CN116547576A - 纤维光学线缆、其制造方法及用途 - Google Patents
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Abstract
纤维光学线缆(500、700、1420)包括一个或多个纤维单元(502、1302)。每个纤维单元包括嵌入固体树脂材料(520、1320)中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维(506、1306)以及挤出聚合物护套(524、1324)。每个纤维单元的护套(524、1324)主要是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及减摩添加剂,例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。所述添加剂可以基于聚乙烯和/或基于聚丙烯酸酯。所述纤维单元可以适用于回拉线缆(500、800、1100),作为用于拉动或推动的线缆或作为吹制纤维线缆(502、1302)。
Description
发明领域
本发明涉及用于纤维光学线缆的纤维单元。单个纤维单元可以用作纤维光学线缆,例如适于通过吹送安装在管道中。多个纤维单元可以形成为更大的线缆。本发明还涉及制造这种线缆的方法及其安装方法。这种线缆允许选定的纤维单元从线缆的一段中收回,并改变线路到单独的用户,而不需要产生拼接接头。
发明背景
光学纤维传输线可以通过多种方法安装穿过地面、穿过管道和穿过建筑物内的服务空间,所述方法包括直接埋设(挖沟)、拉动穿过管道、推动穿过管道、吹送穿过管道以及这些方法的组合。光学纤维入户(FTTH)是宽带网络架构的通用术语,其使用光学纤维技术经由位于居民住宅附近的电信机柜从宽带服务提供商向居民住宅传送数据。更一般地,不仅家庭,办公场所也通过光学纤维越来越多地连接到更宽的电信网络。
一种类型的光学纤维线缆是在公布的国际专利申请WO2004015475A2中公开的那种类型的吹制纤维单元。已知的吹制纤维单元包括嵌入固体树脂材料中的两根或更多根光学纤维,以形成被低摩擦高密度聚乙烯(HDPE)的挤出聚合物护套覆盖的包覆纤维束。这种纤维单元已经被设计和使用多年,用于通过吹送空气或其它压缩流体来安装。已知这种类型的纤维单元在具有兼容的低摩擦高密度聚乙烯(HDPE)衬里的微管道中吹送数百米甚至数千米。然而,它们也可以根据所涉及的距离和路线而通过拉动和/或推动来安装。
已知的吹制纤维单元已经在商业上非常成功,以节省成本的方式将光学纤维通信扩展到街道和家庭以及商业场所。除了产品本身的成本之外,安装的速度和容易性变得更加重要。已经应用了对护套形式的各种增强和对HDPE材料的改性来增加在宽范围的使用情况和环境条件下的性能。
另一种类型的线缆是已知的,其包括松散地容纳在挤出管内的多个纤维单元。一旦安装在地面中,或安装在建筑物上或建筑物内,挤出管可以在沿其长度的任一点处打开,以接取在内部松散地延伸的单个纤维单元。选择的纤维单元可以被接取(access)、收回(retract)和改变线路(reroute)以直接取户到需要纤维供应的家庭/企业。可以使用几种该类型的商用线缆,包括本申请人的一个品牌RTRYVATM。根据制造商和用户的喜好,它们可以被称为“回拉线缆”、“可收回纤维线缆”或“中跨”/“中跨接取”线缆。在以下描述中将使用术语“回拉线缆”,作为该类型产品的方便的术语,并使用现有的RTRYVATM产品作为特定的已知实例。回拉线缆提供了优于传统线缆解决方案的许多优点,因为与传统线缆相比,可以从现有管道制造多几倍的纤维入户。回拉线缆内的纤维单元可以包含多个纤维,每个纤维单元可以包含2个至12个纤维不等。在没有专门培训的情况下可以获得高速安装和连接,并且在它们从回拉线缆分支到用户场所的地方不需要断开或拼接纤维。将GRP强度构件结合在挤出管中以提供额外的强度和寿命,而不需要在各个纤维单元中存在庞大的强度构件。
入户管可以具有预先安装的拉绳,以帮助纤维安装到家中。不需要昂贵的安装设备,例如纤维吹送。
