专利名称：防水光缆及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种包括阻止水传播的至少一个保持元件的光缆。
本发明也涉及一种用来制造这样一种光缆的方法。
背景技术：
在光缆中，传输元件典型地是光纤。光纤一般包括石英玻璃“芯+包层”传输元件、和外部单一或复合聚合物层(保护涂层)，该外部单一或复合聚合物层便利地包括用于识别的着色层。
光缆典型地包括相对于光纤在径向内部位置中的缓冲元件，提供诸如机械隔离、保护免于物理损害及纤维识别之类的功能。
比如，例如以组、束或带布置一根或多根光纤，可装在具有特定机械性能(如杨氏弹性模量、抗拉强度及在断裂时的延伸率)的聚合物材料的管或柔性套(下文称作“保持元件”)中，以便保证对纤维的适当保护。
光纤/保持元件组件一般称作“光学单元”。
在其中光纤装在管状保持元件中的光缆中，有其中光纤插入在管中的光缆，该管有时叫做“缓冲管”或“松弛管”，提供纤维保护和识别。这种光学单元的保持元件当包含十二根光纤时，通常具有约0.2mm的厚度，典型地从约0.3mm至约0.8mm；和1.6-1.8mm的内径。
在特定类型的管型光缆中，光学单元就直径和套厚度而论都具有减小的尺寸。典型地，光学单元叫做“微型模块”，并且其保持元件一般称作“微型套”或“小型套”。在这种情况下，保持元件材料具体地设计成，允许纤维或纤维组的识别，并且用来例如通过撕开和滑脱保持元件实现对于光纤的容易接近，从而便于在光纤与系统设备之间的连接或在光缆之间的互连。微型套典型地由具有较低弹性模量和最终延伸率的材料制成，如PVC、乙基-乙酸乙烯(EVA)及聚乙烯。便利地，用来形成薄微型套的以上材料的使用也导致仅使用手指或指甲较容易除去或剥离的微型套。在典型的微型模块光缆中，包含十二根光纤的保持元件具有约1.1mm的内径、和0.2mm或更小的厚度，例如0.15mm。
一种微型模块光缆比如从WO00/58768(在本申请人的名下)得知，并且包括多个微型模块、围绕微型模块的内管及覆盖内管的外套。微型模块可选择性和便利地呈现彼此区分的不同颜色。
US5,155,789(在SociétéIndustrielle de Liaisons SILEC和 Francais(Centre National desTélécommunications-CNET)提供一种包括分裂成模块的光纤的电信光缆，每个模块包容在容易撕开的薄支撑套中，其中支撑套与光纤相接触以把它们夹持在一起。
以上所定义的在微型模块中的光纤的布置允许在较小光缆中采用大量光纤。微型模块可以在具有小于或等于13mm的直径(这个直径不包含为特定目的和要求而选择性提供的另外保护层)的光缆中提供例如高达144根光纤，使得这样一种光缆特别适于城市分配网络。
在本说明书和权利要求书中，“阻止水传播”是指，大体防止或限制主要打算作为对于光缆完整性的损害的后果而沿微型模块的纵向方向扩散的水传播，该水传播导致其逐步填充。微型模块和包含它的光缆都应该满足根据由国际标准IEC 60794-1-2提供的方法F5B的试验要求下文将提供关于这种试验的进一步细节。
典型地，每个微型模块如以上那样可包括装在保持元件中的2至12根光纤。
水或水分侵入光缆或微型模块中、和以后穿过其的传播可能是个问题。进入微型模块中的水可穿过它漂移，损害装在其中的光纤的传输性能。而且，水可到达和退化外壳或其它终端装置，并且/或者可损害安装在外壳或其它终端装置中的电子器件。
用来防止这样的传播的方法是已知的。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块和包括其的光缆是已知的。更具体地说，填充材料可包括在每个微型模块的保持元件中，在微型模块中包含的光纤中。
US2003/0168243(Jamet等)涉及一种包括多个模块的电信光缆，该模块的每一个具有把光纤夹持在一起的薄保持套，并且围绕模块的外套的特征在于，它包括每个包含多个相应模块的保持套，该相应模块的每一个机械地联合到相应模块的保持套上，以形成与外套相接触的超级模块。
