CN1109263C - 分开型带状光纤维芯缆 - Google Patents

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Abstract

在一种能被分为多根光缆的分开型带状光纤维芯缆中，它具有许多带状光纤维芯缆单元，每个单元有许多排成一列的着色过的光纤维芯缆组成；一由紫外线可固化的树脂组成的全涂层树脂，它全部涂在许多着色过的光纤维芯缆上；一由紫外线可固化的树脂组成的粘接树脂，它粘接排成一列的带状光纤维芯缆单元。在这种电缆中，全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度值在1-100g/cm的范围内。此外，固化后的粘接树脂具有杨氏模量值在5-100kg/mm2范围内。固化后的粘接树脂具有伸长系数值在5-80%的范围内。

Description

分开型带状光纤维芯缆
本发明涉及一种含有许多光纤维带芯缆的分开型带状光纤维芯缆，其中每个着色光纤维芯缆在一平面内排列并相互结合在一起，同时排成一列并相互结合在一起，且相互能分开。
未经审查的日本专利(Ko Kai)No.Hei.4-163411中公开了一种能制造一分开型带状光纤维芯缆的常用方法，该方法在分开位置使用涂有一软树脂的分开单元以避免分开型带状光纤维芯缆的不必要分割，并当从其外部看去时能很容易地发现分开位置。此外，在此方法中，分开单元和光纤维全部涂有一层硬树脂，从而通过触觉就能确定分开位置并能避免错误的分开。
然而，在上述常用缆带中具有这样的缺陷，分开的缆带可以暴露出一光纤维或使光纤维与整个涂层树脂分离开来。
这些问题是由于光纤维表面与结合的涂层树脂之间的分开位置处的粘性度较差的原因而引起的。具体地说，在上述分开型带状光纤维芯缆被分开时，全涂层树脂脱离了光纤维，该光纤维具有一个粘度相对于树脂来说较低的表面，从而导致光纤维的分离。
此外，未经审查的日本专利No.Hei4-166808中公开另外一种方法。即带状光纤维芯缆的厚度值减小为几乎与光纤维的外径相等，光纤维表面与全涂层树脂之间的粘性强度根据90°拉伸强度设定成一个具体范围内的值，以便带状光纤维芯缆在扭弯时能很容易地被分开。
然而，在上述带状光纤维芯缆中，也存在缆带被扭弯时产生破裂的可能性。
发生破裂的原因是由于带状光纤维芯缆的扭弯对带状光纤维芯缆中的涂层界面施加了一个应力。
未经审查的日本专利No.Hei1-138518中公开一种技术方案，即具有不同伸长系数的粘接树脂用于相互粘接带状光纤维芯缆，从而使结合的带状光纤维芯缆便于分开。
然而，在上述方案中，使用具有减小的伸长系数的粘接树脂在施加外力时会产生破裂。
这是因为具有减小的伸长系数的粘接树脂在弯曲时更易产生破裂。
本发明的目的是提供一种分开型带状光纤维芯缆，它不仅一定能无损伤地被分为带状光纤维芯缆单元，而且即使在湿热或热水环境中也不会使传输损耗增加。
一种能被分为多芯电线的分开型带状光纤维芯缆，它由以下部分组成：许多带状光纤维芯缆单元，每个单元含有许多排成一行的着色光纤维芯缆；一由紫外线可固化的树脂组成的全涂层树脂，它全部涂在许多着色过的光纤维芯缆上；一由紫外线可固化的树脂组成的粘接树脂，它粘接排成一列的带状光纤维芯缆单元；其中全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度介于1至100g/cm范围内。
根据本发明，由于粘接树脂和全涂层树脂之间的粘性强度在一给定值的范围，这样分开型带状光纤维芯缆不仅一定能被无损伤地分为带状光纤维芯缆单元，而且即使在湿热或热水环境中也不会使传输损耗增加。
在附图中：
图1是本发明分开型带状光纤维芯缆的一个典型实施例的剖面结构的剖视图，其中带状光纤维芯缆排成一列，并全部涂有一层粘接树脂；
图2是本发明分开型带状光纤维芯缆另一个实施例的剖面结构的剖视图，其中带状光纤维芯缆排成一列，在一定宽度范围内使用粘接树脂相互粘接；
图3是具有较好分开的分开型带状光纤维芯缆的示意图；
图4是其中一光纤维表面外露的分开型带状光纤维芯缆的示意图；
图5是其中一光纤维与其它部分分离的分开型带状光纤维芯缆的示意图；
图6是扭弯装置的示意图；
