些樹脂中以UV樹脂為優(yōu)選。在此情況下，考慮到殼體效應(yīng)，構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂優(yōu)選不同于構(gòu)成內(nèi)層組件充填物的樹脂。
在本發(fā)明中，撕裂伸長比的數(shù)值是按照J(rèn)IS K6301(1975)試驗方法所得到的撕裂伸長求得的。更具體地說，由厚度為70μm的片村制成試片(B型)，在撕裂速率為1mm/min下測量其撕裂伸長。根據(jù)測量數(shù)值計算撕裂伸長比。試片上由于撕裂而斷裂前刻線間的距離除以試片斷裂后刻線間距離可得撕裂伸長。對于構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂為固化樹脂的情況，試片應(yīng)由預(yù)先固化樹脂得到的片材來制備。如在UV樹脂情況下，制備試片的片材應(yīng)預(yù)先經(jīng)金屬鹵化物燈以約1000J/cm2的紫外光(UV光)進(jìn)行照射。
現(xiàn)根據(jù)附圖對本發(fā)明的一個具體實施方案進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案的光導(dǎo)纖維組件的橫斷面圖。光纖組件11包括置有外保護(hù)層12a予以包覆的受拉構(gòu)件12、四根以螺旋狀圍繞受拉構(gòu)件12排列的光導(dǎo)纖維芯線13，用于固定和埋置受拉構(gòu)件12和光纖芯線13的內(nèi)層組件充填物及圍繞內(nèi)層組件充填物14的外層組件包覆物15。
受拉構(gòu)件12置于光導(dǎo)纖維組件橫斷面的中心位置，以便防止光導(dǎo)纖維受到過度的拉伸。受拉構(gòu)件的實例為鋼絲、鋼琴絲等。受拉構(gòu)件12的外徑?jīng)Q定于光纖組件的外徑，考慮到占空系數(shù)約0.3-1.2mm是優(yōu)選的。在采用鋼絲作為受拉構(gòu)件12的情況下，鋼絲表面可用電鍍或類似方法加以處理。
外保護(hù)層12a材料的實例是UV樹脂、熱固性樹脂、電子束固化樹脂等。外保護(hù)層的厚度因考慮到占空系數(shù)應(yīng)優(yōu)選0.02-0.2mm。
關(guān)于光導(dǎo)纖維芯線13，可以按圖3所示的以4根芯線排列，或如圖5或圖6依次以6根芯線或8根芯線排列。應(yīng)注意的是光纖芯線13通常是圍繞防拉伸金屬絲12沿縱向排列的。
內(nèi)層組件充填物14的外徑優(yōu)選約1.6-2.5mm范圍，而外層包覆物的外徑優(yōu)選約2.0-3.0范圍。
現(xiàn)敘述供理解本發(fā)明效果的另一具體實施方案。
在該具體實施方案中，用不同外徑、不同根數(shù)的光導(dǎo)纖維芯線13及各種不同撕裂伸長比的外層組件包覆物15制備各種光導(dǎo)纖維組件11。構(gòu)成該實施方案光導(dǎo)纖維組件11的光纖芯線13的類型為其外徑為0.4mm，防拉伸金屬絲12是外徑為0.6mm的鍍銅鋼琴絲。外保護(hù)層12a是厚度為0.03mm的UV樹脂。
構(gòu)成該實施方案的內(nèi)層組件充填物14的樹脂是商品名為DICFC-2111(DAINPPON I NK，撕裂伸長比16％)的樹脂，以及構(gòu)成該實施方案的外層組件包覆物15的樹脂是名為GRANDICFC-2403A(DAINIPPON INK，撕裂伸長比3.5％)的UV樹脂。
在該具體實施方案中，如在圖4A-4C所看到的，4芯線光纖組件11被分成兩部分，即含光纖芯線13a和13b的部分光纖組件11a以及含光纖芯線13c和13d的部分光纖組件11b。更具體地說，將光纖組件11分開使內(nèi)層組件充填物14近似地呈平分的部分光纖組件11a和11b的形狀。圖4A為光纖組件11在其端部連接時的側(cè)視圖，圖4B是部分光纖組件11a的橫斷面圖，圖4c是部分光纖組件11b的橫斷面圖。
在本發(fā)明中，具有較大斷面的部分光纖組件11b撕開端凸出部分C小于圖2C中所示的通常部分光纖組件11b的撕開端凸出部分C。因此，分開光纖組件11后，在分離部分光纖組件11a和11b期間，部分光纖組件11a不會被部分光纖組件11b撕開端凸出部分C所卡住。此外，在從部分光纖組件11b分離光導(dǎo)纖維芯線13c和13d過程中，光纖芯線13c及13d也不會被端部凸出部分C所卡住。因此，光纖組件11的端部容易以高精確度實施。而且，光纖組件11可完全免受外力的影響。
