專利名稱：光導(dǎo)部件的填充組合物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有至少一根光波導(dǎo)體的細(xì)長光導(dǎo)部件的填充組合物，該填充組合物含有至少一種增塑劑。
這類填充組合物可從WO/A1-9427174中獲知。除了增塑劑之外，還向此點(diǎn)填充組合物添加觸變劑和/或小珠粒(特別是空心小珠粒)和/或增稠劑等作添加劑。作為增稠劑優(yōu)選采用烴聚合物。使用增稠劑是為了盡可能阻礙特別是在高溫下填充劑的滴流。
從US-PS4,342,500可獲知一種耐高壓的光纜。如果這種光纜只填充以交聯(lián)的合成材料(例如，聚氨酯，環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂)，則空氣間隙不可避免。這將在高壓裝置區(qū)內(nèi)由于可能的高場強(qiáng)的集中而帶來困難。出于這個原因，塑性材料通過添加相應(yīng)的增塑劑而軟化，因?yàn)橥ㄟ^這種辦法可以避免形成不希望的空腔。
DE-OS 2728642公開了一種長的防水光波導(dǎo)電纜，其中用含油或熱塑聚氨酯橡膠的溶脹聚苯乙烯的非極性填充組合物作為纖維芯線的填充組合物。聚苯乙烯的起始溶脹是由其中所用的油引發(fā)的。
本發(fā)明的目的在于提供一種填充組合物，該填充組合物既價廉又容易制備，并能以簡單的方法確保不發(fā)生滴流。在前述填充組合物的情況下，此目的是通過向該填充組合物中添加至少一種添加劑來解決的，該添加劑與增塑劑作用并被其溶解和/或淺表溶解。
通過增塑劑和添加劑之間的相互作用，后者發(fā)生變化，致使它獲得一種膠凝狀結(jié)構(gòu)，由此產(chǎn)生一種特別好的和有效的增稠作用。結(jié)果甚至較少量的添加劑就可很好地防止填充組合物發(fā)生滴流。根據(jù)配量不同可使添加劑發(fā)生淺表溶解(相當(dāng)于溶脹或起始溶脹)或完全溶解。
本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明制造填充組合物的方法，其特征在于，添加劑加到一種已配制好的含有至少一種增塑劑的基礎(chǔ)填充組合物中，并被其充分地淺表溶解或溶解，該基礎(chǔ)填充組合物含有所有其它以供填充組合物用的組份，按本發(fā)明所述的成品填充組合物的制備就只需通過加入該添加劑，從而引發(fā)添加劑與增塑劑之間的所述互相作用即可。這種方法因而具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即填充組合物不需象以前那樣要貯存?zhèn)溆?，而是只在需要時對成品填充組合物進(jìn)行最終混合即可。
這就提供一種生產(chǎn)帶有本發(fā)明填充組合物的光導(dǎo)部件的方法，其特征在于，在光波導(dǎo)纖維芯線和/或光波導(dǎo)纜的制造現(xiàn)場將基礎(chǔ)填充組合物與添加劑混合，并將此時所得到的成品填充組合物以連續(xù)過程充填入該光波導(dǎo)纖維芯線和/或光纜中。
本發(fā)明還涉及一種光導(dǎo)部件，特別是光纜和/或光纖維芯線，其特征表現(xiàn)于，它包含根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的填充組合物。
下面將根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明及其發(fā)展。
附圖中

圖1表示一種光導(dǎo)部件，其形式為在保護(hù)套內(nèi)填有本發(fā)明之填充組合物的空心纖維芯線，圖2表示光纜剖面，它填有本發(fā)明填充組合物作芯填充，以及圖3表示用本發(fā)明填充組合物充填光導(dǎo)部件的裝置。