在微型模块内可提供填充材料，例如密封产品，如硅酮或合成油脂、油或胶、或通过相联在水存在的情况下膨胀以形成阻挡物的膨胀粉末和/或膨胀丝和/或膨胀带而得到的“干燥”产品。
如例如由US5,157,752(在Northern Telecom Ltd的名下)指出的那样，有与油脂或胶的使用有关的问题。比如，这样的材料施加和填充光缆通路困难和成本高。油脂或胶也使得在光缆的安装或修理期间处置纤维困难和难受，并且在低温下(例如在0℃以下)围绕和接触纤维的油脂或胶的粘度变化可能增大在纤维中的信号衰减。进一步的问题是，由于油脂或胶可能与经济希望的塑料不相容-该塑料通常可作为用来包含纤维的管挤压，所以对于管可能要求更昂贵的工程聚合物。
“干燥”产品的使用可回避与油脂或胶有关的问题。
上述US5,157,752公开了一种定义辅助延伸通路的光缆、和布置在通路内并沿其延伸的光纤装置和防水装置，防水装置包括与水接触时膨胀以阻塞通路防止水流动的细长元件。
本申请人注意到，用来得到防止水传播的微型模块的“干燥”水溶胀材料，例如选择性地支撑在细长载体上的水溶胀纱或水溶胀粉末，是个问题。
水溶胀材料必须与光纤共存，而不引起对其损害。例如，由与水溶胀材料相接触而产生的应力可能产生在光纤中的微型弯曲，并且损害其传输性能。
具体地说，申请人注意到，分散在光纤中或者例如由提供在保持元件内的支撑的可买到水溶胀粉末，可以高效地防止沿微型模块的水传播，但由于其粒度，典型地微米量级的数量或更大，通过微型弯曲可损害光纤传输性能。粉末也能产生加重微型弯曲现象的聚集。
本申请人也注意到，所述粉末减小其粒度的研磨损害其膨胀能力。另一方面，通过研磨或者通过除研磨之外的过程得到的具有在纳米量级的粒度的粉末，产生与在光缆生产期间的成本和处置相关的、并且与操作人员的健康相关的问题。
另外，申请人注意到，在微型模块内的这样的粉末的均匀和受控物理分布从工业的观点看难以得到。
水溶胀纱已经当作对于水溶胀粉末的替代物。
在本说明书和权利要求书中，打算把“水溶胀纱”作为水溶胀带或由丝状载体选择性支撑或与其绞合的丝、或覆盖有水溶胀非粉末材料的丝，例如水溶胀聚合物乳化液。
已经报告的US5,157,752提出，如果通路的直径应该大于二或更多，则水溶胀细长元件应该如要求的那样包括有纤维。
US6,633,709(在Sumitomo Electric Lightware Corp.的名义下)涉及一种包括多个堆叠纤维光学带条的光缆，该纤维光学带条具有一般沿纤维光学带条的堆叠延伸并且绕堆叠圆周的至少一部分定位的多根防水纱，其中多根防水纱拥有水溶胀特性。纤维光学带条堆叠和沿纤维光学带条堆叠的长度延伸的多根防水纱都松弛地布置在具有比纤维光学带条堆叠大的内部通道的缓冲管中。多根防水纱的膨胀能力应该超过可进入缓冲器管的水的临界质量2.0或更大的因数。膨胀能力作为防水纱的数量、纱但尼尔及吸收能力的函数而确定，这又作为纱但尼尔的函数给出，并且也表达为每纱质量的膨胀质量。因而，对于给定的纱数量N、但尼尔d、及吸收能力B，水吸收的总能力以每单位长度的质量表达。水的临界质量作为缓冲管的敞开面积和水密度的函数而确定。
本申请人注意到，在这个文件中既没有考虑保持元件的直径，也没有考虑其装在其中的纤维数量方面的排列。
发明内容
本发申请人已经注意到，水溶胀纱应该优选地不仅提供用来防止在微型模块内的水传播的适当水溶胀能力，而且也应该呈现对于光缆的良好制造和操作很重要的多个物理特征，进一步与保持元件尺寸和装在其中的光纤数量在尺寸上相容。
更具体地说，水溶胀纱优选地应该a)呈现尽可能光滑的表面以避免对于光纤的摩擦，该摩擦可产生微型弯曲；典型地，磨擦在光缆制造过程、安装及寿命期间出现；b)在光缆的整个工作温度范围中具有热尺寸稳定性，从而不引起对于光纤的应力；c)呈现与光缆的制造过程相适应的机械性能，特别是极限拉伸强度；d)在膨胀体积和膨胀反应速率方面都具有有效的水吸收。
