CN1145177C - 防水通讯电缆 - Google Patents

Abstract

通信电缆至少包括一根传输介质和一个塑性护套的缆芯，该护套具有阻止水在该电缆内流动的能力。浸渍带(35)放入缆芯和护套之间并裹住该缆芯。形成有一条纵向叠交缝，该带有一基底带(37)是用超吸收物质浸渍过。该物质遇水即膨胀进而阻挡水流动，该带及其厚度是按带的拉伸强度的要求控制其厚度到最小，而且在它被浸渍前孔隙率已被最佳选择。

Description

防水通讯电缆

本发明涉及一种防水通讯电缆。

在电缆工业中。众所周知各种环境条件的改变会导致塑性电缆护套内外层水气压力的差异，这就会引起电缆外部的湿气向电缆内部单方向地扩散。结果使电缆内部造成所不期望的高湿度，特别是对以一种塑性护套为唯一防止湿气侵入的保护层更是如此。

此外，由于损害到电缆完整性的损坏会使水进入电缆，例如。雷击或机械冲击可能造成电缆保护层开裂而使水进入。并且若不控制住的话，则水将会沿电缆纵向流到电缆接头处。

近来，光导纤维电缆大量涌进通信电缆市场，虽然在光导纤维电缆内有水存在并不损害其性能，但是，水沿电缆内部通到接头、端头或附属设备处则将发生问题。故应防止。再者。在某些气候条件下，在光纤电缆内水的发展对缆芯的各光导纤维具有挤压作用而使缆芯不利地缩小。

在先有技术中，经常用金属屏蔽来保护电缆抵抗电磁干扰，并且设有一条密闭的纵向接合缝，但是，因为雷击能在该金属屏蔽上造成孔洞。故通常设有防止水侵入缆芯的附加装置。各种填充材料已经用于填充在电缆芯和电缆保护层的外套部分中，用以阻止进入到电缆中的水作纵向流动，虽然利用填充材料造成一些加工操作问题、例如由于必须细微地填充电缆芯的许多室隙所以要限制线速度、以及对现场工作人员在接线操作中带来些麻烦的问题，但是仍在应用这种措施以防止水进到缆芯中。

目前，许多商品化的电缆也包括有一个水膨胀带。利用该带阻止水流过屏蔽层和流到缆芯及沿电缆纵向流到接头和终端，这是一个例子，这样的带子通常是层叠的，包括有一层水膨胀粉末被夹在两层纤维薄纸之间，虽然这样一层带对电缆提供了合适的防水保护，但它相当昂贵而且厚，如果该层带太厚，则电缆直径被增大。由此而造成电缆终端与标准尺寸的硬件设备在结合上出现的一些问题。

市场上需要的而且尚未呈现效力的是一种即薄而又不太贵的保护带，这样一种带子应当是可压缩而又有抗拉性质的带，同样因为在某些光导纤维电缆中，该层带是被螺旋缠绕的金属强度元件啮合，它应能符合于这种元件的构形和允许这些元件分层叠置在该处。如果该带具有这种能力，一般应用的强度元件将不会环绕着移动，並将对各层间提供扭转稳定性。另一方面，若该种带子无此能力，並且假定所有的导线都处于圆周的一个部位上。那么该电缆就在扭转上无平衡，同时也就很难弯曲。

也必须小心避免由于叫做熔融塑性护套材料渗透所造成的问题，用一种含有高度空隙的基质材料做带时，线速度越大则流到带上的熔融塑性材料就越多。而同时就更难于剥除该护套使芯线露出，结果，发现应用这样一种高气孔基料严重地限制了线速度。

同样，先有技术没有揭露过这样一种电缆，即它设有一种具备所有前述相同性质的阻水带，並且该带相当容易地置放到电缆中去。解决这个问题带来的好处便是可以造出较小尺寸的电缆和较高的线速度。

本发明的电缆已解决了先有技术中的前述问题，该电缆包括一个缆芯，该缆芯可包括光导纤维线或金属导体和一个塑性护套，插在缆芯和护套之间的是一个伸长的基底元件，它包括一层浸渍过非金属的非编织的网状物形成的带，该基底元件所包括的这种非编织的网状物具有相当高的拉伸强度且相当的薄。这样一种材料是相对可压缩的，並且有充足的孔隙，允许浸入充分的浸渍物质。所以把它置入电缆中以后，可增强防水能力，在用水膨胀材料浸渍之前，它即具有相当高的孔隙率。

