专利名称：：光缆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及光缆，特别是涉及为制备聚敛光纤的光缆，光缆用衬套的改进。为了防止因在铺设时所施加的应力等各种外力造成的损伤，将光纤装在纵向方向上设置成螺旋状或者波纹状的槽的光导纤维用衬套中，形成电缆而使用的。过去，作为这种光缆用衬套的制造方法，已知有在钢丝和纤维强化塑料等抗张力体的周围，挤压涂敷发泡性热塑性树脂，形成可发泡的树脂部分，在该树脂部分的周围，通过旋转挤压切割形成聚敛光纤的槽的方法(特开平1-183609号)。如图1所示，提供了一种设置在抗张力体12的周围，由发泡体层13和具有光纤聚敛槽17的未发泡的最外层14形成的衬套11(特开平8-234066号)。近年来，为了增加构成光缆的光纤芯线的数目，需要能够聚敛更多光纤的衬套，为了满足这些要求，可以扩大衬套的直径，或者增大槽的尺寸。但是，在抗张力体的周围形成发泡树脂部分，在通过旋转挤压切割聚敛光纤槽而制成的老式衬套中，如果扩大了槽的尺寸，在往衬套上施加侧压时，会发生变形，增大了光纤的输送损失，在缠绕在线轴上进行保管的时候，衬套的表面上会产生龟裂。而且，在具有光纤聚敛槽的设置有未发泡最外层的老式衬套中，要增大槽的尺寸，就必须加深槽的深度，并增加形成槽的最外层的厚度，相反，减小发泡体层的厚度，会降低提高发泡体层的挠性，量轻等的效果。本发明的目的在于提供了一种挠性优良、具有提高侧压强度衬套的光缆。根据本发明，提供的光缆具有抗张力体、在该抗张力体周围设置的具有光纤聚敛槽的衬套和在该槽中聚敛的光纤，至少上述衬套的最外部分是由发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体制成。图1是说明老式光缆用衬套的截面图；图2是表示本发明的一个实施方案的光缆的截面图；图3是表示本发明其他实施方案的光缆衬套的截面图；图4是表示本发明其他实施方案的光缆衬套的截面图；图5是表示本发明其他实施方案的光缆衬套的截面图；和图6A和6B是说明测定气泡直径的说明图。下面，详细说明本发明的光缆。根据图2所示，本发明的光缆1是由抗张力体2、在该抗张力体周围设置的、在其最外部分6中设有光纤聚敛槽7的衬套3和在光纤聚敛槽中聚敛的光纤8构成。作为光纤8，例如可以聚敛多个，例如10个8芯带状光纤芯线。在该构造体的周围包覆有外皮(未图示出)。该外皮通过缠绕PET带和无纺布带等而形成。具有光纤聚敛槽7的衬套3如图2所示可以由一个层构成，或者如下述图3～5所示由多个层构成，但是，其最外部分6必须是发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体。通过将构成衬套最外部分发泡体的发泡率和气泡直径调整到上述范围内，以扩大了光纤聚敛槽的尺寸，可以制成具有良好挠性和具有侧压强度的光缆用衬套。在构成衬套最外部分发泡体的发泡率低于10％的情况下，衬套的挠性不足，如果发泡率超过70％，衬套就不具有足够的强度，受到外力时发生变形，增大了槽中聚敛光纤的输送损失，产生槽歪斜的问题。另外，此处所说的发泡率是通过下式求出的值。ρ’发泡前的树脂密度ρ发泡体的密度构成衬套最外部分的发泡体如果存在的气泡多数不到10微米时，衬套就得不到所需的挠性。而且，如果气泡直径超过了400微米，衬套受到外力时，气泡直径大于400微米的气泡部分就会变形，增加了槽内聚敛光纤的输送损失。进而，虽然衬套是缠绕在线轴上保管的，但气泡直径太大时，在气泡直径大的部分上集中了缠绕的应力，在表面上会出现产生龟裂等的异常现象。另外，气泡的形状不必限于球形，例如扁平形状也可以。