CN110337603A - 具有通道结构的光缆 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种光缆。在一个实施例中，所述光缆包含细长构件，所述细长构件包括基质材料和多个延伸穿过所述基质材料的通道。所述光缆还包含至少一根延伸穿过至少一个通道的光纤。
Description
背景技术
光纤电缆(以下简称“光缆”)已经在通信行业中使用多年，用于以非常高的速率远距离地传输信息。在光缆中，信息以光信号的形式通过直径为约102微米的光纤(通常是玻璃或塑料)承载。通过容纳光纤的电缆结构保护光纤免受环境和外部应力的影响。
常规光缆可以基于电缆结构分为三种一般类别：(i)松管、(ii)单管以及(iii)有槽芯。松管电缆结构正在经历快速发展。在松管光缆中，光纤位于多个缓冲管中。“缓冲管”是包含在一根或多根光纤延伸穿过的光缆内的导管。缓冲管通常用如油脂等某种类型的阻水化合物填充。在松管光缆结构中，缓冲管围绕中心构件绞合。缓冲管是重要的部件，因为缓冲管包住光纤并且(i)机械地隔离光纤，(ii)保护易碎(且昂贵)的光纤免于物理损坏——保护免于冲击，(iii)促进处理光纤并且(iv)实现快速光纤识别。
具有松缓冲管的光缆的典型构造被结构化成具有绕中心强度构件放射状地定位并且在轴向长度上以螺旋旋转方式缠绕的缓冲管。以螺旋旋转形式布置缓冲管允许电缆在包含于其中的管或光纤不显著拉伸的情况下弯曲。缓冲管通常用光缆油脂填充，所述光缆油脂结合围绕光纤的烃油并消除空气空间。油脂提供抵御可能有害于光传输性能的水渗透的屏障。可以将一个或多个泡沫填充棒用作低成本间隔物以占据一个或多个缓冲管位置从而维持电缆几何结构。通常，通过使用如纱线或芯包裹物等结合水溶胀性超级吸水性聚合物的部件将阻水功能结合到缆芯中。元件包围在通常由乙烯类聚合物构成的护套内。
本领域认识到需要光纤密度更大，同时保持适当强度和抗压性(高模量)、耐油脂性、良好冲击性能和低收缩率的新型光缆构造。
发明内容
本公开提供了一种光缆。在一个实施例中，所述光缆包含细长构件，所述细长构件包括基质材料和多个延伸穿过所述基质材料的通道。所述光缆还包含至少一根延伸穿过至少一个通道的光纤。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的光缆的透视图。
图2是沿图1的线2-2截取的光缆的截面图。
图3是根据本公开的实施例的光缆的透视图。
图4是根据本公开的实施例的光缆的透视图。
图5是具有缓冲管的现有技术光缆的透视图。
图6是根据本公开的实施例的光缆的透视图。
定义和测试方法
对元素周期表(Periodic Table of Elements)的任何参考是如CRC出版公司(CRCPress，Inc.)于1990-1991年出版的元素周期表。对此表中的一组元素的参考通过用于对各组进行编号的新符号来进行。
为了美国专利实践的目的，任何所参考专利、专利申请或出版物的内容通过引用整体并入(或其等效美国版本通过引用如此并入)，特别是关于对定义的公开(到不会与本公开中具体提供的任何定义不一致的程度)和本领域中的普通常识。
本文公开的数值范围包含来自上限值和下限值并且包含上限值和下限值的所有值。对于含有确切值(例如，1或2；或3到5；或6；或7)的范围，包含任何两个确切值之间的任何子范围(例如，1到2；2到6；5到7；3到7；5到6等)。
除非相反地陈述、由上下文暗示或在本领域中是惯常的，否则所有部分和百分比都以重量计，并且截至本公开的提交日期，所有测试方法都是现行方法。
术语“包括”、“包含”、“具有”和其衍生词并不旨在排除任何额外组分、步骤或程序的存在，无论所述组分、步骤或程序是否具体地公开。为了避免任何疑问，除非相反地陈述，否则通过使用术语“包括”要求保护的所有组合物可以包含任何额外添加剂、佐剂或化合物，无论是聚合形式还是其它形式。相反，术语“基本上由……组成”将任何其它组分、步骤或程序(除了对可操作性来说并非必不可少的组分、步骤或程序之外)排除在任何随后陈述内容的范围之外。术语“由……组成”排除未具体叙述或列出的任何组分、步骤或程序。除非另外陈述，否则术语“或”是指单独的以及呈任何组合形式的所列成员。对单数的使用包含对复数的使用，并且反之亦然。
“芯管”(也称为“中心管”)是延伸穿过光缆以防止屈曲并控制收缩的中心结构构件。芯管可以含有或不含有光纤。当芯管确实含有光纤时，光纤捆扎在一起，并且光纤束嵌入在围绕圆柱形芯管的填充材料中。当芯管含有光纤时，芯管的直径通常大于缓冲管的直径以容纳光纤束或含有光纤的带部件。
“导体”是用于传导热、光和/或电的一根或多根导线或一根或多根纤维。导体可以是单根导线/纤维或多根导线/纤维，并且可以呈股状形式或管状形式。适当导体的非限制性实例包含碳和如银、金、铜和铝等各种金属。导体还可以是由玻璃或塑料制成的光纤。导体可以或可以不安置在保护外皮中。“电缆”是一种导体，两根或更多根导线或两根或更多根光纤任选地在共同的绝缘覆盖物中通过所述导体结合在一起。覆盖物内的单独的导线或光纤可以是裸露的、覆盖的或绝缘的。组合电缆可以含有电线和光纤两者。电缆可以是具有光纤、金属线(如铜线)以及其组合的通信电缆。在美国专利5,246,783；6,496,629；以及6,714,707中示出了电缆设计的非限制性实例，所述美国专利通过引用并入本文。
