專利名稱：可擠出的熱塑性材料和由這種材料制備的纖維微型組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于制備薄膜的可擠出材料，該材料包括烯烴聚合物。本發(fā)明的主要、但非排它的應(yīng)用在于制備適合于引入電纜如在文件EP-A-0468878中所述的電纜的鎧裝光學(xué)纖維微型組件的外鞘，該文件可以作為參照。
在某些應(yīng)用中，和尤其當(dāng)制備包括一起用密封膠包封在擠出支持包層內(nèi)的一束相互接觸的鎧裝光學(xué)纖維的微型組件時(shí)，希望滿足在某種程度上相互抵觸的條件。例如，尤其當(dāng)制備微型組件時(shí)，通常希望同時(shí)獲得以下條件·作為薄膜(如果可能，約0.1mm厚)擠出的適應(yīng)性；·在材料和通常的密封膠之間的相容性；·強(qiáng)度足以使形成薄膜形式后的材料可以在后續(xù)操作過程中進(jìn)行處理，沒有任何撕裂的危險(xiǎn)；·在安裝熱塑性材料的外包層時(shí)發(fā)生的加熱過程中，在微型組件外鞘的膜和纖維之間無粘合力；·在微型組件的生產(chǎn)過程中保持適當(dāng)?shù)膱A柱形，同時(shí)將微型組件組裝在一起以制作成電纜；·在用于制備微型組件的外鞘擠出過程中或在冷卻過程中收縮率小，以避免使光學(xué)纖維受壓迫；·材料應(yīng)易于著色，以便能夠識(shí)別微型組件；·材料應(yīng)僅能拉伸至有限的程度，使得容易剝離微型組件，以便制作用于纖維連接的端點(diǎn)；和·高度的耐受在電纜上進(jìn)行的操作的過程中使用的化學(xué)品的性能，例如耐清潔性溶劑性。
當(dāng)制造光纜時(shí)，以上特征的一些是必需的，尤其機(jī)械強(qiáng)度(包括在熱老化過程中)，以及與密封膠和在將光學(xué)纖維與接頭連接之前用于清除密封膠和灰塵的清潔性溶劑的相容性。然而，機(jī)械強(qiáng)度是不利于使用的方便性的，因?yàn)榫哂懈咚綌嗔焉扉L率的堅(jiān)固鞘膜使得很難剝離微型組件，來露出纖維的端部。
電絕緣材料是已知的(GB-A-2110696)，它包括至少部分交聯(lián)的聚合物的合金，尤其含有具有多于40％乙酸乙烯酯的乙酸乙基烷基酯(EVA)的共聚物與濃度足以使材料防火的無機(jī)填料。交聯(lián)的目的是使得可以具有高濃度的填料。
本發(fā)明尤其尋求提供能夠作為薄膜擠出和在所獲各種結(jié)果之間存在令人滿意的平衡的材料。為此，本發(fā)明特別是提出了能夠作為薄膜擠出的材料，該材料由含有至少一種(和可能多種)幾乎非交聯(lián)的熱塑性烯烴聚合物和填料含量占組合物的25-65wt％的組合物構(gòu)成，非粉碎狀態(tài)的所述材料具有在6兆帕(MPa)-20Mpa范圍內(nèi)的牽引強(qiáng)度和在50-300％范圍內(nèi)的斷裂伸長率。
術(shù)語“幾乎非交聯(lián)的”用來指在商業(yè)中以這種方式描述的，和因此沒有明顯的交聯(lián)和不含交聯(lián)劑如過氧化物(痕量除外)的聚合物。
因?yàn)椴淮嬖谌魏谓宦?lián)，避免了“凝膠”的形成，其中這些凝膠妨礙了薄膜擠出，以及降低了會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生應(yīng)力的后擠出收縮率。
根據(jù)肖氏D標(biāo)準(zhǔn)的材料的硬度有利地在35-55的范圍內(nèi)。
當(dāng)使用該材料來制備微型組件外鞘時(shí)，選擇根據(jù)肖氏D標(biāo)準(zhǔn)的硬度超過35使得可以保證有令人滿意的圓柱形和避免其中在制作連接所必需的彎曲過程中能夠形成尖銳的彎曲或“扭折”的“扭折”作用。
因?yàn)橛邢薜臄嗔焉扉L率，尤其由于存在填料，可剝離性是令人滿意的，不需求助于特殊的工具。以上最低特性，尤其牽引強(qiáng)度和斷裂伸長率確保了材料在處理過程中不過分易碎。尤其，以上最小值使得可以預(yù)先進(jìn)行電纜生產(chǎn)或制作連接所需的處理，不會(huì)有過度的損壞危險(xiǎn)。
上述最低填料濃度用于減少在電纜生產(chǎn)過程中溫度發(fā)生變化時(shí)材料的膨脹和收縮。足量填料的存在使得可以避免出現(xiàn)微型組件彼此粘著，粘著于鎧裝纖維，或粘著于外包層的任何風(fēng)險(xiǎn)。