尽管回拉线缆具有这些优点,但由于可以在一个区段中被抽出的纤维单元的长度有限而限制了使用或者使其效率低下。在场所位于距回拉线缆的路线超过几十米的情况下,抽出选定的光学纤维单元并将其重新定向到用户场所的步骤必须分多个阶段进行,将在地面或其它环境中的挤出管打开若干次,并且重新定位操作多次,以分阶段到达用户场所。
因此,本发明人已经认识到,在许多情况下,不能实现回拉线缆的潜在益处。本发明人还认识到,在一个步骤中抽出或安装的纤维单元的长度受到常规回拉线缆中的纤维单元的材料和松管结构的限制。不幸的是,由于制造工艺,使用其它类型的纤维单元,例如已知用于通过吹送安装的具有低摩擦HDPE护套的纤维单元,不能容易地被替换成已知类型的回拉线缆。
发明内容
本发明的第一方面提供了包括至少一个纤维单元的纤维光学线缆,其中所述纤维单元包括嵌入固体树脂材料中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维以及覆盖所述包覆纤维束的挤出聚合物护套,其中每个所述纤维单元的所述挤出聚合物护套包含聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物(PBT)和至少一种减摩添加剂的混合物。
不包含添加剂的PBT聚合物可以占挤出护套的至少95重量%、至少90重量%或至少80重量%。
公开了本发明的实施方案,其中所述减摩添加剂包含在载体材料中的聚二甲基硅氧烷材料,PDMS。这些材料可以从例如Dow Corning以母料添加剂的形式获得,用于在挤出机中与护套的基础聚合物共混。
减摩添加剂的量可以是挤出护套的材料的1重量%至5重量%,任选地2重量%至4重量%。
在一些实例中,所述PDMS是超高分子量PDMS,并且所述载体材料是聚丙烯酸酯材料,例如乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)。
在其它实例中,所述PDMS是超高分子量PDMS,并且所述载体材料是聚烯烃,例如低密度聚乙烯(LPDE)。添加剂可以包含分散在所述低密度聚乙烯(LPDE)中的至少40重量%,例如50重量%的超高分子量PDMS。
本发明人已经发现,2%至4%、更特别地2.5%至3.5%的市售基于LDPE的PDMS添加剂提供了摩擦的显著降低,而在挤出时没有伴随的问题。这种性能明显好于使用专门销售用于与PBT共混的基于聚丙烯酸酯的添加剂。护套材料的总硅氧烷含量可以是至少1%,例如1.5%或更多(包括在商业产品中已经与PBT基础聚合物共混的任何减摩材料)。
固体树脂材料可以包括UV固化树脂,例如丙烯酸酯材料。
固体树脂材料可以具有大于100MPa,任选地250至700MPa,任选地约300MPa的拉伸模量。
本发明还提供了纤维光学线缆,其包括彼此平行地延伸并布置在挤出的聚合物管内的多个所述纤维单元,所述纤维单元相对于彼此且相对于管自由地滑动,使得通过在管的壁中形成开口以及通过开口抽出一定长度的选定的纤维单元,可以接取和重新定向选定的纤维单元。
本发明人已经认识到,具有低摩擦PE护套的已知的吹制纤维单元,如果它被用作回拉线缆中的纤维单元,会大大地扩展可以通过单个抽出和安装步骤覆盖的距离范围。然而,如果将这种已知的纤维单元用于现有的挤出管,则其不可能经受住回拉线缆的制造工艺,不会在某一点处熔合到热挤出管。本发明人已经认识到,通过将施加在树脂包覆的纤维束上的护套材料改变成基于PBT聚合物而不是PE,可以在某种程度上获得具有树脂芯的纤维单元的益处,同时避免熔合到热挤出管的问题。其原因可以包括材料的不同化学和结晶特性,以及与挤出的PE相比PBT的熔点更高。在这样的实施方案中,在每个纤维单元上的PBT护套的厚度可以是0.05mm至0.25mm,任选地0.15mm至0.25mm。
在一些实施方案中,纤维光学线缆的挤出聚合物管的内表面形成有突起,所述突起有效地减小管的材料与纤维单元之间的接触面积。突起可以被挤出成纵向肋的形式。
挤出聚合物管可以在挤出期间与一个或多个集成在管壁中的强度构件一起挤出。
挤出聚合物管的衬里可以主要包含聚乙烯,通常为HDPE。这例如可以是与已知的回拉线缆中相同的材料,而为纤维单元护套选择PBT允许在不熔合的情况下制造回拉线缆。
挤出聚合物管的衬里可以进一步包含一种或多种添加剂,包括减摩材料。
挤出聚合物管可以包括在与衬里不同的聚合物的主管体内的所述衬里材料的共挤出。主管体可以具有聚乙烯。主管体可以由中密度聚乙烯MDPE挤出。