密度根据ASTM D792测量。结果以克(g)每立方厘米(g/cc或g/cm3)为单位记录。
“乙烯类聚合物”是含有超过50重量％的聚合乙烯单体(以可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。乙烯类聚合物包含乙烯均聚物和乙烯共聚物(意指衍生自乙烯和一种或多种共聚单体的单元)。术语“乙烯类聚合物”和“聚乙烯”可以互换使用。乙烯类聚合物(聚乙烯)的非限制性实例包含低密度聚乙烯(LDPE)和线性聚乙烯。线性聚乙烯的非限制性实例包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、多组分乙烯类共聚物(EPE)、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也被称为烯烃嵌段共聚物(OBC))、单位点催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、基本线性或线性塑性体/弹性体、中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。通常，可以使用非均相催化剂体系(如齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂)、均相催化剂体系(包括如茂金属、非茂金属金属中心、杂芳基、杂价芳氧基醚、膦亚胺等第4族过渡金属和配体结构)在气相流化床反应器、液相淤浆工艺反应器或液相溶液工艺反应器中生产聚乙烯。还可以在单反应器或双反应器配置中使用非均相和/或均相催化剂的组合。
“乙烯塑性体/弹性体”是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10 α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8 α-烯烃共聚单体或至少一种C6-C8 α-烯烃共聚单体的单元的基本上线性的或线性的含有均相短链支化分布的乙烯/α-烯烃共聚物。乙烯塑性体/弹性体的密度为0.870g/cc、或0.880g/cc、0.890g/cc到0.900g/cc、或0.902g/cc、或0.904g/cc、或0.909g/cc、或0.910g/cc或0.917g/cc。乙烯塑性体/弹性体的非限制性实例包含AFFINITYTM塑性体和弹性体(可从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得)、EXACTTM塑性体(可从埃克森美孚化工公司(ExxonMobil Chemical)获得)、TafmerTM(可从三井公司(Mitsui)获得)、NexleneTM(可从SK化工株式会社(SK Chemicals，Co.)获得)和LuceneTM(可从乐金化学公司(LG Chem Ltd.)获得)。
硬度根据肖氏D硬度标度测量并且没有单位地报告。
“高密度聚乙烯”(或“HDPE”)是具有至少一种C4-C10 α-烯烃共聚单体或C4 α-烯烃共聚单体并且密度为大于0.94g/cc、或0.945g/cc、或0.95g/cc或0.955g/cc到0.96g/cc、或0.97g/cc或0.98g g/cc的乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚物。HDPE可以是单峰共聚物或多峰共聚物。“单峰乙烯共聚物”是在显示分子量分布的凝胶渗透色谱法(GPC)中具有一个独特峰的乙烯/C4-C10 α-烯烃共聚物。适当的HDPE的非限制性实例包含可从陶氏化学公司获得的AXELERONTM FO 6318 BK CPD。
“护套”是导体上的涂层。护套可以与导体直接接触。可替代地，在护套与导体之间可以存在一个或多个中间层。
“线性低密度聚乙烯”(或“LLDPE”)是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10 α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8 α-烯烃共聚单体或至少一种C6-C8 α-烯烃共聚单体的单元的含有非均相短链支化分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。与常规LDPE相比，LLDPE的特征在于长链支化(如果有的话)很少。LLDPE的密度为0.916g/cc到0.925g/cc。LLDPE的非限制性实例包含TUFLINTM线性低密度聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)、DOWLEXTM聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)、MarlexTM聚乙烯(可从雪佛龙菲利斯公司(Chevron Phillips)获得)和AXELERONTM GP 6059 CPD(可从陶氏化学公司获得)。