在这种情况下，将最大直径作为该气泡的气泡直径。实际上，对于衬套断面上出现的气泡，可通过切割或研磨等测出气泡直径。根据下面的描述，在将发泡性树脂挤压在抗张力体上的同时使其发泡制备衬套时，由于大致以衬套纵向方向与气泡纵向方向平行的方式形成气泡，所以最好沿相对于衬套纵向方向的平行方向切断，测定出现气泡的直径。在本发明中，树脂部分最外部分的发泡率和气泡直径无论哪一个都必须在上述范围内，如果其中一个超出了上述范围，就不能得到优良的衬套。构成衬套最外部分的热塑性树脂发泡体例如是将低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂等，单独或者根据需要适当混合进行发泡制备的发泡体。其中，如果考虑到加工性、强度、价格和使用时的实际效果，最好采用高密度聚乙烯的发泡体。作为使热塑性树脂发泡的方法，有从挤压筒的中间通入氮气、二氧化碳、氩、甲烷、丙烷或者碳氟化合物等与树脂不反应的气体，挤压发泡的物理发泡法，或者使用在上述热塑性树脂中混合了化学发泡剂的化合物进行挤压发泡的化学发泡法等，哪一个都可采用。所说化学发泡法中采用的化学发泡剂是在加热到分解温度以上时，会产生氮气、二氧化碳等气体的化合物，例如二亚硝基戊撑次戊基四胺、偶氮二羧基酰胺和它们的盐，4，4-氧双(苯磺基肼)、甲苯磺基肼等。这些发泡剂可以单独使用，也可以将两种以上结合使用。而且可以适当地采用尿素、尿素类化合物、氧化锌、硬脂酸锌等发泡剂调整分解温度。发泡剂的量可根据所需的发泡率、气泡直径、成形方法、发泡剂的种类进行适当的调整，采用化学发泡法时，相对于100重量份热塑性树脂可适当加入0.1～2重量份的上述发泡剂。而且，在上述热塑性树脂中，在制造工序中和制造之后，为了防止产品变坏，可适当加入有机颜料、碳黑等无机颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂等。而且，根据需要可适当加入氢氧化镁、氢氧化铝、硅酮、红磷等阻燃剂和阻燃助剂等。下面说明上述所说的本发明光缆用衬套的制造方法。作为光缆中心设置的抗张力体，通常可以采用作为光缆的抗张力体使用的钢丝等金属丝、纤维强化塑料丝状物等丝条材料的单线或者股线。在抗张力体的外部设置的衬套是将在挤压机内熔融的热塑性树脂挤压涂覆在抗张力体的外周面上，在得到的长形体硬化之后，在长形体的外周面上设置聚敛光纤的槽而得到的。衬套的最外部分必须是具有发泡性的热塑性树脂，为了使挤压发泡涂覆之后的发泡率和气泡直径在所给定的范围内，必需调整发泡剂的种类、其混合量和挤压温度等。光纤聚敛槽的形成是将长形体的外周面采用切割机(槽式铣刀切割机或立铣刀切割机)切削来进行。这时，以发泡长形体为中心，旋转或者来回旋转切割机，使槽形成螺旋状或者以适当周期反转的的波纹状。而且，通过将形成槽的切削分成数次进行，再进行细致的精度切削，这样就得到了效率和尺寸稳定性均优良的衬套。作为形成光纤聚敛槽的其他方法有，使熔融树脂由安装在挤压机中的旋转装置挤压成形的方法。在这种情况下，可以通过旋转装置形成螺旋状的槽。而且，对于冷却固化之前处于半结晶状态的挤压衬套通过具有与挤压机中装配的旋转装置同样形状的装置，进行强制补充处理，因此提高了衬套的尺寸稳定性，减少了表面凹凸。进而，通过补充处理使槽具有了难以发生歪斜的优点。本发明的在光纤中使用的衬套的最外部分可以是具有上述特定发泡率和气泡直径的热塑性发泡体，而最外部分之外的机构可以有多种考虑。例如，图2所示的衬套3设置在抗张力体2的周围，其整体是由热塑性树脂发泡体制成。在该衬套3的最外部分6上设置有槽7。