图7A至7C是使用一夹具在垂直方向截取左-右带状光纤维芯缆的测法示意图。
本发明下面将作详细描述。
发明人对上述问题做过广泛的调查。结果他们发现：通过设定全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度为一给定范围的值，而且还设定固化粘接树脂的杨氏模量和伸长系数分别为给定范围内的值，就能解决上述问题。本发明就是在此调查发现的基础上完成的。
本发明提供一种能够被分为多根光缆的分开型带状光纤维芯缆，所说的分开型带状光纤维芯缆包括带状光纤维芯缆单元，每个单元由排成一列的多根，着色光纤维芯缆组成；一由全部涂在许多彩色光纤维芯缆上的紫外线可固化的树脂组成的全涂层树脂；一由粘接排成一列的带状光纤维芯缆单元的紫外线可固化的树脂组成的粘接树脂；其中全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度为1-100g/cm。
在上述分开型带状光纤维芯缆中，固化处理后的粘接树脂具有杨氏模量为5-100kg/mm2。
在上述分开型带状光纤维芯缆中，固化处理后的粘接树脂具有伸长系数为5-80％。
本发明的分开型带状光纤维芯缆包含一保护涂层(粘接树脂)作为其组成部分。这种保护涂层是由一紫外线可固化的树脂形成的柔性层组成第一涂层。另一方面，这种保护涂层也可由设在其中的第一涂层和第二涂层组成，第二涂层同样也是由紫外线可固化的树脂形成的一刚性涂层。
全涂层树脂也可以是与任何紫外线可固化的树脂相同的树脂，用以形成保护涂层。
粘接树脂希望从上述紫外线可固化的树脂中选取，以便能获得给定的粘性强度，杨氏模量，伸长系数。
紫外线可固化的树脂的样品包括：尿烷丙烯酸酯、酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯，丁二烯丙烯酸酯，硅酮丙烯酸酮。根据需要选取一合适的紫外线可固化的树脂，这种树脂经过固化处理后能产生刚性或柔性树脂。
在本发明中，全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度应该为1-100g/cm，一般为2-70g/cm，最好为3-50g/cm，此时，光缆带就能被分为单个的带状光纤维芯缆单元，每个单元由用全涂层树脂相互结合的着色光纤维组成。
如果两树脂之间的粘性强度超过100g/cm，分开操作不仅会使粘接树脂产生撕裂而且也会使全涂层树脂产生撕裂。因此，全涂层树脂就可能剥离着色光纤维或者着色光纤维与其部分相分离。
如果两树脂之间的粘性强度小于1g/cm，当分开型带状光纤维芯缆外露于湿热环境中或浸入热水中时，两树脂之间的接合界面就会发生部分脱落。因而，水就能渗进组合空间，从而引起传输损耗的增加。
因此，在由全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度介于上述规定的范围内时，分开型带状光纤维芯缆不仅一定能被分为单个的带状光纤维芯缆单元，而且即使外露于湿热的环境或浸入热水中时也不会引起传输损耗的增加。
在本发明中，经过固化处理后的粘接树脂的杨氏模量应该为5-100kg/cm2，一般为10-70kg/cm2，最好为15-60kg/cm2。
如果固化处理后的粘接树脂的杨氏模量超过100kg/mm2时，树脂会变得坚固以致在数据传输过程中分离会产生分离震动噪音，从而引起传输信号的误差。例如，信号以2Mbps传输时，通常小于10-12的代码误差率立刻超过10-9。
如果固化处理过后的粘接树脂的杨氏模量小于5kg/mm2，树脂就会变柔软以致制造出来的分开型带状光纤维芯缆可被分为带状光纤维芯缆单元。
在本发明中，固化处理后的粘接树脂的伸长系数应该为5-80％，一般为10-60％，最好为20-50％。
如果粘接树脂的伸长系数小于5％，在分开型带状光纤维芯缆被压滚机压弯时或者象在制造光缆时，粘接树脂会发生破裂，导致难于操作。
如果粘接树脂的伸长系数大于80％，粘接树脂难于断裂，从而使分离处理非常困难。
本发明参考下面的实施例作详细地描述，但是本发明的保护范围不应该被认为由这些实施例作限制。