“低密度聚乙烯”(或“LDPE”)是包括至少一种C3-C10 α-烯烃或C3-C4 α-烯烃、密度为0.915g/cc到0.925g/cc并且含有具有宽分子量分布(MWD)的长链支化的乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚物。LDPE通常通过高压自由基聚合(具有自由基引发剂的管式反应器或高压釜)生产。LDPE的非限制性实例包含MarFlexTM(雪佛龙菲利普斯公司)、LUPOLENTM(莱昂德尔巴塞尔工业公司(LyondellBasell))、AXELERONTM GP C-0588 BK CPD(陶氏化学公司)以及来自北欧化工公司(Borealis)、英力士公司(Ineos)、埃克森美孚公司等的LDPE产品。
“中密度聚乙烯”(或“MDPE”)是包括至少一种C3-C10 α-烯烃或C3-C4 α-烯烃的密度为0.926g/cc到0.940g/cc的乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚物。适当的MDPE的非限制性实例包含各自可从陶氏化学公司获得的AXELERONTM FO 6548 BK CPD、AXELERONTM FO 6549NT CPD、AXELERONTM FO 8864 NT CPD和AXELERONTM FO 8864 BK CPD。
如本文所使用的，熔化温度或“Tm”(参考所绘制的DSC曲线的形状，也称为熔融峰)通常通过如美国专利5,783,638中所述的用于测量聚烯烃的熔点或熔融峰的DSC(差示扫描量热法)技术来测量。应当注意的是，许多包括两种或更多种聚烯烃的共混物将具有多于一个熔点或熔融峰，许多单独聚烯烃将仅包括一个熔点或熔融峰。
“多组分乙烯类共聚物”(或“EPE”)包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10 α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8 α-烯烃共聚单体或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元，如专利参考文献美国专利6,111,023；美国专利5,677,383；以及美国专利6,984,695中所述。EPE树脂的密度为0.905g/cc、或0.908g/cc、或0.912g/cc、或0.920g/cc到0.926g/cc、或0.929g/cc、或0.940g/cc或0.962g/cc。EPE树脂的非限制性实例包含ELITETM增强聚乙烯(可从陶氏化学公司获得)、ELITE ATTM先进技术树脂(可从陶氏化学公司获得)、SURPASSTM聚乙烯(PE)树脂(可从诺瓦化工公司(Nova Chemicals)获得)和SMARTTM(可从SK化工株式会社获得)。
“多峰乙烯共聚物”是在显示分子量分布的GPC中具有至少两个独特峰的乙烯/C4-C10 α-烯烃共聚物。多峰包含具有两个峰(双峰)的共聚物以及具有多于两个峰的共聚物。HDPE的非限制性实例包含DOWTM高密度聚乙烯(HDPE)树脂(可从陶氏化学公司获得)、ELITETM增强聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)、CONTINUUMTM双峰聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)、LUPOLENTM(可从莱昂德尔巴塞尔工业公司获得)以及来自北欧化工公司、英力士公司、埃克森美孚公司的HDPE产品。
“烯烃类聚合物”或“聚烯烃”是含有超过50重量％的聚合烯烃单体(按可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。烯烃类聚合物的非限制性实例包含乙烯类聚合物和丙烯类聚合物。
“光纤”是通过将玻璃或塑料拉制到几百微米或更小的直径来制造的柔性的透明纤维。典型光纤的直径为230微米(μm)到270μm或250μm。光纤的直径可以包含或不包含围绕光纤的包层和/或涂层。光纤最常用作在光纤的两端之间传输光的方式。光纤在光纤通信中得到广泛应用，其中光纤实现远距离传输，并且数据速率高于线缆的数据速率。
“光纤带”是具有聚合外皮材料的一根或多根单独的光纤直接挤出于其上的结构。