圖1表示一種所謂的中空纖維芯線GA(光波導(dǎo)纖維芯線)，其中在塑料和/或金屬的保護(hù)套SH內(nèi)排列至少一根光波導(dǎo)體LW，其外部緊裹著一層保護(hù)涂層CT。圍繞光波導(dǎo)體LW四周的填充組合物FC對該光波導(dǎo)體提供了柔軟埋置體。這種填充組合物含有至少一種增塑劑，以及能與增塑劑相互作用的添加劑，后者被增塑劑淺表溶解或溶解。由于按此方式制造的填充組合物具有的良好性能，它可在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，雖然它足夠柔軟能保護(hù)光波導(dǎo)體LW，同時又足以防止滴流。
圖2表示一種光纜OC，該光纜包含三根光波纖維芯線GA1、GA2和GA3，其結(jié)構(gòu)與圖1相當(dāng)。其每一均含有至少光波導(dǎo)體LW1、LW2和LW3，并被相應(yīng)的保護(hù)層(涂層CT1、CT2和CT3)緊裹著。此外，在每一個相關(guān)的保護(hù)套SH1-SH3內(nèi)填充組合物FC1-FC3，該填充組合物含有增塑劑和添加劑，后者被增塑劑淺表溶解或溶解。在光波導(dǎo)纖維芯線GA1-GA3相互絞合成束后的外部三角形空間最好用一種芯填充組合物FCS填充，后者將直到光纜外殼CS內(nèi)壁的內(nèi)部空間完全填滿。用這種方式形成長的防水光波導(dǎo)纜線，它對光波導(dǎo)纖維芯線GA1-GA3以及包含其中的光波導(dǎo)體LW1-LW3提供了一種光學(xué)上的機(jī)械保護(hù)。
亦有可能，組件OC只形成一條光導(dǎo)體束(需要時去掉了外保護(hù)殼CS或者只采用纏繞層或套網(wǎng)來代替CS)。而且若干這樣束可絞合成纜，在這種情況下，在這種束的外面罩上纜的外保護(hù)殼，其三角形空間仍用芯填充組合物FCS填充。
根據(jù)本發(fā)明的填充組合物所采用之組成將在下面逐一加以較詳細(xì)的敘述增塑劑優(yōu)先采用的增塑劑在20℃為流體。最好采用PVC-增塑劑。亦可采用各種類型的增塑劑，特別是各類PVC-增塑劑。優(yōu)先采用含至少一種酸酯的增塑劑。特別適宜的是采用羧酸酯類，特別是芳香族聚羧酸酯和/或脂族聚羧酸酯或其混合物。亦有可能采用鄰苯二甲酸酯，偏苯三酸酯或者己二酸、癸二酸或壬二酸的聚酯，脂肪酸酯作增塑劑。
亦有可能以環(huán)氧增塑劑類作增塑劑，增塑劑或環(huán)氧增塑劑的分子應(yīng)最好含至少一個極性基團(tuán)，特別是以官能團(tuán)或雜原子形式。特別有利的是采用羧基、羥基、酸-基團(tuán)或醚基作增塑劑。作為雜原子優(yōu)選采用氮、磷或鹵素原子。增塑劑的極性分子以極性最好強(qiáng)于純烴化合物或強(qiáng)于純聚烯烴的極性。
優(yōu)先選擇的增塑劑應(yīng)不會淺表溶解或影響所采用的保護(hù)殼材料，如圖1中的SH和/或圖2中的SH1-SH3以及CS。舉例而言，如果保護(hù)套由聚烯烴類組成，例如聚丙烯，聚乙烯，聚甲基戊烯等，則可能的增塑劑宜考慮那些極性高于上述保護(hù)殼的增塑劑(即上面所列的全部增塑劑)。
在總的填充組合物中增塑劑的含量宜選擇在99％(重量)和80％(重量)之間，特別是在99％(重量)和92％(重量)之間。添加劑作為添加劑(有時可能采用多種不同的添加劑)特別適宜的是那些與該增塑劑可同時使用(即增塑化劑在化學(xué)中通用的情況)的物質(zhì)。舉例而言，優(yōu)選將PVC增塑劑與含PVC的添加劑一起使用。如果擬采用環(huán)氧類增塑劑作增塑劑，則將采用能被環(huán)氧類塑化劑淺表溶解和/或溶解的物質(zhì)，特別是例如環(huán)氧物化作為添加劑。
所有的極性固體物質(zhì)特別適合作為制備所需類型的淺表溶解凝膠的添加劑。
這類凝膠的優(yōu)點(diǎn)首先在于，極性固體物質(zhì)，例如PVC在PVC增塑劑中溶解極快，從而取得理想的分布。它對于填充組合物的均勻單一性的結(jié)構(gòu)有特殊的意義。制造這種凝膠或填充組合物的方法是極其簡單的并且不要求特殊工藝技術(shù)。優(yōu)選是在熱的條件下(在溫度范圍為100℃-160℃內(nèi))將添加劑攪拌地加入到增塑劑中，并在其中經(jīng)短時間(在60秒-600秒)的淺表溶解和/或溶解或者發(fā)生所需的互相作用。
較少量的添加劑足以得到所需凝膠狀的填充組合物。添加劑占總填充組合物的量小于20％(重量)是適宜的，優(yōu)選小于10％(重量)，特別優(yōu)選小于8％(重量)。