挤出聚合物管可以在挤出期间与一个或多个集成在管的主壁中的强度构件一起挤出。
强度构件可以是纤维增强树脂杆。
挤出聚合物管还可以设置有外部标记,使用者通过该外部标记可以在形成所述开口时避开强度构件。
每个所述纤维单元的挤出护套可以具有颜色和/或其它标记,选定的纤维单元通过该颜色和/或其它标记可以与管中的所有其它纤维单元区分开。
根据本发明的回拉线缆的性能可以通过一个或多个以下测试来验证。
当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为100m的选定的纤维单元可以以大于1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过质量W的重量,其被定义为选定的纤维单元的质量/千米长度。
长度为100m的选定的纤维单元可以以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过所述质量W的重量的规定分数,例如3W/4或W/2或W/3。
当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为100m的选定的纤维单元可以可靠地以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过5N乘以在选定的纤维单元中的光学纤维的数量。
当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,所述长度为100m的选定的纤维单元可以可靠地以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过2.5N乘以在选定的纤维单元中的光学纤维的数量。
当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为200m的选定的纤维单元可以可靠地以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过5N乘以在选定的纤维单元中的光学纤维的数量。
当通过本文所述的并且在附图的图8中示出的一般类型的绞盘摩擦测试进行测量时,所述纤维单元中的一个的护套与挤出管的衬里之间的摩擦系数μ可以是0.2或更小。
当通过本文所述的并且在附图的图9中示出的一般类型的绞盘摩擦测试进行测量时,所述纤维单元的护套之间的摩擦系数μ可以是0.2或更小。
本发明在第一方面中还提供了包括单个纤维单元的纤维光学线缆,所述纤维单元的最外层是所述PBT护套,并且所述纤维光学线缆适于通过吹送安装在管道中。
本发明人已经发现,具有非常好的吹送性能和机械性能的纤维单元可以通过将已知吹制纤维单元的低摩擦HDPE护套改变成由含减摩添加剂的PBT制成的护套来实现。使用上述类型的添加剂,在测试中已经获得了超过已知吹制纤维单元的吹制性能。PBT护套材料基本上比HDPE材料更硬和更坚固,并且如果需要,可以制成比已知的HDPE护套更薄。
在一个此类实施方案中,在纤维单元上的PBT护套的厚度是0.05mm至0.2mm,任选地0.08mm至0.15mm,任选地小于0.130mm。
在一些实施方案中,包括任何机械纤维的光学纤维的数量至多为4,并且所述纤维单元的外径(OD)小于1.2mm,任选地小于1.1mm。OD可以随着纤维的数量而增加,例如使得具有至多6根、8根、12根或24根纤维的纤维单元可以分别具有小于1.3、1.5、1.6和2.1mm的OD。
在其它实施方案中,所述纤维光学线缆还适于通过推动以及通过吹送安装,并且其中所述纤维单元的外径为1.5至2.5mm,例如1.9至2.2mm,例如2.0至2.1mm。在一些此类实施方案中,所述包覆纤维束包括一个或多个强度构件,例如FRP强度构件,其与所述光学纤维一起嵌入所述树脂材料内。
在一些实施方案中,所述光学纤维中的至少一根在安装到管道中之前在至少一端与可吹送的光学套圈端接。
回拉线缆和吹制纤维单元仅是本发明在第一方面中的应用的一些实例。具有稍厚PBT护套的纤维单元可以适于用作用于推动和/或拉动安装方法的线缆。
本发明在第二方面中提供了制造用作纤维光学线缆或用于制造纤维光学线缆的光学纤维单元的方法,所述方法包括:
(a)接收包括嵌入固体树脂材料中的两根或更多根光学纤维的包覆纤维束;以及
(b)挤出覆盖所述包覆纤维束的聚合物护套,所述挤出聚合物护套包含聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT聚合物和至少一种减摩添加剂的混合物。
第一方面的特征同样可以适用于本发明的其它方面。例如,挤出聚合物管的衬里可以主要包含聚乙烯,通常为HDPE。例如,包覆纤维束可以包括与光学纤维一起嵌入的一个或多个强度构件。
还提供了制造纤维光学线缆的方法,所述纤维光学线缆包括在挤出聚合物管内彼此平行延伸的多个纤维单元,所述方法包括:
(c)接收多个纤维单元,每个纤维单元通过本发明如前所述的第二方面的方法制造;
(d)将所述多个纤维单元一起以束的形式进料通过挤出模具中的中心开口,同时将所述聚合物管通过所述模具围绕所述束挤出;
(e)将所述聚合物管和束牵拉通过所述挤出模具,同时控制加工参数以牵拉和冷却所述聚合物管,使其具有完成的内部尺寸和外部尺寸,使得所述纤维单元在所述挤出管内保持松散,
由此制造所述纤维光学线缆,使得选定的纤维单元可以通过在所述管的壁中形成开口以及通过所述开口抽出一定长度的所述选定的纤维单元接取和重新定向。
挤出聚合物管的衬里可以进一步包含一种或多种添加剂,包括减摩材料。
每个所述纤维单元的挤出护套可以包括PBT聚合物和一种或多种添加剂的混合物,所述添加剂包括减摩材料。减摩材料可以是除了包含在商业PBT等级中的减摩材料之外的减摩材料。
固体树脂材料可以包括UV固化树脂,例如丙烯酸酯材料。
固体树脂材料可以具有大于100MPa,任选地大于300MPa的拉伸模量。
在步骤(d)中,挤出管可以通过在与衬里不同的聚合物的主管体内的所述衬里材料的共挤出形成。
挤出聚合物管的衬里可以例如主要包含聚乙烯,HDPE。
挤出聚合物管的衬里可以进一步包含一种或多种添加剂,包括减摩材料。
主管体可以具有聚乙烯。
主管体可以由中密度聚乙烯MDPE挤出。
在步骤(b)中,所述挤出管可以与一个或多个集成在其中的强度构件一起挤出。
强度构件可以是纤维增强树脂杆。
在步骤(b)中,所述挤出管可以进一步与条纹共挤出,用户可以在形成所述开口时通过所述条纹识别强度构件的周向位置。
每个所述纤维单元的挤出护套可以具有颜色和/或其它标记,选定的纤维单元通过该颜色和/或其它标记可以与管中的所有其它纤维单元区分开。
可以在所述挤出模具的下游设置真空箱,以控制挤出管在初始冷却期间的收缩。
本发明的这些和其它特征将通过考虑附图中所示的以下描述的实例和从属权利要求来理解。
附图说明
以下参考附图仅以实例的方式描述本发明的实施方案,在附图中:
图1是已知的回拉线缆的横截面,其包括由挤出的增强管包围的多个松管纤维单元;
图2例示出在图1中所示类型的回拉线缆中打开挤出管的壁和回拉选定的纤维单元的步骤;
图3例示出根据已知方法使用回拉线缆向用户场所提供光学纤维连接;
图4例示出当从回拉线缆到用户场所的距离超过选定的光学纤维单元的回拉距离时,在已知方法中出现的问题;
图5是根据本发明的实施方案的回拉线缆的示意性横截面(a),包括与挤出管的衬里接触的单个纤维单元的放大细节(b);
图6是图5的回拉线缆的制造工艺的示意图;
图7例示出(a)用于在现有技术和本发明的回拉线缆的评估中测量回拉力的测试程序,(b)根据本发明的实施方案的回拉线缆的测试结果,以及(c)图1中所示类型的已知回拉线缆的测试结果;
图8例示出用于评估回拉线缆的第一摩擦测试;
图9例示出用于评估回拉线缆的第二摩擦测试;
图10例示出在多楼层建筑物中作为立管线缆的回拉线缆的应用;
图11是根据本发明的另一个实施方案的改进的回拉线缆的横截面;
图12是可用于例如图5或图11的回拉线缆的改进的纤维单元的示意性横截面;
图13是((a)和(b))可用于例如回拉线缆的纤维单元的其它实例,和(c)根据本发明的纤维单元的实例(其被优化用于通过吹送安装)的示意性横截面;
图14是安装光学纤维入户(FTTH)的方法的示意图,其包括安装根据本发明的实施方案制造的预端接光学纤维单元;
图15是吹送工艺的示意图,作为如何在家的位置与传输/供应位置之间安装根据本发明的实施方案的预端接光学纤维结构的实例;
图16示出了可与在一端或两端预端接的纤维线缆组件一起使用的拉动附件;
