CN1133088C - 光纤多条带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光纤多条带及其制造方法被加以阐述。这个光纤多条带包括N条光纤条带组并分布在一个共同的平面上，这里N是一个大于1的整数。N条光纤条带组的每一个又进一步包括多条分布在一个平面阵列里的光纤，并且一个紫外线可固化的主基体条带层包裹着这多个光纤。形成这N个光纤条带组件的至少一个的主基体条带层的材料，具有至少80%的表面固化程度。一种紫外线可固化的第二基体条带层，包裹住N条光纤条带组件的主基体条带层。这个第二基体条带层材料具有大于20%的伸长断裂百分比。80%的主基体条带层的表面固化与20%的第二基体条带层的伸长断裂百分比相结合，提供了一种光纤多条带，它具有很好的可操作性，表现在可将第二基体条带层从主基体条带层上剥离出来，以及在N条光纤条带之间的良好可分离性。

Description

光纤多条带及其制造方法

本发明一般涉及光纤通讯光缆。本发明更具体地涉及用于光纤通讯光缆的光纤多条带传输元件，在这种光缆中至少有两个独立的光纤条带相邻地敷设在一个共同的平面上，并且被一个共同的外套包裹。

光纤光缆现在广泛应用在通讯领域里传输信息。光纤光缆经常依赖光纤带或多条带在高纤束光缆中得到最佳捆扎密度。选择带状化的光纤是因为它们可以提供一种有组织的结构，增加捆扎效率和允许快速分离和连接。

随着带状化光纤使用频率的增加，这种条带的可操作性变得非常重要。Lochovic等人在1997所国际电线电缆研讨会文集中第260页上的“关键条带可操作特性的综述”一文中，将“可操作性”定义为操作过程，即一个条带在光缆安装时和以后可能的光纤处理过程；从将条带从光缆中分离开始，到纤维光学系统中的最终固定为止。根据这篇文章，可操作性的一些特点包括：热剥离性，可撕开性，可分离性，可分叉性，以及坚固性。这篇文章的作者发现，仅仅改变光纤在基体和界面上的粘接性能以便获得最佳的可撕开性，会降低其它方面的操作特性，如可分离性和耐用性。

本发明的光纤多条带涉及到可剥离性，可分开性(也称为可分离性)以及坚固性，这些在现有的光纤条带和多条带中都是缺乏的。

本发明的一个目的是提供一个光纤多条带，它具有良好的可操作特性。

本发明的一个进一步的目的是提供一个光纤多条带，它具有良好的可剥离性和可分离性。

这个目的实现，至少其一部分的实现，是利用提供一个光纤多条带，这个多条带包括N条光纤条带组件布置在一个共同的平面上，其中N为一个大于1的整数。N条光纤条带组件的每一个又包括多个光纤，它们布置在一个平面阵列里，并且有紫外线可固化的主基体条带层包住这些光纤。这个N条光纤条带组件的至少一个的主基体条带层，具有至少有80％固化的表面。一个紫外线可固化的第二基体条带层，包裹在N条光纤条带组件的主基体条带层的外面。这个第二基体条带层的材料具有大于20％的拉伸断裂比。

本发明的其它目的和优点，将通过后面参照附图的说明和所附的权利要求书，对于那些内行们变得更加清楚。

附图没有按照比例画出，包括：

图1a，它是一个简单的示意图，画出根据本发明的一个光纤多条带的一个实施例；

图1b，它是一个局部示意图，画出被主基体条带层包住的相邻的终端光纤；

图1c，它是一个简单的示意图，画出根据本发明的一个光纤多条带的另一个实施例；

图1d，它是一个局部示意图，画出被主基体条带层包住的相邻的终端光纤；

图2是一个简单的示意图，画出形成一个本发明的光纤多条带的方法。

如在后面将要说明的那样，本发明涉及一种光纤多条带以及它的制造方法。一个典型的光纤多条带10的实施例示於图1a。这个多条带10包括多根光纤，例如12a-12d，12e-12h，每根光纤12a-12h具有一个主涂层，每个主涂层有一个内层14a-12h和外层16a-16h。每个主涂层被一个彩色油墨层18a-18h所包覆。如果需要，颜料也可以提供到外层16a-16h中而免去彩色油墨层18a-18h。光纤加上它的涂层大概的直径为250微米。

