專利名稱：含有尺寸穩(wěn)定聚合物組件的光纖電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含聚合物材料組件的光纖電纜，其特別具有改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性，和涉及該光纖電纜組件。尤其是，該電纜組件優(yōu)選為聚合物材料管的形式，該管包括其中容納的至少一個(gè)光纖。
如在US專利no.5,911,023中提及的，在設(shè)計(jì)電纜結(jié)構(gòu)中，重要的是保證與電纜生產(chǎn)相關(guān)的過(guò)程或構(gòu)造誘導(dǎo)應(yīng)力并不干擾光纖性能。對(duì)于擠出組件，如包含光纖的緩沖管，差的柔韌性，耐壓縮-張力性和熱膨脹性可能導(dǎo)致光纖中總體效率降低和最終產(chǎn)物中仍留有殘余應(yīng)力。
根據(jù)以上引用的專利，盡管主要由工程樹(shù)脂(如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯、聚酰胺)制備光纖緩沖管，但聚烯烴緩沖管的使用越來(lái)越具有吸引力。
例如，US5,574,816公開(kāi)了由丙烯-乙烯共聚物樹(shù)脂制備的光纖電纜用緩沖管，該樹(shù)脂含有分散在其中的成核劑和填料材料。成核劑和填料材料可改進(jìn)聚丙烯-聚乙烯緩沖管的耐壓縮-張力性能和熱膨脹性能，并且，觀察到低收縮，而對(duì)柔韌性和成本并沒(méi)有負(fù)面影響。適于實(shí)現(xiàn)緩沖管材料的例子是Stamylan 83E10N，由荷蘭，DSM EngineeringPlastics of Gleen生產(chǎn)的聚丙烯樹(shù)脂，該樹(shù)脂含有大約11wt％聚乙烯和0.4wt％滑石成核劑。
以上引用的US5,911,023公開(kāi)了光纖組件，如緩沖管、聚合物護(hù)套或開(kāi)槽芯，該組件由熱塑性聚烯烴制成，優(yōu)選丙烯或乙烯均聚物或丙烯-乙烯共聚物，特征為高于3的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)和成核劑分散在其中，其導(dǎo)致緩沖管結(jié)晶度和結(jié)晶速率的顯著改進(jìn)，以及擠出后收縮減少和耐破碎性，凝膠相容性和纖維長(zhǎng)度控制提高。
US5,751,880涉及用于光纖通訊電纜的光學(xué)單元，該單元包括一個(gè)塑料管，優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯，該塑料材料在20℃下的彈性模量小于1500MPa并且應(yīng)力/伸長(zhǎng)曲線沒(méi)有屈服點(diǎn)。所述材料用于光纖單元的柔韌彈性管，因此使其容易操作。由于它的柔韌性，光學(xué)單元的“記憶”被顯著降低，因此有利于在絞合松散管結(jié)構(gòu)電纜上的拼接操作。
EP-A-1,024,382公開(kāi)了一種含有布置在緩沖管中的傳輸元件的通訊電纜元件，由熱塑性聚烯烴彈性體緩沖材料制備該緩沖管，優(yōu)選丙烯-乙烯共聚物，該緩沖材料的彈性模量在室溫下大約小于500MPa，在-40℃下大約小于1500MPa。優(yōu)選，聚烯烴的斷裂伸長(zhǎng)率大約小于500％和MFI大約大于3。彈性材料在一個(gè)寬的溫度范圍內(nèi)保持其柔韌性；并且，觀察到它與低成本，觸變，水阻斷凝膠填充材料的相容性。
國(guó)際專利申請(qǐng)公開(kāi)No.WO01/09658公開(kāi)了一種海底光纜，該光纜包括一個(gè)聚合物緩沖管，和一個(gè)基本不可變形并且密封伸長(zhǎng)的中空體，該聚合物特別是聚酯、如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，聚烯烴、如乙烯或丙烯均聚物或乙烯-丙烯共聚物，或聚酰胺，其中至少一個(gè)沿管子整個(gè)長(zhǎng)度縱向延伸的增強(qiáng)元件嵌入該緩沖管的周壁。
然而申請(qǐng)人觀察到迄今為止用于制造光學(xué)緩沖管的聚烯烴材料可引起擠出緩沖管形狀發(fā)生非所需的變化。特別地，已經(jīng)觀察到它可產(chǎn)生的情況是難以保持?jǐn)D出緩沖管的所需基本圓形形狀。在擠出之后，事實(shí)上緩沖管將進(jìn)行冷卻步驟，典型的是使管子通過(guò)水冷卻槽。如申請(qǐng)人觀察到的，管子的可能的非均勻(或不均勻)冷卻(如由于管壁厚度的變化或由于在形成管子的聚合物熔體和填充材料和/或包含在其中的光纖之間的不同溫度)，可決定管子所需的形狀發(fā)生不希望和不可控的變化。盡管經(jīng)受不均勻冷卻的光纖電纜的任何擠出組件上都可能引起這種形狀的改變，當(dāng)有如下情況時(shí)改變會(huì)更為明顯當(dāng)所述元件是一個(gè)緩沖管，特別是具有非對(duì)稱設(shè)計(jì)的緩沖管，例如含有一個(gè)單強(qiáng)度元件嵌入周壁的緩沖管，如在以上引用的WO01/09658中公開(kāi)的緩沖管。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)選擇合適的聚烯烴材料，特別是聚丙烯與C4-C8α-烯烴的共聚物，可以避免或至少明顯降低擠出組件的以上形狀改變，特別是對(duì)于包含光纖的緩沖管。