本申请人发现，在上述性能中，尺寸定大小和膨胀特性对于防止沿微型模块的水传播具体地重要到这样一种程度，以制成满足国际标准要求的微型模块。
在本发明内，本申请人发觉，当保持元件具有减小的体积时，特别是在微型模块的情况下，即当保持元件紧密地填充有光纤和水溶胀纱时，妨碍在水溶胀纱体积增大方面的膨胀能力，并且作为结果，损害防止沿微型模块的水传播的能力。
本申请人发现，通过使用布置在一起并且与光纤相接触的水溶胀纱，在光缆中和在包含所述光纤的微型模块中的水传播可控制在临界值下面，而不引入微型弯曲效应。具体地说，水溶胀纱的特征在于，膨胀体积与在微型模块内每纤维的自由体积处于预定关系中。
换句话说，本申请人发现，防止水传播的能力不仅取决于在保持元件内膨胀体积与自由体积的关系，而且也取决于装在保持元件内的传输元件的数量。
根据另一个方面，本申请人发现，在光缆制造期间机械应力的存在可能引起困难。
在光缆制造时把传输元件与水溶胀纱成束在一起的步骤期间可产生应力。具体地说，在水溶胀纱的牵引阻力与传输元件的牵引阻力之间的显著差别的存在可能带来它们之一的破裂或损坏、或者弯曲的困难和不规则性。
另外，由于保持元件典型地由挤压生产，所以有传输元件和水溶胀纱粘附到保持元件的内壁上的可能性，特别是在后者冷却已经完成之前。
这样的粘附可能在光缆的制造和使用期间限制传输元件的运动自由度，例如与光缆敷设、热偏移等有关。
本申请人发现，粉末状抗摩擦剂能够防止这样的应力，而不要求流体润滑剂的使用。
具体地说，已经发现滑石粉适于提供希望的抗摩擦效果，而不引起微型弯曲现象。
在第一方面，本发明涉及一种用于通信的光缆，该光缆包括-保持元件；-至少两个传输元件，装在所述保持元件内；及-水溶胀纱，装在所述保持元件内；其中水溶胀纱根据如下公式选择VWVTF=kVt+R---(1)]]>在该公式中，VW是水溶胀纱在与水相接触而膨胀之后的体积；VTF是在保持元件中的总自由体积；k是常数≥180R是常数≥1.4；及Vt是每个传输元件的自由体积。
为了本说明书和随后的权利要求书的目的，除否则指示的地方之外，表达量、数量、百分比、等等的所有数要理解成在所有情况下由术语“约”修正。而且，所有范围包括公开的最大和最小点的任何组合，并且包括其中的任何中间范围，该中间范围可能在这里专门列出或可能不列出。
根据本说明书和权利要求书，本发明的传输元件、水溶胀纱及保持元件的体积作为每长度单位的体积，例如mm3/m，并且基于其横截面的面积而计算。在保持元件的情况下，内部体积Vi基于横截面的内部面积而计算。
在本发明的一个实施例中，保持元件具有从0.3至0.8mm的厚度，并且下文指示为“松弛管”。在这种类型的保持元件中，传输元件可以以束、以带条或以两种这样的构造提供。
在本发明的另一个实施例中，保持元件具有0.2mm或更小的厚度，例如0.15mm，并且下文指示为“微型模块”。在每个微型模块内，传输元件可以布置有或没有间隙。“间隙”这里作为在保持元件的内径与包络传输元件的最小圆的直径之间的差等于或大于1％。
如果在光纤与保持元件之间没有留下间隙，则微型模块叫做“紧密的”，而当所述间隙存在时，微型模块叫做“松弛类型的”。在间隙值≥1％，优选地高达30％，对于微型模块的适当长度(例如1m)，有可能独立于其它而抽取单根光纤。
根据本发明优选的是松弛类型的微型模块。
总自由体积VTF是在传输元件的插入之后在保持元件内留下空白的体积。它根据如下关系定义VTF＝[Vi-(Vf×m)](2)其中m是传输元件的数量；Vi是保持元件的内部体积；及Vf是单个传输元件的体积。
便利地，保持元件由聚合物材料制成。