接著，對具有不同撕裂伸長比的外層組件包覆物15、不同的光纖芯線數(shù)及不同外徑的光導(dǎo)纖維組件11，依據(jù)它們端部的連接操作性能進(jìn)行試驗，結(jié)果匯于表1。在試驗時，所處理的每一組件端部長度(如圖4A)為20m以上(換言之，將內(nèi)層組件充填物14和外層組件包覆物15都分開)如圖4A所示。如果光纖芯線發(fā)生脫接或光纖芯線包覆層發(fā)生剝離(即使只有一點)，則試樣的連接操作性能記為不合格；如果任何地方都不發(fā)生脫接或剝離，則記為合格。
表1
表1中所列結(jié)果清楚地指出，外層組件包覆物的撕裂伸長比為3.5％時，端部連接操作性能是最好的。更具體地說，在伸長百分比為3.5％情況下，端部的連接操作性能是優(yōu)良的，與光纖組件的外徑或光纖芯線數(shù)無關(guān)。然而，當(dāng)外層組件包覆物的伸長百分比增至5％時，在光纖芯線數(shù)小于4條件下，其端部連接操作性能變壞；而且，當(dāng)伸長百分比增至7％時，在任何條件下端部連接操作性能都變壞。
可根據(jù)耐損壞性能來對上述光導(dǎo)纖維組件進(jìn)行檢驗。更具體地說，為了檢驗光纖組件在實際敷設(shè)時時受外力作用的影響，可在側(cè)向壓力試驗過程中測量光纖外徑的變化及損壞情況的變化。測量結(jié)果表明，每種光纖組件都具有優(yōu)良的耐損壞性能，并能經(jīng)受住外力的作用。但是，當(dāng)外層組件包覆物的伸長百分比小于3％時，由于外力作用外層組件包覆物會產(chǎn)生塑性變形，已不能用于光纖組件中。
接著，用外層組件包覆物撕裂伸長比為3.5％的光纖組件來制造如圖7A和7B所示的水底光纜。該水底光纜的外徑為約22.5％mm，主要包括光纖組件11、置于光纖組件11的外部周邊的三塊分開的鋼片(第一金屬層)21、圍繞三塊分開的鋼片21排列的多根受拉構(gòu)件22、包覆受拉構(gòu)件22的銅管(第二金屬層)23、在銅管23上形成的絕緣層24及在絕緣層24上形成的外層包皮25。絕緣層24材料的實例是聚烯烴如聚乙烯等，外層包皮25的材料實例是聚烯烴如聚乙烯。
關(guān)于具有上述結(jié)構(gòu)的水底光纜，外層組件包覆物的撕裂伸長比為3.5％，在本發(fā)明范圍之內(nèi)。因此，光纜端部是易于以高精度進(jìn)行連接操作的，而且光纜具有足夠的抗外力強度。
如上所述，本發(fā)明的樹脂充填型光纖組件包括其中置有多根光導(dǎo)纖維芯線的內(nèi)層組件充填物、在內(nèi)層組件充填物外表面形成的外層組件包覆物，以及構(gòu)成外層組件包覆物的樹脂的撕裂伸長比為3.0-4.5％。具有這種結(jié)構(gòu)的光纖組件能完全防止外力的影響，其端部可容易地、精確地進(jìn)行連接操作。
本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員能容易地想到利用其它一些優(yōu)點并進(jìn)行改進(jìn)。因此，本發(fā)明更寬的形態(tài)方面不限于本文中具體的詳述及所展示的和說明的代表性組件。因此，凡在符合所附權(quán)利要求書中所規(guī)定的精神或基本發(fā)明原理的范圍內(nèi)所可能作出的各種改進(jìn)都屬本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征包括其中置有多根光導(dǎo)纖維芯線(13)的內(nèi)層組件充填物(14)；及在所述內(nèi)層組件充填物(14)的外表面上形成的外層組件包覆物(15)；其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的樹脂的撕裂伸長比為3.0-4.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于構(gòu)成所述外層包覆物(15)的所述樹脂是紫外光固化樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于所述的紫外光固化樹脂是氨基甲酸酯丙烯酸酯基類紫外光固化樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂是與構(gòu)成內(nèi)層組件充填物(14)的樹脂不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂與構(gòu)成所述內(nèi)層組件充填物(14)的所述樹脂都是紫外光固化樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂撕裂伸長比為約3.5％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于受拉構(gòu)件(12)是穿過所述內(nèi)層組件充填物(14)并基本上置于所述內(nèi)層組件充填物(14)的橫斷面的中心位置，而所述光纖芯線呈螺旋狀排列在所述受拉構(gòu)件(12)周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于所述受拉構(gòu)件(12)是由選自包括鋼琴絲、鍍銅鋼琴絲及鍍鋅鋼琴絲的金屬絲制成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于在所述受拉構(gòu)件(12)的外周邊上形成一保護(hù)層(12a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)，其特征在于所述的保護(hù)層(12a)是由紫外光固化樹脂制成的。
11.光纖水底光纜，其特征為包括其中置有多根光導(dǎo)纖維芯線(13)的內(nèi)層組件充填物(14)及所述內(nèi)層組件充填物(14)的外表面上形成的外層組件包覆物(15)，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂的撕裂伸長比為3.0％-4.5％的樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)；在所述樹脂充填型光導(dǎo)纖維組件(11)上沿第一金屬層(21)置有受拉構(gòu)件(22)；及在所述受拉構(gòu)件(22)上沿第二金屬層(23)置有絕緣層(24)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖水底光纜，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂是紫外光固化樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光纖水底光纜，其特征在于所述紫外光固化樹脂是氨基甲酸酯丙烯酸酯基類紫外光固化樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖水底光纜，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂是與構(gòu)成所述內(nèi)層組件充填物(14)的樹脂不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的光纖水底光纜，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂與構(gòu)成所述內(nèi)層組件充填物(14)的所述樹脂都是紫外光固化樹脂。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖水底光纜，其特征在于構(gòu)成所述外層組件包覆物(15)的所述樹脂的撕裂伸長比為約3.5％。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖水底光纜，其特征在于受拉構(gòu)件(12)是穿過所述內(nèi)層組件充填物(14)并基本上置于所述內(nèi)層組件充填物(14)橫斷面的中心位置，而所述光纖芯線(13)呈螺旋狀排列在所述受拉構(gòu)件(12)周圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖水底光纜，其特征在于在所述絕緣層(24)的外周邊上形成一保護(hù)層(25)。
全文摘要
本發(fā)明包括具有其中置有多根光導(dǎo)纖維芯線(13)的內(nèi)層組件充填物(14)及內(nèi)層組件充填物(14)的外表面上形成的外層組件包覆物(15)的樹脂充填型纖維組件(11)，以及構(gòu)成外層組件包覆物(15)的樹脂的撕裂伸長比為3.0-4.5％。
文檔編號G02B6/44GK1151530SQ9610041
公開日1997年6月11日 申請日期1996年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月10日
發(fā)明者神部幸昭, 柏原一久 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社