CN1123057A - 具有至少一根光波导的光传输元件用的填料 - Google Patents

Abstract

用于包含至少一个光波导光传输元件的填料化合物，它包含增塑剂和优选的触变剂和增稠剂。增塑剂优选地由选自PVC酸酯组的一种或多种单体或聚合物极性增塑剂或环氧增塑剂组成。

Description

具有至少一根光波导的光传输元件用的填料

本发明涉及用于细长光传输元件的填料，该元件包含至少一根光波导。

EP029198B1公开了一种用于光传输元件的填料，它包含油和触变剂的混合物，并另外包含一种有机增稠剂，该增稠剂是全部或部分地由卤素化的和/或无卤素的烃聚合物组成的。DE3839596Al和US4701016中描述了同样包含油的其它填料。DE-OS2728642公开了一种纵向水密光波导电缆，其中使用了油中的溶胀聚苯乙烯作为芯线填料。

对这类芯线填料的要求是尽可能地不使光波导经受不允许的拉力和/或压力，即填料不要太不易弯曲。由于这种填料也应适用于比较低的温度如-30℃，所以对所使用的油提出了特别高的要求，以使它们在低温下比很硬。这种填料在很大程度上应充分地防止滴出(滴落试验)，尤其在较高温度下这是关键要求。通过在已知的芯线填料中使用触变剂，尽管可有利地影响尤其是较高温度下的特性，但最终使用增稠剂对此也是有利的。然而，这种已知填料的缺点是由于所使用的基本组成不同而使其分子组成不太均匀。另外，如果芯线填料应满足高要求，那么必须使用昂贵的基油。此外，常用的填料与聚烯烃之间也有相互影响，即表现出大于5％(重量)的重量增加。结果改变了聚烯烃-芯线壳的特性。

本发明的任务是提供一种填料，它是可特别经济制备的。根据本发明对于开始已经提及的这种种类的填料此任务是这样解决的，即填料包含增塑剂。

这类增塑剂因为在化学中大量使用所以是比较廉价的。它具有的优点是基本上是惰性的，尤其是不侵蚀或损坏如保护套或电缆套。这类增塑剂特别易于加工，其蒸汽压低，并且大多数是无味的、无色的以及一般情况下也是光稳定的、低温稳定的和热稳定的。该增塑剂的另一个优点是不吸湿，这特别在涉及光波导时由于其H2的敏感性是重要的。而且，这类增塑剂对健康无害，可燃性低，并且不易挥发。当使用增塑剂时，聚烯烃芯线壳的重量增加小于1％(重量)。

增塑剂的另一个主要优点是其化合物具有比较大的分子均匀性。尤其是所述的单体增塑剂绝对是分子均匀的。但是，聚合物增塑剂也表明其化合物具有比较大的分子均匀性。因此，其特性如温度性能、闪点、蒸汽压、粘度和滴料性能的固定特别易于调节和稳定。使用比较均匀形成的分子尤其对滴料性能产生积极的影响。

在本发明中，优选使用在20℃下还呈液态或粘度低于15000mPa·s的增塑剂。因此，室温下进行的加工(如将填料装入保护套或电缆外皮中)可按特别简单和快速的方法进行。

除了增塑剂外，可在填料中加入其它物质，但增塑剂的量应为填料的30～99％(重量)，优选地为80～95％(重量)。组合物中增塑剂的比例也对填料性能产生影响。

由于增塑剂彼此间是易于相容并可混合的，因此也可在填料中加入不同化学组成的增塑剂。因此，当下文中提到增塑剂时，这意味着它也能是多种不同增塑剂的混合物。

填料中也可加入增稠剂，尤其是有机增稠剂形式的，其中有利地可使用烃聚合物。填料中增稠剂的量应适当地选择为1～5％(重量)。也可将小球状的添加剂作为增稠剂加入到填料中，其中优选使用空心小球，这是因为它具有高压缩性和易于加工性。这类小球的外径按适当的方式明显地小于光波导的直径，即小于100μm。

还可将填料适当地与其它组份混合，尤其是触变剂形式的添加剂是适合的。触变剂尤其对滴出性能产生积极的影响。尤其是高分散的SiO₂添加剂适合于作为触变剂(所称的胶态硅胶——如得自Fa.Degussa的＂Aerosil＂)。此外，触变剂也可由氧化铝和/或膨润土以及这些物质的混合物组成。如果在应用本发明时涉及到用于光波导的所述芯线填料，添加的触变剂不应超出30％(重量)，其量优选为7～12％(重量)。在这类光传输元件中，填料位于保护套和一个或多个光波导之间。

