專利名稱：包含至少一種吸氫金屬間化合物的光纖和光纖光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含一種用于吸氫的金屬間化合物的光纖。本發(fā)明也涉及包含這種吸氫金屬間化合物的光纖光纜。
背景技術(shù)：
光纖本身包括由任選摻雜的二氧化硅制成的光導(dǎo)部分，而且，其一般由一次覆層和，任選的通常由聚合物制的二次覆層覆蓋，以保護(hù)其不受環(huán)境影響。這種包覆光纖通常用于數(shù)據(jù)傳輸光纜中。用于傳輸數(shù)據(jù)的光纖光纜是包含至少一根存在于外殼內(nèi)的光纖的光纜，該外殼可以部分地由金屬或塑性材料制成，所述光纜也可以存在用于提供抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)組元或者其它金屬組元如護(hù)套或覆層。
由于氫吸附進(jìn)入光纖中的二氧化硅晶格而導(dǎo)致的光信號傳輸衰減的問題已為人所知。因此，例如，美國專利4 718 747提出了一種解決方法，該方法的要點(diǎn)是將選自于周期表中的III族、IV族、V族和VIII族的元素，或者所述元素的合金或者金屬間化合物加入到光纖結(jié)構(gòu)或者光纖光纜中。所述元素優(yōu)選是III族的鑭系元素，IV族的鈦，鋯和鉿，V族的釩，鈮和鉭，以及VIII族的鈀，并且，甚至更優(yōu)選地，這些元素是鑭、鋯、鉿、釩、鈮、鉭或鈀。鈀是實(shí)際上使用最廣泛的元素。
遺憾的是，這種方法意味著使用非常昂貴的金屬，例如，其中最著名的是鈀。此外，由III，IV和V族獲得的化合物很容易被其它氣體(例如，二氧化碳CO2，一氧化碳CO，或者氧氣O2)污染，而且，結(jié)果，一旦受到污染，這些化合物與氫的反應(yīng)性變得很差。因此，由于需要采取措施確保所述化合物處于惰性氣氛中，……故它們尤其難于得到工業(yè)應(yīng)用。最后，基于周期表中的VIII族元素的化合物一般存在高的平穩(wěn)壓力并且與氫形成不穩(wěn)定氫化物。因此，現(xiàn)有技術(shù)要求提供具有更好的吸氫特性的化合物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的吸氫金屬間化合物試圖克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，并且，特別是試圖通過形成穩(wěn)定的具有低平穩(wěn)壓力(plateau pressure)的氫化物使氫在光纖內(nèi)被吸收，從而獲得更高的減少氫在光纖內(nèi)存在的能力。
因此，本發(fā)明提供一種包括光導(dǎo)部分和包圍該光導(dǎo)部分的周邊部分的光纖，所述周邊部分由至少一種保護(hù)覆層構(gòu)成，所述光纖在位于其光導(dǎo)部分外側(cè)的覆層中包含至少一種由至少兩種金屬構(gòu)成的結(jié)晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物在氫化物形成期間具有小于等于5×10-2個(gè)大氣壓(atm)(其中，1atm＝1.013×105帕斯卡(Pa))的平穩(wěn)壓力，其中，壓力采用PCT(壓力組成溫度)法測定，而且，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A由至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素構(gòu)成(CAS版本)；·B由至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素構(gòu)成(CAS版本)；·M包含至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib，或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A包含僅選自IIa族的元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
存在于光纖的光導(dǎo)部分外側(cè)覆層中的所述晶態(tài)金屬間化合物可以采用各種方式加入到光纖中，例如，引入在所述光纖的至少一個(gè)覆層中。
本發(fā)明也提供一種具有至少一根光纖的光纖光纜，所述光纜包含至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物由至少兩種金屬形成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于或等于5×10-2atm，該壓力值在30℃下采用PCT法測得，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A為至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素(CAS版本)；·B為至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII或IIIa族元素(CAS版本)；·M含有至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種選自IIIb或IVb族的元素。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述晶態(tài)金屬間化合物不論存在于光纖或者光纖光纜中，都至少部分地被一個(gè)金屬沉積層包覆，該金屬沉積層的作用包括保護(hù)所述金屬間化合物不受除氫以外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳CO2污染，而且，該沉積層仍然能夠使氫擴(kuò)散到所述金屬間化合物。這種金屬沉積層可以是鎳(Ni)或銅(Cu)沉積層。
所述晶態(tài)金屬間化合物可以采用各種方式加入到光纖光纜中，例如，以在基體中，如DSM 3471-2-102覆層；當(dāng)套管采用聚合物材料制成時(shí)，則在用于所述套管的聚合物化合物如vestodur 3000型聚對苯二甲酸丁二酯中；在填料凝膠中，如Huber LA444光纜凝膠；或者以任何其它的本領(lǐng)域的專業(yè)人員可采用的形式。
