CN110945397A - 光纤带组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤带组件，其包括：*多个相邻的光纤带，其在纵向上延伸并配置于平面，每个所述光纤带均包括通过基质材料互相结合的多根光纤，所述光纤在纵向上延伸并配置于所述平面；所述多个相邻的光纤带形成至少一个由两个相邻的光纤带构成的组，所述组在所述两个相邻的光纤带之间具有间隙，和*结合材料，其在组的所述两个相邻的光纤带之间的所述间隙处形成间断性结合部，从而使所述组的所述两个相邻的光纤带结合。本发明还涉及这种光纤带组件的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤带组件及其制造方法。
背景技术
通过光纤线缆传输的数据量不断增长。这种增长在全世界的数据中心中尤为显著(例如由于云计算的扩展)，在全世界的数据中心中，所有数据都必须在有限的空间中传输。这使得对于高光纤数和高光纤密度的光纤线缆的需求增大。此外，总是存在线缆接入网的建造成本降低的趋势，这使得减小光纤线缆的直径和重量是重要的。通过减小光纤线缆的直径和重量，可以使用诸如地下管道等现有设施，这将降低安装成本。另一需求是，为了缩短线缆连接的操作时间，应将光纤进行多路熔接(mass fusion splicing)。
这意味着存在多个(可能是相互矛盾的)需求，一方面是光纤线缆的直径减小，另一方面是光纤密度增大。这对于光纤线缆制造商而言是严峻的挑战。
为了获得容易的可加工性，使用了这样的光纤带：其可以进行多路熔接，从而以改善的柔性同时进行多根光纤连接。
然而，具有多个互连的光纤带的标准光纤带组件具有以下缺点：难以分割成带数量减少的子组件或组成部件带。
发明内容
本发明的目的是提供一种光纤带，其可以以有效的方式制造并且在分割成组成部件带时具有改善的性质。本发明的另一目的是提供一种光纤带组件，可以从该光纤带组件分离组成部件带而不损坏组件的其余光纤带。
这些目的中的一个或多个是通过光纤带组件实现的，该光纤带组件包括：
*多个相邻的光纤带，其在纵向上延伸并配置于平面，每个所述光纤带均包括通过基质材料互相结合的多根光纤，所述光纤在纵向上延伸并配置于所述平面；所述多个相邻的光纤带形成至少一个由两个相邻的光纤带构成的组，所述组在所述两个相邻的光纤带之间具有间隙(还称为槽)，和
*结合材料，其在组的所述两个相邻的光纤带之间的所述间隙处形成间断性结合部，从而使所述组的所述两个相邻的光纤带结合。
在一个方面，本发明涉及一种根据本发明的如上所述的光纤带组件的制造方法，所述方法包括：
*供应多个光纤带以提供纵向光纤带组件；其中多个所述光纤带在平面中在纵向上延伸且彼此相邻，每个所述光纤带均包括通过基质材料互相结合的多根光纤，相邻的多个所述光纤带形成至少一个由两个相邻的光纤带构成的组，所述组在所述两个相邻的光纤带之间具有间隙；
*以如下方式从分配器向所述组件的表面施加用于结合的材料：所述用于结合的材料在固化和/或冷却之后在组的所述两个相邻的光纤带之间、在所述两个相邻的光纤带之间的间隙处形成间断性结合部。
下面公开的带组件的对应实施方式也适用于根据本发明的方法，反之亦然。
因此，根据本发明的光纤带组件和方法将带的强度和多路熔接的能力与柔性相结合，以允许制造具有高光纤密度的线缆，同时使得可以将带组件容易地分割成组成部件带而不损坏组件的其余光纤带。本发明的带组件非常柔软，因此对于使光纤带在光纤线缆中堆积致密以赋予高的光纤密度也是有效的。可以利用多路熔接将带组件同时拼接(spliced)起来，并且可以从带组件容易地分离各个光纤带。
在本教示的范围内，结合部是指在结合长度(l)上使两个相邻的光纤带结合的由结合材料构成的焊缝(bead)。
附图说明
在下文中将参照示意性附图说明本发明，在附图中示出了本发明的实施方式，并且在附图中类似的附图标记表示相同或相似的元件。
图1示出了本发明的光纤带组件的一个实施方式。
图2示出了本发明的光纤带组件的另一实施方式。
图3示出了本发明的光纤带组件的又一实施方式。
图4显示了图3的截面IV-IV。
具体实施方式
如上所述，在第一方面，本发明涉及一种光纤带组件。下面讨论所述组件的数个实施方式。