如在此使用的和針對(duì)本發(fā)明目的的，術(shù)語(yǔ)“光纖電纜組件”或“光纖電纜的(擠出)組件”表示任何可以通過(guò)使用以上定義的聚合物材料而有利于制造的常規(guī)組件。優(yōu)選，含有至少一個(gè)增強(qiáng)元件或強(qiáng)度元件嵌入其中的組件。優(yōu)選，在其中適于接收和容納至少一個(gè)光纖的組件。該術(shù)語(yǔ)因此可包括光纜的聚合物外護(hù)套或布置以圍繞光纖電纜內(nèi)結(jié)構(gòu)的任何中間聚合物護(hù)套，優(yōu)選至少含有一個(gè)增強(qiáng)縱向元件(如鋼絲或玻璃纖維棒)布置在其中的。優(yōu)選地，該術(shù)語(yǔ)表示那些設(shè)計(jì)用于在其中容納光纖的組件，如所謂的“開(kāi)槽芯”或更優(yōu)選的緩沖管。優(yōu)選布置在電纜結(jié)構(gòu)中央的緩沖管和更優(yōu)選包括在它的周壁至少嵌有一個(gè)縱向增強(qiáng)元件的緩沖管。
如申請(qǐng)人所觀察到的，以上共聚物具有如下的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)相比于本領(lǐng)域中采用的常規(guī)聚烯烴，其可在相對(duì)更低的溫度下擠出且可導(dǎo)致獲得具有改進(jìn)透明性的組件。
材料的更低擠出溫度使得，例如，布置在由該材料制備的管子中的果凍狀填料的收縮降低，該管子的填充隨之得到改進(jìn)。另一方面，組件改進(jìn)的透明度，特別是由該材料制備的緩沖管，可使得其中容納的不同光纖以及包含在其中的填充材料數(shù)量更容易被視覺(jué)檢測(cè)。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種包括電纜組件的光纖電纜，其中電纜組件由聚合物材料制成，該聚合物材料包括丙烯與至少一種C4-C8α-烯烴的結(jié)晶無(wú)規(guī)共聚物。
特別地，該聚合物材料是熱塑性材料。優(yōu)選，基本由所述共聚物制成的電纜組件。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，該電纜組件為緩沖管，其由聚合物周壁限定且包含至少一個(gè)容納于其中的光纖。優(yōu)選，在該緩沖管的周壁中嵌入一個(gè)縱向增強(qiáng)元件。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及由聚合物材料制成的光纖電纜組件，該聚合物材料包括丙烯與至少一種C4-C8α-烯烴的結(jié)晶無(wú)規(guī)共聚物。
在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“C4-C8α-烯烴”表示通式為CH2＝CH-R的烯烴，其中R是包含2-6個(gè)碳原子的線性或支化烷基。該α-烯烴可以選自1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、3，4-二甲基-1-丁烯、1-辛烯等或其混合物。1-丁烯特別優(yōu)選用于實(shí)施本發(fā)明。
優(yōu)選，共聚物包含約1wt％-12wt％，更優(yōu)選約4wt％-10wt％的C4-C8α-烯烴，基于共聚物的總重量。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，將成核劑分散在聚合物材料中。
成核劑優(yōu)選為0.05wt％-1wt％，特別是0.1wt％-0.5wt％，基于共聚物的總重量。
優(yōu)選，成核劑是無(wú)機(jī)材料、D-山梨醇衍生物、脂族一元酸或二元酸的鹽、芳烷基酸、或芳族或脂環(huán)族羧酸的堿金屬或鋁鹽、滑石、或其混合物等。優(yōu)選D-山梨醇衍生物。
由以上定義的聚合物材料制成的擠出光纖組件，特別是緩沖管，優(yōu)選與以上成核劑結(jié)合，展示出優(yōu)越的尺寸穩(wěn)定性性能。申請(qǐng)人實(shí)際觀察到根據(jù)本發(fā)明的緩沖管顯示改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性，尤其是在擠出之后冷卻時(shí)。管子的尺寸穩(wěn)定性意味著管子將保持它基本圓形的形狀，特別是將它在擠出之后冷卻時(shí)。
