CN105899988A - 具有套筒的光纤电缆 - Google Patents

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安·杰曼·布兰吉耶
罗德尼·莫里斯·伯恩斯
基思·亚伦·格里尔
沃伦·韦尔伯恩·麦卡尔平
约耳·莱恩·帕克
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Abstract

一种光纤电缆包括含光纤及其延伸穿过管的芯部组件；包围芯部组件的聚合物套筒；与聚合物套筒整合的水溶胀性材料及包围聚合物套筒的护套。聚合物套筒绕芯部组件周边连续，从而横截面看形成连续闭环，并沿至少10米长度电缆纵向连续。水溶胀性材料呈水溶胀性粉末形式，其颗粒部分嵌入聚合物套筒，使部分颗粒浸没聚合物套筒且另一部分暴露。本发明公开另一光纤电缆，包括：含光纤的芯部组件及包围芯部组件的聚合物套筒。聚合物套筒绕芯部组件周边连续，从而横截面看形成连续闭环，且沿至少10米长度电缆纵向连续。聚合物套筒含支撑水溶胀性粉末的水溶胀性节段，其沿聚合物套筒纵向延伸；及于水溶胀性节段间的裸露节段，其绕套筒整个周边径向延伸。

Description

具有套筒的光纤电缆
相关申请
本申请要求2013年12月30日提交的美国临时申请号61/921,769的权益，所述申请全文以引用的方式并入本文。
背景
本公开的各方面整体涉及电缆，如可支撑并载送光纤以及其他电缆部件的光纤电缆。
“干式”光纤电缆通常使用包括水溶胀性材料以阻挡水流过电缆的部件。水溶胀性材料在暴露于水时膨胀以填充在电缆内的电缆部件之间形成的空气路径，以阻挡水流过电缆。通常，水溶胀性粉末承载于纱线上或在胶带中的非织造层压体之间。在这种介质上承载水溶胀性粉末有助于限制粉末在电缆内的迁移，如当电缆弯曲或拉伸并随后收缩时。然而，本申请人已发现水溶胀性胶带和纱线可能具有在制造方面的缺点，如水溶胀性粉末颗粒掉落在制造底板上，和/或进入受限片段(length)中，所述片段随后需要拼接或以其他方式续接，以便实现更长长度电缆。类似此类问题可能在利用阻燃胶带情况下出现。
需要一种支持为光纤电缆阻水的系统，这种系统减少和/或消除与常规水溶胀性胶带和纱线关联的问题。
概述
一个实施方式涉及一种光纤电缆，所述光纤电缆包括：芯部组件，所述芯部组件包括光纤；聚合物套筒，所述聚合物套筒包围所述芯部组件；水溶胀性材料，所述水溶胀性材料与所述聚合物套筒整合；以及护套，所述护套包围所述聚合物套筒。所述聚合物套筒是挤出的，并且是围绕所述芯部组件在周边连续的，从而当从横截面来看时形成连续闭环，并且沿所述电缆的长度在纵向上是连续的。所述聚合物套筒在挤出后向下拉制并与下层芯部组件形状紧密适形。另外，与所述聚合物套筒整合的所述水溶胀性材料可划分以缓和或甚至防止水缓慢迁移通过所述电缆，如通过在非织造材料中和/或在水溶胀性粉末的相邻颗粒之间进行芯吸来实现。
另外的特征和优点在以下详述中阐述，并且部分将由本领域的技术人员从说明书显而易见或通过实践如所撰写的说明书和其权利要求书以及附图中描述的实施方式来认识。应当理解，以上概述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用以理解权利要求书的性质和特征的概述或框架。
附图简述
附图被包括来提供进一步的理解，并且并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图例示一或多个实施方式，并与详述一起用于解释各种实施方式的原理和操作。因而，本公开将从以下结合附图进行的详述得到更全面的理解，在附图中：
图1是根据示例性实施方式的光纤电缆的透视图。
图2是图1的光纤电缆的沿图1中所示的线2-2截取的横截面图。
图3是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的透视图。
图4是图3的光纤电缆的沿图3中所示的线4-4截取的横截面图。
图5是根据另一示例性实施方式的光纤电缆的透视图。
图6是图5的光纤电缆的沿图5中所示的线6-6截取的横截面图。
图7是根据示例性实施方式的正制造的电缆的示意图。
图8是根据示例性实施方式的具有采用阻水材料的离散纵向节段的电缆的示意图。
图9-10根据示例性实施方式的电缆部件和具有粉末颗粒的收缩套筒的示意横截面图。
详述
在转向详细例示示例性实施方式的以下详述以及附图之前，应当理解，本发明的技术并不限于详述中阐述或附图中例示的细节或方法。例如，如本领域的普通技术人员将理解，与附图中的一者所示出的实施方式关联的或在与实施方式中的一者相关的文字中描述的特征和属性可应用于附图中的另一附图所示出的和/或在文字中的其他地方描述的其他实施方式。
参考图1-2，呈中心管缆110形式的光纤电缆包括一或多个光纤，如光纤带112的堆叠。堆叠112由阻水材料114(如阻水凝胶或阻水胶带)包围。阻水材料114和带112堆叠填充如缓冲管116的管。替代包围管的常规阻水胶带或其他材料，阻水套筒118邻接缓冲管116。呈另一种管(波纹钢管)形式的铠甲122包围阻水套筒118，并且电缆110的护套124挤出在铠甲122上。强度构件126可嵌入护套124中或放在电缆中的其他位置处，以向电缆110提供另外强度。接近特征(如剥离索128)可嵌入或定位在护套124、铠甲122和/或缓冲管116之下。