“聚合物”是通过使相同或不同类型的单体聚合来制备的化合物，所述单体以聚合形式提供构成聚合物的多个和/或重复的“单元”或“单体单元”。因此，通用术语聚合物涵盖通常用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物的术语均聚物和通常用于指代由至少两种类型的单体制备的聚合物的术语共聚物。其还涵盖所有形式的共聚物，例如无规共聚物、嵌段共聚物等。术语“乙烯/α-烯烃聚合物”和“丙烯/α-烯烃聚合物”表示如上所述的通过分别使乙烯或丙烯和一种或多种另外的可聚合α-烯烃单体聚合来制备的共聚物。应当注意的是，尽管聚合物通常被称为“由”一种或多种指定单体“制成”、“基于”指定单体或单体类型、“含有”指定单体含量等，但是在本上下文中，术语“单体”应理解为是指指定单体的聚合残余物而不是未聚合物质。通常，本文的聚合物被称为基于作为对应单体的聚合形式的“单元”。
″丙烯类聚合物″是含有超过50重量％的聚合丙烯单体(按可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。
“外皮”是通用术语，并且当关于电缆使用时，其包含绝缘覆盖物或层、保护套等。
正割模量(1％)根据ASTM D 632测量，其中结果以兆帕(MPa)为单位报告。
断裂应变根据ASTM D638测试过程在根据ASTM D4703制备的压塑样品上测量。断裂应变是样品断裂时样品上的应变，以百分比表示。
抗拉强度根据ASTM D638测试过程在根据ASTM D4703制备的压塑样品上测量。抗拉强度以兆帕(MPa)为单位报告。
“超低密度聚乙烯”(或“ULDPE”)和“极低密度聚乙烯”(或“VLDPE”)各自是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10 α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8 α-烯烃共聚单体或至少一种C6-C8 α-烯烃共聚单体的单元的含有非均相短链支化分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。ULDPE和VLDPE各自的密度为0.885g/cc或0.90g/cc到0.915g/cc。ULDPE和VLDPE的非限制性实例包含ATTANETM超低密度聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)和FLEXOMERTM极低密度聚乙烯树脂(可从陶氏化学公司获得)。
具体实施方式
本公开提供了一种光缆。在一个实施例中，所述光缆包含细长构件。所述细长构件包含(1)基质材料和(2)多个延伸穿过所述基质材料的通道。所述光缆另外包含至少一根延伸穿过至少一个通道的光纤。
1.细长构件
本发明的光缆包含细长构件。图1-2描绘了具有细长构件12的光缆10的实施例。细长构件12具有第一端14和第二端16。应理解的是，细长构件12的长度不受限制。细长构件12(和/或光缆10)的长度可以为1厘米(cm)、或1米(m)、或100米到1000米或数千米或更长。
细长构件可以是芯结构或环形结构。细长构件还可以具有扁平结构。细长构件还可以具有混合结构。图1和2示出了具有芯结构的细长构件。图3示出了具有环形结构的细长构件。图4示出了具有扁平结构的细长构件。下文将详细描述每种结构类型。
细长构件12具有横截面形状。细长构件12的适当横截面形状的非限制性实例包含椭圆形、多边形和其组合。
在一个实施例中，细长构件12具有多边形横截面形状。“多边形”是由至少三条边界定的闭合平面图形。多边形可以是规则多边形，或具有三条、四条、五条、六条、七条、八条、九条、十条或更多条边的不规则多边形。适当的多边形形状的非限制性实例包含三角形、正方形、矩形、菱形、梯形、平行四边形、六边形和八边形。
在一个实施例中，细长构件12具有椭圆形横截面形状。“椭圆”是使得圆周中的每个点与两个固定点(焦点)的距离之和相等的平面曲线。椭圆的中心是连接两个焦点的线段的中点。椭圆具有长轴(穿过中心的最长直径)。短轴是穿过中心的最短线。椭圆中心是长轴和短轴的交点。“圆”是椭圆的特定形式，其中所述两个焦点处于同一位置(在圆的中心处)。椭圆形状的非限制性实例包含圆、卵形和卵圆形。
在一个实施例中，细长构件12具有作为椭圆形的横截面形状，如圆形或基本上圆形，如图1和2所示。
细长构件12由基质材料18构成。基质材料18是聚合物材料或两种或更多种聚合物材料的共混物。
基质材料18由一种或多种聚合物材料构成。基质材料18还可以包含一种或多种任选的添加剂。用于基质材料18的适当聚合物材料的非限制性实例包含聚烯烃(如乙烯类聚合物和丙烯类聚合物)、增塑聚氯乙烯(“PVC”)、聚酰胺(例如，尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(“PBT”)、聚偏二氟乙烯(“PVDF”)、氟化乙烯丙烯(“FEP”)、聚碳酸酯、含氟聚合物、丙烯/乙烯共聚物、聚酯弹性体、缩醛树脂以及其组合。