如在以下描述中詳細(xì)解釋的那樣，為幫助管子保持它的圓形形狀，優(yōu)選在負(fù)壓下冷卻管子，尤其是在水浴中冷卻。要施加的真空越高，管子形變的傾向越高。因此優(yōu)選通過(guò)施加最低可能的真空，而能擠出基本圓形形狀管子的材料。
包括以上確定的共聚物的電纜組件進(jìn)一步顯示高于由常規(guī)聚烯烴材料制成的組件的透明度，在該材料1mm厚度層上測(cè)量，形成所述組件的聚合物材料的透射比大于70％，優(yōu)選大于80％。
根據(jù)本發(fā)明制造的光纖電纜具備進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，可以采用比常規(guī)聚烯烴材料使用溫度更低的工藝溫度。
本發(fā)明光纖電纜組件的特有特性使得它適于陸地和海下兩種用途。特別地，希望實(shí)現(xiàn)包含中央緩沖管的海下光纖電纜，優(yōu)選含有增強(qiáng)元件的緩沖管，如在以上引用的WO01/09658中描述的緩沖管，該文獻(xiàn)在此引入作為參考。
將在WO01/09658優(yōu)選實(shí)施方案中公開(kāi)的緩沖管布置在中央并與光纖電纜的中心軸對(duì)準(zhǔn)，實(shí)質(zhì)上由于所述增強(qiáng)元件，通常是嵌入管壁中的鋼絲，光纖電纜呈現(xiàn)具有可變厚度的周壁。
通過(guò)使用本發(fā)明聚合物材料制造以上緩沖管，可以避免管子在擠出之后冷卻時(shí)的可能變形。
為了本發(fā)明的更好理解，給出如下附圖

圖1是根據(jù)本發(fā)明的電纜的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另外實(shí)施方案的橫截面圖。
如上所述，本發(fā)明涉及光纖電纜組件和包括該組件的光纖電纜，其中該組件由聚合物材料制成，該聚合物材料包括以上定義的丙烯與至少一種C4-C8α-烯烴的結(jié)晶無(wú)規(guī)共聚物，優(yōu)選在其中分散有以上定義的成核劑。
通式CH2＝CH-R的α-烯烴，其中R是包含2-6個(gè)碳原子的線性或支化烷基，例如可以選自1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、3，4-二甲基-1-丁烯、1-辛烯等或其混合物，特別優(yōu)選1-丁烯。
優(yōu)選，共聚物包含約1wt％-約12wt％，更優(yōu)選約4wt％-約10wt％的C4-C8α-烯烴，基于共聚物的總重量。
所述共聚物的熔點(diǎn)優(yōu)選為約140℃-約156℃，優(yōu)選它的結(jié)晶點(diǎn)為約90℃-約120℃，兩種溫度都是在10℃/min的溫度變化下，由DSC(差示掃描量熱法)測(cè)量。
在25℃下不溶于二甲苯的級(jí)分含量?jī)?yōu)選高于約93％，更優(yōu)選高于約95％。
適于根據(jù)本發(fā)明制造光纖電纜的商業(yè)共聚物的例子是由Montell以商品名Clyrell或Moplen銷售的丙烯-丁烯無(wú)規(guī)共聚物，特別是Clyrell 721 RCXP、Clyrell 831 RCXP或Moplen Ultra 925 RCXP。
優(yōu)選，所述共聚物在190℃下(ASTM 1238)測(cè)量的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)為1-15g/10min，更優(yōu)選1-10g/10min。
包括入所述組件的上述聚合物材料應(yīng)當(dāng)具有足夠高的彎曲模量(方法ISO 178)以向其中容納的光纖賦予所需的保護(hù)。優(yōu)選，該模量至少為約500MPa，優(yōu)選至少800MPa或更高。然而優(yōu)選該模量也不可太高，如低于約1500MPa，以避免電纜組件的剛度過(guò)高。
優(yōu)選，以純狀態(tài)使用包含至少一種C4-C8α-烯烴的該丙烯無(wú)規(guī)共聚物。根據(jù)本發(fā)明的緩沖管的聚合物部分可以有利地完全從所述的丙烯共聚物制備。
或者，可以采用包含至少一種C4-C8α-烯烴的丙烯無(wú)規(guī)共聚物與至少一第二烯烴聚合物的混合物，如丙烯均聚物或包含1wt％-3wt％乙烯的結(jié)晶丙烯共聚物的混合物。當(dāng)使用混合物時(shí)，該第二烯烴聚合物的量約為含至少一種C4-C8α-烯烴的丙烯共聚物總重量的10％-約40％，優(yōu)選約10％-30％。