该基底元件所用的一种浸渍物是附在非编织的网状元件上，该网状元件悬挂着並不参与反应，当暴露到水中时，该浸渍物反应出膨胀並导致带子阻止水通过保护层流向缆芯及沿电缆纵向移动，在一个最佳实施例中，该浸渍物包括一层水膨胀膜，或称为超吸收物质，在另一较佳实施例中。带子可用一种含超吸收物质的胶糊处理，该浸渍物质可以是具有相当宽范围皂化作用的聚丙稀酸，或是一种聚丙稀酰胺。同样，该浸渍物质可以包括混合物，或聚丙稀酸盐类，或聚丙稀酰胺，或共聚物，或丙稀酸和丙稀酰胺的衍生物。

图1为具有一系列护层的通讯电缆的透视图，该护层包括一层阻水带，多层护层已被切开，並且有些层的厚度被放大，以便于说明：

图2为图1所示电缆的端部剖视图。更详细地阐明电缆的一些元件：

图3是本发明的另一种电缆的透视图，它包括一层阻水带；以及

图4是图3电缆的端部剖视图：

图5和6仍是本发明另一种电缆的透视图和端部剖视图，包括有一层阻水带；

图7和8为本发明另一实施例的透视图和端部剖视图；以及

图9为本发明电缆的另一实施例的透视图。

现参照图1和2，这里所示的通讯电缆以数字20作总指示。该电缆包括一个缆芯22，该缆芯包括一根或多根光导纤维24-24。并被填充以诸如美国专利4701016公开的一种材料26，该缆芯被一系列护层27所包围，护层系统27包括：围绕着光导纤维的一个芯管28，一层波纹状的金属屏蔽29，一根或多根强力元件30-30和一层外护套32，在屏蔽29和芯管28之间设置一层阻水带。以数字35总指示：这层阻水带，该层阻水带35包括一层基底或载带37，这层是用一种巯水性的物质作成並用一种阻水物质处理过。有利的是。这种处理过的带子呈亲水性，亲水性物质即是一种具有强视水力的物质。它特别容易吸收水分。

在一个最佳实施例中。带37是一粘合纤维的非编织聚酯物，並且包括由自由排列的纤维构成的网状结构，这些纤维基本上粘附在细丝交迭物上。网的纤维连续不断则将使网状增加拉伸强度，这不必本发明即能作到。这些纤维可用任意塑性树脂或其它适宜材料形成。该纤维基本是非吸湿性的，並且有能力在护套32挤压成形期间所受的当时温度条件下维持它的形状，网状结构纤维排列成具有空气囊。

一种聚乙稀对酞酸盐纤维产品形成上述的一种网结构已经公开，即E·I·d/u Pont de Nemours和Witmington，Del合作公司的注册商标“Reemay”所示出。目前，Reemay网结构由田纳西(Tennessee)洲Oed Hickory Reemay的公司提供，具有各种不同的厚度和密度可供利用。Reemay带的性质由1986年3月分的公报“Bulletin R-1”中作了进一步定义和说明，是由E·I·du Pont Nemours和Witmington、Deealsare合作公司的名为“Reemay的性质和处理(Prope-rties and Processing of Reemay)”所说明。

虽然在一个较佳实施例中，采用的是一种粘合纤维的聚脂带，但也能用其它种类的带，例如，可用一种被浸渍过的带。例如是一种尼龙粘合纤维、非编织玻璃、聚丙稀融解多孔的非编织纤维。

有利的是本发明的载带37也起热屏蔽作用，因为该护套是挤压在屏蔽29外周上热压而成的。所以热量有效地传送到绝缘的导体。电缆20的带35具有隔离热压该护套所产生的热的能力。

带37的另一重要特性是构成该带的材料本身的刃性，在极限范围内，因为带37的材料是被逐渐加强的，所以它仍是相当容易地纵向围绕电缆芯22形成该层带面不起皱纹，但是，重要在于该材料是柔和且松软得是能容易地贴附于该缆芯的外表面轮廓上，所以提供出最小的外圆周，在该圆周上施加上介质外套，按照所期望的结果，获得最小外径的电缆，满足了全部所必需的要求。