适当的材料根据特定需要包括α-烯烃聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)；聚丙烯；高和低密度聚-1-丁烯；聚-4-甲基-1-戊烯；超；聚-4-甲基-1-戊烯；乙烯丙烯共聚物；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)；乙烯-1-丁烯共聚物；乙烯-乙烯基丙烯酸盐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物、乙烯-丁基丙烯酸盐共聚物、乙烯-乙基乙酸盐共聚物、乙烯-乙烯基乙酸盐共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物；乙烯-甲基丙烯酸盐-丙烯酸三元共聚物；或其混合物。当不要求没有卤素时，也可以使用卤化烯烃、聚合物及共聚物。乙烯-丁基丙烯酸盐共聚物、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、或其混合物是优选的。
便利地，无机填料(b)添加到聚合物材料中。无机填料可包括例如氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、高岭土、三水氧化铝、水合碳酸镁、碳酸镁、镁钙水合碳酸盐、镁钙碳酸盐、或其混合物。氢氧化镁、氢氧化铝、三水氧化铝(Al2O3·3H2O)、或其混合物是特别优选的。
其它添加剂，如处理协助剂、润滑剂、颜料、其它填料，可以便利地添加到聚合物材料中。
关于保持元件的内部体积Vi，它在这里打算作为在保持元件内限定的每单位长度的体积。优选地，内部体积Vi基于从1mm至1.2mm的内径计算。优选地，保持元件具有从1.3mm至1.5mm的外径。
关于Vf，它在这里打算作为一个传输元件的每单位长度的体积。典型地在光纤作为传输元件的情况下，它们的各个直径为约0.25mm。优选地传输元件的数量是从4到12。
传输元件可大体平行地，或优选地根据绕微型模块的纵向轴线的敞开螺旋图案(或SZ绞合)而布置，即传输元件绕所述轴线在具有第一绞合方向(S形)的截面中绞合，该截面与具有相反绞合(Z形)方向的截面交替。
下文也称作“每纤维的自由体积”的自由体积Vt根据如下定义 便利地，水溶胀纱具有等于或小于2分钟的膨胀时间，因为膨胀时间作为在与水接触时用来达到最大膨胀的至少90％的时间。
对于本发明有用的水溶胀纱的例子是选择性地与聚酯丝或线有关的聚丙烯酸酯丝或纤维、和涂有超级吸收聚合物，如聚丙烯酸酯，的芳香聚酰胺丝或线。
根据本发明，水溶胀纱的体积VW(下文也称作“膨胀体积”)根据公式(1)选择。VW的选择与打算装在保持元件中的传输元件的数量相关，并且与保持元件的每纤维的自由体积Vi相关，如用根据公式(3)的Vt代替在公式(1)中的VTF显然的那样，从而具有VWVt×m=kVt+R---(4)]]>通过把(4)乘以Vt·m，得到VW＝(k×m)+(R×Vt×m) (5)根据另一个方面，本发明涉及一种用来制造光缆的方法，该光缆包括容纳至少两个传输元件和水溶胀纱的保持元件，所述方法包括步骤-把传输元件和水溶胀纱联合在一起以形成束；-绕所述束挤压保持元件；其中把传输元件和水溶胀纱联合在一起的步骤包括在传输元件上涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤。
在本描述和权利要求书中，“抗摩擦剂”是指能够减小摩擦和/或防止在束元件中，即在传输元件和水溶胀纱中，和束元件对于保持元件的粘着的试剂。
根据本方法，以粉末形式的抗摩擦剂的涂敷避免以上与防水油脂或胶相关而已经提到的问题。方便地，粉末状抗摩擦剂应该满足防潮和不滋养真茵的规范。
优选地，在本发明的方法中，把传输元件和水溶胀纱联合在一起的步骤包括绞合传输元件和水溶胀纱的步骤。便利地，所述绞合步骤是SZ绞合步骤。
便利地，绞合步骤在涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤之后实现。
便利地，涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤包括使传输元件一起通过粉末状抗摩擦剂涂敷器前进的步骤。