如上所述，基于共聚物總重量，優(yōu)選將特別地0.05wt％-1wt％，更特別地0.1wt％-0.5wt％的成核劑分散入聚合物材料中，以進(jìn)一步增加光纖電纜組件的尺寸穩(wěn)定性。任何一種本領(lǐng)域已知的成核劑均可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的光纜。合適作為成核劑的例子是無(wú)機(jī)材料、D-山梨醇衍生物、脂族一元酸或二元酸的鹽、芳烷基酸、或芳族或脂環(huán)族羧酸的堿金屬或鋁鹽、滑石、或其混合物等。優(yōu)選D-山梨醇衍生物，其可提高產(chǎn)品的透明度。特別優(yōu)選如下通式的D-山梨醇衍生物 其中R和R1分別獨(dú)立地是以下基團(tuán)，
其中R2表示C1-C6烷基或烷氧基，n是1、2或3。最優(yōu)選以上D-山梨醇衍生物，其中R和R1是以下基團(tuán)， 其中R2是C1-C6烷基和n是1、2或3。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光纖電纜組件優(yōu)選是其中容納有至少一個(gè)光纖的緩沖管。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明電纜，特別是海底類型電纜的優(yōu)選實(shí)施方案，其中根據(jù)在WO01/09658中公開(kāi)的電纜，包括增強(qiáng)元件(102)的單一聚合物緩沖管布置在金屬絲層(103)的中央。
根據(jù)本發(fā)明，所述緩沖管由聚合物材料制成，該聚合物材料包括以上定義的丙烯與至少一種C4-C8α-烯烴的結(jié)晶無(wú)規(guī)共聚物，優(yōu)選在其中分散有以上定義的成核劑。
根據(jù)圖1優(yōu)選實(shí)施方案的緩沖管(101)的外徑優(yōu)選為約2.0mm-約6.0mm，更優(yōu)選約2.5mm-約4.0mm。管狀通道(104)(其中容納光纖(105))的直徑(D1)優(yōu)選為約1.0mm-約4.5mm，更優(yōu)選約1.2mm-約3.0mm。
依賴于電纜的應(yīng)用要求，光纖可以是，例如，多模纖維、單模纖維，如標(biāo)準(zhǔn)單模纖維、色散(dispersion)移位(DS)纖維、非零色散纖維、或具有大有效面積的纖維等。也可以將以上纖維的組合使用在電纜不同區(qū)段中。
這樣緩沖管周壁的厚度可在以下范圍變化從與嵌入強(qiáng)度元件部分一致的如約1.5mm的最大值，到與直徑相對(duì)部分一致的如約0.2mm的最小值。在其它變量中，該厚度依賴于材料的彈性模量和管子的外徑，以在制造過(guò)程和電纜安裝期間保護(hù)纖維。優(yōu)選，緩沖管的厚度(T1)為約0.2mm-約0.6mm，更優(yōu)選約0.3mm。優(yōu)選，在管狀通道104和增強(qiáng)元件(102)之間的距離(T2)，和在增強(qiáng)元件和緩沖管外表面之間的距離(T3)具有相似的厚度。
增強(qiáng)元件(102)可以由如下材料制成金屬(如鋼)、玻璃增強(qiáng)的塑料、芳族聚酰胺纖維增強(qiáng)的塑料、碳纖維增強(qiáng)的塑料或硼纖維增強(qiáng)的塑料。優(yōu)選增強(qiáng)元件是鋼絲。依賴于緩沖管的尺寸，該增強(qiáng)元件的直徑D2可以為約0.3mm-約0.8mm，優(yōu)選約0.4mm-約0.65mm。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，用于這樣增強(qiáng)元件的材料是揚(yáng)氏模量為約180.000-200.000MPa的鋼。
例如，關(guān)于圖1，緩沖管101可以由彈性模量為約950-1100(方法ISO 178)的丙烯-丁烯共聚物制成。該管子的外徑為約3.5mm，厚度T1為約0.3mm，管狀通道直徑D1為約2.1mm，并含有直徑D2為0.5mm的鋼絲增強(qiáng)元件。厚度T2和T3都可以為約0.3mm且因此嵌入該強(qiáng)度元件的周壁部分的總厚度為約1.1mm。
在緩沖管(104)內(nèi)部容納有許多光纖(105)，該光纖浸入果凍狀填料中。采用約0％-約0.1％的額外長(zhǎng)度在緩沖件中容納纖維。
合適用于填充緩沖管(104)的果凍狀材料包括基礎(chǔ)油，優(yōu)選合成類型的基礎(chǔ)油，特別是顯示與烯烴聚合物材料具有良好相容性的(即它不引起與其接觸的聚合物材料的物理化學(xué)和機(jī)械性能的任何顯著改性)。顯示與烯烴聚合物材料具有良好相容性的適合的合成油可以選自硅油、聚α烯烴油或聚內(nèi)烯烴油。填料組合物可包含增稠劑/觸變劑，如硅烷化的熱解法二氧化硅。該組合物也可選擇或額外包含“粘度改進(jìn)劑”，如具有低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)的彈性體聚合物，該粘度改進(jìn)劑通過(guò)增加溶液的粘度而改進(jìn)它作為填充材料的性能。典型地，該組合物可進(jìn)一步包含抗氧劑。這樣填料組合物的例子，例如公開(kāi)于US5,455,881或公開(kāi)于EP-A-811,864。這樣的果凍狀填料應(yīng)當(dāng)具有足夠低的粘度，以在制造過(guò)程中容易引入緩沖管中和允許管內(nèi)部纖維的基本自由的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。適于用作以上緩沖管內(nèi)部的水阻斷填料的果凍狀材料的例子是化合物K550(Huber Group)或H55(SICPA)。