在图1a的8芯光纤实施例中，主基体条带层20a和20b是包涂在光纤上的，从而形成第一和第二光纤条带组件。主基体条带层20a包裹了4根相邻的光纤12a-12d，形成了第一光纤条带组件，主基体条带层20b包裹其余的4根相邻的光纤12e-12h，形成了与第一光纤条带组件相邻的第二光纤条带组件。

在图1a所示的实施例中，被主基体条带层20a所包覆的光纤12a-12d互相以空间隔开，这样它们相应的最外层之间有意地以一个规定的距离S相互隔开，S值通常为1至15微米。但是，在实际的生产条件下，最外层之间的实际距离S会有些改变。因此，在第一光纤条带组件中的的相邻光纤12a-12d最外层之间的实际距离为S(1，1)，S(1，2)和S(1，3)，而在第二光纤条带组件中相邻光纤12e-12h最外层之间的实际距离为S(2，1)，S(2，2)和S(2，3)。参看图1a和1b中所示的实施例，主基体条带层20a，20b被做成为使得它们的相邻端(节点部)有足够的厚度，以便保证每个条带组的相邻终端光纤的最外层28a，28b以一个距离D相隔开，这里D大于Sav.。Sav是相邻条带组件中光纤最外层之间的平均距离。在图1a中所示的实施例，Sav可用下式表示： $\mathrm{Sav}=\frac{S\left(\mathrm{1,1}\right)+S\left(\mathrm{1,2}\right)+S\left(\mathrm{1,3}\right)+S\left(\mathrm{2,1}\right)+S\left(\mathrm{2,2}\right)+S\left(\mathrm{2,3}\right)}{6}---\left(1\right)$ 这个实施例可以容易制造，但是局限于某些拼接技术。在图1c中所示的实施例中，被第一和第二主基体条带层20a和20b所包覆的光纤是互相分开的，这样它们相应的最外层也以规定距离S相互隔开，在实际的制造条件下，这个距离也会有所改变。参看图1d，主基体条带层20a，20b被做成为可使它们的相邻端(节点部)有一个厚度，以保证每个条带组件的相邻端部光纤的最外层28a和28b以一个距离D相隔开，这里D大致上等于Sav。在这个实施例中，条带的每一根光纤都以相同的距离互相隔开，而不管它们位于哪一个条带组件中。这种条带制作起来比较困难，但是它提供了一种条带，这种条带比图1a和1b所示实施例在所有光纤的拼接上更容易些。

不管图1a-1d中所示的主基体条带层的实施例如何不同，一个第二基体条带层24涂覆在主基体条带层20a，20b之上，从而将第一和第二光纤条带组件包裹在一个共同的平面内。主基体条带层和第二基体条带层都是用紫外光(UV)可固化的材料制成，例如UV丙烯酸酯，在这种工艺里是为人所熟知的。

参看图2，通过一个放线机30提供多条带涂层的光纤(42，44，46，48)并将它们分布在一个平面阵列里来制成光纤多条带10。这个光纤的平面阵列通过一个条带模32，在这里UV可固化的主基体条带层材料被涂覆其上，以便在平面光纤阵列上形成尚未固化的层19a和19b。这个带有未固化的包覆层19a和19b的平面阵列，通过一个或多个UV固化光源34，这些光源将UV可固化材料固化为主基体条带层20a，20b，从而形成第一和第二光纤条带组件，这两个组件是相邻的并且分布在同一平面上。这个第一和第二光纤条带组件通过一个条带模36，在这里UV可固化的第二基体层材料被涂覆在主基体条带层20a和20b之上，从而形成包裹其上的未固化层22。这个第二基体材料层22通过一个或多个UV固化光源38被固化，这些光源使UV可固化基体材料固化为第二基体条带层24，从而形成光纤多条带10。

材料的特性，如拉伸断裂比和固化度，对用于主基体条带和第二基体条带层的具有不同UV可固化材料的组合，进行了研究。根据本发明，如果满足二个条件时，一种光纤多条带10可以提供将第二基体条带层24从两个主基体条带层20a，20b上剥离的良好特性，以及在第一和第二条带组件之间的良好的分离性。第一，利用常规的固化方法，在涂覆未固化的第二基体层材料22之前，使主基体条带层的UV材料被固化，得到大约80％，最好为90％的最低表面固化度。表面固化度可以用富立叶变换红外光谱法(FTIR)测定，这个方法已在国际电线电缆研讨会文集的1991年第134-139页上的，由Frantz等人发表的文章“测定光纤涂层固化程度技术的综述”中进行了一般的叙述。