图17例示出用于评估吹制纤维线缆的第三摩擦测试;
图18示出了在吹制性能测试实验中使用的吹制测试路线;以及
图19是根据本发明的实施方案的另一个示例光学纤维线缆的示意性横截面,其被优化用于通过推动以及吹送进行安装。
具体实施方式
如引言中所述,本申请公开了特定形式和材料组成的纤维单元,以及可以应用这种纤维单元的不同类型的纤维光学线缆。纤维单元包括嵌入固体树脂材料中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维以及覆盖包覆纤维束的挤出聚合物护套,其中每个所述纤维单元的挤出聚合物护套包含聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物PBT和至少一种减摩添加剂的混合物。仅作为实例,将描述该纤维单元的位置,包括回拉线缆。纤维单元,无论是单独的还是与其它纤维单元结合,都可以应用在各种其它类型的线缆中,其中纤维单元的坚固性和低表面摩擦的性质可能是有益的。
图1是已知的回拉线缆100的示意性横截面。不同的制造商目前提供了包含光学纤维的回拉线缆。实例是由本申请人以商标名RTRYVATM销售的。在该实例中的线缆100包括在挤出聚合物管104内彼此平行延伸的多个纤维单元102。纤维单元102相对于彼此且相对于管104自由地滑动,使得通过在管104的壁中形成开口以及通过该开口抽出一定长度的选定的纤维单元102,可以接取和重新定向选定的纤维单元102。
图2例示出这种打开和回拉操作。开口120通过用刀片切割而形成在挤出管104的壁中,刀片可以已知的方式安装在特殊工具中。例如通过颜色码选择一个单独的纤维单元102a,并从挤出管104内部沿方向122拉动。其它纤维单元102b和102c保持在管104内。以下将参考图3进一步描述这种应用。
回到图1和图2中所示的回拉线缆100的结构,每个纤维单元102包括容纳在挤出聚合物单元管108内的多个光学纤维106。在已知产品中,单元管108由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制成。PBT是通常在电气和电子工业中用作绝缘体的热塑性工程聚合物。它是一种聚酯,其可以与添加剂一起提供以改善诸如耐UV性和可燃性的性质。商业上已知的其它型号的回拉线缆使用含有增塑剂和填料的PVC代替PBT,以便容易撕开。
与本文公开的产品相比,已知的回拉线缆的纤维单元102具有常规的“松管”设计,使得每个单元管108内的纤维106也可以自由地滑动,单元管108被诸如阻水凝胶的化合物填充。光学纤维106通常是所谓的初级包覆的光学纤维,其中玻璃芯和玻璃包层在形成后立即用树脂层包覆,以提供缓冲并保护表面免受损坏。每个单元管108内的光学纤维106的数量可以变化,例如2至12。所示实例中的所有纤维单元102包括两根纤维106,但另一个示例性产品中的一些或所有纤维单元102可以包含四根纤维,或不同的数量。在每个纤维单元102内的纤维102的数量可以在产品之间变化,甚至在同一产品内变化,一些管108可以包含不同数量的纤维106,以提供应用的灵活性。
类似地,回拉线缆中的纤维单元的数量以及因此光学纤维的数量可以变化,典型的数量是12、24或48个纤维单元。如果需要,更高数量,例如96个纤维单元也是可行的。为了生产纤维单元102,使适当数量的初级包覆的光学纤维106(每个具有适当的颜色码)穿过挤出模具,该挤出模具形成围绕光学纤维的单元管108。不同的纤维单元102由不同颜色的挤出单元管108制成,使得它们可以在成品回拉线缆中被识别。然后,为了生产回拉线缆100,将适当数量的纤维单元102捆扎在一起并穿过形成挤出管104的挤出模具。根据线缆100是室外使用还是室内使用,挤出管104的聚合物可以变化。在室外使用的实例中,可以选择聚乙烯,例如高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)。管壁的内表面110可以涂覆有低摩擦涂层。在一些已知的实例中,通过与壁的主体共挤出,将具有减摩添加剂(增滑剂)和抗静电添加剂的HDPE的薄衬里用于形成薄衬里。对于室内使用(在场所内),管主体的聚乙烯可以由众所周知的阻燃零卤素聚合物代替。