在一个实施方式中，光纤带组件的结合材料存在于间隙(interstice)中，在间隙外部，其仅在组的两个相邻的带的相应相邻边缘区域中延伸，其中边缘区域被限定为在横向上占带的宽度的至多30％、优选至多25％(例如在10％与25％之间)的区域。结果，在最优地使用结合材料的情况下获得了高柔性。
在一个实施方式中，组的两个相邻的带仅在组件的一侧通过结合材料结合。仅在一侧意味着在平面图中观察带组件时仅在顶侧或底侧。这允许结合材料形成柔性的、可弯曲的结合部，该结合部允许带组件的例如为了装配在线缆内部的折叠。结果，获得了高柔性。
在一个实施方式中，结合材料呈线(thread)的形式，其中为每个由两个相邻的带构成的组设置一条线，所述线沿着所述组件的长度配置，仅在组的两个相邻的带上延伸，使得线在两个相邻的带之间的间隙上形成多个相交部(crossing)，在每个相交部处的线在两个相邻的带之间形成间断性的结合部中的一个结合部。这种形式的结合材料使得能够以有效的方式制造带组件。
在一个实施方式中，线在组的两个相邻的带上跟随波形路径或摆线形路径(cycloid-shaped path)。结果，可以有效地制造形成结合部的相交部。
在一个实施方式中，在相交部处，线在结合长度上跟随间隙。
在一个实施方式中，光纤带组件仅包括两个带。
在一个实施方式中，所述基质材料是丙烯酸酯，诸如聚氨酯丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯材料。在一个实施方式中，封装基质材料的厚度在5微米与10微米之间。
在一个实施方式中，每10000m线的质量(以克为单位)在60dtex与120dtex之间，优选地在75dtex至110dtex之间。
在方法的实施方式中，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括(或由以下构成)
*从分配器向所述组件的表面以线的形式施加用于结合的材料，其中，对于每个由两个相邻的带构成的组，用于结合的材料被施加为仅在组的两个相邻的带上延伸，使得线在组的两个相邻的带之间的间隙上形成多个相交部，在固化和/或冷却后，每个相交部处的线在两个相邻的带之间形成间断性结合部(intermittent bonds)中的一个结合部。
在方法的实施方式中，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括以下步骤(或由以下步骤构成)：
*从分配器向所述组件(3)的表面施加可固化树脂形式的用于结合的材料，其中以使可固化树脂在固化之后形成间断性结合部的形式施加可固化树脂；并且
*使施加有用于结合的材料的所述组件(3)通过固化站以固化树脂，从而形成固化树脂的所述结合部。
可固化树脂在23℃时的粘度可以在200cPS与2000cPS之间，优选地在300cPS与1000cPS之间，更优选地在400cPS与600cPS之间。
固化站可以发射用于固化所述可固化树脂的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射。
在可选方法中，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括以下步骤：
*从分配器提供作为热塑性材料的用于结合的材料、将所述热塑性材料加热到其软化点以上并将软化的所述热塑性材料施加于所述组件(3)的所述表面，其中软化的热塑性材料被冷却并形成所述热塑性材料构成的间断性结合部。
可以通过例如在冷滑轮上传输光纤带组件来实现热塑性材料的冷却。
在根据本发明的方法的实施方式中，分配器可以在与组件的平面平行的平面中旋转，或者在横向于光纤带组件的纵向的方向上振荡。
在旋转分配器的情况下，可以创建摆线形路径。取决于带组件经过分配器的运动速度并且取决于分配器的旋转速度，可以实现普通的摆线形路径、缩短的(curtate)摆线形路径或扁长的摆线形路径。
优选地，所述热塑性线的软化点在120℃以上。根据ASTM-D1525-09，以10N的载荷根据Vicat方法确定软化点。加热后，例如通过在冷滑轮上传输带组件来使热塑性线冷却。