UV固化的丙烯酸酯材料的表面固化度可以通过丙烯酸酯的不饱和度来确定。丙烯酸酯在810cm^-1处的吸收峰(或面积)的大小指出了它的饱和度。带有衰减总反射(ATR)(或微观)的FTIR技术被加以使用。用于测定固化反应的峰被选为丙烯酸双键在810cm^-1处的C-H形变振动。在830cm^-1处的峰不受固化反应的影响，从而可被选作为内部标定。为了计算固化度，样品要和预聚物(液态的或未固化的树脂)和完全固化的参考物进行对比。表面固化度可用下式表示：

在这里，Rps是测试样品的峰值比，Rpc是完全固化树脂的峰值比，Rpl是未固化的流体树脂的峰值比，峰值比指的是在810cm^-1处的峰面积除以830cm^-1处的峰面积。

上述方法也可扩展为利用红外光谱峰的高度而不是面积来确定表面固化度。对于大多数丙烯酸盐基材料，应当利用在810cm^-1处的吸收峰。如果材料包含有机硅树脂或其它在810cm^-1或附近有强烈吸收的成分，其它的丙烯酸盐吸收波长，如1410cm^-1，1510cm^-1或1635cm^-1可以被采用。这个方法还可以扩展到其它的UV固化材料，如阳离子基材料，这种材料可使用上述方法或其它方法，如在前面引用过的国际电线电缆研讨会议文集中第134-139页中所述的方法。

可以相信的是，当形成主基体条带层材料的表面固化度达到至少80％，最好为90％的时候，在涂覆上第二基体材料从而形成第二基体条带层之前，在主基体材料和第二基体层材料之间只有很低的化学成键位能，这一点对于良好的可剥离性有所贡献。与此相反，主基体材料的低程度固化会允许太多的残留功能团与第二层基体材料在UV固化阶段进行反应，而引起很显著的化学结合。

作为第二个条件，固化的第二基体条带层材料24应该有至少20％的固化的拉伸断裂强度比率，并且这个值最好有至少50％。拉伸断裂强度百分比可以利用在ASTMD 638-89中所述的测试方法测量。

在测试的材料组合中，已经发现由DSM Desotech提供的，以DSM 9-31命名的，UV固化丙烯酸酯材料，很适于作为主基体条带层的材料，它应当在涂覆第二基体层以前具有至少80％的固化程度。在第二基体层材料涂覆以前，可以达到至少80％，最好在90％以上的表面固化度的任何UV固化丙烯酸酯材料，都可以用作主基体层材料。已经发现，由Borden化学公司提供的，以9MKU 71645定名的UV固化丙烯酸酯材料，当它固化得有至少20％，最好有50％以上的拉伸断裂百分比时，很适用于作为第二基体条带层的材料。然而，实验显示，如果材料的拉伸断裂百分比至少为50％时，它的可剥离性会大大改善。

在另一个实施例中，可以在涂覆未固化的第二基体条带层材料22之前，加入一种典型的脱模剂到固化的主基体条带层20a，20b之中。当第二基体条带层材料固化以后，这种脱模剂保留在主基体条带层20a，20b以及第二基体条带层24之间的界面上。如果使用脱模剂的话，只需要很少的数量，不大于5％，最好少于1％重量比的脱模剂被加入。内行会理解，所加入的脱模剂的数量应当限制在可以足够使第二基体材料从主基体材料上剥离开的最小数量。

可用作脱模剂的材料，包括任何可以对固化的主基体条带层与第二基体条带层分离特性有贡献的材料。脱模剂可以包括非反应性，反应性，或二者的组合材料。反应性脱模剂包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸硅树脂，丙烯酸基的聚酯修正二甲基硅氧烷，乙稀基和硫醇基碳氟化合物。这些反应性材料在固化过程中与主基体材料结合。非反应性脱模剂包括有机硅合聚物，石蜡，微晶蜡和非反应性碳氟化合物。