在这种情况下，衬套3的最外部分6之外，不需要特别限定发泡率和气泡直径，但是如果发泡率和气泡直径太大，衬套的强度变差，因此构成最外部分的发泡体具有相同程度的发泡率和气泡直径是理想的。图3所示的衬套26设置在抗张力体22的周围，是由实心的热塑性树脂体制成的最内部分24和发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体制成的最外部分23构成。槽27是在作为最外部分23的发泡体部分上形成的。构成最内部分的实心热塑性树脂体的热塑性树脂的种类可以采用与发泡体相同的树脂。图4所示的衬套36设置在抗张力体32的周围，由最内部分34和中间层35和最外部分33构成。最内部分34和最外部分33是由发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体制成的，中间层35是由发泡率低于10％、气泡直径低于400微米的热塑性树脂制成。聚敛光纤的槽37是在最外部分33上形成的。图5所示的衬套46设置在抗张力体42的周围，由最内部分44和中间层45和最外部分43构成。最内部分44和最外部分43是由发泡率为10～70％、气泡直径10～400微米的热塑性树脂发泡体制成，中间层45是由发泡率低于10％、气泡直径低于400微米的热塑性树脂制成。聚敛光纤的槽47要制成其槽底到达中间层45。如果衬套受到外力，该外力集中在图4和图5所示的筋骨部分38和48。如果该外力增大，会发生层间剥离，或者发生槽歪斜，如果由于层间剥离和槽的歪斜造成了槽37和47的损坏，会增加在槽内聚敛的光纤的输送损失。因此，在如图4和图5那样设置了中间层35和45的情况下，由于中间层是由发泡率低于10％、气泡直径低于400微米的热塑性树脂体制成，从而提高了侧压强度，难以产生层间剥离和槽歪斜的问题。而且，由于提高了侧压强度，所以就可以增大衬套聚敛槽的尺寸，缩小筋骨部分，这有助于增多光纤槽中光纤的数目。如图4所示，在将槽设置在最外部分的发泡体上时，中间层的最外面定位在距槽底大于0.2毫米的内侧处，如图5所示，在形成槽的槽底达到中间层的情况下，中间层的最外面在距槽底大于0.2毫米的外侧处，如果各个层的厚度为0.5～1.5毫米时，会提高侧压强度，难以产生层间剥离和槽歪斜。而且，由于提高了侧压强度，所以可以增大衬套聚敛槽的尺寸，减小筋骨部分，这有助于提高光纤槽容纳光纤的数目。而且，如果中间层的热塑性树脂采用粘接性树脂，即使受到外力也难以产生层间剥离。作为粘接性树脂可举出的有乙烯/醋酸乙烯共聚物、乙烯/乙基丙烯酸酯共聚物等聚烯烃系树脂之外，还有聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂，它们可以单独或者混合使用。下面是本发明的各个实施例，对本发明进行详细说明。实施例1在外径为1.4毫米的单根钢丝周围，将相对于100份重量的高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)混合了0.2份重量的偶氮二羧基酰胺的混练过的熔融树脂在200℃下挤压、发泡、包敷，制成外径为14.0毫米的发泡长形体。得到的发泡长形体冷却固化之后，为了成形为5个宽2.6毫米、深度4.1毫米的具有以一定周期反转的螺旋状的槽，采用一组切削刀，切削发泡长形体，接着，通过具有宽2.7毫米、深4.2毫米的波纹的切削装置，形成宽2.7毫米、深度4.2毫米、表面粗度低于1.5微米(中心线的平均粗细值)的精加工的槽，制成如图2所示构造的衬套(1号样品)。衬套(1号样品)的发泡体部分的发泡率是25％，气泡直径是10～50微米。