有利的是，這種晶態(tài)金屬間化合物具有將光纜中殘余氫的分壓固定在極低水平，小于或等于5×10-2atm，從而使衰減極小的平穩(wěn)壓力。在光纖或者光纖光纜中使用的根據(jù)本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的優(yōu)點(diǎn)之一是其平衡壓力臺階盡可能平緩，以保持其性能盡可能恒定不變。最后，所述晶態(tài)金屬間化合物的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于優(yōu)選其吸附能力盡可能高，以便使光纖光纜的壽命最長。這一特性一般采用H/M，H/ABxMy，或者重量百分?jǐn)?shù)表示。
具體實(shí)施例方式
下面給出在本發(fā)明中適合用于光纖或光纖光纜的晶態(tài)金屬間化合物的各種實(shí)例。
可用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第一個(gè)實(shí)例是AB5型合金，該合金任選至少部分地，即部分地或者全部地采用M替代。在AB5型合金系列中，最著名的是LaNi5，該合金在250℃下的平穩(wěn)壓力為1.7atm，這使得該化合物不適合用于本發(fā)明，當(dāng)在同樣溫度下評價(jià)時(shí)，采用Cr(VIb族)替代Ni能夠使所獲得的化合物L(fēng)aNi4Cr的平穩(wěn)壓力降至0.04atm；因此，該所獲得的金屬間化合物即包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。采用Mn(VIIb族)替代Ni可使所獲得的化合物L(fēng)aNi4Mn在20℃下的平穩(wěn)壓力降至0.02atm，因此，該所獲得的晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第二個(gè)實(shí)例是AB2型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在AB2型合金系列中，ZrFe1.4Cr0.6在20℃下的平穩(wěn)壓力為3atm，這意味著該化合物不包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。相反，采用Cr(VIb族)全部替換Fe可使所獲得的ZrCr2在25℃下的平穩(wěn)壓力低至0.003atm，因此，所獲得的這種晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第三個(gè)實(shí)例是AB型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在AB型合金系列中，TiFe在30℃的平穩(wěn)壓力為5.2atm，該化合物不包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。相反，采用Cu(Ib族)替代Fe可以使所獲得的TiCu在25℃下的臺介壓力低至0.00002atm，結(jié)果，所獲得的這種晶態(tài)金屬間化合物包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合用于本發(fā)明的晶態(tài)金屬間化合物的第四個(gè)實(shí)施例是A2B型合金，該合金任選至少部分地被M替代。在A2B型系列中，化合物如Zr2Cu或Ti2Cu在高溫(400-600℃)下的平穩(wěn)壓力遠(yuǎn)低于0.1atm。碰巧，平穩(wěn)壓力隨溫度而下降，因此，這意味著這些化合物非?？赡茉诒景l(fā)明的范圍內(nèi)使用。
屬于上述各系列的所有晶態(tài)金屬間化合物均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。但是，所列出的各種化合物是非限制性的。也可以建議不屬于上述各系列的其它晶態(tài)金屬間化合物，例如，在25℃下，平穩(wěn)壓力為3×10-7atm的Mg51Zn20(MgZn0.39)。同樣地，ABxMy型化合物可以包括在本發(fā)明中。
總之，下表中的晶態(tài)金屬間化合物均包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
表

*所有壓力均是在20-30℃的溫度下測得，除了**在600℃***在500℃。
由下面通過非限制性實(shí)施例給出的描述，并且參照

圖1，可以更好地了解本發(fā)明，而且，將會看到本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是單管光纖光纜的橫截面簡化示意圖。光纜4包括一個(gè)由熱塑管3構(gòu)成的護(hù)套，它包含光纖1。所述熱塑管3采用填料凝膠2填充，所述凝膠填滿位于所述熱塑管3內(nèi)部的光纖1周圍的空間。
實(shí)施例下面的實(shí)施例用于說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1本發(fā)明中使用的晶態(tài)金屬間化合物加入在置于熱塑管內(nèi)的填料凝膠(圖1中的標(biāo)號2)中。該凝膠可以是Huber La444型商品凝膠。對其組成進(jìn)行控制，以便在5％的金屬間化合物粉末預(yù)先研磨至30微米(μm)的平均直徑后，借助Werner臂式混合機(jī)將其混入所述凝膠中。然后，將所述含有金屬間化合物粉末的凝膠放入光纜內(nèi)。
實(shí)施例2晶態(tài)金屬間化合物被加入到熱塑管(圖1中的標(biāo)號3)中。作為實(shí)例，所述熱塑性塑料可以是顆粒狀的Vestodur 3000聚對苯二甲酸丁二酯，所述金屬間化合物可以是顆粒尺寸為30μm的粉末。所述熱塑性塑料和金屬間化合物粉末在Brabender型混合機(jī)中進(jìn)行混合，可能的話，與潤滑劑一起混合，以減小金屬間化合物的磨料效應(yīng)，而且，還可以與潤濕劑一起混合。對組成進(jìn)行控制，以便在對混合一起的熱塑性塑料和金屬間化合物進(jìn)行擠出之間，在熱塑性塑料中加入5％的金屬間化合物。
實(shí)施例3晶態(tài)金屬間化合物加入到聚合物粘結(jié)劑中。作為實(shí)例，所述聚合物粘結(jié)劑可以是DSM 3471-2-102覆層。采用涂覆方法，將聚合物粘結(jié)劑與金屬間化合物的混合物作為光纖的二次包覆層在光纖(圖1中的標(biāo)號1)的周圍沉積。所述覆層的厚度為30μm，金屬間化合物的平均直徑為5μm。對組成進(jìn)行控制，以便在沉積之前，在聚合物粘結(jié)劑中加入3％的金屬間化合物。