金屬絲的層(103)然后以螺旋層布置在緩沖管周圍和呈現(xiàn)用于承受壓力的弓形結(jié)構(gòu)的特性。特別地，如圖1所示，根據(jù)所謂的Warrington結(jié)構(gòu)，可以采用雙螺旋層有利地布置不同直徑的金屬絲。緩沖管的外表面可以與金屬絲的表面接觸或，優(yōu)選，如圖1所示，在該兩個(gè)表面之間留下如約0.1-0.2mm的小間隙。金屬絲典型地由鋼制成。金屬絲雙螺旋層的外徑可以為約7-9mm。
將合適的水阻斷材料間斷地布置在緩沖管外表面和金屬絲之間的空隙(106)中并布置在金屬絲之間。優(yōu)選，彈性體填充材料是水阻斷疏水性彈性體，如聚氨酯樹(shù)脂。
優(yōu)選以間斷方法，以一定的方式完成空隙的填充使得約10％-約80％，優(yōu)選約20％-約60％的空腔總長(zhǎng)度沒(méi)有填料。例如，可以由如下方式完成間斷填充采用水阻斷材料完全填充許多縱向部分，每個(gè)該填充部分由隨后的填充部分由基本沒(méi)有該填充材料的部分分離。例如填充材料填充該腔室約10-約50m的長(zhǎng)度，隨后相似長(zhǎng)度部分沒(méi)有填充材料。
市售水阻斷材料的例子是“D ENCAPSULANT”(CasChem)。
因此例如，可以采用該彈性體組合物填充腔室約30米，讓腔室的隨后20米沒(méi)有填充材料，再進(jìn)一步用填充材料填充隨后的30米，進(jìn)一步隨后的20米又沒(méi)有填充，再次采用彈性體材料填充進(jìn)一步隨后的30米等。
然后在金屬絲的螺旋層周圍形成管狀金屬護(hù)套(107)(如銅或鋁的)。依賴于如在WO01/09658中描述的電纜要求的具體電阻，金屬護(hù)套的厚度包括在約0.4mm-約0.8mm之間。然后布置外聚合物護(hù)套(108)以圍繞形成的金屬護(hù)套。該保護(hù)性護(hù)套的厚度為如2.5-6mm，優(yōu)選約3-約5mm，該保護(hù)性護(hù)套可以有利地由聚乙烯(如高密度聚乙烯-HDPE或中密度聚乙烯-MDPE)制成。
如在WO01/09658中所述，根據(jù)圖1的電纜可以典型地在三個(gè)分離的階段中制造，該文獻(xiàn)在此引入作為制造涉及程度的參考。首先將含有浸入填充材料的光纖的聚合物緩沖管通過(guò)擠出法制造和卷繞在卷取卷線軸上。制造過(guò)程的第二階段包括與在所需空隙中提供填充材料一起，在緩沖管周圍布置金屬絲的螺旋層，和在金屬絲周圍布置金屬護(hù)套。第三階段(它也可以在第二階段之后在線進(jìn)行)包括外聚合物保護(hù)性護(hù)套的擠出。
根據(jù)本發(fā)明，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述含C4-C8α-烯烴的丙烯共聚物的使用導(dǎo)致在制造過(guò)程期間工藝參數(shù)和緩沖管幾何特征的控制得到改進(jìn)，以及導(dǎo)致最終產(chǎn)物的透明度改進(jìn)。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的電纜，特別是陸地電纜的另外實(shí)施方案。圖2所示的電纜在它的徑向最深部分含有增強(qiáng)元件(201)，該增強(qiáng)元件典型地由玻璃纖維增強(qiáng)的塑料制造，由聚合物材料，例如聚烯烴的層(202)涂敷。該電纜根據(jù)本發(fā)明含有一個(gè)或多個(gè)聚合物緩沖管(203)，該管子包括許多嵌入填充材料(205)中的光纖(204)。
依賴于電纜的應(yīng)用要求，光纖可以是，例如，多模纖維、單模纖維，如標(biāo)準(zhǔn)單模纖維、色散移位(DS)纖維、非零色散(NZD)纖維、或具有大有效面積的纖維等。也可以將以上纖維的組合使用在電纜的不同區(qū)段和/或管子中。
適于用作以上緩沖管內(nèi)部水阻斷填料的填充組合物的例子是先前關(guān)于圖1緩沖管提及的那些。
電纜中存在的緩沖管(203)(它也可以布置在幾個(gè)重疊層上)的數(shù)目和這些管狀元件的尺寸依賴于電纜的所需容量，以及依賴于使用此電纜的條件。例如，可以在中心元件周圍將六個(gè)、八個(gè)或更多管狀元件，布置在一個(gè)或多個(gè)層中(例如至多48個(gè)管)。