所用填料通常是無機(jī)填料。尤其，有可能使用(任選水合的)氧化鋁、白堊、高嶺土、滑石、硅石、氫氧化鎂和它們的混合物。所有這些填料降低了斷裂伸長率和在溫度變化過程中的膨脹或收縮。此外，它們?cè)黾恿藷釕T性和熱容量。上述最高填料濃度能使粘度保持在與擠出薄膜相容的水平。
適合的烯烴聚合物基本與目前通常使用的那些相同。尤其，能夠提及以下物質(zhì)·PE聚乙烯；·PP聚丙烯；·EPR乙烯丙烯橡膠；·EPDM烯丙烯二烯三元共聚物；·EVA乙烯和乙酸低級(jí)烷基酯(尤其乙酸乙烯酯)的共聚物；·EBA乙烯和丙烯酸低級(jí)烷基酯的共聚物；·EEA乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；·EMA乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；·VLDPE極低密度聚乙烯；·丙烯酸或馬來酸酐接枝聚合物；·PVC聚氯乙烯；·它們的混合物和共聚物。
各種聚合物不完全相互等同。通常，應(yīng)該使用烯烴聚合物的混合物，其中組分之一是PE或PP，和另一種選自以上提及的其它聚合物。
如果第二種聚合物是EVA，那么應(yīng)該使用乙酸乙烯酯共聚單體不多于30％的化合物，以便保持足夠的硬度和機(jī)械特性。EBA、EEA和EMA具有類似于EVA的性能。EPR和EPDM應(yīng)該配合使用乙烯濃度高得足以防止其具有接近于彈性體性能。
當(dāng)使用首先由PE或PP和其次由EVA共聚物組成的聚合物時(shí)，理想的是使用具有40-80％EVA的組合物。
一般，可擠出材料還應(yīng)包括低濃度(不超過幾個(gè)百分點(diǎn))的增塑劑如脂族油或鄰苯二甲酸酯(例如鄰苯二甲酸二辛酯或二癸酯)，己二酸酯，1，2，4-苯三酸酯等等。
當(dāng)預(yù)期曝露于陽光時(shí)，混入提供防熱或紫外線輻射的作用的物質(zhì)。
在一些情況下，應(yīng)該加入一種或多種硅烷或氨基硅烷，如·乙烯基三甲氧基硅烷；·氨基丙基硅烷；·氨基三甲氧基硅烷。
如果使用三烷氧基硅烷，希望避免使用具有5個(gè)以上碳原子的化合物。
硅烷用于增強(qiáng)填料和聚合物之間的粘結(jié)。
在沒有交聯(lián)劑的情況下，硅烷不會(huì)有產(chǎn)生交聯(lián)的任何危險(xiǎn)，另外，當(dāng)使用該材料來制備光學(xué)纖維外鞘時(shí)，也不可能發(fā)生交聯(lián)，因?yàn)樵谝院蟮臄D出過程中達(dá)不到交聯(lián)所需的溫度。
本發(fā)明還提供了包括一束光學(xué)纖維和由可擠出材料的薄膜制成的環(huán)繞該束的外鞘的光學(xué)纖維微型組件，該微型組件特征在于外鞘由含有熱塑性烯烴聚合物和填料含量占組合物的25-65wt％的組合物構(gòu)成，以非粉碎(non-divided)狀態(tài)的所述材料具有在6MPa-20MPa范圍內(nèi)的牽引強(qiáng)度(traction strength)和在50-300％范圍內(nèi)的斷裂伸長率。
根據(jù)本發(fā)明的幾種材料的性能在以下通過實(shí)施例給出，并與目前通常用于制備微型組件外鞘的參照材料進(jìn)行對(duì)比。
敘述參照了唯一的附圖
，該圖顯示了當(dāng)通過外包層壓向其它微型組件時(shí)微型組件可能會(huì)采取的變形狀態(tài)。
微型組件包括許多單獨(dú)鎧裝的光學(xué)纖維10，它在需要易于撕裂的外鞘12中含有，以便能使纖維的端部因連接的目的而被剝離。外鞘12一般通過在被往下拉伸的同時(shí)擠出到光學(xué)纖維10的束上來構(gòu)成，然后采取接近環(huán)形的形狀，假如由纖維束提供的外形本身跟外周圓相差不遠(yuǎn)的話。外鞘緊緊壓迫纖維，并引起它們相互擠壓。在電纜內(nèi)，由微型組件在彼此之上施加的壓力能夠改變微型組件的截面的形狀，并能夠引起它們采取例如如圖所示的形狀。
