專利名稱：防水光纜及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括阻止水傳播的至少一個(gè)保持元件的光纜。本發(fā)明也涉及一種用來(lái)制造這樣一種光纜的方法。
背景技術(shù)：
在光纜中，傳輸元件典型地是光纖。光纖一般包括石英玻璃“芯+包層”傳輸元件、 和外部單一或復(fù)合聚合物層(保護(hù)涂層)，該外部單一或復(fù)合聚合物層便利地包括用于識(shí)別的著色層。光纜典型地包括相對(duì)于光纖在徑向內(nèi)部位置中的緩沖元件，提供諸如機(jī)械隔離、 保護(hù)免于物理?yè)p害及纖維識(shí)別之類的功能。比如，例如以組、束或帶布置一根或多根光纖，可裝在具有特定機(jī)械性能(如楊氏彈性模量、抗拉強(qiáng)度及在斷裂時(shí)的延伸率)的聚合物材料的管或柔性套(下文稱作“保持元件”)中，以便保證對(duì)纖維的適當(dāng)保護(hù)。光纖/保持元件組件一般稱作“光學(xué)單元”。在其中光纖裝在管狀保持元件中的光纜中，有其中光纖插入在管中的光纜，該管有時(shí)叫做“緩沖管”或“松弛管”，提供纖維保護(hù)和識(shí)別。這種光學(xué)單元的保持元件當(dāng)包含十二根光纖時(shí)，通常具有約0. 2mm的厚度，典型地從約0. 3mm至約0. 8mm ；和1. 6-1. 8mm的內(nèi)徑。在特定類型的管型光纜中，光學(xué)單元就直徑和套厚度而論都具有減小的尺寸。典型地，光學(xué)單元叫做“微型模塊”，并且其保持元件一般稱作“微型套”或“小型套”。在這種情況下，保持元件材料具體地設(shè)計(jì)成，允許纖維或纖維組的識(shí)別，并且用來(lái)例如通過(guò)撕開(kāi)和滑脫保持元件實(shí)現(xiàn)對(duì)于光纖的容易接近，從而便于在光纖與系統(tǒng)設(shè)備之間的連接或在光纜之間的互連。微型套典型地由具有較低彈性模量和最終延伸率的材料制成，如PVC、乙基-乙酸乙烯(EVA)及聚乙烯。便利地，用來(lái)形成薄微型套的以上材料的使用也導(dǎo)致僅使用手指或指甲較容易除去或剝離的微型套。在典型的微型模塊光纜中，包含十二根光纖的保持元件具有約1. Imm的內(nèi)徑、和0. 2mm或更小的厚度，例如0. 15mm。一種微型模塊光纜比如從W000/58768(在本申請(qǐng)人的名下)得知，并且包括多個(gè)微型模塊、圍繞微型模塊的內(nèi)管及覆蓋內(nèi)管的外套。微型模塊可選擇性和便利地呈現(xiàn)彼此區(qū)分的不同顏色。US 5，155，789(在 Soci6t6Industrielle de Liaisons Electiques SILEC 和 Etat Francais (Centre National d'Etlie desTelecommunications-CNET)提供——禾中包括分裂成模塊的光纖的電信光纜，每個(gè)模塊包容在容易撕開(kāi)的薄支撐套中，其中支撐套與光纖相接觸以把它們夾持在一起。
以上所定義的在微型模塊中的光纖的布置允許在較小光纜中采用大量光纖。微型模塊可以在具有小于或等于13mm的直徑(這個(gè)直徑不包含為特定目的和要求而選擇性提供的另外保護(hù)層)的光纜中提供例如高達(dá)144根光纖，使得這樣一種光纜特別適于城市分配網(wǎng)絡(luò)。在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，“阻止水傳播”是指，大體防止或限制主要打算作為對(duì)于光纜完整性的損害的后果而沿微型模塊的縱向方向擴(kuò)散的水傳播，該水傳播導(dǎo)致其逐步填充。微型模塊和包含它的光纜都應(yīng)該滿足根據(jù)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60794-1-2提供的方法 F5B的試驗(yàn)要求下文將提供關(guān)于這種試驗(yàn)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。典型地，每個(gè)微型模塊如以上那樣可包括裝在保持元件中的2至12根光纖。水或水分侵入光纜或微型模塊中、和以后穿過(guò)其的傳播可能是個(gè)問(wèn)題。進(jìn)入微型模塊中的水可穿過(guò)它漂移，損害裝在其中的光纖的傳輸性能。而且，水可到達(dá)和退化外殼或其它終端裝置，并且/或者可損害安裝在外殼或其它終端裝置中的電子器件。用來(lái)防止這樣的傳播的方法是已知的。例如，借助于在不同通路中包括的填充材料而防水的微型模塊和包括其的光纜是已知的。更具體地說(shuō)，填充材料可包括在每個(gè)微型模塊的保持元件中，在微型模塊中包含的光纖中。US 2003/0168243 (Jamet等)涉及一種包括多個(gè)模塊的電信光纜，該模塊的每一個(gè)具有把光纖夾持在一起的薄保持套，并且圍繞模塊的外套的特征在于，它包括每個(gè)包含多個(gè)相應(yīng)模塊的保持套，該相應(yīng)模塊的每一個(gè)機(jī)械地聯(lián)合到相應(yīng)模塊的保持套上，以形成與外套相接觸的超級(jí)模塊。