带37的材料的刃性是由许多因素合 来控制的，例如每单位体积的纤维的数目、材料的厚度、纤维的粗细以及用于该材料的粘合剂的量和类型。增加材料的厚度显然会增加包覆电缆的单位表面积材料的造价，增加单位体积的纤维数量或增加粘合剂的量就会减低材料阻挡热传输的能力。因此，在具体电缆上采用合适材料方面，至少有四个因素：即带37的可塑性、带的造价、带的绝缘能力以及其阻水能力，必须加以考虑和平衡。

在一个最佳实施例中，该粘合纤维的聚酯带37合 了聚酯纤维的热、化学和机械性质以一种粘合纤维的结构提供出一层带，该带适合于应用在通信电缆方面，这些性质中包含有一相当高的拉伸强度和延伸能力、极好的撕拉强度、以及耐高温达约204℃。

为了提供出与湿气接触能膨胀的基带，该载带37用一种合适的水膨胀物质浸渍，该物质这里称作超吸收物质，该浸渍过的带用数字35来指示，下面将重复出现。

超吸收剂是视水性物质，这种物质能在压力下吸牧和保持水分而在被吸附的液体中不分解。见J·c·Djock和R·E·Klern的“合成剂和淀粉接枝共聚物超吸收剂的述评”(ReviewOf Synthetic and Starch-Graft CopolymerSuperabsorbents)”。是为1983年11月16-17日在德克萨斯洲的聖安脱尼欧(San Antonio，Texas)公开的吸牧剂制品会议而作的。这里结合作为参考。诸如酶的稳定性、生物降解性、吸收剂能力和吸收的速率等性质通常作为超吸收剂物质的特性。较早的一种超吸收剂是一种皂化的淀粉接枝聚丙稀睛共聚物，见美国专利3,425,971上述同一专利公开了皂化淀粉接枝聚丙稀睛共聚物含有水基。

今日仍实际应用的这两种主要的超吸收剂是纤维素或淀粉接枝共聚物和合成的超吸收剂，合成的超吸收剂有两种最主要的类型，即聚电解质和非电解质类型，聚电解质是最主要的，並且分成四类，即聚丙稀酸超吸收剂，聚顺式丁稀二酐——乙稀单体超吸收剂、聚丙稀睛基的超吸收剂和聚乙稀醇超吸收剂，其中的聚丙稀酸和聚丙稀睛基的超吸收剂最为普通。至于纤维素接枝共聚物超吸收剂，合成的超吸收剂的能力随着盐度的增加而降低。

超吸收剂的聚丙稀酸种类包括有丙稀酸和丙稀酸酯的均聚合物和共聚合物两种。许多单体聚物单元通常被聚合而产生一种能溶于永的聚合物，该聚合物然后被离子的和(或)共价的交联而还原成不溶于水，许多聚物的交联可以用多价阳离子。辐射或用一种交联剂来实现。这种产品的吸收性由被离子化基团(通常为羟酸盐)的数目和交联的密度所确定。

该交联密度不仅影响吸牧性，面且影响吸收所需要的时间和凝胶形成的强度。通常交联密度越高，则形成的凝胶强度越高，达到吸收能力的时间随交联密度的增加而减少，並且吸收能力降低。

粘合纤维的载带37可以用任何强阻水超吸收的物质来浸渍，在一个最佳实施例中。它是用一种从包含丙稀酸盐聚合物(由丙稀酸和丙稀酸钠功能性与水组合而成)的一种水溶液衍生面成的吸水物质进行浸渍。

较佳实施例中的浸渍物质包括有聚丙稀酸钠盐。其中的所有含羟基的基团类可以或者不可与钠反应。换句话讲，它是全部或部分地被皂化，皂化的程度可以根据所期望的性质在相当宽范围内进行。基底带37被浸渍过后，该超吸收物质被干燥到在该带上形成一层膜。期望对带35用该浸渍物的膜来代替一种粉末进行浸渍，浸渍过的带35具有密度约0.037到0.061公斤/平方米。这包括了由于该处理物质在来处理带37上增加的密度10到80％。也即加上了处理物质所增加的高度。