图1示出了光纤带组件1或光纤带组件1的至少一部分。组件1包括至少在组件1的展开状态(folded out state)下在纵向4上延伸并且配置在平面中的两个相邻光纤带2。即，它们相对于彼此齐平。可选地，可以使用更多相邻光纤带，诸如三个或四个或更多个，更多个带诸如是从五个到十个带。后者也适用于将在下面讨论的其它组件100、200。
每个光纤带2均包括通过丙烯酸酯基质材料8相互结合的四根光纤6。封装基质材料8的厚度在5微米与10微米之间。可选地，可以使用更少或更多光纤的带，诸如两根或三根或多于四根光纤，诸如从五根光纤到40根光纤，优选地12根光纤。后者也适用于将在下面讨论的其它组件100、200。
光纤在纵向4上延伸并且也配置在平面中。两个相邻的带2形成在两个相邻的带2之间具有间隙10的组(由两个相邻的带2构成)。在间隙10处，带彼此接触或者可以在带之间留有非常小的空隙，其中空隙的宽度为几微米。
光纤带组件1还包括结合材料。结合材料呈线12的形式。线12跟随波形路径在组的两个相邻的带2上延伸，使得线12在两个相邻的带2之间的间隙10上形成多个相交部14。在每个相交部14处，线12在两个相邻的带2之间形成结合部16。因此，附图标记16用于线12的在每个相交部处形成结合部的部分。在纵向上观察，呈线12形式的结合材料因而在两个相邻的带2之间的间隙10处形成间断性结合部16，从而使两个相邻的带结合。组的两个相邻的带2仅在组件1的一侧(这意味着仅在图1中可见的顶侧)通过呈线12形式的结合材料结合。
图3示出了作为根据本教示的光纤带组件的另一实施方式的光纤带组件100。除了线的材料(尽管材料可以相同)和线的路径之外，组件100与图1中的组件相同。相同的特征被赋予相同的附图标记，而具有相同功能的特征被赋予加上了100的附图标记。
组件100的线112也跟随波形路径，但是与图1中的实施方式不同的是，在相交部114处，线在结合长度(l)上跟随间隙10，从而形成结合长度l的范围从2毫米到250毫米的结合部116。结合部116在组件100的两个带2之间形成间断性结合部，两个相邻的结合部116之间的相互距离d处于从2毫米到250毫米的相同范围。优选地，l与d为相同量级(sameorder)，即，如果l为数十毫米的量级，则d也为数十毫米的量级。类似于图1中的带，两个相邻的带2仅在组件100的一侧通过线12结合。还参照图4，该图示出的是呈线112形式的结合材料仅存在于组件100的顶侧，这在图4的视图中意味着上侧。
在一个实施方式中，结合材料的断裂伸长率为至少150％、优选为至少175％、更优选为至少200％、甚至更优选为至少220％，弹性模量(或杨氏模量)在10MPa与16MPa之间。在本发明中，使用以下方法测量断裂伸长率和弹性模量：ASTM D882-12“塑料薄片的抗拉性能的标准测试方法(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin PlasticSheeting)”。
在一个实施方式中，结合材料是被固化的树脂或热塑性材料。
在一个实施方式中，被固化的树脂是丙烯酸酯树脂。所述被固化的树脂通过对以线的形式施加的可固化(优选UV可固化)树脂进行固化而获得。
在一个实施方式中，热塑性材料选自由尼龙、共聚多酰胺、聚酯和共聚酯组成的组。
在一个实施方式中，热塑性材料的熔点在55℃与170℃之间，诸如在60℃与150℃之间(例如在120℃与150℃之间)。
如图1和图3所示，在间隙10中和间隙10的外部存在结合材料，结合材料仅在两个相邻的带2的相应的相邻边缘区域18、118中延伸。边缘区域18、118被限定为宽度e是带的宽度w的至多百分之三十的区域，宽度是在横向于纵向4的横向上的宽度。
图2示出了作为根据本教示的光纤带组件的另一实施方式的光纤带组件200。除了结合材料之外，组件200与图1和图3中的组件相同。组件200不具有线形式的结合材料。代替地，组件200仅在间隙10中具有相继的(successive)结合材料构成的件(piece)212，件212在组件200的两个带2之间形成相继的、间断性的结合部。由件212形成的结合部均具有结合长度l。相邻的件212以距离d布置。
如上所述的光纤带组件1的制造方法包括供给两个光纤带2的步骤；其中两个光纤带2在平面中沿纵向4延伸并且彼此相邻。两个带形成一组，在两个相邻的带2之间具有间隙10。