根据示例性实施方式，套筒118紧密包围管的外部并与所述外部紧密适形。在一些实施方式中，套筒118是聚合物的，如主要由聚乙烯、聚丙烯或另一种聚合物(例如，50重量％或更大；70％或更大)形成。在一些实施方式中，套筒是围绕芯部组件周边连续的，从而当以横截面来看时形成连续闭环，并且沿电缆的至少10米长度在纵向上是连续的。另外，套筒118包括耦合到(例如，粘结到、附接到、部分地嵌入到、粘附到)所述套筒(如所述套筒的内表面和/或外表面上)的水溶胀性粉末120。
现参考图3-4，呈平坦引入电缆210形式的光纤电缆包括容纳有光纤(如松散光纤214)的缓冲管212。缓冲管212可以包括阻水材料，如凝胶216、水溶胀性纱线、嵌入缓冲管212的壁中的水溶胀性粉末或其他阻水材料。套筒218包围缓冲管116并保持水溶胀性粉末220暴露于套筒外侧(即，未完全地嵌入到套筒中)。颗粒暴露允许在与水接触时快速膨胀。套筒218类似图1的套筒118，类似之处在于套筒218邻接芯部组件外部，缓冲管212包围光纤214，并且套筒218支撑水溶胀性粉末220，从而围绕芯部组件实现阻水。电缆210包括包围套筒218的护套222，所述护套具有两个相对平坦侧面。呈金属或介电材料的棒224形式的强度构件嵌入到护套222中。
参考图5-6，呈松管缆310形式的光纤电缆包括容纳呈松散光纤314形式的光纤的多个缓冲管312(例如，至少两个、至少四个)。缓冲管312围绕中心强度构件316(如玻璃加强塑料、金属或另一材料的棒)绞合。其他元件(如虚设棒(dummy rod))也可以与缓冲管312绞合。如图5所示，根据示例性实施方式，捆缚纱318(例如，聚酯索)将缓冲管312保持成绞合配置。捆缚纱318可以彼此交叉结合，以反向螺旋的方式缠绕，或可以其他方式来布置。
仍然参考图5-6，第一套筒320包围缓冲管312，如接触缓冲管312和/或捆缚纱318。内护套322包围第一套筒320并可包括剥离索324或处于内护套322之下的其他接近特征。第二套筒326包围内护套322，如邻接和/或接触内护套322；并且类似图1的铠甲122，铠甲328(例如，波纹钢、铜、铝；硬聚氯乙烯，如至少65肖氏D、至少75肖氏D)包围第二套筒326。剥离索330可以位于铠甲328之下，并且外护套332包围铠甲328。
在结构上、组成上和功能上，第一套筒320和第二套筒326可通常是彼此相同的，并且可包括本文所公开的其他套筒118、218、426、516的属性。例如，第一套筒320和第二套筒326可由聚合物材料(如挤出的聚乙烯)形成。根据示例性实施方式，第一套筒320和第二套筒326包括附着到套筒的水溶胀性粉末。然而，第一套筒320和第二套筒326可以具有差异。例如，第一套筒320可包括嵌入到第一套筒320的内表面上的水溶胀性粉末，以对芯部组件的空隙和其他间隙进行阻水。第一套筒320的外表面可粘结至内护套322的内部表面。另外，水溶胀性粉末可附着于第二套筒326的外表面，其中第二套筒326的内表面被粘结至内护套322的外部表面。因而，第二套筒326可阻挡水在内护套322与铠甲328的内部之间流动。套筒320、326到护套322的粘结可将套筒锚固在适当位置，并且可允许在将套筒320、326与护套322同时移除的情况下，更快接近芯部。
根据示例性实施方式，缓冲管312可容纳两个、四个、六个、十二个、二十四个或其他数量的光纤314。在一些实施方式中，缓冲管312进一步包括阻水元件，如凝胶(例如，油脂、石油基凝胶)或吸收性聚合物(例如，超吸收性聚合物颗粒或粉末)。在一些此类实施方式中，缓冲管312包括载送(例如，浸涂有)超吸收性聚合物的纱线，如每个缓冲管312包括至少一个阻水纱线、至少两个此类纱线，或至少四个此类纱线。在其他预期的实施方式中，缓冲管312包括不具有单独载体的超吸收性聚合物，如超吸收性聚合物是松散的或附着于管的内壁的情况。在一些此类实施方式中，超吸收性聚合物的颗粒部分地嵌入缓冲管312的壁中(管的内部壁和/或外部壁)或利用粘合剂与管粘结。例如，超吸收性聚合物的颗粒可在缓冲管312的挤出期间气动地喷涂在缓冲管312的壁上并且嵌入到管312中，同时缓冲管312是粘性的，如来自挤出工艺管。不同于套筒320、326，具有嵌入水溶胀性粉末的缓冲管312可设计成不收缩到下层元件(例如，光纤)上，并且从而提供间隔来缓和微弯曲衰减。
根据示例性实施方式，管312的至少一个光纤314是玻璃光纤，其具有由包层包围的光纤芯部。一些此类玻璃光纤也可包括一或多个聚合物涂层。管312的光纤314在一些实施方式中是单模光纤，在其他实施方式中是多模光纤，在又一些实施方式中是多芯光纤。光纤314可防弯曲(例如，弯曲不敏感光纤，如由纽约州康宁市康宁公司(Coming Incorporated)制造的CLEARCURVETM光纤)。光纤314可为涂色光纤和/或紧套光纤。本文所公开的其他光纤可被类似地结构化。例如，光纤314可为以光纤带形式对准并捆缚在一起的若干光纤中的一个，所述光纤带如带112，如图1所示。
在其他预期实施方式中，本文公开的电缆310或其他电缆也可包括或替代地包括笔直或绞合的导电线(例如，铜或铝线)或其他元件，如与光纤314的缓冲管312绞合在一起。