在又一个实施例中，具有大于20％的拉伸断裂比的第二基体条带层的外表面可以被提供，并带有一对位于二个被包覆的条带组件之间的相对的V形槽切口26a，26b(以虚线表示)。相对的槽口26a，26b可以协助被包裹的两个条带相互分离或撕开。当然，对于内行来说，也可以理解不用相对的V形切口，只需要一个槽口提供在基体24上也可以协助撕开，尽管二个相对的切口更好些。这些切口可以利用在模具上做出适当的齿状物来形成在第二基体层上，这个模具是用来将未固化的第二基体层材料22(图2)涂覆到第一和第二光纤条带组件的已固化的主基体条带层20a，20b上的。另外，任何机械的或光学的切割手段，如刀片或激光，也可以在需要时，在固化后，在固化的第二基体条带层24上切出切口。

从前述的描述和一系列的例子可以看出，本发明具有非常多的优点。二个条带组件的光纤多条带已经加以了说明和描述，那些内行们可以理解的是，多于两个条带组也可以被加以使用，而不脱离本发明的范围。因此，这里描述的实施例达到了本发明的目的，但是内行们需要理解的是，从后面的权利要求所作出的改进可以不脱离本发明的精神和范围。

Claims (27)

1.一种光纤多条带(10)，这个多条带包括：

一个第一光纤条带组件，它进一步包括：

一个第一组多个光纤(12a-12d)，分布在一个平面阵列中，每个光纤有一个最外层涂层(18a-18d)；

一个紫外光可固化的主基体条带层(20a)，它包裹住第一组多个光纤，其中形成主基体条带层的材料具有至少80％的表面固化度；

一个第二光纤条带组件，它与第一光纤条带组件邻近分布并处在同一平面内，这个第二光纤条带组件进一步包括：

一个第二组多个光纤(12e-12h)，分布在一个平面阵列中，每个光纤有一个最外层涂层(18e-18h)；

一个紫外线可固化的主基体条带层(20b)，它包裹住第二组多个光纤，其中形成主基体条带层的材料具有至少80％的表面固化度；

一个紫外线可固化的第二基体条带层(24)，它包裹住第一和第二光纤条带组件的主基体条带层，这个第二基体条带层具有大于大约20％的拉伸断裂百分比。

2.根据权利要求1的光纤多条带，其特征在于，第二基体条带层材料具有大于大约50％的拉伸断裂百分比。

3.根据权利要求1的光纤多条带，其特征在于，在主基体条带层和第二基体条带层之间提供有脱模剂。

4.根据权利要求3的光纤多条带，其特征在于，第二基体条带层材料具有大于大约50％的拉伸断裂百分比。

5.根据权利要求1的光纤多条带，其特征在于，在第一和第二光纤条带组之间的第二基体条带层上有一个V形切口。

6.根据权利要求1的光纤条带，其特征在于，在第一和第二光纤条带组之间的第二基体条带层上有一对相对的V形切口。

7.根据权利要求1的光纤条带，其特征在于，被主基体条带层包裹的第一组多个光纤被互相隔开，使得它们相对应的最外涂层之间以一个公称距离相隔；以及

由主基体条带层包裹的第二组多个光纤被互相隔开，使得它们相对应的最外涂层之间以一个公称距离相隔；以及

第一和第二光纤条带组件的主基体条带层被这样做成，使得相对应的基体条带层的相邻端有足够的厚度，以保证每个条带组件的相邻端部光纤的最外层以一个距离D相互分开，在这里D大于Sav，Sav是第一和第二光纤条带组件的光纤的最外层之间的平均距离。

8.根据权利要求1的光纤条带，其特征在于，被主基体条带层包裹的第一组多个光纤是互相分开的，使得它们的相对应的最外涂层以一个公称距离相互隔开；

被主基体条带层包裹的第二组多个光纤是互相分开的，使得它们的相对应的最外涂层以一个公称距离相互隔开；以及

第一和第二光纤条带组件的主基体条带层被这样做成，使得相对应的基体条带层的相邻端有足够的厚度，以保证每个条带组件的相邻端部光纤的最外层以一个距离D相互分开，在这里D大致等于Sav，Sav是第一和第二光纤条带组件的光纤的最外层之间的平均距离。