參照材料由具有0.92的標(biāo)稱比重和在190℃和21.6牛頓(N)的壓力下具有0.3g/10分鐘(g/10min)的熔體流動(dòng)指數(shù)的聚乙烯構(gòu)成。該材料通過擠出到四根光學(xué)纖維的束上來制備微型組件外鞘。以該方式制備的外鞘12具有1毫米(mm)的直徑和0.12mm的厚度。擠出很容易進(jìn)行，以及所得外鞘的確是圓柱形的。然而，當(dāng)通過擠出以聚乙烯為基礎(chǔ)的外包層來制作電纜時(shí)，用于擠出包層所需的熱使微型組件變形和它們的外鞘趨向于彼此粘著和粘著于外包層，因此需要采取特殊的預(yù)防措施如在微型組件和包層之間插入一層或多層隔離帶。
當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的材料時(shí)，這些困難被避免了。
實(shí)施例1使用混合機(jī)來制備包括按重量計(jì)的以下物質(zhì)的組合物·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔體流動(dòng)指數(shù)為1.8g/10min的聚乙烯；·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；·130份氧化鋁水合物；·5份潤滑劑(石蠟油)；和·5份添加劑(抗氧化劑，硅烷，潤滑劑)。
將各成分在至多160℃下混合10分鐘。
在用圓筒混合機(jī)壓延后，將材料切碎，然后在180℃和壓力下模塑成適合于進(jìn)行描述該材料特征的測(cè)量的板材形狀。
用板材獲得的機(jī)械特性如下所示·斷裂強(qiáng)度＝11.4MPa；·斷裂伸長率＝125％；·硬度＝45，根據(jù)肖氏D標(biāo)準(zhǔn)。
使用組合物來制備微型組件。為此，將它轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，再引入到具有45mm的直徑，和24倍直徑的長度的擠出機(jī)中。
從進(jìn)料漏斗到擠出頭，擠出溫度是在130-165℃的范圍內(nèi)。
為了描述所得外鞘的特征，進(jìn)行兩種操作。
第一操作以100米/分鐘(m/min)的速度進(jìn)行，以便獲得具有0.90mm的外徑和0.12mm的徑向厚度的管。
對(duì)于第二操作，類似以上方法進(jìn)行，只是四種顏色的光學(xué)纖維經(jīng)擠出機(jī)機(jī)頭引入和同時(shí)注射密封膠以便形成組件。一旦擠出材料已經(jīng)冷卻，在料倉中將它收集，在那里，使它自由盤繞，但保持平整。
用這些外鞘獲得的特性如下所示
BS以牛頓表示的斷裂強(qiáng)度BE以％表示的斷裂伸長率δ改變這些結(jié)果顯示，由本發(fā)明材料制備的外鞘首先提供了良好的耐熱性，其次具有與填料良好的相容性。
實(shí)施例2材料的組成與實(shí)施例1的組成類同，只是用以碳酸鈣為基礎(chǔ)的填料代替以水合氧化鋁為基礎(chǔ)的填料。在相同的條件下進(jìn)行混合，以及以100m/min擠出具有0.8mm的直徑和0.11mm的厚度的微型組件。以下的特性顯示了這種配制料如何提供了具有足夠耐化學(xué)品性的組件，盡管組件外鞘的厚度很小。
實(shí)施例3
制備類似于實(shí)施例1的配制料，只是用高嶺土填料代替氧化鋁型填料，以及它的濃度降低至65份。石蠟增塑劑用己二酸異壬基酯類的油代替。
將各種成分引入到密煉機(jī)中，在至多大約160℃下混合，以及造粒。板塊形狀的材料的特性如下所示
使用相同的配制料，在如前面相同的條件下將具有四種光學(xué)纖維的微型組件制備成具有0.85mm的直徑0.11mm厚外鞘。密封膠是購自Henkel的“Maroplast CF 300”。
用該組件獲得的機(jī)械特性(mech.ch.)如下所示
權(quán)利要求
1.適合于制備薄膜的可擠出材料，該材料包括至少一種烯烴聚合物，和特征在于它由含有至少一種幾乎非交聯(lián)的熱塑性烯烴聚合物和填料含量占組合物的25-65wt％的組合物構(gòu)成，以非粉碎狀態(tài)的所述材料具有在6Mpa-20Mpa范圍內(nèi)的牽引強(qiáng)度和在50-300％范圍內(nèi)的斷裂伸長率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，特征在于它具有根據(jù)肖氏D標(biāo)準(zhǔn)的在35-55范圍內(nèi)的硬