当用作触变芯线填料时，如下量是合适的：

增塑剂    80～95％(重量)

触变剂    5～15％(重量)

增稠剂    1～5％(重量)

当用作触变缆芯填料时，如下量是合适的：

增塑剂    30～90％(重量)

触变剂    5～15％(重量)

增稠剂    1～5％(重量)

这样适当地选择增塑剂的量，即使全部填料在20℃时的粘度为5000～25000mPa·s，优选地为10000～15000mPa·s。在传输元件的低温范围内(-30℃)时，粘度适当地低于25000mPa·s，而在高温范围内(+60℃)合适的粘度应为5000mPa·s。

通过添加增稠剂可按照需要提高填料的粘度。

如果选择填料中的增塑剂的分子组成尽可能地均匀，那么是有利的。其结果是填料将呈现出极均匀的特性并如某些组份在一定的极限稳定下不开始滴出(分离出低分子组份)，同时其它的组份也不易于滴出。此外，所选择的增塑剂的分子链长的差别应小于10个单元(Faktor)。

当使用单体增塑剂时，分子量有利地选择为200～2000g/mol，其中优选地使用200～800g/mol。当使用聚合物增塑剂时，合适的平均分子量为1000～10000g/mol，优选地为3000～6000g/mol。

性能特别优良、价格低廉的增塑剂是PVC增塑剂，即加入到基于PVC的塑料材料中的这类物质。PVC增塑剂的优点是迁移特别小。作为增塑剂，芳香族和/或脂族多羧酸酯是惰性的和蒸汽压低的价格低廉的有机物质，这种物质可大量生产。