图1是本发明分开型带状光纤维芯缆的典型实施例的剖面结构的剖视图。在本实施例中，两个带状光纤维芯缆排成一列，全部涂有一层粘接树脂。
在图1中，标记1表示玻璃纤维，2为保护涂层；3为着色层；4为全涂层树脂；5为带状光纤维芯缆；6为粘接树脂；7为分开型带状光纤维芯缆。
图2是本发明分开型带状光纤维芯缆另一实施例的剖面结构的剖视图。在本实施例中，两个带状光纤维芯缆排成一行，在一给定宽度内用粘接树脂相互粘接起来。
光纤维是这样制成的，它由涂有一保护涂层2的单模玻璃纤维1组成，如图1所示。保护涂层具有两层结构，它由一柔软层作为第一涂层和一刚性层作为第二涂层组成的，这两层都是由紫外线可固化的尿烷丙烯酸酯形成的。
具有着色层3的着色光纤维从上述获得的光纤维中通过对光纤维施加由环氧丙烯酸酯或尿烷丙烯酸酯作为主要成分的紫外线可固化的涂料和经过固化处理后的涂料制成。
这四个着色光纤维在同一平面并行排列，通过由紫外线照射过的尿烷丙烯酸酯树脂组成的全涂层树脂4结合在一起。因此，就形成了两个带状光纤维芯缆5。这里，含有2％、1％、0.5％、0.3％硅油及不含硅油与全涂层树脂4相混合的五种类型的带状光纤维芯缆就制成了。
带状光纤维芯缆5在同一平面内并行排列，并由紫外线可固化的具有表1所示特性的尿烷丙烯酸盐树脂组成的粘接树脂6相互粘接在一起。因此就制成了一分开型带状光纤维芯缆7，如图1所示。
(测试实验)
紫外线可固化的粘接树脂6和全涂层树脂4之间的粘性强度测定如下。
全涂层树脂加至聚酯层上的厚度为40-50μm，然后用一辐射量为500mJ/cm2的紫外线辐射而进行固化处理。此后，粘接树脂加至固化后的全涂层树脂上的厚度为40-50μm，然后用一辐射量为500J/cm2的紫外线辐射而进行固化处理。所有上述操作都是在氮气氛中处理的。
由全涂层树脂和粘接树脂组成的组合膜与聚酯层相脱离。全涂层树脂被固定住，而粘接树脂以200mm/min的拉引速率被向上拉伸，同时两树脂之间的角度为180°(180°脱落)。
总表中测定的最大值可看成是全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度。硅油与全涂层树脂相混合。然后，具有包含了2％、1％、0.5％、0.3％硅油和不含硅油的全涂层树脂的带状光纤维芯缆的粘性强度分别为0.5g/cm，2g/cm，50g/cm，70g/cm和150g/cm。
此外，十一种粘接树脂以厚度为40-50μm加至玻璃纤维上，然后用一辐射量为500J/cm2的紫外辐射而进行固化处理。固化后的层状样品以1mm/min的应变消逝时间的速率测得它们的为杨氏模量2.5％。伸长系数在断开时间的应变消逝时间的速率为50mm/min。根据JIS K 7113使用JIS第二哑铃。此外，还通过使用十一种粘接树脂，分开型带状光纤维芯缆就这样制成了，还经过了各种测试。
此外，使用的全涂层树脂和粘接树脂被转化生成比较样品1，它具有0.5g/cm的较小粘性强度；比较样品2，它具有120g/cm的较大粘性强度；比较样品3，它具有较小粘性强度和3kg/cm2的较小杨氏模量；比较样品4，它具有较大粘性强度和较大杨氏模量及3％的较小伸长系数。
每个样品和比较样品做成一个长度为700m周长为2m的线包，并浸入水中大约为两周时间，然后用OTDR测定1.55μm波长的传输损耗。在此测试中，如果传输损耗小于0.05dB/km，此结果被认为优(A)；如果为0.05-0.1dB/km，此结果被认为良(B)；如果大于0.10dB/km，此结果被认为差(C)。比较样品1和3测定的传输损耗分别为0.13dB/km和0.22dB/km。因此，比较样品1和3的光缆在实际应用中就会存在问题，因为如果光缆外涂层受到损坏和类似情况，就会存在可靠性差的问题。
这些比较样品传输损耗的原因可被认为是：从粘接树脂的表面渗进的水在粘接树脂和全涂层树脂的接合而产生液体泡，其接合面的粘性强度相对较弱。结果，加至光纤维上的侧压力就会产生差异，因而增加了传输损耗。
如图7A所示，分开能力通过一夹具20就能测得，该夹具沿垂直方向切成一右、一左带状光纤维芯缆，如图7B所示，两带状光纤维芯缆被依次地相互分开而没有产生断裂，这个可认为是成功的。相反，如图7C所示，如果其中一个带状光纤维芯缆的外涂层产生断裂，这个可认为是失败的。在每个样品和比较样品中，相对于5m的取样，分开试验重复了100次。根据试验结果，如果没有失败，它被认为好(A)，如果至少失败一次，它就被认为差(C)。这些测定如表1所示。