该方法还包括从分配器向所述带2的表面施加可固化树脂形式的用于结合的材料的步骤。可固化树脂在23℃时的粘度在400cPS与600cPS之间。以连续的方式施加用于结合的材料，使得用于结合的材料跟随图1所示的波形路径。结果，用于结合的材料在固化后形成结合材料12，结合材料12在组的两个相邻的带2之间、在两个相邻的带2之间的间隙10处形成间断性结合部16。
接下来，该方法包括以下步骤：使施加有用于结合的材料的所述带2的组通过固化站以固化树脂，从而形成被固化的树脂的所述结合部16。固化站发射用于固化所述可固化树脂的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射。
光纤带组件100的可选制造方法也包括如上所述的供应两个光纤带2的步骤。接下来，从分配器向表面连续地施加用于结合的材料，以使用于结合的材料在带2上跟随波形路径。为此，从分配器提供作为热塑性材料的用于结合的材料并将该用于结合的材料加热到其软化点以上。软化的所述热塑性材料被施加于所述组件的所述表面，其中软化的热塑性材料被冷却并形成由所述热塑性材料构成的间断性结合部。
为了创建组件1和100的结合材料的波形路径，针对施加用于结合的材料的步骤的目的，分配器可以在带2的组的上方在横向上振荡，同时带在分配器下方在纵向上移动。结果，创建了波形路径，该波形路径的幅度取决于横向往复运动的程度，该波形路径的频率取决于带的纵向运动速度。使用该方法例如可以创建正弦曲线路径。
例如，可以通过每次在间隙的横向位置处短暂地中断分配器的往复运动来实现图3中的组件的路径。由于带的端区域的几何形状、因而间隙的几何形状，也可能引起与图3所示的路径类似的路径。带的限定了间隙的圆角边缘可以具有如下效果：一旦分配器在一个带的圆角边缘的起点(这意味着带的大致平坦的上侧到该带的圆角边缘的过渡部)上方移动，用于结合的材料就“沉”入间隙中。仅当分配器在该组的另一带的圆角边缘的起点上方移动时，用于结合的材料才离开间隙。这种“沉”入间隙或“粘”在间隙中的程度尤其取决于用于结合的材料的粘度以及带的外表面与结合材料之间的摩擦。
在该方法的另一实施方式中，针对施加用于结合的材料的步骤的目的，分配器可以平行于带的组的平面地在带2的组的上方旋转，同时带在分配器下方沿纵向移动。结果，创建了摆线形路径。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解并实现所公开的实施方式的其它变型。在权利要求中，术语“包括”不排除其它元件或步骤，不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。本发明的范围由所附权利要求限定。本发明的一个或多个目的通过所附权利要求实现。
Claims (16)
1.一种光纤带组件(1)，其包括：
*多个相邻的光纤带(2)，其在纵向(4)上延伸并配置于平面，每个所述光纤带(2)均包括通过基质材料(8)互相结合的多根光纤(6)，所述光纤在纵向上延伸并配置于所述平面；所述多个相邻的光纤带(2)形成至少一个由两个相邻的光纤带(2)构成的组，所述组在所述两个相邻的光纤带(2)之间具有间隙(10)，和
*结合材料，其在组的所述两个相邻的光纤带之间的所述间隙处形成间断性结合部，从而使所述组的所述两个相邻的光纤带结合。
2.根据权利要求1所述的光纤带组件(1)，其特征在于，在所述间隙中和所述间隙外部存在所述结合材料，所述结合材料仅在所述组的所述两个相邻的光纤带的相应的相邻边缘区域(18)中延伸，其中边缘区域被限定为在横向上占所述光纤带的宽度(w)的至多30％的区域。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述组的所述两个相邻的光纤带仅在所述组件(1)的一侧通过所述结合材料结合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述结合材料呈线(12)的形式，其中为每个由两个相邻的光纤带(2)构成的组设置一条线(12)，所述线(12)沿着所述组件的长度配置、仅在所述组的所述两个相邻的光纤带上延伸，以使所述线(12)在所述两个相邻的光纤带之间的间隙(10)上形成多个相交部(14)，每个相交部处的所述线均在所述两个相邻的光纤带之间形成所述间断性结合部中的一个结合部。