將緩沖管(203)以螺旋層布置在中心元件周圍，該層是連續(xù)螺旋或優(yōu)選由管子交替(S-Z)絞合獲得的開(kāi)放螺旋。如需要，一個(gè)或多個(gè)管子可以由一個(gè)或多個(gè)棒代替，以在纖維計(jì)數(shù)低于全部纖維計(jì)數(shù)的情況下，保存螺旋構(gòu)型的對(duì)稱?；蛘?，中心元件可以進(jìn)一步由易于包含光纖的管狀元件，如先前提及的那些代替。
緩沖管之間的空隙(206)也可以由如先前提及的那些填充組合物填充，該組合物優(yōu)選具有更高的粘度。為進(jìn)一步改進(jìn)該填充材料的水阻斷性能，可以將可水溶脹粉末(即在水吸收時(shí)具有凝膠化/溶脹性能的化合物)，如聚丙烯酸鈉或聚甲基丙烯酸鈉有利地加入到果凍狀組合物中，例如在US專利no.5,715,343中公開(kāi)的那樣。
絞合管一般與聚合物紗線或帶(未示出)，如聚酯或聚丙烯紗線結(jié)合在一起，以在制造過(guò)程中將它們牢固地保持在它們的螺旋構(gòu)型中。
可以進(jìn)一步將聚合物帶(未示出)，例如聚酯(如Mylar)帶采用重疊，非必要地卷繞在絞合緩沖管周圍以使空隙水阻斷填料的有效包含。水阻斷(或可水溶脹)帶(207)可以卷繞在整個(gè)結(jié)構(gòu)周圍。這樣的水阻斷帶一般包括聚合物基礎(chǔ)帶，在其表面上化學(xué)或熱固定形式為粉末的超高吸收性可溶脹材料(如聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)。合適可水溶脹帶的例子是由Freudenberg以商標(biāo)Viledon，如ViledonK3415、K3416、K3417或K3516商業(yè)化的那些。
然后絞合管可以由增強(qiáng)層(208)纏繞，如由芳族聚酰胺紗線(Kevlar)或玻璃線制成的增強(qiáng)層纏繞，其非必要地包含沿電纜縱向布置的兩個(gè)護(hù)套切割線(209)。然后布置外聚合物層，如聚烯烴(例如以上根據(jù)本發(fā)明組件定義的)，圍繞電纜結(jié)構(gòu)。非必要地，金屬帶(未示出)，優(yōu)選波紋金屬帶，可以布置在外護(hù)套(210)和增強(qiáng)層之間。
盡管已經(jīng)具體參考圖1和2的電纜緩沖管，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的電纜組件，還要理解在此定義的任何光纜組件可以由以上定義的聚合物材料制成和制造，該聚合物材料可因此用于電纜組件如包含光纖的開(kāi)槽芯、聚合物帶等，如用于纏繞多個(gè)緩沖管，或布置以圍繞光纜內(nèi)徑部分(如緩沖管組)的護(hù)套。
以下實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例制備六種不同的組合物并在下表中說(shuō)明，該組合物由聚合物材料單獨(dú)制成或也包括成核劑，其中所有的數(shù)量表達(dá)為重量phr(每一百樹(shù)脂)，基于組合物的總重量。
表1
E.＝實(shí)施例；*＝對(duì)比Finapro 4660G-結(jié)晶“多相”丙烯/乙烯共聚物，該共聚物由FinaChemicals生產(chǎn)，由約85％線性聚丙烯和15％乙烯-丙烯橡膠組成。在230℃和2.16kg下測(cè)量的熔融指數(shù)(MI)是3.5g/10min。
Clyrell 831 RCXP-包括約5.2％丁烯的結(jié)晶丙烯-丁烯無(wú)規(guī)共聚物，該共聚物由Montell生產(chǎn)，在230℃和2.16kg下的MI＝1.8g/10min。
Moplen Ultra 925 RCXP-包括約7.1％丁烯和防氣體褪色酚類穩(wěn)定劑的結(jié)晶丙烯-丁烯無(wú)規(guī)共聚物，該共聚物由Montell生產(chǎn)，在230℃和2.16kg下的MI＝10g/10min。
Talc 1N-M20(來(lái)自Val Chisone)-顯示98％粒子尺寸小于20μm的滑石，購(gòu)自Luzenac。
Millad 3988-3，4-二(甲基亞芐基)山梨醇，由MillikenChemicals生產(chǎn)的完全有機(jī)成核劑。
在20mm雙螺桿Brabender中在約190℃的溫度下，通過(guò)混合聚合物材料與粉狀成核劑以完成均化，而獲得實(shí)施例2-6的組合物。材料以顆粒的形式離開(kāi)雙螺桿混合機(jī)。
根據(jù)參考圖1例示的緩沖管，將實(shí)施例1-6的組合物加入到30mm濾料機(jī)并獲得分別地外徑為3.5mm，內(nèi)徑為2.0mm和最小厚度為0.2mm和最大厚度為1.1mm的擠出管。在對(duì)比例1-3中，在機(jī)頭出口的熔體溫度是210℃而在實(shí)施例4-6的情況下，熔體溫度降低約20℃。