添加劑在填充組合物中的最少量為1-3％(重量)是有利的。
在一種或多種添加劑完全溶解時，粉末粒料轉(zhuǎn)變成溶液。另一方面在一種或多種添加劑溶脹/起始溶脹時，粉末粒料只發(fā)生和增大其體積，因此與PVC發(fā)生完全溶解，而與PS/PC/PBT則發(fā)生顆粒溶脹。
一種或多種添加劑的作用類似于填充組合物中通用的增稠劑或觸變劑，所以，其它的此類添加劑在本發(fā)明的填充組合物中，一般說來可被略去。補(bǔ)加物除了已經(jīng)提到的主要決定填充組合物行為的增塑劑和與其進(jìn)行相互作用達(dá)到淺表溶解或溶解的添加劑外，可根據(jù)所需應(yīng)用添加另一些補(bǔ)加物a)小珠粒，特別是空心小珠粒。
采用此類小珠粒，特別是Nobel Industries公司商標(biāo)為“Expancell”的小珠粒，該小珠粒的外徑(顆粒大小)宜顯著地小于光波導(dǎo)體的直徑，即小于100μm，優(yōu)選采用直徑小于50μm，特別優(yōu)選小于10μm的小珠粒。
小珠粒在總填充組合物的加入量定在1％(重量)-4％(重量)之間，特別是在2％(重量)-3％(重量)之間。
特別合適的易溶于上述所有液體增塑劑中的極性固體物質(zhì)是PVC，甲基纖維素，纖維素衍生物，醋酸纖維素，丙酸纖維素，PC，ABS，PBT和環(huán)氧化物。
后面提及的物質(zhì)PC，ABS，PBT和環(huán)氧化物皆為極性固體物質(zhì)，這些物質(zhì)在提及的增塑劑中溶解或溶脹。
下列例子給出能滿足對光纜或中空纖維芯線所用填充組合物的要求配方例1在含96％(重量)Palamoll 652(Fa.BASF)的增塑劑和含1％的用作PVC的穩(wěn)定劑和用作抗氧化劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010(CibaAdditize，F(xiàn)rankfurt)中，在140℃下攪拌加入3％Vinnol EG70(Fa.Vinnolit Kunststoff/Ismaning)作添加劑。
該均相液體冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度200l/100mm20℃下粘度15,000mPa·s凝固點(diǎn)＜-30℃將此凝膠灌入30cm長的中空纖維芯線管中(參見圖1)并垂直置于不同溫度下的帶循環(huán)空氣的干燥箱中。
該組合物的滴流點(diǎn)＞80℃。例2在含95％(重量)Palamoll 652(Fa.BASF)的增塑劑和1％的用作抗氧化劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010中，在140℃下攪拌加入4％Vinnol EG70作添加劑。
該均相液體冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度183l/10mm20℃下粘度26000mpa′凝固點(diǎn)＜-30℃將此凝膠灌入30cm長的中空纖維芯線管中，并垂直置于不同溫度下的帶循環(huán)空氣的干燥箱中。
該組合物的滴流點(diǎn)＞80℃。例3在含95％(重量)Palatinol AH(Fa.BASF)的增塑劑和1％的用作PVC的穩(wěn)定劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下攪拌加入4％Vinnol EG70(Fa.VinnolitKunststoff/Ismaning)作添加劑。
該均相液體冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度264l/10mm20℃下粘度8000mpa′s凝固點(diǎn)＜-45℃
將此凝膠灌入30cm長的中空纖維芯線管中，并垂直置于不同的溫度下的帶循環(huán)空氣的干燥箱中。