便利地，涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤包括屏蔽水溶胀纱免于粉末状抗摩擦剂涂敷的步骤。例如，通过使水溶胀纱穿过在粉末状抗摩擦剂涂敷器内定位的屏蔽管前进可实现屏蔽步骤。当在水溶胀纱上涂敷粉末状抗摩擦剂可能损害光学单元的适当构造时，屏蔽步骤是优选的，因为水溶胀纱鉴于其特征可能拖拉过量粉末。
便利地，粉末状抗摩擦剂涂敷器设有气动擦除装置。所述擦除装置能是涂敷器或布置在涂敷器的下游的分离设备的部分。擦除装置对于从传输元件和/或水溶胀纱的表面消除任何多余量的粉末状抗摩擦剂是有用的。
优选地，粉末状抗摩擦剂是滑石粉。从无毒和经济的观点看滑石粉是便利的。
便利地，粉末状抗摩擦剂具有适于避免微型弯曲的粒度。优选地，粉末状抗摩擦剂具有平均粒度直径D50≤5μm。
优选地，传输元件是光纤。
下文参照如下例子和附图将进一步说明本发明，在附图中图1表示根据本发明的松弛类型的微型模块；图2示意表示根据本发明包含松弛类型的微型模块的光缆；图3示意表明用来完成根据本发明的方法的设备；图4和5表明水传播试验结果；图6表明根据本发明的关系曲线。
具体实施例方式
图1描绘根据本发明实施例的松弛类型的微型模块1。保持元件2具有1.46mm的外径、1.23mm的内径及0.115mm的厚度。保持元件2包围具有0.245mm直径的光纤形式的十二个传输元件3、和具有0.5mm直径的一根水溶胀纱4。水溶胀纱4任意地表示在保持元件2的中心处，但在实际中，它在保持元件内自由地运动到由装在其中的传输元件所允许的那样远。
用于保持元件的适当热塑性聚合物材料据特定需要包括α-烯烃聚合物和共聚物，如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)；聚丙烯；高和低密度聚-1-丁烯；聚-4-甲基-1-戊烯；超；聚-4-甲基-1-戊烯；乙烯丙烯共聚物；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)；乙烯-1-丁烯共聚物；乙烯-乙烯基丙烯酸盐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物、乙烯-丁基丙烯酸盐共聚物、乙烯-乙基乙酸盐共聚物、乙烯-乙烯基乙酸盐共聚物、丙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物；乙烯-甲基丙烯酸盐-丙烯酸三元共聚物；或其混合物。当不要求没有卤素时，也可以使用卤化烯烃、聚合物及共聚物。乙烯-丁基丙烯酸盐共聚物、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、或其混合物是优选的。
根据本发明可以使用并且可买到的烯烃的例子是通过来自Atofina的Lotryl、来自Polimeri Europa的Flexirene的名称已知的产品。
便利地，无机填料(b)添加到聚合物材料中。无机填料可包括例如氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝、高岭土、三水氧化铝、水合碳酸镁、碳酸镁、镁钙水合碳酸盐、镁钙碳酸盐、或其混合物。氢氧化镁、氢氧化铝、三水氧化铝(Al2O3·3H2O)、或其混合物是特别优选的。
可以用于本发明的保持元件并且可买到的无机填料的例子是通过来自Sima的Hydrofy或来自Omya的Atomfor的名称已知的产品。
其它添加剂，如处理协助剂、润滑剂、颜料、其它填料，可以便利地添加到聚合物材料中。
图2示意表明包含十二个松弛型微型模块101的光缆100，该微型模块101装在热塑性聚合物材料，如在现有技术中作为LSOH(低烟零卤素)的一种或介质或高密度聚乙烯(MDPE或HDPE)，的保护管102中，该热塑性聚合物材料选择性地添加有诸如氢氧化镁或铝之类的矿物填充物，并且该保护管102具有6.4mm的内径和8.4mm的外径。
纵向带103在径向外部位置中涂敷在保护管102上，并且把后者与套106分离。套106可由MDPE或HDPE制成，选择性地添加有矿物填充物，或由LSOH材料制成。在本实例中，套厚度是2.30mm。