在微型模塊內(nèi)可提供填充材料，例如密封產(chǎn)品，如硅酮或合成油脂、油或膠、或通過(guò)相聯(lián)在水存在的情況下膨脹以形成阻擋物的膨脹粉末和/或膨脹絲和/或膨脹帶而得到的“干燥”產(chǎn)品。如例如由US 5，157，752 (在Northern Telecom Ltd的名下)指出的那樣，有與油脂或膠的使用有關(guān)的問(wèn)題。比如，這樣的材料施加和填充光纜通路困難和成本高。油脂或膠也使得在光纜的安裝或修理期間處置纖維困難和難受，并且在低溫下(例如在0°C以下) 圍繞和接觸纖維的油脂或膠的粘度變化可能增大在纖維中的信號(hào)衰減。進(jìn)一步的問(wèn)題是， 由于油脂或膠可能與經(jīng)濟(jì)希望的塑料不相容_該塑料通?？勺鳛橛脕?lái)包含纖維的管擠壓， 所以對(duì)于管可能要求更昂貴的工程聚合物?！案稍铩碑a(chǎn)品的使用可回避與油脂或膠有關(guān)的問(wèn)題。上述US 5，157，752公開(kāi)了一種定義輔助延伸通路的光纜、和布置在通路內(nèi)并沿其延伸的光纖裝置和防水裝置，防水裝置包括與水接觸時(shí)膨脹以阻塞通路防止水流動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)元件。本申請(qǐng)人注意到，用來(lái)得到防止水傳播的微型模塊的“干燥”水溶脹材料，例如選擇性地支撐在細(xì)長(zhǎng)載體上的水溶脹紗或水溶脹粉末，是個(gè)問(wèn)題。水溶脹材料必須與光纖共存，而不引起對(duì)其損害。例如，由與水溶脹材料相接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力可能產(chǎn)生在光纖中的微型彎曲，并且損害其傳輸性能。具體地說(shuō)，申請(qǐng)人注意到，分散在光纖中或者例如由提供在保持元件內(nèi)的支撐的可買到水溶脹粉末，可以高效地防止沿微型模塊的水傳播，但由于其粒度，典型地微米量級(jí)的數(shù)量或更大，通過(guò)微型彎曲可損害光纖傳輸性能。粉末也能產(chǎn)生加重微型彎曲現(xiàn)象的聚集。本申請(qǐng)人也注意到，所述粉末減小其粒度的研磨損害其膨脹能力。另一方面，通過(guò)研磨或者通過(guò)除研磨之外的過(guò)程得到的具有在納米量級(jí)的粒度的粉末，產(chǎn)生與在光纜生產(chǎn)期間的成本和處置相關(guān)的、并且與操作人員的健康相關(guān)的問(wèn)題。另外，申請(qǐng)人注意到，在微型模塊內(nèi)的這樣的粉末的均勻和受控物理分布從工業(yè)的觀點(diǎn)看難以得到。水溶脹紗已經(jīng)當(dāng)作對(duì)于水溶脹粉末的替代物。在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，打算把“水溶脹紗”作為水溶脹帶或由絲狀載體選擇性支撐或與其絞合的絲、或覆蓋有水溶脹非粉末材料的絲，例如水溶脹聚合物乳化液。已經(jīng)報(bào)告的US 5，157，752提出，如果通路的直徑應(yīng)該大于二或更多，則水溶脹細(xì)長(zhǎng)元件應(yīng)該如要求的那樣包括有纖維。US 6，633，709 (在 Sumitomo Electric Lightware Corp.的名義下)涉及一種包括多個(gè)堆疊纖維光學(xué)帶條的光纜，該纖維光學(xué)帶條具有一般沿纖維光學(xué)帶條的堆疊延伸并且繞堆疊圓周的至少一部分定位的多根防水紗，其中多根防水紗擁有水溶脹特性。纖維光學(xué)帶條堆疊和沿纖維光學(xué)帶條堆疊的長(zhǎng)度延伸的多根防水紗都松弛地布置在具有比纖維光學(xué)帶條堆疊大的內(nèi)部通道的緩沖管中。多根防水紗的膨脹能力應(yīng)該超過(guò)可進(jìn)入緩沖器管的水的臨界質(zhì)量2. 0或更大的因數(shù)。膨脹能力作為防水紗的數(shù)量、紗但尼爾及吸收能力的函數(shù)而確定，這又作為紗但尼爾的函數(shù)給出，并且也表達(dá)為每紗質(zhì)量的膨脹質(zhì)量。因而，對(duì)于給定的紗數(shù)量N、但尼爾d、及吸收能力B，水吸收的總能力以每單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表達(dá)。水的臨界質(zhì)量作為緩沖管的敞開(kāi)面積和水密度的函數(shù)而確定。本申請(qǐng)人注意到，在這個(gè)文件中既沒(méi)有考慮保持元件的直徑，也沒(méi)有考慮其裝在其中的纖維數(shù)量方面的排列。