該組合物的滴流點(diǎn)＞80℃。例4在含96％(重量)Palatinol AH(Fa.BASF)的增塑劑和1％的用作PVC的穩(wěn)定劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下攪拌加入3％Vinnol EG70(Fa.VinnoliteKunststoff/Ismaning)作添加劑。
該均勻液體冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度350l/10mm20℃下粘度5000mPa′s凝固點(diǎn)＜-45℃將此凝膠體灌入30cm長的中空纖維芯線管中，并垂直置于不同溫度下的帶循環(huán)空氣的干燥箱中。
該組合物的滴流點(diǎn)＞80℃。例5在含95％(重量)Palatinol 11(Fa.BASF)的增塑劑和1％的用作PVC的穩(wěn)定劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下攪拌加入4％Vinnol EG70(Fa.VinnoliteKunststoff/Ismaning)作添加劑。
該均相液體冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度140l/10mm20℃下粘度6000mPa′s凝固點(diǎn)＜-40℃將此凝膠灌入30cm長的中空纖維芯線管中，并垂直置于不同溫度下的帶循環(huán)空氣的干燥箱中。
該組合物的滴流點(diǎn)＞80℃。例6在含95％(重量)Palatinol AM(Fa.BASF)的增塑劑和1％的用作PVC的穩(wěn)定劑的穩(wěn)定劑Irganox 1010(Fa.Ciba)中，在120℃下攪拌加入2％(重量)Vinnol EG70(Fa.Vinnolite Kunststoff)作添加劑和2％(重量)Expancell(Fa.Nobel Ismaning)作空心小珠粒。
冷卻后，生成具有下列性質(zhì)的非均相凝膠-40℃下錐形漏斗穿透度300l/10mm20℃下粘度17000mPa′s凝固點(diǎn)＜-45℃。
本發(fā)明的填充組合物的加工及其在制造光纜領(lǐng)域的應(yīng)用將根據(jù)圖3詳細(xì)敘述。其中，首先假定要制造如圖1所示的光導(dǎo)組件，即特別是空心光纖維芯線。此光波導(dǎo)體或光波導(dǎo)體LW纏繞在貯存輥VS上并進(jìn)入擠壓機(jī)Ex。此擠壓機(jī)的作用在于加覆外保護(hù)套SH，致使在其出口獲得成品光導(dǎo)組件，例如其形式為空心纖維芯線GA。
填充組合物在現(xiàn)場加工是適宜的，即直接在擠壓機(jī)EX區(qū)內(nèi)，并且是“在線”的，即連續(xù)的加工過程。有利的方式是在第一貯缶BT1中放入粉末狀的添加劑FCP，而在第二個貯缶BT2中則含有已配制好的基礎(chǔ)填充組合物FCW，特別還有液體增塑劑，以及需要時還有空心小珠粒，基礎(chǔ)填充組合物含有成品填充組合物的所有組份，僅未含為淺表溶解/溶解所需的添加劑。基礎(chǔ)填充組合物FCW和添加劑FCP一同進(jìn)入混合裝置MX，在該裝置中實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的粉末狀添加劑組份FCP同其余的基礎(chǔ)填充組合物FCW的優(yōu)選液體組份均勻混合。在混合過程中基礎(chǔ)填充組合物FCW的液體增塑劑和添加劑FCP兩者之間已開始相互作用(軟化或溶解)，并且這種相互作用特別是可通過攪拌器MX區(qū)內(nèi)較高的溫度，例如100℃-160℃而加速。這樣得到的成品填充組合物FC通過相應(yīng)的管線送到擠壓機(jī)Ex的擠壓頭處，優(yōu)選在保護(hù)套的拉伸的頭部，并灌入拉伸頭的內(nèi)部。通過這種方法就保證將圖1中所示的保護(hù)套SH的內(nèi)部空間全部完全地填滿。
如果要用圖3的裝置制造圖2所示的光纜，則從一個或多個貯存輥VS引出一束或多束，并送入擠壓機(jī)Ex的內(nèi)部，并在此處為成品光纜OC加覆外套CS。
權(quán)利要求