纵向带103使在光缆终止期间从保护管102剥离套106容易。两根撕开索(ripcord)104提供成与纵向带103相接触，嵌在套106中，及在彼此相对的径向位置中。
纵向加强件105嵌在套106中，彼此平行。所述纵向加强件105限制由热-机械应力造成的光缆的纵向变化。优选地，纵向加强件105相对于套106的内径的圆周切向定位，从而使光缆尺寸最小。在本实例中，纵向加强件105的直径是1.6mm。这些元件的材料可例如从玻璃纤维加强塑料、aramid/树脂(aramid芳族聚酰胺)或钢选择。
用来制造光缆的方法在如下参照制造设备200描述，该制造设备200示意地描绘在图3中。展卷架201a、201b为分别退绕水溶胀纱和多个传输元件而提供，该传输元件在本情形中是四个。水溶胀纱和传输元件向滑石粉涂敷器202传送，该滑石粉涂敷器202设有进口和出口静止分配器板203、204，用于在传输元件和水溶胀纱中的引导和保持相互定位。滑石粉涂敷器202在下游位置中便利地设有气动擦除装置210，该气动擦除装置210适于从纤维和水溶胀纱的表面消除任何多余量的滑石粉。
施加到光纤上的拉伸负载通常在从50至100g的范围中，并且施加到水溶胀纱上的拉伸负载典型地具有相同的数量级。
滑石粉的存在能够使在光学单元元件，即纤维、水溶胀纱及保持元件，中发生相对运动，避免或至少减小作为不同卷回张力或不同拉长/收缩负载的结果，不可接收机械应力在光学单元元件中传输的可能性。
滑石粉已经发现特别适当，特别是因为联系与其在生成光缆中的使用没有探测到显著的微型弯曲效应。对于平均粒度直径D50≤5μm已经发现显著微型弯曲效应的优选缺乏。
D50是指材料的50％通过预定尺寸(在本情况下为5μm)的筛网。
在粉末状抗摩擦剂的涂敷之后，传输元件和水溶胀纱传送到优选为机动的分配板205，在该处它们在SZ绞合层中被绞合。例如，对于十二个传输元件和一根水溶胀纱，分配板205可提供几何定位1+6+6。
由分配板205生成的束进入挤压机206，在该处它插入到保持元件中，以提供例如微型模块。所述挤压机206包括挤压头，在支架装置与挤压头之间的距离包括在280mm与700mm之间。然后使微型模块通过冷却槽207，该冷却槽207包括在便利地20℃的温度下的水。微型模块然后由线拉绞盘208驱动到卷取系统209。
例1光缆具有图2设计和13.8mm外径的三根光缆根据如下规格制造有防水微型模块-HDPE的保护管内部用水溶胀粉和滑石粉缓冲；保护管具有6.1mm的外径和4.6mm的内径；-在套上的径向外部位置中提供的、并且由玻璃纤维制成的加强铠装包含用水溶胀粉末处理的丝；-水溶胀纵向带；-两根撕开索；-在玻璃纤维加强塑料中的两个纵向加强件具有1.7mm的直径；-包容纵向加强件的热塑性套，由具有约2.4mm的厚度的HDPE制成；-以±280°的摆动角和2m的节距绞合的四个微型模块SZ，每个包括-十二根光纤Pirelli NEON，每根具有约0.245mm的直径；-LSOH材料的保持元件，基于作为热塑性聚合物材料的LLDPE和EVA和作为无机填料的氢氧化镁，具有根据表3的直径和内部体积；及-作为来自如下表1的一根水溶胀纱。
表1
膨胀体积VW和时间的膨胀百分比(膨胀速率)借助于容纳具有已知重量(60g)的活塞的圆柱形容器(直径＝75mm)而估计，活塞自由地竖直运动。待测试的水溶胀纱(干燥试样)的已知长度定位在活塞与圆柱形容器的底部之间，以包括单层经线。纱留下与流过在活塞基座中的孔的双蒸馏水相接触而膨胀。测微比较器测量在该时间期间活塞的运动。
水溶胀纱也测试其机械特性。结果在表2中叙述。
表2
GTB150-667dTex和GTB200-500dTex是由在聚酯支撑纤维(Geca-Tapes)上的聚丙烯酸酯水溶纤维组成的水溶胀纱。Twaron1052-1750dTex是浸渍有超吸收聚合物的水溶胀纱(Twaron ProductsV.o.F.，荷兰)例2
