专利名称：具有至少部分机械附着的粉末或粉末混合物的光纤组件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于传送光信号的光纤组件。更具体地，本发明涉及包括用于阻挡水的粉末或粉末混合物的光纤组件。
背景技术：
通信网络用于传送多种信号如话音、视频、数据等。随着通信应用需要更大的带宽，通信网络转变为具有光纤的光缆，因为光缆相较铜导体能传送非常大量的带宽。此外，光缆相较于具有同样带宽容量的铜缆要小得多和轻得多。在某些应用中，光缆暴露在湿气中，随着时间的过去湿气可能进入光缆。为解决该湿气问题，用于这些应用的光缆包括一个或多个阻挡水沿光缆迁移的构件。作为例子，传统光缆通过在光缆内使用填充和/或液阻材料如凝胶或润滑脂而阻挡水迁移。填充材料指具有光纤的管或腔体内的凝胶或润滑脂，而液阻材料指在光缆内、但在容纳光纤的腔体外面的凝胶或润滑脂。凝胶或润滑脂通过填充空间(即空隙)而起作用，使得水在光缆内没有沿其而行的通路。另外，除阻水之外，凝胶或润滑脂填充材料还具有其它优点，如衬垫和联结光纤，这有助于在影响光缆的机械或环境事件期间保持光学性能。简言之，凝胶或润滑脂填充材料为多功能材料。然而，凝胶或润滑脂填充材料也有缺点。例如，凝胶或润滑脂较脏并可能从光缆端部滴下。另一缺点是，当准备进行光连接时，必须从光纤清除填充材料，对于技术工人而言这增加了耗时和复杂性。此外，清除凝胶或润滑脂需要技术工人将用于去除凝胶或润滑脂的清除材料带入现场。因而，长期以来需要一种消除凝胶或润滑脂材料但仍提供与凝胶或润滑脂材料相关联的所有好处的光缆。早期的光缆设计通过在缓冲管外面使用干燥阻水构件如带或纱阻挡水沿光缆迁移而不需要液阻材料。与凝胶或润滑脂不同，干燥阻水构件不脏且不会留下需要清除的残留物。这些干燥阻水构件通常包括超强吸水聚合物(SAP)，其吸水并膨胀从而阻塞水通路，因而阻挡水沿光缆迁移。总的来说，遇水膨胀构件使用纱或带作为SAP的载体。由于遇水膨胀纱和带首先使用在容纳光纤的腔体外面，除阻水之外，不需要解决另外的功能如联结和光衰减。最后，光缆在包围光纤的管内使用遇水膨胀纱、带或超强吸水聚合物(SAP)代替凝胶或润滑脂填充材料。总的来说，遇水膨胀纱或带具有足够的阻水能力，但不提供凝胶或润滑脂填充材料的所有功能如衬垫和联结。例如，遇水膨胀带和纱由于相较典型光纤相对较大而体积大和/或可能具有相对粗糙的表面。为此，如果光纤压在光纤上，遇水膨胀纱或带可能引起问题。同样，如果压在光纤上，SAP也可能引起问题。换言之，压在传统遇水膨胀纱、带和/或SAP上的光纤可能经历微弯曲，这可导致不合需要的光衰减水平和/或引起其它问题。此外，如果光缆不是绞合设计，所希望的光纤与管的联结水平可能会是问题，既然绞合可实现联结。作为例子，美国专利4，909，592公开了在具有光纤的缓冲管内使用的传统遇水膨胀构件。但是，在缓冲管内包括传统遇水膨胀构件仍可导致光缆性能方面的问题，其限制使用和/或其它设计变更。例如，在缓冲管内使用传统遇水膨胀纱的光缆需要较大的缓冲管以使传统遇水膨胀纱和光纤之间的交互作用最小和/或限制使用光缆的环境。其它早期光缆设计使用管组件，该管组件使用松散SAP粉末高度填充以阻挡水在光缆内迁移。然而，在光缆内使用松散SAP粉末产生问题，因为SAP粉末由于未被附着到载体如纱或带上而可能在光缆内的一些位置处积聚/迁移(即，当卷绕在盘上时由于重力和/或振动，SAP粉末在低点积聚)，从而导致光缆内不一致的阻水。同样，松散SAP粉末从管端部自由掉落。图I和2分别示出了传统干式光纤组件10的截面图和纵向截面图，干式光纤组件10具有位于管5内的多根光纤I和松散遇水膨胀粉末3，如图示意性所示。如图所示， 传统干式光纤组件10在管5内使用相当大量的SAP粉末3以阻挡水在其中迁移。所使用的其它传统光缆构件将SAP粉末埋置在管的外表面中，如美国专利5，388，175中所述。然而，将SAP埋置在外表面中大大降低了其有效性，因为水不能达到埋置的粒子。本发明解决长期以来对提供适当光学和机械性能同时可为技术工人接受的干式光纤组件的需要。
发明内容