现参考图1-6，电缆110、210、310包括包围对应芯部组件(例如，内部部件)并处于一些或所有芯部元件(如管116、212、312和/或322)外部的套筒118、218、320、326(例如，管型薄膜、不可渗透屏障、膜)。在一些实施方式中，套筒118、218、320、326直接接触下层芯部组件，包括一些或所有芯部元件。套筒118、218、320、326与对应芯部元件之间的紧密接触通过减小间隙空间来促成阻水，水可流过所述间隙空间之间。在具有粘结至套筒118、218、320、326的阻水粉末的实施方式中，阻水功能得以另外增强。
在类似于电缆310的电缆的预期实施方式中，除了捆缚纱318之外或作为捆缚纱318的替代，套筒118、218、320、326中的张力T(例如，径向弹性延伸)可以保持缓冲管312抵靠中心强度构件316和/或彼此抵靠。由套筒118、218、320、326提供的负载可进一步增加缓冲管312相对于彼此和电缆310的其他部件之间的界面负载(例如，摩擦力)，从而约束缓冲管312。
根据示例性实施方式，套筒118、218、320、326包括(例如，由以下项形成、主要由以下项形成、具有一定量的)聚合物材料，如聚乙烯(例如，低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯)、聚丙烯、聚氨酯或其他聚合物。在一些实施方式中，套筒118、218、320、326包括至少70重量％的聚乙烯，并且可进一步包括稳定剂、成核引发剂、填料、阻燃添加剂、加强元件(例如，短纤维玻璃纤维)，和/或一些或所有此类另外部件或其他部件的组合。
根据示例性实施方式，套筒118、218、320、326由具有3吉帕(GPa)或更小的杨氏模量的材料形成，从而向套筒118、218、320、326提供相对高的弹性或弹力，以使套筒118、218、320、326可与芯部元件114形状适形。在其他实施方式中，套筒118、218、320、326由具有5GPa或更小、2GPa或更小的杨氏模量或不同弹性的材料形成，所述不同弹性可能不是相对高的。
根据示例性实施方式，套筒118、218、320、326是薄的，如厚度为0.5mm或更小(例如，厚度为约20密耳或更小，其中“密耳”是l/1000英寸)。在一些此类实施方式中，套筒118、218、320、326为0.2mm或更小(例如，约8密耳或更小)，如大于0.05mm和/或小于0.15mm。在一些实施方式中，套筒118、218、320、326的厚度在0.4密耳至6密耳范围内，或为另一厚度。在预期实施方式中，套筒118、218、320、326的厚度可大于0.5mm和/或小于1.0mm。在一些情况下，例如，套筒118、218、320、326具有大致为典型垃圾袋的厚度。
套筒118、218、320、326的厚度可小于对应电缆110、210、310的最大横截面尺寸的十分之一，如小于二十分之一、小于五十分之一、小于一百分之一，而在其他实施方式中，套筒118、218、320、326可另外相对于电缆的横截面来设定大小。在一些实施方式中，当比较平均横截面厚度时，护套124、222、322、332比套筒118、218、320、326厚，如为套筒118、218、320、326的至少两倍厚，为套筒118、218、320、326的至少十倍厚，为套筒118、218、320、326的至少二十倍厚。在其他预期的实施方式中，护套可比对应套筒118、218、320、326薄，如在0.5mm套筒实施方式之上挤出的0.4mm尼龙外皮层护套。
套筒118、218、320、326的厚度可能是绕芯部组件不均匀的，所述芯部组件如管116、212、管312或护套/管322。本申请人已发现在制造期间套筒118、218、320、326的材料的一些迁移。例如，图7中所示的牵拉机410的皮带412(例如，胎面、轨迹)可对套筒118、218、320、326施加压缩力，随着套筒118、218、320、326凝固、向下拉制和/或围绕对应下层部件收缩，所述压缩力使材料在其处于低粘度状态时位移(例如，使套筒118、218、320、326的相对侧面略平坦化)。因而，如本文所使用，套筒118、218、320、326的“厚度”是围绕横截面周边的平均厚度。例如，套筒118、218、320、326的由牵拉机410引起的稍微平坦化部分可比套筒118、218、320、326的邻接部分和/或套筒118、218、320、326的平均厚度薄至少20％。
使用相对薄的套筒118、218、320、326允许套筒118、218、320、326在制造期间快速冷却(例如，约数毫秒，如关于图7中所示的工艺进一步讨论的)，并且由此允许套筒118、218、320、326快速与芯部元件适形。牵拉机(如牵拉机410)可促进在套筒118、218、320、326冷却的同时，将芯部部件保持成特定配置，但这可能不是必需的，并且因此在包括套筒118、218、320、326的其他电缆布线应用中不存在。例如，此类装置对于形成套筒118、218、326来说可能不是必需的，因为下层组件是固定的。