沿防水微型模块的水传播试验水传播试验根据由国际标准IEC60794-1-2(2001)提供的方法F5B进行。具体地说，对于沿微型模块的水传播的阻力通过在具有从1至4m长度的微型模块试样的端部处施加1m水头24小时而估计。光缆试样包含在例1中所指示的微型模块，但具有不同数量的光纤，如在试验结果和评述中指明的那样。
注意，在水溶胀纱和光纤的数量方面具有相同特征、但具有不同长度的微型模块试样不提供显著不同的试验结果。
试验在包含一根水溶胀纱和在1至12范围中的多根光纤的微型模块上进行，以及仅在水溶胀纱上进行。每个测试保持元件的内部体积Vi保持不变，而改变装在其中容纳的传输元件的数量，并且相应地改变每纤维的自由体积Vt。
图4和5表示在根据例1的光缆上进行的试验系列的结果。对于由容纳在微型模块中的水溶胀纱类型和纤维数量指示的每种光缆类型，No.8微型模块试样已经测试，并且报告值是单次试验结果的平均值。
由试验的每根水溶胀纱实现的防水效果在微型模块中没有光纤的情况下是满意的。增大装在微型模块中的光纤数量，水传播加长。这是令人惊奇的，因为与通过逐渐减小对于水纵向传播留下的间隙(总自由体积VTF和每纤维的自由体积Vt)水传播应该减小的假设相反。
具体地说，图4表示传输元件数量对于水溶胀纱的防水能力的影响。通过增加传输元件的数量，增加沿每个微型模块的水传播。在包括GTB150作为水溶胀纱的光缆1中，即使当传输元件共达12时，水传播也约束在约1m中；在包含具有比GTB150显著小的VW的水溶胀纱的其它光缆中，对于高达3-4数量的传输元件观察到这样一种有限的水传播。
对于光缆1的试验继续14天(试验在第15天中止)，并且水传播绝对没有到达200cm的长度。更明确地说，包含12根光纤的光缆1试样在14天试验之后呈现68-145cm的最高水传播长度。
图5表示沿测试微型模块的水传播作为每纤维的自由体积Vt的函数而变化。光纤的添加逐渐减小Vt。水溶胀纱的膨胀体积是限制水传播的因素之一。图5的曲线图证实，具有较低VW的水溶胀纱仅对于大于预定值的每传输元件的自由体积Vt可高效地进行。
如下表3概括微型模块的几何特性、由本发明的公式描述的体积关系、及从水传播试验得到的结果。
表3
OD＝外径 ID＝内径Twaron纱是来自前表1和2的1052类型。
下划线的水传播数据是根据国际标准IEC60794-1-2(2001)的F5B的那些。
图6表明作为每纤维的自由体积Vt的函数的关系VW/VTF，该每纤维的自由体积Vt又取决于容纳在保持元件中的传输元件的数量。在图6中的曲线是用于本发明的公式(1)，其中k＝182和R＝1,42。图6的点的一些与在表3中详细表示的实验相对应，并且由ID字母识别。在曲线下面的点D、B、G、H、及I与生成略微比1mm长的水漂移的实验相对应。在曲线上方的点L、M、及N与生成比1mm短的水漂移的实验相对应。
具体地说，对于典型松弛管设计的较高Vt值，VW/VTF几乎恒定，而对于典型微型模块构造的较低Vt值，VW/VTF受到Vt变化的强烈影响。在恒定VTF下，在容纳在保持元件中的少量传输元件或多个传输元件的情况下，行为显著不同。
权利要求
1.一种用于通信的光缆(100)，包括-保持元件(2)；-至少两个传输元件(3)，装在所述保持元件(2)内；及-水溶胀纱(4)，装在所述保持元件(2)内；其中水溶胀纱(4)根据如下公式选择VWVTF=kVt+R---(1)]]>在该公式中，Vw是水溶胀纱(4)在与水相接触而膨胀之后的体积；VTF是在保持元件(2)中的总自由体积；k是常数≥180R是常数≥1.4；及Vt是每个传输元件(3)的自由体积。
2.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，保持元件(2)具有从0.3至0.8mm的厚度。
3.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，保持元件(2)具有等于或小于0.2mm的厚度。