在另一较佳实施例中。一种Reemay粘合纤维的聚酯带是用包括丙稀酸盐类和丙稀酰胺聚合粉末与水混合的一种水溶液进行浸渍。用这种合成物浸渍的带有的密度可尽高地增加非处理带37的密度约80％。在上述的每个实施例中。浸渍物质是水与超吸收能力的物质的混合，其中混合物包括4～7％的固体。这是当该浸渍物质用一种水溶液情况。

总之。浸渍带37可以采用(1)包含有聚丙稀酸的物质。或(2)包含有聚丙稀酰胺的物质。或(3)为(1)和(2)的混合或由此产生的盐类。或(4)丙稀酸与丙稀酰胺的共聚物和由此而得的盐类，以及其它相似的超吸收剂。

有利的是，在与水接触的反应中，该超吸收剂物质在电缆结构中膨胀面阻挡住水流，包括挡住纵向水流，该种超吸收剂物质也形成一层凝胶，並且改变着在与该超吸收剂物质接触点上侵入的水的粘度，使其更为粘滞並且最后发展得挡住水流，结果使水从入口点沿电缆纵向的水流实质上减小。

该载带37还具有特定的性质，如孔隙率和厚度都使它提高了作为电缆中阻水元件的作用，特别是对于通信电缆。重要点在于带子需要用一种具有相当高孔隙率的材料制造，已发现带37的阻水能力随着带的孔隙率的增加而提高，孔隙率可由在一定水平下每分钟每立方英尺中空气的渗透率来测算出，在124帕斯加压力下典型的孔隙率为约在0.5-5.1立方米/平方米·秒的范围内。

Reemay^粘合纤维聚酯浸溃带的阻水“能力具有鸣人的结果，由于Reemay物质具有相当高的孔隙率，所以期望潮气很容易渗入，至少有一个产品目录公开了一种具有相对高孔隙率的超粘合聚酯带。文中描述该带具有低吸湿性，估计可能是表面张力的作用产生的，对于通信电缆用作阻水带来说似乎用不着。

显然，由于有那么多的孔隙亚因此在结构中，实质上是多孔状的，带37能够接受大量的浸渍物，结果，进入的水就接触到主要的阻水性浸渍物质区域。在阻水物质和造成阻水物质膨胀的水之间反应得

人的快，並进一步阻塞住水沿电缆纵向流动。

未处理的带37的孔隙在给定的厚度下随着厚度的增加而减少，在较佳实施例中，该Reemay^带是2014类型，它在l24帕斯加压力、0.5英寸水情况下具有孔隙率为4.1立方米/平方米·秒，市场标号2014的Reemay带具有密度为0.037公斤/平方米，厚厦为0.02厘米，並且是由基体上直的聚乙稀对酞酸盐纤维形成。标号2024 Reemay带具有密度0.078公斤/平方米、厚度0.030厘米、孔隙率在124帕斯加时为1.5立方米/平方米·秒，並且同样是由基本上直的聚乙稀对酞酸盐纤维形成。标号2415的Reemay带具有密度为0.039公斤/平方米、厚度0.036厘米、在124帕斯加压力下孔隙率为3.6立方米/平方米·秒。並且是由卷的的聚乙稀对酞酸盐纤维形成。

明显地，可以采用各种不同等级和厚度的Reemay粘合纤维聚酯带或其它相近物质的实用的物质密度是每平方码约2英两，实用的物质厚度可从0.013厘米到0.030厘米的范围。这些数值除提供出当前的最佳范围外，决不限制本发明。

虽然该基底带37的孔隙率相当高。而浸渍带的孔隙即使有的话也很少，结果。如若带35设在靠近电缆护套处，就不会发生流出融化的护套塑料的现象。

基底带35的孔隙必须针对其它性质来平衡。例如，因为该带是包括在电缆中的，对该带的有利处是具有相对高的拉伸强度，对于给定的带宽。该拉伸强度随着带厚的减薄而下降。就拉伸强度而论虽然期望较厚些但厚度较大则将导致孔隙降低。至少对这些商品化的带是如此。所以。这两种性质必须相互平衡以取得最终厚度。如前所述。2014型最佳Reemay带具有厚度为0.008英寸，适用于本发明中的电缆。

从另一方面来看。带37的厚度也是重要的。为了使电缆适应于以标准尺寸的硬件设备作终端，电缆的直径必须维持在所期望的范围内，因此必须考虑护层系统中每一元件的厚度，厚度要在注意到孔隙和张拉强度的条件下确立。带37不能太薄。否则对张拉强度起不良影响，但是太厚，则孔隙和整个电缆外径就受不良影响。