在应用套筒118、218、320后，电缆制造工艺可进一步包括向套筒118、218、320的外部施加较厚护套124、222、322、332(直接接触或处于外部但不接触)，由此除了套筒118、218、320所提供的保护之外，改进对应电缆110、210、310的稳固性和/或耐候性。在其他预期实施方式中，可以使用由套筒118、218、320包围的芯部组件和/或将其作为成品出售，如出售给随后施加护套的电缆制造商，或用于仅室内光纤束应用。
在预期实施方式中，类似于电缆芯部组件的缓冲管312的管是非绞合的。在一些此类实施方式中，管更明确来说是微模块或紧套光纤，其大体上彼此平行地定向在套筒(如套筒118、218、320、326)内部。例如，线束电缆和/或互连电缆可包括多个微模块，每一个微模块包括光纤和拉伸纱线(例如，芳族聚酰胺)，其中微模块通过套筒束缚在一起。一些此类电缆可不包括中心强度构件。一些实施方式包括多个芯部或子组件，每一个芯部或子组件通过如本文公开的套筒束缚，并且被一起套入相同载体/分配电缆中，可能是利用如本文公开的另一套筒束缚在一起。对一些此类实施方式来说，本文所公开的用于在挤出期间快速冷却/凝固并在套筒118、218、320、326中引发径向张力以使套筒118、218、320、326与下层组件适形的技术对制造来说不是必需的，并且不必执行。
如上文所讨论的，在一些实施方式中，电缆110、210、310的套筒118、218、320、326包括粉末颗粒120，其可用于提供阻水和/或用于控制电缆110、210、310中的邻接表面的耦合(例如，脱离)。在一些实施方式中，粉末颗粒132、136具有500微米(μm)或更小，如250μm或更小、100μm或更小的平均最大横截面尺寸。
在一些实施方式中，粉末颗粒136中的至少一些直接或间接地耦合至套筒118、218、320、326(例如，直接与其附着结合，与其粘附、与其接触)，如耦合至套筒118、218、320、326的表面、耦合至套筒118、218、320、326的外部表面、耦合至套筒118、218、320、326的外表面和/或套筒118、218、320、326的内表面。根据示例性实施方式，粉末颗粒136中的至少一些部分地嵌入到套筒118、218、320、326中，如部分地穿过套筒118、218、320、326的周围表面平面，同时部分地突出远离套筒118、218、320、326的表面；或换句话说，使其一部分浸没入套筒118、218、320、326中而其另一部分暴露。
粉末颗粒136可通过将粉末颗粒气动地喷涂在套筒118、218、320、326上、喷涂到相关联的挤出圆锥中和外部而附着于套筒118、218、320、326，如下文关于图7进一步讨论。气动喷涂也可促进套筒118、218、320、326的快速冷却。在其他实施方式中，可使用静电或其他手段来促使粉末颗粒136嵌入到套筒118、218、320、326中或以其他方式与其联接。在其他实施方式中，胶粘剂或其他附着手段用来将粉末颗粒120附着到套筒118、218、320、326。套筒118、218、320、326作为用于超吸收性聚合物颗粒的载体的使用可消除对芯部与芯部外部的电缆部件之间的阻水胶带的需要，以及消除对将阻水胶带保持在适当位置的捆缚纱的需要。在其他实施方式中，粉末颗粒可存在但相对松散地和/或不直接地附着于套筒118、218、320、326，如根据下层芯部组件上的套筒的紧密度来保持在适当位置中。在预期实施方式中，套筒118、218、320、326可涂布有连续阻水材料/层，或可包括其他类型阻水元件或不包括阻水元件。
根据示例性实施方式，粉末颗粒120包括超吸收性聚合物颗粒，并且超吸收性聚合物颗粒的量小于每平方米粉末颗粒耦合到的套筒118、218、320、326表面积100克(g/m2)。在一些此类实施方式中，超吸收性聚合物颗粒的量介于20g/m2与60g/m2之间，如介于25g/m2与40g/m2之间。根据示例性实施方式，根据行业标准渗水试验，用于电缆110、210、310中的超吸收性聚合物或其他阻水元件的量至少足以在一米长度的电缆110、210、310中阻挡一米压头的自来水，这可对应于上述数量，这取决于相应电缆110、210、310的其他特性，如芯部元件之间的空出间距。根据示例性实施方式，粉末颗粒136中的至少一些定位在套筒118、218、320、326的内表面上，在套筒118、218、320、326与芯部元件之间。除了阻水之外，这样放置可在电缆110、210、310的制造期间，如在来自挤出或其他制造方法(如激光焊接或热软化)的套筒118、218、320、326是发粘的情况下，缓和套筒118、218、320、326与相邻芯部元件之间的粘着。替代地或组合地，在一些实施方式中，粉末颗粒120中的至少一些定位在套筒326的外表面上(参见图5)。
定位在套筒118、218、320、326的外表面上的粉末颗粒136可在套筒118、218、320、326与电缆210的处于套筒外部的部件之间实现阻水，所述部件如金属或介电铠甲122、328(图1-2和5-6)或芯部外部的微模块。铠甲122、328为波纹钢或另一金属，并且也可用作接地导体，例如具有本文公开的特征的混合光纤电缆的情况。使用如本文所述的薄套筒118、218、320、326来代替较厚层允许较窄“轻质铠甲”设计，其中铠甲138与芯部之间不存在护套(如不存在护套322的情况)。