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)申請(qǐng)人已經(jīng)注意到，水溶脹紗應(yīng)該優(yōu)選地不僅提供用來(lái)防止在微型模塊內(nèi)的水傳播的適當(dāng)水溶脹能力，而且也應(yīng)該呈現(xiàn)對(duì)于光纜的良好制造和操作很重要的多個(gè)物理特征，進(jìn)一步與保持元件尺寸和裝在其中的光纖數(shù)量在尺寸上相容。更具體地說(shuō)，水溶脹紗優(yōu)選地應(yīng)該a)呈現(xiàn)盡可能光滑的表面以避免對(duì)于光纖的摩擦，該摩擦可產(chǎn)生微型彎曲；典型地，磨擦在光纜制造過(guò)程、安裝及壽命期間出現(xiàn)；b)在光纜的整個(gè)工作溫度范圍中具有熱尺寸穩(wěn)定性，從而不引起對(duì)于光纖的應(yīng)力；c)呈現(xiàn)與光纜的制造過(guò)程相適應(yīng)的機(jī)械性能，特別是極限拉伸強(qiáng)度；d)在膨脹體積和膨脹反應(yīng)速率方面都具有有效的水吸收。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在上述性能中，尺寸定大小和膨脹特性對(duì)于防止沿微型模塊的水傳播具體地重要到這樣一種程度，以制成滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求的微型模塊。在本發(fā)明內(nèi)，本申請(qǐng)人發(fā)覺(jué)，當(dāng)保持元件具有減小的體積時(shí)，特別是在微型模塊的情況下，即當(dāng)保持元件緊密地填充有光纖和水溶脹紗時(shí)，妨礙在水溶脹紗體積增大方面的膨脹能力，并且作為結(jié)果，損害防止沿微型模塊的水傳播的能力。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用布置在一起并且與光纖相接觸的水溶脹紗，在光纜中和在包含所述光纖的微型模塊中的水傳播可控制在臨界值下面，而不引入微型彎曲效應(yīng)。具體地說(shuō)，水溶脹紗的特征在于，膨脹體積與在微型模塊內(nèi)每纖維的自由體積處于預(yù)定關(guān)系中。換句話說(shuō)，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，防止水傳播的能力不僅取決于在保持元件內(nèi)膨脹體積與自由體積的關(guān)系，而且也取決于裝在保持元件內(nèi)的傳輸元件的數(shù)量。根據(jù)另一個(gè)方面，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在光纜制造期間機(jī)械應(yīng)力的存在可能引起困難。在光纜制造時(shí)把傳輸元件與水溶脹紗成束在一起的步驟期間可產(chǎn)生應(yīng)力。具體地說(shuō)，在水溶脹紗的牽引阻力與傳輸元件的牽引阻力之間的顯著差別的存在可能帶來(lái)它們之一的破裂或損壞、或者彎曲的困難和不規(guī)則性。另外，由于保持元件典型地由擠壓生產(chǎn)，所以有傳輸元件和水溶脹紗粘附到保持元件的內(nèi)壁上的可能性，特別是在后者冷卻已經(jīng)完成之前。這樣的粘附可能在光纜的制造和使用期間限制傳輸元件的運(yùn)動(dòng)自由度，例如與光纜敷設(shè)、熱偏移等有關(guān)。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，粉末狀抗摩擦劑能夠防止這樣的應(yīng)力，而不要求流體潤(rùn)滑劑的使用。具體地說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)滑石粉適于提供希望的抗摩擦效果，而不引起微型彎曲現(xiàn)象。在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于通信的光纜，該光纜包括-保持元件；-至少兩個(gè)傳輸元件，裝在所述保持元件內(nèi)；及-水溶脹紗，裝在所述保持元件內(nèi)；其中水溶脹紗根據(jù)如下公式選擇
權(quán)利要求
1.一種用于通信的光纜(100)，包括 -保持元件⑵；-至少兩個(gè)傳輸元件(3)，裝在所述保持元件O)內(nèi)；及 -水溶脹紗G)，裝在所述保持元件O)內(nèi)； 其中水溶脹紗(4)根據(jù)如下公式選擇^ = ^ + R(1)ν νy TF y t在該公式中，Vw是水溶脹紗(4)在與水相接觸而膨脹之后的體積； Vtf是在保持元件O)中的總自由體積； k是常數(shù)彡180 R是常數(shù)彡1.4;及 Vt是每個(gè)傳輸元件(3)的自由體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件( 具有從0.3至0.8mm的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有等于或小于0.2mm的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纜(100)，其中，保持元件(2)具有等于或大于的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，保持元件⑵具有從Imm至1.2mm的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件(3)是光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件(3)是從4到12。