气泡直径如图6所示，从在衬套的纵向方向上水平切断的切断面上出现的气泡中，任意选择20个，进行研磨，求得这20个气泡的气泡直径(例如将图6B中的bb’作为气泡直径)，记录最小气泡直径和最大气泡直径。接着，根据变更各种偶氮二羧基酰胺的混合量和挤压温度，以同样的方法，制备实施例1(2～8号样品)和比较例1(9～17号样品)的衬套。将制得的衬套发泡体的发泡率和气泡直径记录在下面的表1和表2。老式例在外径为1.4毫米的单根钢丝的周围，将相对于100份重量的高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)混合了0.4份重量的偶氮二羧基酰胺的混练过的熔融树脂在200℃挤压、发泡、包覆，得到外径为5.0毫米的发泡体。在该发泡体的上面，在采用旋转切削机以使最终的外径为14.0毫米，将高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)挤压之后，形成与实施例1一样大小的槽，在如图1所示的发泡体层上，制备最外层未发泡的老式衬套。得到的发泡体层的发泡率是45～55％，气泡直径为300～350微米。而且，对实施例1(1～8号样品)和比较例(9～17号样品)的衬套，进行下面的(1)-(3)的试验，对其特性进行评价。结果列于表1和表2。(1)挠性试验将光纤用衬套截出长600毫米，将一端在100毫米处固定，将剩下的一端500毫米伸向空中固定。接着，在固定伸向空中的一端上负载2.5kg的载荷，测定挠性。伸向空中的衬套一端在30秒内可弯曲300毫米以上的为○(挠性良好)，弯曲不到300毫米的为×(挠性差)。(2)侧压试验在长为5米的光缆用衬套的5个槽中，放置10根宽为2.1毫米、厚为0.3毫米的8芯带状光纤芯线，用厚度为125微米的PET带以PET带不重叠的方式缠绕在衬套的外周面上形成了一个整体。该装有8芯带状光纤芯线的衬套在50毫米的正方形厚度为5毫米的2个平板之间，以平板相互平行的方式夹持，固定在压缩试验机中。在平板之间，以1.0毫米/分钟的速度加上500kg的负载，以1.55微米的波长带测定衬套中聚敛的8芯带状光纤芯线的输送损失增长情况。输送损失增长低于0.1dB/km，以○计(输送损失小)，输送损失增长大于0.1dB/km，以×计(输送损失大)。(3)环境应力破裂试验将5米长的光缆用衬套制成在直径为300毫米的心轴上卷成5圈的样品。将该样品在50±2℃的含有10％烷基芳基聚氧乙烯的水溶液中浸渍100小时之后，用放大镜观察衬套表面。在衬套的表面没有割痕、龟裂等异常的用○表示，在衬套表面上有割痕和龟裂等异常的用×表示。表1表2如上述表1中所示，实施例1(1～8号样品)的衬套整体是由发泡率为10～70％，气泡直径为10～400微米的发泡体构成，因此挠性、侧压强度是优良的，而且在心轴上缠绕的状态下能够长期稳定保存。与此相反，比较例1(9号样品)的衬套整体是由不发泡的实心树脂体构成，因此挠性差。而且比较例1(10、11、16、17号样品)的衬套整体是由发泡体构成，其气泡直径为10～400微米，但是由于发泡率太小或者太大，挠性或者侧压强度很差。进一步来说，构成比较例(12～15号样品)的衬套最外部分的发泡体具有适当的发泡率，但是由于气泡直径过小或者过大，挠性和侧压强度也很差。而且，对于在抗张力体上以发泡体和实心树脂体的顺序设置的现有技术衬套来说，进行与实施例1和2相同的上述(1)～(3)试验，那一个的挠性都很差。