在一些实施方式中，护套124、222、322、332和套筒118、218、320、326可在将护套124、222、322、332挤出到套筒118、218、320、326之上期间彼此共混在一起、彼此内聚粘结或以其他方式彼此附着，尤其在护套124、222、322、332和套筒118、218、320、326由相同材料形成，而在它们之间不具有粉末颗粒136的情况。在其他实施方式中，护套124、222、322、332和套筒118、218、320、326可保持彼此分离或至少部分地分离，以使得当在横截面上查看电缆110、210、310时，所述护套和所述套筒各自在视觉上是可区分的。
根据示例性实施方式，套筒118、218、320、326是围绕芯部周边连续的，从而在从横截面上观察时，其形成连续闭环(例如，闭合管)，如图1-6所示；并且也沿电缆110、210、310的长度在纵向上是连续的，其中电缆110、210、310的长度是至少10米(m)，如至少100m、至少1000m；并且可存放在大型卷轴上。在其他预期实施方式中，电缆110、210、310是小于10m长。使用连续套筒118、218、320、326可阻挡水使其不能到达芯部。在其他实施方式中，套筒118、218、320、326包括针孔或其他开口。
现参考图7，套筒426(示为沿制造线方向L、绕芯部414收缩的挤出圆锥)可结合制造工艺或方法(其可包括绞合)来应用。在一些此类实施方式中，芯部元件(如缓冲管312(还参见于图5-6))通过使振荡的鼻状件416延伸穿过十字头并进入由套筒426的挤出圆锥包围的空间418中实现绞合。在一些实施方式中，紧接在绞合芯部元件414后，如在绞合线的相距芯部元件414的闭合点至少十个绞距(lay length)的距离内(例如，六个绞距内)，绕芯部元件414将套筒426挤出，其中芯部元件414在绞线机的尾端处以芯部414的绞合图案来集合在一起。绞线机和挤压机的密切邻近基本允许绞线机来补偿绞合元件414之间的滑动或解绕，如由于挤出圆锥拉动造成的滑动或解绕。在其他实施方式中，如图1-4的电缆110、210，套筒426将对应地挤出在解绞合的部件上。
对螺旋形绞合元件的“绞距”(例如，螺旋绞距)的行业标准定义是：沿电缆(并且沿中心强度构件，如果存在的话)绕电缆的纵向轴的绞合元件的一个整圈的纵向距离(例如，通过单一螺旋(helical spiral)的中心的长度)。对反转振荡绞合元件(如SZ绞合元件)的绞距的行业标准定义是：绞合线的反转点之间的纵向距离除以绞合元件在所述反转点之间的圈数(如，绕中心强度构件的圈数)总数，所述圈数可以包括一圈的一小部分；类似于“平均”螺旋绞距。
在一些实施方式中，绞距可在反转振荡绞合图案中的反转部之间沿相应电缆长度为小于500米，如小于250mm，如在一些实施方式中，甚至小于100mm。在至少一些此类绞合布置中的反转部之间，缓冲管312包括围绕绞合线的中心轴的至少2个整圈(即，完全螺旋)，如至少3个整圈和/或甚至至少4个整圈。绞合图案的紧密度是与相应套筒320所需负载有关。一般来说，铺设图案越为紧密，缓冲管116、716在反转部处远离绞合线的中心轴(例如，中心强度构件)的扭转负载越大。例如，本文所公开的实施方式可实现上述与中心强度构件316的耦合，同时在具有或不具有捆缚纱318的情况下，形成此类紧密铺设图案。
在空间418中和套筒426的挤出物圆锥外部，如超吸收性聚合物颗粒(例如，GR-111)的粉末颗粒可通过气动运送来嵌入到套筒426中，如通过由腔室420中、套筒426的挤出物圆锥外部的湍流气流的自旋涡流来载送和沉积实现嵌入，和/或通过文丘里喷嘴(venturi nozzle)吸入高压气流中并由所述高压气流载送直到加速，然后通过喷嘴从所述气流释放到套筒426的挤出物圆锥内部中或引导到所述内部而嵌入。根据此种实施方式，粉末颗粒120的动量使其冲击套筒426的熔融挤出物圆锥的壁。冲击力和挤出物(例如，聚乙烯)的状态使颗粒机械地粘附于套筒426，但是可不阻止挤出物的伸长，从而允许挤出物继续拉出/收缩成相对薄的套筒，所述相对薄的套筒可紧紧围绕芯部元件而形成。
载送粉末颗粒的空气流可协同地用于加快套筒426冷却，并且可进一步用于使套筒426成型或薄化。另外的冷却液422(例如，如果相关联的套筒426表面具有超吸收性聚合物颗粒，那么冷却液是干燥空气；如果表面不具有超吸收性聚合物颗粒，那么冷却液是细水雾)流动可用来进一步加快套筒426冷却，以便套筒426将充分被冷却和凝固，以便在几分之一秒内与芯部元件适形。此外，载送粉末颗粒的空气流可调整到套筒426的相对侧，以便控制套筒426成形和/或防止套筒426变形。颗粒对套筒426的粘附可有助于在接近电缆末端和接近中跨部分期间容纳颗粒。
在一些实施方式中，套筒426是连续和防水的，这可防止套筒426内部中的粉末颗粒(例如，超吸收性聚合物颗粒)吸收套筒426外部上的水分或水。为了防止水沿套筒426外部、在套筒426与另外的电缆布线层(如金属铠甲、非金属铠甲、另外强度元件和/或电缆芯部上的另一外部护套)之间的轴向迁移；粉末颗粒可涂覆在套筒426外部，而套筒426仍熔融并正好在电缆芯部414被抗扭力牵拉机410接收前熔融。牵拉机410可尤其适用于反转振荡绞合图案，如所谓的“SZ”绞合线，这是因为牵拉机410牵制并约束反转部。因而，牵拉机优选地定位于绞合线的相距芯部元件414的闭合点(例如，缓冲管312)至少一个绞距的距离内，其中芯部元件414在绞线机的尾端(例如，鼻部416)处以芯部414的绞合图案来集合在一起。挤出物圆锥位于绞线机与牵拉机410之间。