4.根据权利要求3所述的光缆(100)，其中，保持元件(2)具有等于或大于1％的间隙。
5.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，保持元件(2)具有从1mm至1.2mm的内径。
6.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，传输元件(3)是光纤。
7.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，传输元件(3)是从4到12。
8.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，传输元件(3)被SZ绞合。
9.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，水溶胀纱(4)具有等于或小于2分钟的膨胀时间。
10.根据权利要求1所述的光缆(100)，其中，水溶胀纱(4)从与聚酯丝或线选择性有关的聚丙烯酸酯丝或纤维、和涂有超级吸收聚合物的芳香聚酰胺丝或线选择。
11.一种用来制造光缆(100)的方法，该光缆(100)包括容纳至少两个传输元件(3)和水溶胀纱(4)的保持元件(2)，所述方法包括步骤-把传输元件(3)和水溶胀纱(4)联合在一起以形成束；-绕所述束挤压保持元件(2)；其中，把传输元件(3)和水溶胀纱(4)联合在一起的步骤包括在传输元件(3)上涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，把传输元件(3)和水溶胀纱(4)联合在一起的步骤包括绞合传输元件(3)和水溶胀纱(4)的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，绞合步骤在涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤之后实现。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤包括使传输元件(3)一起通过粉末状抗摩擦剂涂敷器(202)前进的步骤。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，在传输元件(3)上涂敷粉末状抗摩擦剂的步骤包括屏蔽水溶胀纱(4)免于粉末状抗摩擦剂涂敷的步骤。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，绞合步骤是SZ绞合步骤。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，粉末状抗摩擦剂是滑石粉。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，粉末状抗摩擦剂具有平均粒度直径D50≤5μm。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，传输元件(3)是光纤。
20.根据权利要求11所述的方法，包括从传输元件(3)和水溶胀纱(4)的至少一个的表面消除多余的粉末状抗摩擦剂的步骤。
全文摘要
本发明涉及防水光缆及其生产方法，具体描述了一种用于通信的光缆(100)以及一种用来制造这样一种光缆(100)的过程，该光缆(100)包括防止水传播的至少一个保持元件(2)。光缆(100)除保持元件(2)外包括装在保持元件(2)内的至少两个传输元件(3)、和装在所述保持元件(2)内的水溶胀纱(4)。水溶胀纱(4)根据如下公式(I)选择，在该公式中，V
文档编号G02B6/44GK101069112SQ200480044328
公开日2007年11月7日 申请日期2004年11月5日 优先权日2004年11月5日
发明者亚历山德罗·吉诺基奥, 恩里科·孔松尼, 保罗·A·普雷萨, 马西莫·皮佐尔诺, 毛罗·马里塔诺 申请人:普雷斯曼电缆及系统能源有限公司