測(cè)量保持形狀的能力和將該能力表達(dá)為兩個(gè)參數(shù)形狀指數(shù)，它是相應(yīng)于管子％橢圓化的范圍在1-10的整數(shù)(如在下表2中報(bào)導(dǎo))，和必須為保持正確形狀而施加真空的真空度(depression)(mm Hg)。
指數(shù)越高，緩沖管幾何形狀越好，而真空度越高，聚烯烴材料性能越差。
下表顯示在形狀指數(shù)值和觀察到的管子橢圓化百分比之間的關(guān)聯(lián)，其中橢圓化百分比表達(dá)為在擠出管最大和最小測(cè)量外徑之間的差異百分比。
表2
在下表3中報(bào)導(dǎo)擠出測(cè)試和隨后進(jìn)行的測(cè)量的結(jié)果。
表3
SI/D＝形狀指數(shù)(任意單位)/真空度(mmHg)，E.＝實(shí)施例，*＝對(duì)比，T＝透明度(透射比，％)，Mp＝熔點(diǎn)(℃)。
從上表明顯看出沒(méi)有加入成核劑的標(biāo)準(zhǔn)丙烯-乙烯共聚物Finapro4660G是不合適的，由于它顯示3的形狀指數(shù)和施加真空度500mmHg。當(dāng)加入滑石作為成核劑時(shí)，相同材料(ex.2)顯示8的形狀指數(shù)和施加真空度200mmHg。與之對(duì)比，根據(jù)本發(fā)明材料制備的緩沖管顯示9的形狀指數(shù)和相同的施加真空度。
最后，標(biāo)準(zhǔn)丙烯-乙烯共聚物Finapro 46606材料，當(dāng)加入作為成核劑的山梨醇衍生物時(shí)(Ex.3)，顯示9的形狀指數(shù)和施加真空度200mmHg。本發(fā)明包括以上確定的聚合物材料的緩沖管，當(dāng)加入相同的成核劑時(shí)(Ex.5和6)，反而顯示10的形狀指數(shù)和分別100和150mmHg的降低的施加真空度。
因此明顯地觀察到通過(guò)使用以上確定的聚丙烯共聚物作為適于本發(fā)明緩沖管的材料而導(dǎo)致的改進(jìn)，它保證所需形狀的獲得和保持。
此外，適于本發(fā)明的聚合物材料顯示非常良好的透明度，與多相丙烯-乙烯共聚物相反并與加入的成核劑無(wú)關(guān)。使用UV可見(jiàn)分光光度計(jì)Varian，mod.CARY3E，通過(guò)測(cè)量可見(jiàn)光譜(400-700nm)中光線通過(guò)1mm厚材料樣品的透射比，而確定透明度。
采用10℃/min的掃描速率由Mettler DSC儀器(儀器頭類型DSC30，微處理器類型PC 11，Mettler軟件Graphware TA72AT.1)測(cè)量熔點(diǎn)(第二熔融值)，相關(guān)的數(shù)值明顯地顯示本發(fā)明的組合物如何使得使用的工藝溫度更低。
權(quán)利要求
1.一種包括電纜組件的光纖電纜，其中電纜組件由聚合物材料制成，該聚合物材料包括丙烯與至少一種C4-C8α-烯烴的結(jié)晶無(wú)規(guī)共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖電纜，其中電纜組件為緩沖管，其由聚合物周壁限定且包含至少一個(gè)容納于其中的光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖電纜，其中在緩沖管的周壁中嵌入縱向增強(qiáng)元件。
4.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中電纜組件基本由共聚物制成。
5.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中C4-C8α-烯烴是通式為CH2＝CH-R的烯烴，其中R是包含2-6個(gè)碳原子的線性或支化烷基。
6.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中C4-C8α-烯烴選自1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、3，4-二甲基-1-丁烯、1-辛烯或其混合物。
7.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中C4-C8α-烯烴是1-丁烯。
8.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物包含約1wt％-約12wt％的C4-C8α-烯烴，基于共聚物的總重量。
9.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物包含約4wt％-約10wt％的C4-C8α-烯烴，基于共聚物的總重量。
10.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物的熔點(diǎn)為約140℃-約156℃。
11.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物的結(jié)晶點(diǎn)為約90℃-約120℃。