挤出管的壁中还包括强度构件112,通常为玻璃纤维增强塑料(简称为GFRP、FRP或GRP)杆,并且通常在管104的圆周上的径向相对位置处。管壁设置有条纹或其它外部标记114,从而可以识别强度构件112的位置。这允许在制造开口120时避开强度构件。在已知的实例中,不同颜色的聚合物的条纹与主壁体共挤出,以提供外部标记114。
现在参考图3,回拉线缆100已经被开发为用于将家庭和企业连接到光学纤维通信网络的快速且容易的解决方案。在回拉线缆100的挤出管中,在制造期间安装有多个松散纤维。一旦安装了回拉线缆100,从回拉线缆100到各个用户接入点的各个光学纤维单元的管道接取和分支是快速且容易的,并且使用最少的工具、训练和安装设备。接取纤维,将多余的纤维拉出管道,然后通过专用的入户管道分支到用户场所。到家庭/企业内部的纤维安装是通过推动或拉动进行的。
参考图3(a),将一定长度的回拉线缆100安装在从分配点302(例如拼接机柜)延伸的路线上并且穿过多个用户场所304。在步骤S0中,将回拉线缆100拉入管道中,或者沿着所希望的路线安装到敞开的沟槽中。(在多楼层场所中,线缆可以被固定到垂直的立管竖井中)。在拼接机柜或其它分配点302中,纤维被固定在适当位置,并且如果需要可以立即接续,或者保持未端接,直到逐个需要它们。
然后参考图3(b),假设希望建立到提供有用户接入点306的中间场所304的纤维连接。在步骤S1中,使用切割工具切割挤出管104(如图2中所示)以产生如图所示的开口C1和C2。通过参考条纹或其它外部标记114,小心避开强度构件112。在开口C1处,其位于开口C2之外的位置处,在敞开管104内识别选定的纤维(称其为102a,与图2中相同)并切割以释放其端部。然后,在开口C2处,将选定的纤维单元102a的该区段从管104中抽出形成线圈,如308所示。尽管所示的线圈308是松散的,但应理解,在实践中,它将安全地收紧在盘中或卷轴上。开口C2的位置和抽出区段的长度使得抽出区段足够长以到达用户接入点306。
然后参考图3(c),在步骤S2中,从开口C2到用户接入点306安装分支管道310,并且将选定的纤维单元102a的抽出区段通过该管道送入,直到其出现在如所标记的用户接入点306处。对于短距离,推动可以是适当的安装方法。在其它情况下,可以使用拉动,例如使用预先安装在分支管道310中的拉线。应理解,作为仅在需要时安装分支管道310的替代方案,可以为所有用户场所304预先安装分支管道。在未示出或详细描述的每个开口C1、C2处,设置有具有适当的密封件和开口的外壳,以在安装后保护开口和一个或多个分支管道的暴露端免受环境的影响。在典型的外壳中可以容纳多于一个的分支管道。这些外壳可以与常规的拼接外壳相同,但可以注意到,回拉线缆100的使用提供了分支,而不需要在分支位置处对光学纤维进行切割和拼接。纤维单元102a从分配点302到用户接入点306是连续的。
因为强度构件112设置在挤出管104中,并且在纤维单元102中没有单独的强度构件,所以与容纳与单独的线缆相同数量的纤维单元所需的设计相比,整体设计可以非常紧凑。挤出管的直径,以及因此回拉线缆本身的总直径,可以是约15至20mm。例如,线缆尺寸可以指定为15/9,意指外径为15mm,并且内径为9mm。注意,管104的孔略为椭圆形,使得强度构件112和条纹114可以容纳在壁的较厚部分中。
现在参考图4,已知回拉线缆的限制在于,在不超过产品的拉伸性能限制的情况下,选定的纤维单元只能回拉有限长度的区段。因此,在已知回拉线缆中的具有两根光学纤维的纤维单元102的实例中,超过1.5kg(15N)的拉力足以通过拉伸PBT单元管104而损坏纤维单元102。这引起PBT聚合物在光学纤维上“颈缩”,使分支暴露于不可接受的光损耗。此外,大于1.5kg的力易于在单元管104内崩断个别纤维。抽出一个区段的单元管104所需的拉力的程度很大程度上取决于该区段的长度,以及它对其它纤维单元和管104的内壁的摩擦。在实践中,这些力将可以抽出的单元管104的长度限制为约30m,或50m的最大值。类似地,作为松管设计的纤维单元102的性质不允许大的长度跨大的距离推动、拉动或吹送通过分支管道310。此外,即使这些有限的距离也仅可以在通常直的路线中获得。如果回拉线缆100的路线以任何方式被弯曲盘绕,则可能获得更短的距离。