实施例2在外径为1.4毫米的单根钢丝周围，将高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)挤压成外径为5.0毫米的包敷层，在其上同时将相对于100份重量的高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)混合了0.16份重量的偶氮二羧基酰胺的混练熔融树脂，在195℃下挤压、发泡、包覆，得到外径为14.0毫米的发泡体。得到的长形体冷却固化之后，与实施例1一样，制成5个宽为2.7毫米、深度为4.2毫米、表面粗度为1.5微米(芯线平均粗度的值)具有以一定周期反转的螺旋状槽，制备具有由如图3所示的实心热塑性树脂体制成的最内部分和由发泡体制成的最外部分的实施例2(18号样品)的衬套。发泡体部分(最外部分)的发泡率为17％，气泡直径为10～50微米。采用同样的方法，通过调整偶氮二羧基酰胺的混合量和挤压温度，制造各种构成最外部分的发泡体的发泡率和气泡直径不同的实施例2(19～21号样品)的衬套。得到衬套的发泡体部分(最外部分)的发泡率和气泡直径列于下表3。对得到的实施例2(18～21号样品)的衬套进行与实施例1相同的(1)～(3)的试验，评价其特征。结果列于下面的表3。表3</tables>如上述表3中所示，实施例2(18～21号样品)的衬套的最外部分是由发泡率为10～70％，气泡直径为10～400微米的发泡体构成，因此挠性、侧压强度是优良的，而且在心轴上缠绕的状态下能够长期稳定保存。实施例3在外径为1.4毫米的单根钢丝周围，将相对于100份重量高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)混合了0.2份重量的偶氮二羧基酰胺的混练熔融树脂，在200℃下挤压、发泡、包覆，在其上在180℃下挤压包覆粘接性树脂(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)，在其上将相对于100份重量高密度聚乙烯(密度0.95g/cm3、弯曲弹性率90kg/mm2、溶体流速0.12g/10分钟)混合了0.2份重量的偶氮二羧基酰胺的混练熔融树脂，在200℃下挤压、发泡、包覆。得到的长形体冷却固化之后，与实施例1一样，制成5个宽为2.7毫米、深度为4.2毫米、表面粗度为1.5微米(芯线平均粗度的值)以一定周期反转的螺旋状槽，制备具有由如图4所示的最内部分、中心层、最外部分的实施例3的衬套(22号样品)。就各部分的厚度制作调整为最内部分为1.3毫米、中间层为0.5毫米、最外部分为4.5毫米。得到衬套的最内部分、中间层、最外部分的发泡率、气泡直径列于下面的表4。采用同样的方法，通过调整偶氮二羧基酰胺的混合量和挤压温度，制造各种构成最外部分的发泡体的发泡率和气泡直径不同的实施例3(23～31号样品)和比较例2(32～42号样品)的衬套。得到的衬套的发泡体部分(最外部分)的发泡率和气泡直径列于下表4和表5。对实施例3(22～31号)、比较例2(32～42号)的衬套进行上述(1)～(3)的试验，对其特性进行评价。(2)的侧压试验随下面的条件变化来进行。在长为5米的光缆用衬套的5个槽中，容纳10根宽为2.1毫米、厚度为0.3毫米的8芯带状光纤芯线，用厚度为125微米的PET带以PET带不重叠的方式卷在衬套的外周面上形成一个整体。将该装有8芯带状光纤芯线的衬套放在50毫米正方形的厚度为5毫米的2个平板之间，以平板相互平行的方式夹持，固定在压缩试验机中。在平板之间，以1.0毫米/分钟的速度加上750kg的负载，以1.55微米的波长带测定衬套中聚敛的8芯带状光纤芯线的输送损失增长情况。输送损失增长低于0.1dB/km，以○计(输送损失小)，输送损失增长大于0.1dB/km，以×计(输送损失大)。