9.一种制造光纤多条带的方法，包括如下步骤：

提供一个第一组多个光纤(12a-12d)；

把第一组多个光纤布置在一个平面阵列中；

把一种紫外线可固化的主基体条带层材料(20a)包涂到第一组多个光纤的阵列上从而包裹住它们；

固化这个主基体条带层材料，直到至少大约80％的表面固化，以便形成一个第一光纤条带组件；

提供一个第二组多个光纤(12e-12h)；

把第二组多个光纤布置在一个平面阵列中；

把一种紫外线可固化的主基体条带层材料(20b)包涂到第二组多个光纤的阵列上从而包裹住它们；

固化这个主基体条带层材料，直到至少80％的表面固化，以便形成一个第二光纤条带组件；

布置这个第一和第二光纤条带组件，使它们相互邻接并处于一个共同的平面上；

把一种紫外光可固化的第二基体条带层材料包涂到已固化的第一和第二光纤条带组件的主基体条带层材料上从而包裹住它们；

固化这个第二基体条带层材料，使得所固化的第二基体条带层材料具有大于大约20％的拉伸断裂百分比。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，实施固化第二基体条带层的工序，使固化的第二基体条带层材料具有大于大约50％的拉伸断裂百分比。

11.根据权利要求9的方法，其特征在于，在包涂第二基体条带层材料之前，在至少一个光纤条带组件的已固化的主基体条带层材料上提供脱模剂。

12.根据权利要求9的方法，其特征在于，在包涂第二基体条带层材料之前，在第一和第二光纤条带组件的已固化的主基体条带层材料上提供脱模剂。

13.根据权利要求9的方法，其特征在于，在第一和第二光纤条带组之间的第二基体条带层材料上提供一个V形切口。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，在提供第二基体条带层材料到包覆主基体条带层材料的工序时，在未固化的第二基体条带层里形成V形切口。

15.根据权利要求13的方法，其特征在于，V形切口形成在已固化的第二基体条带层材料里。

16.根据权利要求9的方法，其特征在于，在第一和第二光纤条带组件之间的第二基体条带层材料里提供有一对相对的V形切口。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于，在提供第二基体条带层材料到包覆主基体条带层材料的工序时，在未固化的第二基体条带层材料里形成相对的V形切口。

18.根据权利要求16的方法，其特征在于，相对的V形切口形成在已固化的第二基体条带层材料里。

19.一种光纤多条带，它包括：

N个光纤条带组件分布在一个共同平面里，这里N是一个大于1的整数，N个光纤条带组件的每一个进一步包括：

多个光纤(12)布置在一个平面阵列里；

一种紫外线可固化的主基体条带层(20a)包裹着这些多个光纤，形成这N个光纤条带组件中至少一个主基体条带层材料的材料，具有至少大约80％的表面固化程度；

一种紫外线可固化的第二基体条带层(24)包裹着N个光纤条带组件的主基体条带层，这个第二基体条带层具有大于大约20％的拉伸断裂百分比。

20.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，第二基体条带层的材料具有大于大约50％的拉伸断裂百分比。

21.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，在N个光纤条带组件中至少一个的主基体条带层和第二基体条带层之间提供有脱模剂。

22.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，在所有N个光纤条带组件的主基体条带层和第二基体条带层之间提供有脱模剂。

23.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，第二基体多条带层材料具有大于大约50％的拉伸断裂百分比。

24.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，在两个相邻的光纤条带组件之间，在第二基体条带层上有至少一个V形切口。

25.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，在两个相邻的光纤条带组件之间，在第二基体条带层上有至少一对V形切口。

26.根据权利要求19的光纤多条带，其特征在于，被N个基体条带层包裹的多个光纤被互相隔开，从而使它们相对应的最外涂层以一个公称距离相互分开；以及

N个光纤条带组件的主基体条带层被这样做成，使得相对应的基体条带层的相邻端具有足够的厚度，以便保证每个条带组件的相邻端部光纤的最外层被以一个距离D相隔开，这里D大于Sav，Sav是N个光纤条带组件的光纤最外层之间的平均距离。

27.根据权利要求19的光纤条带，其特征在于，被N个主基体条带层所包裹的多个光纤被互相分开，使得它们的相对应的最外涂层以一个公称距离S互相隔开；以及

N个光纤组件的主基体条带层被这样做成，使得相对应的基体条带层的相邻端具有足够的厚度，以便保证每个条带组件的相邻端部光纤的最外层被以一个距离D相隔开，在这里D大致等于Sav，Sav是N个光纤条带组件的光纤最外层之间的平均距离。

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