本发明致力于一种干式光纤组件，其使用至少部分机械附着到组件壁上的粉末或粉末混合物。光纤组件可包括一根或多根光纤及位于管、腔体、光缆等内的粉末或粉末混合物。此外，一个或多个光纤组件可使用在光缆中或其本身可形成光缆。例如，粉末或粉末混合物可包括用于阻挡水沿组件迁移从而有效阻挡水迁移的遇水膨胀粉末。在其他实施例中，除阻水之外，粉末或粉末混合物还可具有另外的和/或其它特性，如阻燃或其它适当的特性。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述均提供本发明的实施方式，及提供用于理解本发明的实质和特征的概述或框架。包括附图以进一步理解本发明，及所述附图组合到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的多个实施例，其连同详细描述一起用于阐释本发明的原理和操作。
图I为传统光纤组件的截面图，该传统光纤组件使用相当大量的、松散位于其中的遇水膨胀粉末阻挡水在其内迁移。图2为图I的传统光纤组件的纵向截面图。图3和3A为根据不同实施例的、具有用于阻挡水迁移的遇水膨胀粉末的光纤组件的截面图。图4为图3的光纤组件的大幅放大纵向截面图。图5为表明粉末机械附着到其上的管内壁的放大图的照片，感兴趣区域由加框区域表示。
图5a为图5的照片使用软件包识别粉末以确定粉末机械附着到其上的感兴趣区域的表面积的百分比。图6为绞合松管光缆中使用图3的光纤组件的光缆的截面图。图7为根据另一实施例的另一光缆的截面图。图8为根据本发明的另一光缆的截面 图。图9为根据本发明的另一光缆的截面图。图10为根据本发明的另一光缆的截面图。图11为根据本发明的另一光缆的截面图。
具体实施例方式本发明相较使用遇水膨胀粉末的传统干式光纤组件具有几个优点。一个优点是本发明光纤组件使至少一部分遇水膨胀粉末或粉末混合物机械附着到光纤组件表面(即管或腔壁)的并非所有表面区域上但仍能有效阻挡水迁移。此外，光纤组件或光缆内遇水膨胀粉末的存在对技术工人近乎透明，因为其机械附着且可使用相当低的量。另外，在接连接器之前不必进行清除凝胶或润滑脂那样的光纤清洁，也不需要去除或切割构件如遇水膨胀带或纱。使至少部分粉末或粉末混合物机械附着到管、腔等的内表面的另一优点在于其不会像传统干式光纤组件的松散粉末一样迁移。另外，本发明光纤组件的管或腔体相较使用带或纱作为载体的传统干式光缆组件具有更小的尺寸。如在此使用的，光纤组件包括不含加强件的管组件、具有加强件的管组件、光缆等。现在将详细提及本发明目前的优选实施方式，其例子在附图中示出。只要可能，在所有附图中，同一附图标记用于指相同或类似部分。图3和4分别示出了根据第一实施例的光纤组件100(即管组件)的截面图和放大纵向截面图。光纤组件100包括多根光纤102、遇水膨胀粉末或粉末混合物104和管106。光纤102可以是任何适当类型的已知或今后开发的光波导。此外，光纤可以是光纤带、光纤束等的一部分。可选地，光纤102由外油墨层(不可见)涂颜色以进行标识及松散地布置在管106内。换言之，光纤102为非缓冲光纤，但本发明的概念也可与具有其它构造的光纤如缓冲、带化、绞合光纤一起使用。在另外的实施例中，在此公开的概念可与其中不包括光纤的中空嵌条一起使用。如图所示，总的来说，遇水膨胀粉末104表示为布置在管106的内表面附近，其一部分机械附着，如在此所述。此外，遇水膨胀粉末104机械附着到管内壁的相当小百分比的表面区域上，使得其在光纤组件100中的使用对技术工人近乎透明，但由于提供足够的阻水性能而令人惊讶地有效。另外，光纤组件100在管106内不必包括另外的用于阻挡水迁移的构件，但其可包括其它光缆构件。与传统光纤管组件不同，本发明光纤管组件具有相当高水平的机械附着的遇水膨胀粉末104，但仍能在一米的长度内将一米压头的自来水阻挡24小时。如在此使用的，自来水定义为盐水平为1% (重量)或更小的水。类似地，本发明的光纤管组件也能在3米内将高达3% (重量)的盐溶液阻挡24小时，根据设计，该阻挡性能甚至可在约I米内使3%的盐溶液逗留24小时。粉末的机械附着使一部分遇水膨胀粒子突出在表面之外，使得如果水进入空腔则其可与粒子接触。理论上，在水接触遇水膨胀粒子并开始膨胀之后，粒子的部分突破到表面的外面使得它们可完全膨胀和/或移动以与其它粒子形成阻水塞子。