水膨胀带可用作除图1和2以外的电缆中的护套系统。例如，美国专利4,241,979中示出一根电缆40(见图3和4)，它具有：一根缆芯41，一根芯管42中充填有阻水物质43、一根内护套44和一根外护套46由塑性材料制成。该电缆也包括有两层螺旋缠绕的金属强度元件48-48，各层以相互相反方向缠绕。内层强度元件设置在芯管42和内护套44之间。而另一层强度元件设置在内护套和外护套46之间。按照本发明置于每层强度元件下面的是一层衬垫层，它包括一层粘合纤维带35。带35是用水膨胀物质浸渍过的，带35-35的每层裹住电缆並具有纵向的叠交缝49，它不仅有助于防止在电缆加工和敷设期间由于受到压缩而使电缆圆周向的强力元件运动。而且也阻止水通过护套系统流动。並且用来阻止水沿电缆的纵向流动。

在另一电缆50(见图5和6)中。它是用于光导纤维传输方面的。包括有一根缆芯51由至少一根导光介质52组成，缆芯51被包围在一个芯管54和两层强力元件重叠层56和57内。该芯管充填有阻水物质53。该强力元件包括有：第一多股62-62，它们占据第一或内层；以及第二多股64-64。它们只占据外层，若干第一多股也可设置在外层。该第二层多股对电缆提供一予定的压缩力。而该第一和第二多股联合提供拉伸强度。一层塑性护套66封包住该强力元件，一层粘合纤维带35设置在强力元件和芯管之间，带35已由水膨胀物质浸渍过。

现进行图7和8。这里示出另一根电缆70，电缆70包括有一根缆芯72、一根芯管74、一层波纹状的金属屏蔽76和一层塑性护套78，纵向直线伸出的是两根强力元件80-80，它们设在直径上的相对两侧，这些强力元件的至少一部分嵌在塑性护套中並且与屏蔽76啮合。一层阻水带35设置在芯管和屏蔽层之间。

在图9中所示的电缆90包括有一根设在中心的强力元件92和多根光导纤维94-94，该光纤94-94被包围在芯管96中，其中间充填有阻水物质97。芯管外图裹以浸渍带35。该浸渍带35则被塑性护套98包围。

浸渍带35也可以用作仅复盖电缆一部分护层系统的一部分外围。须知，上述结构是本发明的简单说明。本领域技术人员将能利用本发明原理设计出其它结构。但将因此而不出乎本发明的构思和范围。

Claims (8)

1.一根通信电缆包括有：一根缆芯，该缆芯包括至少一根传输介质；一个由塑性材料构成的护套围绕着所述缆芯；所述电缆的特征在于：

有一条纵向延伸的阻水带，它包括有一条基底带，该基底带包括一种非编织物并在所述缆芯和所述护套之间缠绕着所述缆芯，所述基底带是一种亲水物质浸渍过的，该物质能在与湿气接触时膨胀起来阻住湿气进入到所述缆芯和沿电缆纵向流动，它具有提高该带的抗拉强度的厚度。

2.如权利要求1的电缆，其中所述基底带是一种粘合纤维的聚酯物质，该物质包括有连续的细丝聚酯纤维，这些纤维是自由排列，高度分散且粘结成细丝连结状的。

3.如权利要求1的电缆，其中所述基底带已用一种混合物浸渍过，该混合物包括水和吸水物质，混合物中包括有4～7％为固体重量。

4.如权利要求3的电缆，其中所述的吸水物质是一种包括有丙稀酸和丙稀酸钠的丙稀酸盐聚合物。

5.如权利要求4的电缆，其中所述浸渍过的带具有单位重量等于0.037到0.061公斤/平方米。

6.如权利要求3的电缆，其中所述基底带具有密度，并且该浸渍带的密度比该基底带的密度大10到80％。

7.如权利要求1的电缆，其中所述基底带在浸渍之前在124帕斯加气压下，它的孔隙率在0.5到5.1立方米/平方米·秒的范围。

8.如权利要求1的电缆，其中所述的吸水物质是由下述各项构成的组中选择的：

(a)聚丙稀酸；

(b)聚丙稀酰胺；以及

(c)聚丙稀酸和聚丙烯酰胺。

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