在所述组合物中特别有利地是使用酯类，尤其是使用下列的酯类：

邻苯二甲酸酯；偏苯三酸酯；己二酸、癸二酸和壬二酸的多酯、磷酸酯；羟基羧酸酯和脂肪族酯。

在上述组中，含有邻苯二甲酸酯的增塑剂的例子为例如：

邻苯二甲酸二丁酯；

邻苯二甲酸二异丁酯；

邻苯二甲酸苄基酯丁基酯；

邻苯二甲酸二戊酯；

邻苯二甲酸二-2-乙基己酯；

邻苯二甲酸二异辛酯；

邻苯二甲酸二辛酯；

邻苯二甲酸二-正辛酯；

邻苯二甲酸二脂族醇酯；

邻苯二甲酸二-正烷基酯(Alfol610)；

邻苯二甲酸二-正烷基酯(Alfol810)；

邻苯二甲酸二-正烷基酯(79)(Shell)；

邻苯二甲酸二-正烷基酯(711)(Shell)；

邻苯二甲酸二-正烷基酯(911)(Shell)；

邻苯二甲酸二异壬酯(三支链的)；

邻苯二甲酸二异壬酯(双-三支链的)；

邻苯二甲酸二异壬酯(单-双支链的)；

邻苯二甲酸二异壬酯；

邻苯二甲酸二壬酯(直链)；

邻苯二甲酸二异癸酯(三聚丙烯)；

邻苯二甲酸双十一烷基酯；

邻苯二甲酸二异十三烷基酯(四聚丙烯)；

二甲氧基乙二醇邻苯二甲酸酯。

基于己二酸、癸二酸和壬二酸的多酯的增塑剂的例子是：癸二酸：1，10-癸二羧酸与

1，2-乙二醇(1，2-亚乙基二醇)、

1，3-丙二醇、

1，4-丁二醇、

1，3-丁二醇(新戊基乙二醇)、

2，2-二甲基-1，3-丙二醇的酯；

己二酸二-2-乙基己基酯；

己二酸二异壬酯；

己二酸二异癸酯；

己二酸苄基酯-2-乙基己基酯；壬二酸：1，9-壬二酸与

1，3-丙二醇、

1，2-丙二醇、

1，4-丁二醇、

1，3-丁二醇、

1，6-己二醇、

1，5-戊二醇形成的酯；

壬二酸二(2-乙基己基)酯；

壬二酸二异辛酯；

壬二酸二-正己酯；己二酸：1，6-己烷二羧酸与

1，3-丙二醇、

1，2-丙二醇、

1，3-丁二醇、

1，4-丁二醇、

1，6-己二醇(六亚甲基二醇)、及

新戊基乙二醇(2，2-二甲基-1，3-丙二醇)形成的酯；

癸二酸二丁酯；

癸二酸二辛酯。

由磷酸酯得到的增塑剂的例子是：

磷酸三(甲苯)酯；

磷酸甲苯·二苯酯；

磷酸三苯酯；

磷酸二苯基2-乙基己基酯；

磷酸三丁酯；

磷酸三(2-乙基已基)酯。

在本发明的范围内优点是也可使用环氧化物增塑剂。

环氧化物增塑剂的例子是：

环氧化的豆油；

环氧化的亚麻子油；

环氧树脂酸2-乙基己基酯；

四氢-4，5-环氧邻苯二甲酸二异癸基酯。

在本发明的范围内，适当地选择增塑剂的结构，以使其在分子内至少具有一个极性基团。极性基团最好是官能团或杂原子如羧基基团、羟基基团、酯基基团、醚基团或氮、磷或卤素原子形式的杂原子。

这种物质的极性特性应该总比纯烃化合物或纯烯烃的极性强。

本发明也涉及具有至少一个光波导的光波导芯线。

另外，本发明也涉及具有至少一个光波导的光波导光缆。

下面借助单个实例更详细地阐述用于光传输元件的本发明填料(芯线填料或缆芯填料)的合成。

实施例1：

在充分混合下，一份一份地加入93％(重量)Palatinol AH(BASF)邻苯二甲酸-二(2-乙基己基)酯和7％(重量)胶态二氧化硅形式的触变剂。然后在中等搅拌速度下使该混合物脱气。

如此获得的触变凝胶的特性如下：

蒸汽压：＜0.001mbar

粘度：20℃时约为4000mPa·s

(板/锥体50 l/秒)

凝固点：-45℃

-30℃时的圆锥体渗透：约200 l/10mm

将触变凝胶填入30cm的空心芯线管中并垂直地存放在各种温度下的循环空气干燥箱内。该触变材料的滴点为大于80℃。

实施例2

将90％(重量)Witamol500[癸二酸二(2-乙基己基)酯，Fa，Huls]和10％(重量)胶状二氧化硅充分地混合。在适当搅拌下使该混合物脱气。

如此获得的触变凝胶的特性如下。

蒸汽压：＜0.01mbar

粘度：20℃时约为7000mPa·s

(板/锥体50 l/秒)

凝固点：＜-65℃

-30℃时的圆锥体渗透：约190 l/10mm

将触变凝胶装入30cm的空心芯线管中并垂直地存放在各种温度下的循环空气干燥箱内。甚至在大于80℃的温度下未观察到滴出。

实施例3

将91％(重量)PaltinolZ(邻苯二甲酸二异癸酯，BASF)与9％(重量)胶状二氧化硅搅拌得到触变凝胶。使该材料在适当搅拌下脱气。

如此获得的凝胶具有如下特性：

蒸汽压：＜0.001mbar

粘度：20℃时约为4000mPa·s

(板/锥体50 l/秒)

凝固点：＜-40℃

-30℃时圆锥体渗透：约200 l/10mm

按照FTZ TL6015-3003，Anhang E(筛分法)，芯线填料的流出特性：通过。

实施例4

将44％(重量)Palatinol AH[邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯]和44％(重量)Witamol500[癸二酸二(2-乙基己基)酯]与12％(重量)胶状二氧化硅充分地混合。在适当搅拌下将该触变材料脱气。

如此获得的凝胶的特性如下：

蒸汽压：＜0.01mbar

粘度：20℃时约为3500mPa·s

(板/锥体50 l/秒)

凝固点：＜-45℃

-30℃时圆锥体渗透：约200 l/10mm

图1示出了在保护套内具有本发明填料的光传输元件，

图2示出了本发明填料作为缆芯填料的光缆。

图1示出了所述的空心芯线GA(光波导芯线)，其中在塑料保护套SH的内部置有至少一个光波导LW，光波导的外侧包裹着保护层(涂层)CT。为了松软地埋置该光波导，在光波导LW的周围提供填料FC。这种填料至少包含一种增塑剂。由于由此制备的填料具有良好的特性，所以它在较宽的温度范围内即-40℃～+80℃十分柔软，致使保护套的机械应力不能到达或仅以大幅度降低的形式到达光波导LW。填料FC显示出极好的滴出性能，即在空心芯线端部的截面处，甚至如在导线垂直导入和相应的高温下如＞80℃时没有填料流出。