换言之，如果粉末粒子按传统设计那样保持附着到表面或嵌入在其中，它们不能完全膨胀及将不那么有效，因为它们不能与其它粒子聚结。因此，当机械附着时，粒子应使其一部分突出在表面的外面及不完全嵌入于其中。还应当理解，不是所有遇水膨胀粉末或粉末混合物均机械附着到表面上，而是有一些松散粉末。作为例子，遇水膨胀粉 末104位于其内壁每米长度具有给定表面积的管内。在一实施例中，管内壁约30%或更少的表面积具有机械附着的遇水膨胀粉末和/或粉末混合物，但其它百分比也是可能的，如25%或更少。此外，机械附着通常可均匀位于表面上，如前所述的整个表面的30%或更少。相反，机械附着可集中在纵向条带中，如100%或更少的机械附着处于覆盖30%或更小表面积的一个或多个条带中，及0%机械附着在其它位置，如图3A中示意性所示。作为例子，如果管具有约2毫米(0. 002米)的内径，每米长的表面积计算为约0. 00628平方米(pi X0. 002米X I米)，及遇水膨胀粉末或粉末混合物机械附着到内壁的约0. 002平方米或更少的表面积(即约为每米表面积的三分之一)。具有遇水膨胀粉末或粉末混合物机械附着到壁上的表面积的测量按下述进行取感兴趣的几个区域(即样本区域)如沿管间隔的五个I平方毫米感兴趣区域的平均值，使用显微镜放大这些区域及确定五个样本区域的平均值。具体地，每一平方毫米样本区域被放大50倍并使用图像分析软件包进行检查，如可从加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华的Imageand Microscope Technology获得的I-Solutions软件。图5为在任何松散遇水膨胀粉末或粉末混合物已被去除之后使用I-Solutions软件查看的、具有粉末机械附着到其的管内壁的放大图(约50倍)。具体地，切割约100毫米长的样本长度，及从管的第一端去除光纤。其后，样本的第二端划开约10-15毫米，从而将样本的一部分分裂为两半。接着，通过轻敲管的第二端(即划开端)至少三次从该样本去除任何松散粉末，同时保持管处于接近竖立的位置使得任何松散粉末均从样本掉下。最后，从样本去除划开端的一部分以在放大下查看。图5示出了由加框区域图示的感兴趣区域150 (即虚线框内的区域为感兴趣区域)。图5a为与图5中所示相同的图，感兴趣区域150内的粉末使用软件识别以确定感兴趣区域150内机械附着有粉末的表面积的百分比。换言之，软件使能测量机械附着有粉末的表面积的百分比，因为灰度差异能相对于管壁显现具有粉末机械附着到其的表面区域。当使用软件确定具有机械附着的表面积的百分比时，应适当调节极限照明以查看区域之间的反差。具体地，照明的入射角应提供适当的区别及应避免光的过饱和使得区域之间的反差容易看得见。图5a中所示的感兴趣区域150具有粉末机械附着到感兴趣区域150的约30%或更少，如图所示。在其他实施例中，粉末可机械附着到该表面区域的25%或更少。此外，从该图像可观察粉末的大小和形状。除了管或空腔的表面区域具有特定百分比的机械附着之外，机械附着到光纤组件的遇水膨胀粉末或粉末混合物的总百分比可量化。说明性地，遇水膨胀粉末或粉末混合物104的相当高水平的部分(重量)(即45%或更多)机械附着到内管壁，及粉末或粉末混合物的其余55%松散布置在管内。作为例子，如果光纤组件每米长具有0. 10克的粉末，则约
0.045克或更多的粉末机械附着到每米长的光纤组件，及每米0. 055克或更少的粉末为松散粉末。当然，机械附着的粉末的总重量百分比可具有其它值，如50%或更多、55%或更多、60%或更多、75%或更多、80%或更多、90%或更多、或95%或更多，从而分别剩下40%或更多、20%或更多、10%或更多、或5%或更多的粉末松散布置在管或空腔内。下面的表I以表格形式示出了对于每米长0. 10克粉末的浓度水平，上面机械附着的粉末的总百分比的例子，但其它浓度水平值也是可能的。表I :机械附着的粉末的总百分比的例子
权利要求
1.光纤组件，包括 至少一光纤； 管，所述管具有内壁，所述内壁具有每米表面积，及所述至少一光纤位于所述管内 '及位于所述管内以阻挡水迁移的遇水膨胀粉末，遇水膨胀粉末的一部分机械附着到所述管的内壁，使得所述遇水膨胀粉末的一部分直接附着到内壁和内壁直接接触。