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的材料，特征在于聚合物選自由以下物質(zhì)構(gòu)成的組·PE聚乙烯；·PP聚丙烯；·EPR乙烯丙烯橡膠；·EPDM乙烯丙烯二烯三元共聚物；·EVA乙烯和乙酸低級(jí)烷基酯(尤其乙酸乙烯酯)的共聚物；·EBA乙烯和丙烯酸低級(jí)烷基酯的共聚物；·EEA乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；·EMA乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；·VLDPE極低密度聚乙烯；·丙烯酸或馬來酸酐接枝聚合物；·PVC聚氯乙烯；·它們的混合物和共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的材料，特征在于填料選自由(任選水合的)氧化鋁、白堊、高嶺土、滑石、硅石、氫氧化鎂和它們的混合物構(gòu)成的組。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的材料，特征在于聚合物是包括屬于PE或PP的一種組分和選自具有不多于30％乙酸乙烯酯共聚單體的EVA、EBA、EEA和EMA中的另一組分的烯烴聚合物的混合物，可能還有潤滑劑和添加劑。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的材料，特征在于，除了任選的潤滑劑和非交聯(lián)劑的添加劑以外，它包括·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔體流動(dòng)指數(shù)為1.8g/10min的聚乙烯；·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；·130份氧化鋁水合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的材料，特征在于，除了潤滑劑和添加劑以外，它包括·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔體流動(dòng)指數(shù)為1.8g/10min的聚乙烯；·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；·130份碳酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的材料，特征在于，除了潤滑劑和添加劑以外，它包括·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔體流動(dòng)指數(shù)為1.8g/10min的聚乙烯；·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；·65份高嶺土。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的材料，含有一種或多種硅烷或氨基硅烷。
10.包括一束光學(xué)纖維和由可擠出材料的薄膜制成的環(huán)繞該束的外鞘的光學(xué)纖維微型組件，該微型組件特征在于外鞘由含有熱塑性烯烴聚合物和填料含量占組合物的25-65wt％的組合物構(gòu)成，以非粉碎狀態(tài)的所述材料具有在6Mpa-20Mpa范圍內(nèi)的牽引強(qiáng)度和在50-300％范圍內(nèi)的斷裂伸長率。
全文摘要
該材料能夠用來制備薄膜。它由含有烯烴聚合物和填料含量占組合物的25－65wt%的組合物構(gòu)成,以非粉碎狀態(tài)的所述材料具有在6MPa－20MPa范圍內(nèi)的牽引強(qiáng)度和在50－300%范圍內(nèi)的斷裂伸長率。
文檔編號(hào)B29C47/00GK1384856SQ00814902
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2000年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者B·杜克洛伊克斯, D·波尼爾, R·佩特魯斯, B·博伊森 申請(qǐng)人:通用電機(jī)股份有限公司