用于基质材料18的适当乙烯类聚合物的非限制性实例包含线性或支化的乙烯/C3-C10 α烯烃共聚物；线性或支化的乙烯/C4-C10 α烯烃共聚物；高密度聚乙烯(“HDPE”)；低密度聚乙烯(“LDPE”)；线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)；中密度聚乙烯(“MDPE”)；适当的线性聚乙烯包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、多组分乙烯类共聚物(EPE)、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也称为烯烃嵌段共聚物(OBC))、单位点催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、基本上线性聚乙烯或线性聚乙烯、乙烯类塑性体/弹性体；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)；乙烯-丙烯酸或乙烯-甲基丙烯酸以及其与锌、钠、锂、钾、镁盐、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的离聚物；以及其共混物。
用于基质材料18的适当丙烯类聚合物的非限制性实例包含丙烯均聚物、无规丙烯共聚物、丙烯/乙烯共聚物、丙烯/C4-C10 α烯烃共聚物(适当的C4-C10 α烯烃的非限制性实例包含1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯)、丙烯类塑性体、丙烯类弹性体、丙烯抗冲共聚物、丙烯/α-烯烃共聚物以及其组合。
适当的丙烯类聚合物的非限制性实例包含BC245MO(北欧化工公司)和抗冲丙烯共聚物Escorene 7032 PP KN(埃克森美孚公司)。
在一个实施例中，用于基质材料18的聚合物材料选自乙烯类聚合物、丙烯类聚合物、PVC、聚酰胺、PET、PBT、PVDF、FEP以及其组合。适当的PBT的非限制性实例包含来自盈茂公司(中国)(Yingmao Corp(PRC))的PBT 61008和来自巴斯夫公司(BASF Corp.)的Ultradur B 6550。
在一个实施例中，用于基质材料18的聚合物材料是PBT、聚碳酸酯以及其组合。
用于基质材料的聚合物材料可以包含或不包含添加剂。适当的添加剂的非限制性实例包含成核剂、抗氧化剂、着色剂、紫外线(UV)吸收剂或稳定剂、抗阻塞剂、阻燃剂、增容剂、增塑剂、填料、加工助剂、交联剂(例如，过氧化物)以及其组合。
在一个实施例中，聚合物材料包含抗氧化剂。适当的抗氧化剂的非限制性实例包含酚类抗氧化剂、硫代类抗氧化剂、磷酸盐类抗氧化剂和肼类金属钝化剂。在另外一个实施例中，聚合物材料包含如IRGANOX 1035等按聚合物材料的总重量计以0.1wt％、或0.2wt％、或0.3wt％、或0.5wt％到0.6wt％、或0.8wt％、或1.0wt％的量存在的抗氧化剂。
在一个实施例中，成核剂共混到作为丙烯类聚合物或乙烯类聚合物的基质材料中。适当的成核剂的非限制性实例包含D-山梨糖醇衍生物、脂肪族一元酸或二元酸的盐、芳烷基酸、或芳香族或脂环族羧酸的碱金属或铝盐、滑石、环己烷二甲酸金属盐(钙、钠、锌、钾、镁和铝)、金属碳酸盐、金属氧化物、脂肪族或芳香族单羧酸或二羧酸的金属盐、C8到C24饱和脂肪酸、结晶二氧化硅(石英)、C1到C18烷基苯甲酸盐、二亚苄基山梨醇和衍生物、2，6-萘二甲酰胺、聚乙烯环己烷、高结晶度聚丙烯(HCPP)、支化聚丙烯以及其任何组合。
在一个实施例中，聚合物材料包含填料。适当的填料的非限制性实例包含氧化锌、硼酸锌、钼酸锌、硫化锌、如有机粘土等粘土、炭黑、碳酸钙、玻璃纤维、滑石、炭黑、三氢化铝、氢氧化镁、CoO、TiO2、Sb2O3、ZnO、Fe2O3、砂、白云石、二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃珠、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石、木粉以及其任何组合。填料可以具有或不具有阻燃性质。如果使用填料，则按组合物的重量计，组合物中的填料的量可以大于0wt％到60wt％、或1wt％到50wt％或5wt％到40wt％。
在一个实施例中，成核剂(例如，滑石、碳酸钙等)也可以充当填料，并且反之亦然。
在一个实施例中，聚合物材料包含单独的阻燃剂或与填料组合的阻燃剂。换句话说，填料也可以充当阻燃剂。适当的阻燃剂的非限制性实例包含卤化材料和无卤素材料。在后一种类别中，金属氢氧化物，如三水合氧化铝(的Al(OH)3)和硫酸钡，以及氢氧化镁(Mg(OH)2)。
在一个实施例中，聚合物材料包含加工助剂。适当的加工助剂的非限制性实例包含油、有机酸(如硬脂酸)和有机酸的金属盐(如硬脂酸锌)。
细长构件12可以包括本文公开的两个或更多个实施例。
2.通道