仍然参考图7，光纤电缆制造方法可以包括一或多个步骤，如以下步骤：绕中心强度构件来绞合芯部元件414；形成套筒426以包围芯部元件414；在套筒426凝固和收缩期间，使套筒426与芯部外部形状适形；和/或挤出电缆110、210、310的护套以包围套筒426。护套可比套筒426厚。芯部元件414包括包围至少一个光纤的管，并可包括多个另外芯部元件，如填料棒和另一个管中的至少一个，或可仅包括一个管，如图1所示。在一些此类实施方式中，所述方法可进一步包括以下步骤：形成套筒426，以使套筒426的厚度为0.5mm或更小。在套筒426冷却(如通过空气冷却流动而冷却)并且芯部可通过牵拉机320来支撑时，套筒426围绕芯部元件414收缩以在形状上与芯部元件414适形，使得芯部元件414在套筒426的径向张力T下。在一些此类实施方式中，所述方法可进一步或替代地包括以下步骤：移动粉末颗粒并朝套筒426引导粉末颗粒，而套筒426至少部分地为流体(例如，发粘的)。粉末颗粒中的至少一些在套筒426冷却时，部分地嵌入到套筒426中。此类颗粒可能不会完全穿过套筒426。
如图7所示，吸水粉末颗粒涂覆于套筒426的挤出物圆锥的内部和外部。残余粉末颗粒可穿过芯部元件414之间的间隙到达中心强度构件124，其中粉末颗粒可被管和芯部的其他内表面截留。可利用内部涂覆而不利用外部涂覆吸水粉末颗粒(反之亦然)或在两侧上都涂覆粉末颗粒来生产电缆。在其他实施方式中，套筒426(或套筒118、218、320、326)可不涂覆吸水粉末颗粒，如在套筒426起到不可透阻水层、捆缚物或其他功能的情况下。
图7示出从十字头突出并在电缆制造期间在绞合元件的芯部414上向下拉制的套筒426的聚丙烯挤出圆锥。在一些实施方式中，挤出圆锥向下拉制至约0.11mm或更小的厚度，并且线速度是约50米/分钟或更快，其中十字头温度为约210℃±40℃。根据示例性实施方式，挤出圆锥的聚丙烯包括成核剂，用以促进聚丙烯快速再结晶。例如，认为的是，挤出圆锥的聚丙烯在相比高密度聚乙烯高至少20℃的温度下再结晶，并且比高密度聚乙烯需要大致最多少三分之一的挤出能量。在其他实施方式中，使用聚乙烯或其他聚合物。
根据示例性实施方式，套筒426的材料可选择来使得套筒426的材料的熔融温度小于(例如，小至少30℃、小至少50℃)对应护套(参见图1-6)的挤出温度(例如，约200-230℃±20℃)，所述护套随后挤出到套筒426上和/或邻接套筒426挤出。在一些此类实施方式中，套筒426熔融和/或至少部分地共混成护套。在其他实施方式中，套筒426由中间材料维持与护套分离，所述中间材料如超吸收性聚合物颗粒、铠甲等。
另外，本申请人已发现：在超过下层部件(例如，缓冲管)的熔融温度(例如，超过至少30℃、超过至少50℃)的挤出温度下，施加套筒426不使下层部件熔融或大致上形变。因而，套筒426可包括与下层部件或邻接部件相同或类似的熔融聚合物。另外，本申请人已发现：套筒426与芯部中绞合的缓冲管之间几乎没有或无粘附，这可能是由于本文所公开的快速冷却技术(如主动引导冷却气流、水浴、薄膜层、选择用于使套筒426的凝固/结晶温度接近挤出温度的套筒426材料)和/或其他技术。
从不同观点看，用于套筒426的材料的有效性可与结晶温度相关，在所述结晶温度下，晶体开始生长，并因此开始形成机械性质。本申请人理解到：结晶温度对于成核的聚丙烯来说为约140℃，而对高密度聚乙烯来说，结晶温度处于更低温度，如小于125℃。本申请人的理论为：较高温度下结晶的材料将更快地定型，并且可更好地用于如本文公开的形状适形应用。
另外，本申请人理解到：在某种程度上，材料向下拉制持续进行，直到达到玻璃化转变温度为止。在聚丙烯的情况下，可达到约-10℃的玻璃化转变温度，而对聚乙烯来说，可达到-70℃的玻璃化转变温度(但可高达约-30℃)。因此，由于在处理/制造中将有可能无法达到此类低温，因此套筒426可主动地在处理后持续收缩(直到达到玻璃化转变温度)，从而可进一步改进形状适形程度并提供用于水流的闭合或受限路径。对如聚对苯二甲酸丁二醇酯(具有约50℃的玻璃化转变温度)的其他可能套筒426材料来说，施加于绞合元件的法向力可能较小，因为套筒426可以停止主动收缩或具有对收缩的偏置。
另外，本申请人已发现：聚丙烯相对于聚乙烯更大的强度允许对于聚丙烯套筒426来说套筒426为更薄的。例如，发现的是，0.15mm聚乙烯套筒426具有约70N的径向力，而0.15mm聚丙烯套筒426具有约85N径向力，其中径向力对应于环向应力和套筒426围绕下层部件的紧密度。然而，聚乙烯通常要比聚丙烯明显更为廉价，并且在其他实施方式中，聚乙烯可用于套筒426。