12.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物在25℃下不溶于二甲苯的級(jí)分含量高于約93％。
13.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物在25℃下不溶于二甲苯的級(jí)分含量高于約95％。
14.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物在190℃下(ASTM 1238)測(cè)量的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)為1-15g/10min。
15.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物在190℃下(ASTM 1238)測(cè)量的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)為1-10g/10min。
16.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中聚合物材料的彎曲模量(方法ISO 178)至少為約500MPa。
17.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中聚合物材料的彎曲模量(方法ISO 178)至少約800-1500MPa。
18.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中聚合物材料的透射比大于70％。
19.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中聚合物材料的透射比大于80％。
20.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中共聚物在與至少第二烯烴聚合物的混合物中。
21.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中第二烯烴聚合物選自丙烯均聚物或包含1wt％-3wt％乙烯的結(jié)晶丙烯共聚物。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的光纖電纜，其中第二烯烴聚合物的數(shù)量為約10％-約40％，基于包含至少一種C4-C8α-烯烴的丙烯共聚物總重量。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-22任意的光纖電纜，其中第二烯烴聚合物的數(shù)量為約10％-約30％，基于包含至少一種C4-C8α-烯烴的丙烯共聚物總重量。
24.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)的光纖電纜，其中將成核劑分散入聚合物材料中。
25.根據(jù)前一權(quán)利要求的光纖電纜，其中成核劑為0.05wt％-1wt％，基于共聚物的總重量。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的光纖電纜，其中成核劑為0.1wt％-0.5wt％，基于共聚物的總重量。
27.根據(jù)權(quán)利要求24-26任意的光纖電纜，其中成核劑選自無(wú)機(jī)材料、D-山梨醇衍生物、脂族一元酸或二元酸的鹽、芳烷基酸、或芳族或脂環(huán)族羧酸的堿金屬或鋁鹽、滑石、或其混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求24-27任意的光纖電纜，其中成核劑是如下通式的D-山梨醇衍生物 其中R和R1獨(dú)立地是以下基團(tuán)， 其中R2表示C1-C6烷基或烷氧基和n是1、2或3。
29.根據(jù)前一權(quán)利要求的光纖電纜，其中R和R1是以下基團(tuán)， 其中R2表示C1-C6烷基和n是1、2或3。
30.一種光纖電纜組件，包括任意的先前權(quán)利要求中定義的聚合物材料。
31.根據(jù)前一權(quán)利要求的光纖電纜組件，它是緩沖管。
32.權(quán)利要求1-29任意中定義的聚合物材料用于制造根據(jù)權(quán)利要求30或31的光纖電纜組件的用途。
全文摘要
描述了適于陸地或海下兩種用途的包括聚合物組分的光纖電纜，特別是緩沖管。形成該組件的聚合物材料包括丙烯與C
文檔編號(hào)C08F210/00GK1518675SQ02812511
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者L·卡斯特拉尼, M·馬利塔諾, G·布蘭迪, , L 卡斯特拉尼, 嫉 申請(qǐng)人:皮雷利 & C.有限公司