本发明的光缆包含多个通道。“通道”是延伸穿过细长构件12的基质材料18的细长空隙。通道延伸穿过细长构件12的基质材料18。图1-2示出了通道20延伸穿过基质材料18、处于基质材料中或以其它方式安置在基质材料中的实施例。
每个通道20沿着细长构件12的长度延伸。每个通道20由形成基质材料18的聚合物材料形成。换句话说，形成或以其它方式限定每个通道的壁由组成基质材料的聚合物材料构成。
在一个实施例中，通道20以某种图案延伸穿过细长构件12。适当的图案的非限制性实例包含平行图案和螺旋形图案。
在一个实施例中，所述多个通道20以平行图案延伸穿过细长构件的基质材料。如本文所使用的，术语“平行”是指通道沿着细长构件12的长度在同一方向上延伸，通道20相对于纵轴X的保持平行朝向，如图1所示。平行通道彼此不相交。图1和2描绘了平行通道20。
在一个实施例中，通道20可以以螺旋形图案或正弦图案延伸穿过基质材料。如本文所使用的，术语“螺旋形”是指通道沿细长构件的长度以螺旋方式延伸，螺旋通道不相交。
每个通道20具有作为多边形或椭圆形的横截面形状。每个通道的横截面形状可以相同，或者通道的横截面形状可以不同。可替代地，两个或更多个通道的横截面形状可以不同。通道20的适当横截面形状的非限制性实例包含卵形、卵圆形、圆形、曲线形、三角形、正方形、矩形、星形、菱形以及其组合。
通道20具有直径D，如图2所示。如本文所使用的，术语“直径”是从横截面图看，通道20的最长轴。在一个实施例中，直径D为500μm、或1000μm、或1500μm、或2000μm、或2500μm、或3000μm到3500μm、或4000μm、或4500μm、或5000μm、或5500μm、或6000μm、或7000μm、或8000μm、或9000μm或10000μm。
在一个实施例中，直径D为1000μm、或1500μm、或2000μm、或2500μm、或3000μm到3500μm、或4000μm、或4500μm或5000μm。
通道20在基质材料18中以彼此间隔开的方式布置。通道20可以或可以不相对于彼此均匀地间隔开。在一个实施例中，通道20在基质材料18中彼此均匀地间隔开。
在间隔开的通道20之间存在基质材料18(聚合物材料)的间距S。所有通道之间的间距S可以相同或可以不同。在一个实施例中，间距S为1微米(μm)、或5μm、或10μm、或25μm、或50μm、或100μm、或150μm、或200μm到250μm、或300μm、或350μm、或400μm、或500μm、或1000μm、或2000μm或3000μm。
细长构件12包含10体积％(vol％)、或20vol％、或30vol％、或40vol％、或50vol％到60vol％、或70vol％、或80vol％、或90vol％、或95vol％的基质材料18，其中相应倒数体积百分比是空隙率。体积百分比按细长构件的总体积计。空隙率由通道20产生的空隙空间决定。通道的倒数体积量(即，空隙率)为90vol％、或80vol％、或70vol％、或60vol％、或50vol％到40vol％、或30vol％、或20vol％、或10vol％或5wt％。
在一个实施例中，按细长构件的总体积计，细长构件12包含来自通道的5vol％、或10vol％、或20vol％、或30vol％、或40vol％到50vol％、或60vol％、或70vol％或80vol％的空隙率。
在一个实施例中，按细长构件的总体积计，细长构件12包含来自通道的30vol％或40vol％到50vol％或60vol％的空隙率。
在一个实施例中，细长构件12包含2个、或3个、或4个、或5个、或6到7个、或8个、或9个、或10个、或12个、或14个、或15个、或20个、或25个、或30个、或35个、或40个、或45个、或50个、或75个、或100个、或200个、或300个、或400个或500个通道20。
在一个实施例中，细长构件12包含10个、或12个、或14个、或15个、或20个、或25个、或30个、或35个、或40个、或45个、或50到60个、或75个、或80个、或90个或100个通道20。
所述多个通道可以包括本文所公开的两个或更多个实施例。
3.光纤
本发明的光缆包含至少一根延伸穿过所述通道中的至少一个通道的光纤。图1和2示出了至少一根延伸穿过至少一个通道20的光纤22。换句话说，至少一根光纤22存在于或以其它方式定位于至少一个通道20中。以此方式，基质材料18包住或以其它方式围绕光纤，由此保护光纤。适当的光纤的非限制性实例包含单模光纤、多模光纤、色散位移(DS)光纤、非零色散(NZD)光纤、塑料光纤(POF)以及其组合。
延伸穿过每个通道的光纤的数量可以相同或不同。例如，一些通道可以含有一根或多根光纤，而其它通道不含光纤。在一个实施例中，至少两个通道各自包住至少一根相应的光纤——即，在两个不同的通道中存在至少一根光纤。在另一个实施例中，至少一个通道不含光纤，并且至少一个通道包住至少一根光纤(或至少两根光纤)。
在一个实施例中，包含至少一根光纤的每个通道还包含凝胶材料。