1.一種用于至少帶有一根光波導(dǎo)體(LW)的細(xì)長光導(dǎo)部件(GA)的填充組合物，該填充組合物(FC)包含至少一種增塑劑，其特征在于，在該填充組合物(FC)中加入至少一種能與該增塑劑相互作用并能被該增塑劑溶解和/或淺表溶解的添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的填充組合物，其特征在于，采用PVC增塑劑作增塑劑。
3.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，至少一種羧酸酯被用作增塑劑。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，采用那種與所用的特定增塑劑同時使用的添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的填充組合物，其特征在于，在采用PVC增塑劑的同時，也采用PVC作添加劑。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，添加劑以粉末形式混合到填充組合物中。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，添加劑以盡可能細(xì)的形狀加到填充組合物中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的填充組合物，其特征在于，添加劑的顆粒大小選在1μm-100μm之間，特別是10μm-50μm之間。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，添加劑在填充組合物中所占含量低于20％(重量)，優(yōu)選低于10％(重量)，特別是低于8％(重量)。
10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，采用含有至少一個極性基團(tuán)的物質(zhì)作添加劑。
11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，采用甲基纖維素、纖維素衍生物，醋酸纖維素，丙酸纖維素，PC，ABS，PBT，環(huán)氧化物作添加劑。
12.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的填充組合物，其特征在于，增塑劑在填充組合物中的含量在99％(重量)-80％(重量)之間，優(yōu)選的在99％(重量)-92％(重量)之間。
13.一種光導(dǎo)部件，特別是光纜和/或光纖維芯線形狀的光導(dǎo)部件，其特征在于，它含有根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的填充組合物。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1-12中的任一項(xiàng)的填充組合物的制造方法，其特征在于，添加劑加到已調(diào)制好的、含有至少一種增塑劑的基礎(chǔ)填充組合物中，并且該添加劑能被這種增塑劑所淺表溶解。
15.一種含有根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的填充組合物的光導(dǎo)部件(GA)的制造方法，其特征在于，基礎(chǔ)填充物(FC)是在光波導(dǎo)纖維芯線(GA)和/或光波導(dǎo)體纜(OC)的制造現(xiàn)場與添加劑進(jìn)行混合，所得到的成品填充組合物以連續(xù)的工藝程序注入所生產(chǎn)的光波導(dǎo)纖維芯線(GA)和/或光纜(OC)中。
全文摘要
本文涉及一種用于含至少一根光導(dǎo)體(LW)的細(xì)長光導(dǎo)部件的填充組合物,該組合物含至少一種增塑劑。在該填充組合物中加入至少一種添加劑,該添加劑能與增塑劑發(fā)生作用并被其溶解。
文檔編號G02B6/44GK1203676SQ96198799
公開日1998年12月30日 申請日期1996年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月11日
發(fā)明者R·坎普斯, K·諾奇 申請人:西門子公司