其中约30%或更少表面积的管内壁机械附着有遇水膨胀粉末。
2.光纤组件，包括 含有聚丙烯的管，所述管具有每米表面积的内壁和约2. 0毫米或更小的内径； 至少一光纤位于所述管内，及 含有聚丙烯酸钠的遇水膨胀粉末，所述遇水膨胀粉末位于所述管内以阻挡管内的水迁移，其中至少约10%重量的遇水膨胀粉末机械附着到所述管的内壁，使得所述遇水膨胀粉末的粒子部分地嵌入到所述内壁中，但其中部分遇水膨胀粉末的粒子突出在内壁的表面之外且不完全地嵌入到内壁中。
3.根据权利要求2的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末的平均浓度为每米管约0.02克或更小。
4.根据权利要求3的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末包括两种以上不同类型材料的混合物。
5.根据权利要求3的光纤组件，其中约30%或更少表面积的管内壁机械附着有遇水膨胀粉末。
6.根据权利要求3的光纤组件，其中如果所述内壁机械附着有遇水膨胀粉末，则其占至少约10%或更大的内壁表面积。
7.根据权利要求3的光纤组件，其中至少约5%重量的遇水膨胀粉末未机械附着到所述管的内壁。
8.根据权利要求3的光纤组件，还包括用于在所述至少一光纤和所述管之间提供联结力的联结件。
9.根据权利要求3的光纤组件，所述遇水膨胀粉末具有约150微米或更小的平均粒子大小。
10.根据权利要求I的光纤组件，至少约10%的内壁表面积机械附着有遇水膨胀粉末，及至少约5%重量的遇水膨胀粉末未机械附着到所述管的内壁。
11.根据权利要求10的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末的平均浓度为每米管约0.02克或更小。
12.根据权利要求10的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末包括两种以上不同类型材料的混合物。
13.根据权利要求12的光纤组件，其中每米管内壁约30%或更少的表面积机械附着有粉末混合物。
14.根据权利要求12的光纤组件，还包括用于在所述至少一光纤和所述管之间提供联结力的联结件。
15.根据权利要求12的光纤组件，所述遇水膨胀粉末具有约150微米或更小的平均粒子大小。
16.光纤组件,包括 含有聚丙烯的管，所述管具有内壁和约2. O毫米或更小的内径； 多个光纤位于所述管内，及 含有聚丙烯酸钠的遇水膨胀粉末，所述遇水膨胀粉末位于所述管内以阻挡管内的水迁移，其中 至少约10%重量的遇水膨胀粉末机械附着到所述管的内壁，使得所述遇水膨胀粉末的粒子部分地嵌入到所述内壁中，但其中部分遇水膨胀粉末的粒子突出在内壁的表面之外且不完全地嵌入到内壁中。
17.根据权利要求16的光纤组件，其中至少约10%的内壁表面积机械附着有遇水膨胀粉末，及至少约5%重量的遇水膨胀粉末未机械附着到所述管的内壁。
18.根据权利要求17的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末包括两种以上不同类型材料 的混合物。
19.根据权利要求17的光纤组件，其中每米管内壁约30%或更少的表面积机械附着有粉末混合物。
20.根据权利要求17的光纤组件，其中所述遇水膨胀粉末的平均浓度为每米管约0.02克或更小。
全文摘要
公开的是一种光纤组件，具有位于管(106)和/或空腔内的至少一光纤(102)，连同至少部分机械附着到那里的粉末或粉末混合物(104)。在一实施例中，粉末或粉末混合物包括机械附着到约30%或更少表面积的管壁上的遇水膨胀构件，同时依然有效阻止水沿管迁移。其它实施例可具有以组件内的总粉末或粉末混合物的相对高百分比水平机械附着到管、空腔等的粉末或粉末混合物，从而抑制沿管、空腔等的无意迁移。
文档编号G02B6/44GK102749690SQ201210238758
公开日2012年10月24日 申请日期2009年7月13日 优先权日2008年7月31日
发明者A·G·布兰吉耶, B·S·威茨, C·L·泰德, J·A·罗, R·M·伯恩斯 申请人:康宁光缆系统有限公司