在图4(a)所示的情况下,回拉线缆100的路线与待连接到光学纤维网络的场所304处的接入点之间的距离d大于最大回拉距离和/或可以通过分支管道310安装的最大距离。这是已知产品的常见情况。如图4(b)所示,常规的解决方案是分多个阶段进行抽出和/或分支安装。在回拉线缆100的壁中设置多个开口C1、C2、C3。类似地,在分支管道310中设置中间开口C4。使用这些开口以及如果需要使用更多的中间开口,分以下步骤进行选定的纤维单元的抽出:步骤S1,抽出30m的长度并收紧在如308所示的第一线圈中;步骤S2,紧随步骤S1中已经抽出的长度抽出另一个30m左右的长度,并收紧在如308'所示的更大的第二线圈中。
类似地,分以下步骤进行将选定的纤维单元重新安装到分支管道310中:步骤S3,将选定的纤维单元从开口C3沿着分支管道310的第一区段安装,并且经由开口C4将其收紧在如308”所示的第三线圈中;步骤S4,将如308”所示的线圈的剩余长度通过分支管道310的最后区段安装到用户接入点306。应理解,操作中的工作量以及在该过程中损坏纤维和纤维单元的风险加倍。此外,当人们认为200或300m的用户入户是常见的,并且500m也不是未知的时,中间打开和抽出步骤的数量确实会变得非常大。回拉线缆概念的实际和经济效益降低,并且最终完全丧失。
图5示出(a)根据本发明的实施方案的改进的回拉线缆500的横截面,以及(b)单个纤维单元502的放大细节。在该实例中,线缆500包括在挤出聚合物管504内彼此平行延伸的多个纤维单元502。每个纤维单元502包括多个单独的光学纤维506。就如在已知的回拉线缆100中,纤维单元502相对于彼此且相对于管504自由地滑动,使得通过在管504的壁中形成开口以及通过该开口抽出一定长度的选定的纤维单元,可以接取和重新定向选定的纤维单元502。类似于已知的回拉线缆100,改进的回拉线缆500包括集成在挤出管504的壁中的强度构件512。这些强度构件例如为玻璃纤维增强塑料(简称为GFRP、FRP或GRP)杆,并且定位在管504的圆周上的径向相对位置处。强度构件512的形式和数量可以变化,以适合应用。如果需要,可以结合金属强度构件,尽管对于许多应用而言,无金属的结构将被认为是有益的。
管壁设置有条纹或其它外部标记514,从而可以识别强度构件512的位置。这允许在制造开口时避开强度构件512。在例示的实例中,不同颜色的聚合物的条纹与主壁体共挤出,以提供外部标记514。可以使用提供外部标记514的其它装置。
光学纤维506也是所谓的初级包覆光学纤维,其中玻璃体526(通常包括芯和包层,或渐变折射率芯)涂覆有两层或三层树脂528,以提供缓冲并保护表面免受损坏。玻璃芯的直径通常为约100μm,例如125μm。初级包覆光学纤维506的直径通常为250μm。
改进的回拉线缆500与已知线缆100的不同之处在于,单个纤维单元502不再是包含纤维和凝胶的PBT松管形式。如图5(b)的放大细节所示,改进的线缆中的每个纤维单元502包括嵌入固体树脂材料520中的两根或更多根光学纤维506,以形成具有外表面522的包覆的纤维束。树脂520尤其可以是辐射固化树脂,例如UV固化树脂,例如丙烯酸酯。合适的树脂是容易获得的,并且类似于典型的初级涂层528的第二层。
选定的树脂具有相对高的玻璃化转变温度,使得它不是橡胶状的,而是固体的,因为它包住纤维506并将它们锁定成整体结构。树脂材料520的弹性模量大于100Mpa,例如300至900MPa。为了安装和操作的目的,树脂材料520具有硬度(模量)和拉伸强度,使得单个光学纤维506锁定在束中,并且基本上防止相对于彼此和/或相对于树脂材料520移动。因此,该包覆的纤维束具有与包含在已知的回拉线缆100的常规纤维单元102内的松散的单个纤维非常不同的整体结构和刚度。另一方面,树脂材料520不是如此硬和坚固,以致当需要接取单个纤维506用于端接和/或接合时,树脂材料520不能与纤维506脱离。