表4表5如上述表4中所示，实施例3(13～22号样品)的衬套是由树脂部分的最外部分的发泡率为10～70％，气泡直径为10～400微米的发泡体构成，因此挠性、侧压强度是优良的，而且在心轴上缠绕的状态下能够长期稳定保存。与此相反，根据上述表5所示，比较例2(32～36号样品)的衬套的最外部分是由不发泡的树脂体构成，因此挠性差。而且，如比较例2(37～42号的样品)所示，尽管最外部分是由发泡体构成，如果其发泡率、气泡直径不能同时在所给定的范围内，挠性和侧压强度很差，不适于以卷在心轴上的状态长期保存。实施例4采用与实施例3(22号样品)同样的树脂，制备具有如图5所示的最内部分、中心层和最外部分的实施例4(43号样品)的衬套。将各部分的厚度调整为最内部分1.3毫米、中心层1.1毫米、最外部分3.9毫米。聚敛光纤的槽的槽底形成在距中间层的最外面02毫米的内侧处。得到的衬套的最内部分、中间层、最外部分的发泡率和气泡直径列于下面的表6。表6</tables>如上述表6所示，对实施例4(43号样品)的衬套进行与实施例3的(1)～(3)同样的试验，其挠性、侧压强度是优良的，而且在心轴上缠绕的状态下能够长期稳定保存。通过以上的说明，本发明的光缆制备的衬套与具有相同尺寸的光纤聚敛槽的老式光缆衬套相比，具有优良的挠性，并且侧压强度得到改善。而且这种衬套可卷在圆筒上长期稳定地保存，利于使用，提高了光缆铺设的作业性。该效果提高了构成光缆的光纤多芯化，同时尽可能地增大衬套的外径。权利要求1.光缆，它是由抗张力体、在该抗张力体的周围设置的具有光纤聚敛槽的衬套和在上述槽中聚敛的光纤构成，至少上述衬套的最外部分是由发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体构成。2.权利要求1所说的光缆，其中上述衬套全部是由热塑性树脂发泡体构成。3.权利要求1所说的光缆，其中上述衬套具有设置在上述抗张力体的周围，由热塑性树脂制成的最内部分和包覆了该最内部分的最外部分。4.权利要求2所说的光缆，其中上述光纤聚敛槽设置在上述最外部分。5.权利要求3所说的光缆，其中上述最内部分是由发泡率为10～70％，气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体制成。6.权利要求3所说的光缆，其中上述最内部分是由实心热塑性树脂体制成。7.权利要求1所说的光缆，其中上述衬套是由在上述抗张力体的周围设置的最内部分、包覆该最内部分周围的发泡率低于10％和气泡直径小于400微米的中间层和包覆该中间层周围的上述最外部分构成。8.权利要求7所说的光缆，其中上述中间层是由粘合性树脂构成。9.权利要求7所说的光缆，其中上述最内部分是由发泡率为10～70％、气泡直径为10～400微米的热塑性树脂发泡体构成。10.权利要求7所说的光缆，其中上述最内部分是由实心热塑性树脂体构成。11.权利要求7所说的光缆，其中上述光纤的聚敛槽设置在上述最外部分。12.权利要求7所说的光缆，其中上述光纤聚敛槽设计为达到上述中间层。全文摘要光缆是由抗张力体、在该抗张力体的围设置的具有光纤聚敛槽的衬套和上述槽中聚敛的光纤构成,至少上述衬套的最外部分是由发泡率为10—70%、气泡直径为10—400微米的热塑性树脂发泡体构成。文档编号G02B6/44GK1196494SQ9810692公开日1998年10月21日申请日期1998年2月13日优先权日1997年2月14日发明者今田荣治,服部昌宪,岩田秀行,池田贵朗,石井伸尚,小林一郎申请人:古河电气工业株式会社,日本电信电话株式会社,三和工业株式会社