在一个实施例中，至少一根光纤22延伸穿过每个通道20。
在一个实施例中，至少两根光纤延伸穿过每个通道20。
在一个实施例中，所述通道中的一个、一些或全部通道含有1根、或2根、或3根、或4根、或5根、或10根、或20到30根、或40根或50根光纤。
在一个实施例中，所述通道中的一个、一些或全部通道含有1根、或2根、或3根、或4根、或5根、或6根、或7根、或8根、或9根、或10到12根、或15根或17到20根光纤。
在一个实施例中，每个通道中的光纤的数量相同，并且延伸穿过每个相应通道的光纤的数量为1、或2、或3、或4、或5、或6、或7到8、或9、或10到11、或12、或13、或14或15。图1-2示出了每个通道20容纳同一数量的光纤22，每个通道20容纳五根光纤22。应理解的是，每个通道20可以容纳的光纤的数量可以大于或小于如图1-2所示的每通道五根光纤。
在一个实施例中，存在于通道中的光纤中的一些可以由非传输性玻璃纤维代替，以便在不改变通道尺寸的情况下达到通道内的最佳计数。
在一个实施例中，细长构件12包含2到500个通道，并且每个通道含有1到50根光纤或者可以容纳的光纤。5到1000根光纤22延伸穿过细长构件12。
4.凝胶材料
在一个实施例中，凝胶材料与至少一根光纤一起或与每个通道中的至少两根光纤一起定位在所述通道中的每个通道中。在另一个实施例中，凝胶材料存在于通道中的条件是至少一根光纤也存在于同一通道上。凝胶材料可以是(i)润滑剂、(ii)阻水材料以及(ii)(i)和(ii)的组合。
在一个实施例中，凝胶材料包含如合成油等润滑剂，所述润滑剂与基质材料18的聚合物材料相容，使得凝胶材料不会引起对与其接触的聚合物材料的物理化学和/或机械性质的任何实质性改变。表现出与烯烃聚合物材料具有良好相容性的适当合成油的非限制性实例可以选自硅油、聚α-烯烃油、植物油或聚内烯烃油。
在一个实施例中，凝胶材料是阻水材料，所述阻水材料是烃类油脂。
凝胶材料可以包含以下任选组分中的一种或多种：增稠/触变剂(如硅烷化的热解二氧化硅)；抗氧化剂、阻水剂(水溶胀性粉末组合物，如例如，包括聚丙烯酸酯水溶胀性颗粒和惰性滑石颗粒的混合物的组合物)、稳定剂(例如，UV稳定剂)、矿物填料、聚合物填料以及其任何组合。
凝胶材料可以包含或可以不包含添加剂。添加剂可以是本文所公开的任何添加剂。
在一个实施例中，凝胶材料包含抗氧化剂。
凝胶材料可以包括本文所公开的两个或更多个实施例。
在一个实施例中，具有芯结构的细长构件12可以代替常规光缆中存在的芯管。
5.环形细长构件
图3示出了具有环形结构并且具有环形细长构件112的光缆110的实施例。环形细长构件112包含基质材料118和通道120。基质材料118和通道120可以是如上文所公开的任何相应的基质材料和通道配置。通道120彼此平行或基本上平行。尽管图3在每个通道20中示出了五根光纤122，但是应理解的是，每个通道120可以容纳多于五根光纤或者可以容纳少于五根光纤，如上文所公开的。
在光缆110中可以存在或可以不存在强度构件。在一个实施例中，光缆110包含强度构件123，其中环形细长构件112包住或以其它方式围绕强度构件123。
在一个实施例中，在通道120中的每个通道中存在凝胶材料。凝胶材料可以是如上文所公开的任何凝胶材料。
6.扁平细长构件
图4示出了具有扁平细长构件212的结构的光缆210的实施例。扁平细长构件212包含基质材料218和通道220。基质材料218和通道220可以是如上文所公开的任何相应的基质材料和通道配置。通道220彼此平行或基本上平行。虽然在图4的扁平细长构件218中仅描绘了单层通道218，但应理解的是，扁平细长构件218可以包含一层、或两层、或三层、或四层、或五层、或六层或更多层通道。
尽管图4在每个通道220中示出了五根光纤222，但是应理解的是，每个通道220可以容纳多于五根光纤或者可以容纳少于五根光纤，如上文所公开的。
在一个实施例中，在通道220中的每个通道中存在凝胶材料。凝胶材料可以是如上文所公开的任何凝胶材料。
扁平细长构件212与光纤带不同或截然不同，因为扁平细长构件212包含通道220。光纤带不具有通道。在一个实施例中，本发明的光缆不包含或在其它方面不含光纤带。
7.混合结构
在一个实施例中，细长构件具有混合结构。“混合结构”是含有光纤和金属导线和/或金属电缆的电缆。在混合结构中，在第一通道中存在一根或多根光纤，并且在第二通道中存在一根或多根金属导线(如例如，铜线)。
在一个实施例中，混合结构可以具有双瓣“数字8”横截面形状。含有光纤的通道定位于数字8结构的第一瓣中。含有金属导线(金属电缆)的通道定位于数字8结构的第二瓣中。
图5示出了常规光缆310。光缆310是常规的“松管”型光缆并且包含强度构件312以及两层缓冲管314：内层缓冲管(层A)和外层缓冲管(层B)。
缓冲管的层A和层B围绕强度构件312，其中层A围绕强度构件312，并且层B围绕层A。内护套316安置在层A与层B之间。