样品1至11显示出较好的分开能力。然而，虽然样品11也能被分开，但是需要较大拉力才能分开。这是因为固化后的粘接树脂的伸长系数变大约100％并具有粘滞性。
因此，通过设定粘性强度值的范围为1-100g/cm，分开型带状光纤维具有光缆所需的可靠性和端子所需的优良分开能力。
另一方面，由于实际使用时，为了增加带状光纤缆线的芯缆使用效率，左、右带状光纤维芯缆可在不同位置分叉。即使左、右带状光纤维芯缆的其中之一在工作时，分开型带状光纤维也需要被分开。在分开过程中，不希望使用带状光纤维芯缆的通信发生传输损耗。因此，在右侧带状光纤维芯缆的四个光纤维芯线连续连接的传输路径就形成了。在传输波长为1.55μm，传输速率为2Mbps的试验信号时，分开型带状光纤维芯缆被分开，代码差率的偏差可测定出。由于经过此测定，光信号的输入强度可调节较低，工作之前代码误差率可调节为10-12。分开工作可完成五次。如果代码最大误差率超过10-19，在分开工作过程中，对于必须维护方面来说可认为是合格的(B)。如果它不超过10-9，它可认为是良好的(A)。作为此测定的结果，传输误差出现在样品9上。因此，在较高杨氏模量的情况下，应该清楚的是：分开拉力是更直接地传递给光纤维芯缆，从而出现了传输误差。
如果也考虑到在使用部分光纤维时分开工作是必须的，那么粘接树脂在固化处理后具有杨氏模量最好为5-100kg/mm2。
接着，从光缆生产过程来看，在分开型带状光纤维芯缆中，其生产过程中必要的分开也会成为一个问题。图6是用于试验的扭弯装置的外形的示意图。通过使用这种装置，分开型带状光纤维芯缆在其全生产过程施加一个最大负载为500g的重物14，并产生900°旋转角度的扭弯直至螺距变为200mm。这种测试经过十一种分开型带状光纤维芯缆11的样品试验。如果它被分开，在分开工作过程中，对于必须维护方面来说可认为是合格的(B)。如果它没有被分开，它可认为是良(A)。因此，分开型带状光纤维芯缆样品8发生了两次带状光纤维芯缆的分开。在样品8中，如果负载(重物14)减小为350g，即使分开型带状光纤维芯缆被扭弯，它也不会分开。样品8的粘接树脂的杨氏模量减小为3kg/mm2，以便它能被分裂开。换句话说，从生过程的控制方面来说，固化后的粘接树脂的杨氏模量理想情况下应大于5kg/cm2。
此外，在生产过程中，分开型带状光纤维芯缆是通过许多滚轮引导而形成光缆。因而，就希望具有一个能抵制由于滚轮或其类似情况的压弯而产生不期望分开的阻力。因此，分开型带状光纤维芯缆沿外径为50mm和100mm的圆心轴缠绕50次以测定它是否能被分开。结果，分开型带状光纤维芯缆样品10沿外径为50mm的圆心轴缠绕后，发生了三次分开。因此，分开型带状光纤维芯缆样品10由于弯曲应该维护，它被认为是合格(B)。这是因为粘接树脂的伸长系数减小为3％。从而，树脂就容易破裂。因此，粘接树脂的伸长系数希望大于5％，其余的样品没有发生分开，它们被认为是良好(A)。
                                                      表1
  粘度强度(g/cm)  杨氏模量(kg/mm2)  伸长系数(％) 浸入热水中的传输损耗 分开能力 分开过程传输误差 扭弯试验抵抗性  弯曲的抵抗性
  样品1   50   50     50     A     A     A     A     A
  样品2   2   50     50     A     A     A     A     A
  样品3   70   50     50     A     A     A     A     A
  样品4   50   10     50     A     A     A     A     A
  样品5   50   70     50     A     A     A     A     A
  样品6   50   50     10     A     A     A     A     A