權(quán)利要求
1.包括光導(dǎo)部分和位于該光導(dǎo)部分周圍的周邊部分的先纖，所述周邊部分由至少一個(gè)保護(hù)覆層構(gòu)成，所述光纖在位于其光導(dǎo)部分外側(cè)的覆層中包括至少一種由至少兩種金屬構(gòu)成的晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于等于5×10-2atm(其中，1atm＝1.013×105Pa)，該壓力值采用PCT(壓力組成溫度)法測得，而且，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A為至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素(CAS版本)；·B為至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素(CAS版本)；·M包括至少一種元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且，·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB5型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB2型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種A2B型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中之任何一項(xiàng)的光纖，其中，存在光纖的光導(dǎo)部分外側(cè)的包覆層中的所述晶態(tài)金屬間化合物以在所述光纖的至少一個(gè)覆層中的形式加入到光纖中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中之任何一項(xiàng)的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物上至少部分地涂覆有一個(gè)金屬沉積層，該沉積層的作用包括保護(hù)所述晶態(tài)金屬間化合物不受除氫氣以外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳的污染，所述沉積層仍然能夠使氫擴(kuò)散至所述金屬間化合物上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光纖，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物采用鎳(Ni)或銅(Cu)的沉積層涂覆。
9.具有至少一個(gè)光纖的光纖光纜，所述光纜包括至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物由至少兩種金屬形成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力小于或等于5×10-2atm，該壓力值采用PCT方法在30℃下測得，所述化合物具有ABxMy形式，其中·A由至少一種選自于元素周期表分類中的IIa，IIIb，或IVb族元素構(gòu)成(CAS版本)；·B由至少一種選自于元素周期表分類中的Vb，VIII，或IIIa族元素構(gòu)成(CAS版本)；·M包括至少一種選自于元素周期表分類中的VIb，VIIb，Ib或IIb族元素(CAS版本)；而且·0≤x≤10；·0≤y≤3，如果A只包含IIa族元素；·0.2≤y≤3，如果A包含至少一種IIIb或IVb族元素。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB5型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB2型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種A2B型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物是一種AB型合金，該合金任選地至少部分被M替代。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任何一項(xiàng)的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物至少部分地涂覆有一個(gè)金屬沉積層，該沉積層的作用包括保護(hù)所述金屬間化合物不受除氫之外的氣體如氧氣O2，一氧化碳CO或二氧化碳CO2的污染，所述沉積層仍然能夠使氫擴(kuò)散至所述金屬間化合物上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物采用鎳(Ni)或銅(Cu)的沉積層進(jìn)行涂覆。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項(xiàng)的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物通過引入到基體中而被加入到光纖光纜中。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項(xiàng)的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物在光纜外套管由聚合物材料制成時(shí)，以在所述外套的聚合物化合物中的形式加入到光纖光纜中。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-15中之任何一項(xiàng)的光纜，其中，所述晶態(tài)金屬間化合物以在光纜的填料凝膠中的形式加入到光纖光纜中。
全文摘要
在光纖的光導(dǎo)部分外側(cè)的覆層中，包括至少一種晶態(tài)金屬間化合物，所述化合物至少由兩種金屬構(gòu)成，其在氫化物形成期間的平穩(wěn)壓力低于或等于5×10
文檔編號G02B6/44GK1413312SQ0081755
公開日2003年4月23日 申請日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者X·安德魯, A·德高蒙特, B·諾斯普 申請人:阿爾卡塔爾公司