在一些实施方式中，套筒426由第一材料形成，并且护套434由第二材料形成。护套434的第二材料可包括(如主要包括(>50重量％))第一聚合物，如聚乙烯或聚氯乙烯；并且套筒426的第一材料可包括(如主要包括)第二聚合物，如聚丙烯。在一些实施方式中，第一材料进一步包括第一聚合物(例如，至少2重量％、至少5重量％、至少10重量％和/或小于50重量％(如小于30重量％)的第一聚合物)。除了在第一材料中主要包括第二聚合物之外，在套筒426的第一材料中包括第一聚合物可以促进第一材料和第二材料之间的粘结，以便套筒426可耦合至护套434，并且在移除护套434(如在中跨电缆接近位置处)时可自动地移除。
本文公开的管(例如，缓冲管、护套、护套、铠甲)可包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯和/或其他聚合物。填料、添加剂和其他组分可添加到聚合物。根据示例性实施方式，缓冲管312中的至少一些具有3毫米或更小的外径，如2.5毫米或更小或甚至2毫米或更小。缓冲管312可具有至少100微米(如至少200微米和/或小于1毫米)的平均壁厚度。每一个缓冲管312可包括至少一个光纤314，如至少四个光纤314，如至少十二个光纤314。光纤314可为单模光纤、多模光纤、多芯光纤、塑料光纤、具有均匀包层的光纤和/或其他类型光纤。
另外，本文公开的松散、呈带形式或以其他方式布置的光纤可为具有包层的防弯光纤，所述包层包括不同的折射率或其他类型防弯光纤的环形层。弯曲不敏感或防弯光纤实例是可商购自纽约州康宁市康宁公司的多模光纤。在一些此类实施方式中，当弯曲成直径为约200毫米的具有单圈的线圈时，光纤具有每圈约0.1dB或更小的1310纳米光衰减变化(Δ衰减)和更佳地每圈约0.03dB或更小的光衰减变化，其中优选在大于或等于1500nm、在一些实施方式中也大于约1310nm、在其他实施方式中也大于1260nm的一或多个波长下观察到以上Δ衰减。使用防弯光纤可以促进相关联的电缆的改进光学性能，如当电缆受拉伸时。
现参考图8，电缆芯部414由套筒426包围，如上文所讨论。套筒426包括支撑如本文所公开的阻水粉末的分段片段430，所述分段片段是由不具有粉末或具有相当少粉末的裸露片段隔开。根据示例性实施方式，裸露片段432形成径向绕套筒426的全环，以将支撑阻水粉末的邻接节段430隔离或分隔。替代必要环形或圆柱形，环和节段430、432形状可为非均匀的，如图所示。如所提及，套筒426可由聚合物(如挤出的聚乙烯、聚丙烯等的薄膜)形成，这样的聚合物本身不会使水芯吸穿过其中；这是与可形成常规水溶胀性胶带和纱线的许多非织造材料相较而言的。尽管示为具有电缆芯部414，但是本文所公开的任何套筒可以包括分段片段430、432，以阻止水缓慢迁移穿过电缆。
因而，本发明公开的电缆中的水的缓慢迁移可由支撑阻水粉末的分段片段430的间断且分离的间距阻挡。例如，如果该电缆的护套434破裂，那么节段430的水溶胀性粉末可能吸收进入护套434的水，并阻塞或阻挡水进入电缆的流动路径。由于下层膜材料(衬底)是非芯吸的，因此水的缓慢迁移在节段430的末端处和/或在到达不芯吸的邻接裸露片段432时停止或使传播速率大大减小。
裸露区段432的长度LB长至足以使得完全膨胀粉末(例如，聚丙烯酸钠粉末、超吸收性聚合物粉末)不会在支撑阻水粉末的节段430之间溶胀和膨胀。这个距离可根据电缆内部自由空间、水溶胀性粉末浓度和特定类型的水溶胀性粉末的吸收容量而变化。在一些实施方式中，针对电缆的100米区段的裸露节段432的平均长度LB(即，支撑水溶胀性粉末的节段432之间的距离)是至少10mm，如至少50mm。裸露节段432可通过暂时阻挡或重新引导递送到挤出圆锥的水溶胀性粉末的流动来制造，如图7所示。阻水节段430的平均长度Ls可为至少10mm，如至少50mm。
根据示例性实施方式，节段430的粉末颗粒包括超吸收性聚合物颗粒，并且超吸收性聚合物颗粒的量是每平方米粉末颗粒耦合到的套筒表面积至少20克和/或小于100克(g/m2)。在一些此类实施方式中，超吸收性聚合物颗粒的量介于20g/m2与60g/m2之间，如介于25g/m2与40g/m2之间。在裸露节段432中，粉末浓度实质较小，如小于10g/m2，如小于5g/m2，其中较小浓度减小水缓慢迁移穿过电缆以经过单独粉末颗粒之间的速率。
现在参考图9-10，电缆510包括芯部组件，所述芯部组件包括包围呈带514形式的光纤的管512。套筒516包围管512。在图9中，套筒516已被挤出(大体上参见图7的挤出圆锥426)，并且尚未完全向下拉制并凝固。粉末颗粒520最初定位在套筒516内部上，如图9所示，所述粉末颗粒如具有至少200微米的平均粒度的超吸收性聚合物的锯齿形和/或硬质颗粒。在套筒516冷却和收缩时，如图10所示，粉末颗粒520穿透套筒516并且可触及到套筒516的相对(外部)表面，如图10所示。如上文公开的薄化套筒以及如将由滑石粉或另一无机填料填充的套筒可允许更容易发生颗粒穿透。在一些此类实施方式中，套筒516将颗粒520保持到管512，同时仍使颗粒520暴露，以阻挡水流经管512和套筒516的外部。在此类实施方式中，套筒516可为不透水的。在其他实施方式中，粉末是以气动方式(如上文所讨论)附着、通过粘合剂或以其他方式附着于套筒426的一侧和/或另一侧而不穿过套筒426)。