5.根据权利要求1所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述线(12)在所述组的所述两个相邻的光纤带(2)上跟随波形路径或摆线形路径。
6.根据权利要求5所述的光纤带组件(1)，其特征在于，在相交部处，所述线在结合长度(l)上跟随所述间隙(10)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述光纤带组件(1)仅包括两个光纤带(2)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述结合材料的断裂伸长率为至少150％、优选为至少175％、更优选为至少200％、甚至更优选为至少220％，并且所述结合材料的弹性模量在10MPa与16MPa之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)，其特征在于，所述结合材料是固化树脂或热塑性材料。
10.一种根据前述权利要求中任一项所述的光纤带组件(1)的制造方法，所述方法包括：
*供应多个光纤带(2)；其中多个所述光纤带(2)在平面中在纵向上延伸且彼此相邻，每个所述光纤带(2)均包括通过基质材料(8)互相结合的多根光纤，相邻的多个所述光纤带(2)形成至少一个由两个相邻的光纤带(2)构成的组，所述组在所述两个相邻的光纤带(2)之间具有间隙(10)；
*以如下方式从分配器(14)向由两个相邻的光纤带(2)构成的所述组的表面施加用于结合的材料：所述用于结合的材料在固化和/或冷却之后在组的所述两个相邻的光纤带之间、在所述两个相邻的光纤带之间的间隙处形成间断性结合部。
11.根据权利要求10所述的根据权利要求4或其从属权利要求所述的光纤带组件的制造方法，其特征在于，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括
*以线(12)的形式从所述分配器向由两个相邻的光纤带(2)构成的所述组的表面施加用于结合的材料，其中针对每个由两个相邻的光纤带(2)构成的组，所述用于结合的材料被施加为仅在由两个相邻的光纤带(2)构成的所述组上延伸，以使所述线(12)在所述组的所述两个相邻的光纤带之间的所述间隙(10)上形成多个相交部，每个相交部处的所述线在固化和/或冷却之后在所述两个相邻的光纤带之间形成所述间断性结合部中的一个结合部。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括以下步骤：
*从所述分配器向由两个相邻的光纤带(2)构成的所述组的所述表面施加可固化树脂形式的用于结合的材料，其中以使所述可固化树脂在固化之后形成所述间断性结合部的方式施加所述可固化树脂；并且
*使施加有所述用于结合的材料的所述光纤带(2)通过固化站(16)以固化所述树脂，从而形成由被固化的树脂构成的所述结合部。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可固化树脂在23℃时的粘度在200cPS与2000cPS之间、优选在300cPS与1000cPS之间、更优选在400cPS与600cPS之间。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述固化站发射用于固化所述可固化树脂的紫外光(UV)或电子束(EB)辐射。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，
*从分配器向表面施加用于结合的材料包括：
*从所述分配器提供作为热塑性材料的用于结合的材料、将所述热塑性材料加热到其软化点以上并将软化的所述热塑性材料施加于由两个相邻的光纤带(2)构成的所述组的所述表面，其中软化的所述热塑性材料被冷却并形成由所述热塑性材料构成的间断性结合部。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述分配器在与所述组件的所述平面平行的平面中旋转，或者在横向于所述光纤带组件的纵向的方向上振荡。
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