  样品7   50   50     60     A     A     A     A     A
  样品8   50   3     50     A     A     A     B     A
  样品9   50   120     50     A     A     B     A     A
  样品10   50   50     3     A     A     A     A     B
  样品11   50   50     100     A     A     A     A     A
比较样品1   0.5   50     50     C     A
比较样品2   120   50     50     A     C
比较样品3   0.5   3     50     C     A
比较样品4   120   120     3     A     C
如上所述，本发明分开型带状光纤维芯缆具有以下优点和效果。
通过使全涂层树脂和粘接树脂的结合，其中两树脂之间的粘性强度介于1-100g/cm规定的范围内，这样，分开型带状光纤维芯缆不仅一定能分为带状光纤维芯缆单元，而且即使在湿热或热水环境中也不会使传输损耗增加。甚至当全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度是上述规定范围内的任何值时，分开型带状光纤维芯缆在用于分开时也能保持完整无损。
通过确定粘接树脂的杨氏模量的值在5-100kg/mm2的规定范围内，就能避免在分开过程中传输信号误差的发生和光缆制造过程中不期望分开现象的发生。
通过确定粘接树脂的伸长系数的值在5-80％的规定范围内，就能避免不期望分开现象的发生，同时分开所需的拉力也能减小。

Claims (9)

1、一种可被分为多根光缆的分开型带状光纤维芯缆，所述的分开型带状光纤维芯缆包括：
带状光纤维芯缆单元，每个单元包括许多排成一列的着色光纤维芯缆；
一由紫外线可固化的树脂组成的全涂层树脂，它全部涂在上述许多着色过的光纤维芯缆上；
一由紫外线可固化的树脂组成的粘接树脂，它粘接上述排成一列的带状光纤维芯缆单元；
其特征在于：上述的全涂层树脂和上述粘接树脂之间的粘性强度介于1-100g/cm的范围内。
2、如权利要求1所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有一个在5-100kg/mm2范围内的杨氏模量值。
3、如权利要求1所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有一个在5-80％范围内的伸长系数值。
4、如权利要求1所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度的值在2-70g/cm的范围内。
5、如权利要求4所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：全涂层树脂和粘接树脂之间的粘性强度值在3-50g/cm的范围内。
6、如权利要求2所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有在10-70kg/mm2范围内的杨氏模量值。
7、如权利要求6所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有在15-60kg/mm2范围内的杨氏模量值。
8、如权利要求3所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有在10-60％范围内的伸长系数值。
9、如权利要求8所述的分开型带状光纤维芯缆，其特征在于：固化后的粘接树脂具有在20-50％范围内的伸长系数值。
CN97108599A 1996-11-18 1997-11-18 分开型带状光纤维芯缆 Expired - Lifetime CN1109263C (zh)

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