如各种示例性实施方式中所示的电缆的构造和布置仅是说明性的。虽然本公开中仅详细描述了几个实施方式，但是在不实质背离本文中描述的主题的新颖教义和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、定向的变化)。在预期实施方式中，阻燃粉末(例如，三水合铝、氢氧化镁)或干润滑剂粉末(例如，石墨、滑石)可结合水溶胀性粉末和/或替代水溶胀性粉末来使用。示出为整体形成的一些元件可由多个部件或元件构造，元件位置可以颠倒或以其他方式改变，并且可更改或改变分立元件的性质和数目或者位置。任何工艺、逻辑算法或方法步骤的顺序或序列都可根据替代实施方式来改变或重新排序。在不脱离本发明技术的范围的情况下，也可以在各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置方面进行其他取代、修改、变化和省略。

Claims (20)

1.一种光纤电缆，所述光纤电缆包括：
芯部组件，所述芯部组件包括：
光纤，以及
所述光纤延伸穿过的管；
聚合物套筒，所述聚合物套筒包围所述芯部组件，其中所述聚合物套筒是围绕所述芯部组件周边连续的，从而当以横截面来看时形成连续闭环，并且沿所述电缆的至少10米长度在纵向上是连续的，其中所述聚合物套筒与所述芯部组件的外部几何形状适形，由此限制水在所述聚合物套筒与所述芯部组件之间流动的空间；
水溶胀性粉末，所述水溶胀性粉末部分地嵌入到所述聚合物套筒中，使得所述水溶胀性粉末的所述颗粒具有浸没到所述聚合物套筒中以部分地穿过所述聚合物套筒的表面平面的一部分和部分地暴露以突出远离所述聚合物套筒的所述表面平面的另一部分；以及
护套，所述护套包围所述聚合物套筒。
2.如权利要求1所述的光纤电缆，其特征在于，所述聚合物套筒直接包围所述管并且与所述管的形状适形。
3.如权利要求2所述的光纤电缆，其特征在于，所述电缆是中心管缆，并且其中当以横截面来看时，所述管定位在所述电缆的中心处。
4.如权利要求2所述的光纤电缆，其特征在于，所述聚合物套筒被紧密拉制到所述管上，使得当所述电缆为笔直的并且在约21℃的室温下时，所述聚合物套筒具有正环向应力。
5.如权利要求1所述的光纤电缆，其特征在于，所述聚合物套筒是不透水的。
6.如权利要求5所述的光纤电缆，其特征在于，所述聚合物套筒包括由裸露节段分开的支撑水溶胀性粉末的节段。
7.如权利要求6所述的光纤电缆，其特征在于，在所述电缆的100米区段中的所述裸露节段的平均长度为至少10mm。
8.如权利要求6所述的光纤电缆，其特征在于，支撑水溶胀性粉末的节段更确切地说是支撑超吸收性聚合物颗粒。
9.如权利要求8所述的光纤电缆，其特征在于，在所述电缆的100米区段中，平均来说，支撑水溶胀性粉末的所述节段中的超吸收性聚合物颗粒的浓度是每平方米所述超吸收性聚合物颗粒耦合到的套筒表面积至少20克，而所述裸露节段具有小于10克/平方米的所述浓度。
10.如权利要求9所述的光纤电缆，其特征在于，平均来说在所述电缆的所述100米区段中，支撑水溶胀性粉末的所述节段中的超吸收性聚合物颗粒的所述浓度是小于100克/平方米。
11.如权利要求1所述的光纤电缆，其特征在于，所述水溶胀性粉末的颗粒穿透所述聚合物套筒，从而完全穿过所述套筒。
12.如权利要求11所述的光纤电缆，其特征在于，穿透所述聚合物套筒的所述颗粒具有至少200微米的平均粒度。
13.一种光纤电缆，所述光纤电缆包括：
芯部组件，所述芯部组件包括光纤；
聚合物套筒，所述聚合物套筒包围所述芯部组件，其中所述聚合物套筒是围绕所述芯部组件周边连续的，从而当以横截面来看时形成连续闭环，并且沿所述电缆的至少10米长度在纵向上是连续的，其中所述聚合物套筒包括：
水溶胀性节段，所述水溶胀性节段沿所述聚合物套筒在纵向上延伸，从而支撑水溶胀性粉末；
裸露节段，所述裸露节段位于所述水溶胀性节段之间，其中所述裸露节段围绕所述套筒整个周边径向延伸；以及
护套，所述护套包围所述聚合物套筒。
14.如权利要求13所述的光纤电缆，其特征在于，对于所述电缆的100米长区段来说，所述区段中的所述裸露节段在所述区段中的所述水溶胀性节段之间提供至少10mm的平均间距。
15.如权利要求13所述的光纤电缆，其特征在于，所述水溶胀性粉末的颗粒部分地嵌入到所述聚合物套筒中，使得所述水溶胀性粉末的所述颗粒具有浸没到所述聚合物套筒中以部分地穿过所述聚合物套筒的表面平面的一部分和部分地暴露以突出远离所述聚合物套筒的所述表面平面的另一部分。
16.如权利要求13所述的光纤电缆，其特征在于，支撑水溶胀性粉末的所述节段更确切地说是支撑超吸收性聚合物颗粒。
17.如权利要求16所述的光纤电缆，其特征在于，在所述电缆的100米区段中，平均来说，支撑水溶胀性粉末的所述节段中的超吸收性聚合物颗粒的浓度是每平方米所述超吸收性聚合物颗粒耦合到的套筒表面积至少20克，而所述裸露节段具有小于10克/平方米的所述浓度。
18.如权利要求17所述的光纤电缆，其特征在于，在所述电缆的所述100米区段中，平均来说，支撑水溶胀性粉末的所述节段中的超吸收性聚合物颗粒的所述浓度是小于100克/平方米。
19.如权利要求13所述的光纤电缆，其特征在于，所述水溶胀性粉末的颗粒穿透所述聚合物套筒，从而完全穿过所述套筒。
20.如权利要求19所述的光纤电缆，其特征在于，穿透所述聚合物套筒的所述颗粒具有至少200微米的平均粒度。
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