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件C3)被SZ絞合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，水溶脹紗(4)具有等于或小于2分鐘的膨脹時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，水溶脹紗(4)從與聚酯絲或線選擇性有關(guān)的聚丙烯酸酯絲或纖維、和涂有超級(jí)吸收聚合物的芳香聚酰胺絲或線選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纜(100)，其中，傳輸元件C3)具有向其涂敷的粉末狀抗摩擦劑。
12.—種用來(lái)制造光纜(100)的方法，該光纜(100)包括容納至少兩個(gè)傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)的保持元件O)，所述方法包括步驟-把傳輸元件( 和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起以形成束； -繞所述束擠壓保持元件O)；其中，把傳輸元件C3)和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起的步驟包括在傳輸元件C3)上涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，把傳輸元件C3)和水溶脹紗(4)聯(lián)合在一起的步驟包括絞合傳輸元件( 和水溶脹紗的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，絞合步驟在涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟之后實(shí)現(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括使傳輸元件 (3) —起通過(guò)粉末狀抗摩擦劑涂敷器(20 前進(jìn)的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在傳輸元件C3)上涂敷粉末狀抗摩擦劑的步驟包括屏蔽水溶脹紗(4)免于粉末狀抗摩擦劑涂敷的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，絞合步驟是SZ絞合步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，粉末狀抗摩擦劑是滑石粉。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，粉末狀抗摩擦劑具有平均粒度直徑 D50 ^ 5 μ m0
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，傳輸元件(3)是光纖。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括從傳輸元件(3)和水溶脹紗(4)的至少一個(gè)的表面消除多余的粉末狀抗摩擦劑的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及防水光纜及其生產(chǎn)方法，具體描述了一種用于通信的光纜(100)以及一種用來(lái)制造這樣一種光纜(100)的過(guò)程，該光纜(100)包括防止水傳播的至少一個(gè)保持元件(2)。光纜(100)除保持元件(2)外包括裝在保持元件(2)內(nèi)的至少兩個(gè)傳輸元件(3)、和裝在所述保持元件(2)內(nèi)的水溶脹紗(4)。水溶脹紗(4)根據(jù)如下公式(I)選擇，在該公式中，VW是水溶脹紗(4)在與水相接觸而膨脹之后的體積；V是在保持元件(2)中的總自由體積；k是常數(shù)≥180；R是常數(shù)≥1.4；及Vt是每個(gè)傳輸元件(3)的自由體積。便利地，光纜(100)是防水的，并且水溶脹紗(4)對(duì)于傳輸元件(3)不產(chǎn)生微型彎曲影響。
文檔編號(hào)G02B6/44GK102354034SQ20111028232
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者亞歷山德羅·吉諾基奧, 保羅·A·普雷薩, 恩里科·孔松尼, 毛羅·馬里塔諾, 馬西莫·皮佐爾諾 申請(qǐng)人:普雷斯曼電纜及系統(tǒng)能源有限公司