图2示出了包含三个光波导芯线GA1、GA2、GA3的光缆OC。这些光波导芯线具有与图1相似的结构，并且各自包含至少一个光波导LW1、LW2、LW3，光波导由相应的保护层(涂层)CT1、CT2、CT3围绕。此外，在各有关保护套SH1-SH3的内部埋置了填料FC1-FC3，该填料具有增塑剂并被用作芯线填料。

在彼此接触的光波导芯线GA1-GA3的外侧空间填入一种缆芯填料FCS，将填料填满全部内部空间直到缆套CAS的内壁。按这种方法得到一种纵向水密光波导光缆OC，它不仅对光波导芯线GA1-GA3而且也对其内部包含的光波导LW1-LW3提供最佳保护。

也可仅将元件OC制成光导束，对此，可将这样的导线束绞合成光缆，以便在这些束的外侧周围再提供外保护套。

Claims (31)

1.用于包含至少一个光波导的细长光传输元件的填料，其特征在于填料包含增塑剂。

2.根据权利要求1的填料，其特征在于增塑剂在20℃下呈液态。

3.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于增塑剂占填料量的30～99％(重量)，优选为80～95％(重量)。

4.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于填料中包含有以触变剂形式的添加剂。

5.根据权利要求4的填料，其特征在于高分散的SiO₂的量至多为30％(重量)。

6.根据权利要求4和5的填料，其特征在于选择高分散的SiO₂的量为7～12％(重量)。

7.根据权利要求1～6中任一项的填料，其特征在于填料含有添加的高分散的SiO₂。

8.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于填料包含增稠剂。

9.根据权利要求8的填料，其特征在于提供有机增稠剂。

10.根据权利要求8或9的填料，其特征在于使用小球，尤其是空心小球作为增稠剂。

11.根据权利要求8、9和10中任一项的填料，其特征在于选择增稠剂的量为1～5％(重量)。

12.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于这样选择增塑剂的量，即应使全部填料的粘度在20℃时为5000至25000mPa·s，优选地为10000至15000mPa·s。

13.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于在填料中所选择的增塑剂的分子组成应尽可能地一致。

14.根据权利要求13的填料，其特征在于选择的链长差别系数小于10。

15.根据权利要求13和14的填料，其特征在于使用单体增塑剂时，选择的分子量为200～2000g/mol，优选为200～800g/mol。

16.根据权利要求13和14的填料，其特征在于当使用聚合物增塑剂时，选择的平均分子量为10000g/mol，优选为3000～6000g/mol。

17.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于应用的增塑剂包括一种或多种PVC增塑剂。

18.根据权利要求17的填料，其特征在于增塑剂中包含至少一种酯。

19.根据权利要求18的填料，其特征在于增塑剂中包含羧酸酯。

20.根据权利要求18或19的填料，其特征在于增塑剂中包含至少一种邻苯二甲酸酯。

21.根据权利要求18～20中的任一项的填料，其特征在于增塑剂中包含偏苯三酸酯。

22.根据权利要求18的填料，其特征在于增塑剂中包含己二酸、癸二酸或壬二酸的多酯。

23.根据权利要求19～24的填料，其特征在于增塑剂中包含脂肪族酯。

24.根据上述任一权利要求的填料，其特征在于增塑剂中包含环氧增塑剂。

25.根据上述任一权利要求之一的填料，其特征在于增塑剂中每个分子中至少有一个极性基团。

26.根据权利要求25的填料，其特征在于极性基团以官能团或杂原子的形式存在。

27.根据权利要求25和26的填料，其特征在于使用羧基、羟基、酯基或醚基团。

28.根据权利要求26或27的填料，其特征在于使用氮、磷或卤素原子作为杂原子。

29.根据权利要求25～28中任一项的填料，其特征在于增塑剂的极性分子比纯烃化合物或聚烯烃的极性强。

30.具有至少一根光波导的光波导芯线，其特征在于芯线填料含有增塑剂。

31.具有至少一根光波导的光波导光缆。其特征在于缆芯填料含有增塑剂。

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