每个缓冲管314包裹多根光纤322。由于缓冲管314，光缆310具有间隙空间IS，所述间隙空间分隔各个缓冲管并且处于其之间。光缆310还包含外护套330、340、350和360。
图6示出了根据本公开的实施例的光缆410。光缆410包含图3的环形细长构件112。环形细长构件112包含基质材料118，其中通道120延伸穿过所述基质材料。在通道118中的每个通道中存在凝胶材料。如前所公开的，光纤122延伸穿过通道118。环形细长构件112围绕强度构件423。光缆410还具有外护套430、440和450。护套430、440、450的非限制性实例包含铠装(金属)、阻水带/凝胶、加强构件以及其任何组合。
将图5的常规“松管”光缆310与图6的本发明的光缆410进行比较，显然，图5的光缆310在缓冲管314之间具有间隙空间IS；而在图6的光缆410的通道120之间不存在间隙空间。缓冲管的存在本质上使得在其之间存在间隙空间。缓冲管之间的间隙空间是个问题，因为其在光缆中基本上是“死空间(dead space)”。间隙空间不用于(1)容纳光纤和/或(2)不用于对光缆产生结构或机械贡献。
假设芯体积(图5中的层A和层B的体积)与图6的细长构件118的体积相同，本发明的光缆提供的光纤密度比具有缓冲管的常规松管光缆的光纤密度高5％到40％。
在一个实施例中，具有芯结构的细长构件(如图1中的细长构件12)可以代替强度构件423，由此为光缆410提供额外的光纤密度增加。
本发明的光缆(10、110、210和/或410)有利地消除或以其它方式避免死区，因为本发明的光缆消除了对缓冲管的需要。在没有死区(没有缓冲管)的情况下，本发明的光缆增加了光缆的光纤密度。在本发明的光缆中，通道之间的唯一材料是基质材料。由于缓冲管的固有“死空间”问题，相比缓冲管可以获得的光缆包装，基质材料实现对光缆的更紧密包装。基质材料还有助于光缆的结构完整性，同时能够实现更高的光纤密度。本发明的光缆优于利用缓冲管的光缆。
在一个实施例中，光缆包含具有圆形横截面形状的细长构件。光缆包含基质材料，所述基质材料是具有以下性质的高密度聚乙烯，例如Dow Continuum DMDA 1250-NT：密度：0.955gr/cc(ASTM D792)；抗拉强度：23.5MPa(ASTM D638)；和拉伸模量(1％正割)：1350MPa(ASTM D638)。以下将光缆称为光缆1。
在一个实施例中，光缆1具有以下性质中的一种、一些或全部性质：
(i)肖氏D硬度：55到95；和/或
(ii)1％正割模量：1000MPa到3000MPa；和/或
(iii)断裂应变：10％到700％；和/或
(iv)抗拉强度：20Mpa到60MPa。
尤其期望的是，本公开不限于本文所含有的实施例和说明，但是包含那些实施例的修改形式，所述修改形式包含在以下权利要求书的范围内出现的实施例的部分和不同实施例的要素的组合。
Claims (12)
1.一种光缆，包括：
细长构件，所述细长构件包括基质材料和多个延伸穿过所述基质材料的通道；和
至少一根延伸穿过至少一个通道的光纤。
2.根据权利要求1所述的光缆，其中所述基质材料选自由以下组成的组：聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、乙烯类聚合物、丙烯类聚合物以及其组合。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的光纤，其包括至少两根光纤，其中一根光纤延伸穿过所述通道，并且另一根光纤延伸穿过另一个通道。
4.根据权利要求3所述的光缆，其包括含有光纤的每个通道中的凝胶材料。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的光缆，其中至少两根光纤延伸穿过每个通道。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的光缆，其中所述细长构件具有选自由以下组成的组的结构：芯结构、环形结构、多边形结构、扁平结构以及混合结构。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的光缆，其中每个通道的直径为500微米到10000微米。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的光缆，其中所述细长构件包括2到500个通道。
9.根据权利要求8所述的光缆，其中每个通道含有2到50根光纤。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的光缆，其中按所述细长构件的总体积计，所述多个通道包括5vol％到80vol％的所述细长构件。
11.根据权利要求4到9中任一项所述的光缆，其中所述凝胶材料与所述基质材料直接接触。
12.根据权利要求1到10中任一项所述的光缆，其中光缆不含缓冲管。
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