包覆的纤维束又被挤出的聚合物护套524包围。这种类型的纤维单元502在许多方面具有与公开的国际专利申请WO2004015475A2中公开的类型的线缆组件类似的结构。这种纤维单元已经被设计和使用多年,用于通过吹送空气或其它压缩流体来安装。已知这种类型的纤维单元在具有兼容的低摩擦衬里的微管道中吹送数百米甚至数千米。然而,它们也可以根据所涉及的距离和路线而通过拉动和/或推动来安装。在纤维单元的制造期间,外护套524被挤出到光学纤维束上,这发生在回拉线缆的制造之前。用于吹制的已知纤维单元中的外护套由HDPE制成,具有减摩添加剂和任选的抗静电添加剂、着色剂等。外护套524保护该束并促进该束通过管504滑动。通过适当控制挤出过程和材料的选择,可以防止挤出的外护套524粘结到包覆的纤维束上。当剥离纤维单元以接取单个的纤维时,这允许环切并通过在树脂材料的外表面522上滑动来去除。如果需要,可以使挤出的护套524的内周长长于表面522的外周长,使得护套总是相对于束自由地滑动,但这不是必需的。
然而,与已知的吹制纤维单元相比,图5的改进的回拉线缆中的每个纤维单元的挤出外护套524的材料基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚合物而不是HDPE。PBT护套可以比上述容易撕开的PVC护套更坚固以防意外撕开。将纤维锁定在树脂中也避免了拉伸应变不均等地落在单个的纤维上(假设当锁定在树脂中时它们处于相等的张力下)。PBT材料可以类似于在常规松管中使用的材料,但是PBT材料也可以用添加剂进行增强以减少摩擦并改变其它性质。
可以通过与已知的吹制纤维单元中相同的滑动作用剥离纤维单元的外护套。然而,在本发明的一些实施方案中,PBT护套紧密装配到树脂束上。在这种情况下,没有自由的滑动,并且可以采用纵向切割和去皮技术来去除所需长度的护套。
包覆纤维束和纤维单元的尺寸整体上当然取决于其中包含的光学纤维的数量。图5(b)中的光学纤维单元502的组件未按比例示出。对于所示的二纤维单元,包覆纤维束的外径可以为700至900μm(0.7至0.9mm)。挤出护套524的厚度可以为100至300μm,例如约200μm。因此,纤维单元整体上的直径可以是约1mm,例如1.1mm或1.2mm。每个单元管内的光学纤维的数量可以变化,例如2至12,如WO2004015475A2中所示。包含12根纤维的纤维单元的外径可以是例如1.6mm或1.8mm。所示实例中的所有纤维单元包括两根纤维,但另一个示例性产品中的一些或所有纤维单元可以包含四根纤维,或不同的数量。就如已知的回拉线缆100,回拉线缆中的纤维单元的数量以及因此光学纤维的总数量可以变化,典型的数量是12、24或48个纤维单元。不同和/或更高的数量当然是可行的。每个纤维单元内的纤维数量可以在线缆之间变化,甚至在同一线缆内的纤维单元之间变化,以提供应用的灵活性。仅作为一个实例,可以制造容纳十个4-纤维单元和两个12-纤维单元的回拉线缆。
本发明人已经认识到,适于通过吹送进行安装的纤维单元具有某些性质,这些性质将使得它们由于可以从回拉线缆中抽出而具有吸引力。例如,与目前使用的PBT单元管102的摩擦系数相比,空气吹制的纤维单元的HDPE挤出护套的摩擦系数是有利的。类似地,无论是通过用于中短距离的推动或拉动,还是通过经长距离的吹送,可以预期抽出的长度可以容易地安装在分支管道中。不幸的是,本发明人还认识到,仅用这种纤维单元代替已知回拉线缆100中的纤维单元102是不可行的。其原因在于,纤维单元102必须经受住挤出管104的挤出过程,同时保持在成品中自由的滑动,并且不会受到损坏。如图5(b)的详细示意图所示,纤维单元的挤出护套524可以与挤出管504的衬里510接触。由于挤出管104/504通过聚合物材料的热熔和挤出而形成在纤维单元102/502的松散束周围,因此常规挤出管104的聚乙烯衬里110在挤出过程中易于熔化并且与一个或多个纤维单元502的聚乙烯护套524熔合。这可能不会发生在沿产品的所有点处。但如果即使发生在数百和数千米长的生产运行中的一些点处,这将使回拉线缆不能用于其预期目的。
通过采用已知的吹制纤维单元的结构,但选择基于PBT的外护套材料,可以制造改进的回拉线缆500,而没有这种熔化的风险,并且无需改变挤出管504的材料。如引言中所述,PBT在化学上不同于PE,并且还具有更高的熔融/加工温度,典型地为40℃至50℃。因此,在改进的线缆500中,可以使用HDPE,任选地使用与市售回拉线缆中相同的减摩添加剂,形成回拉线缆500的挤出聚合物管504的至少一个衬里。
如图5(a)所示,改进的回拉线缆500中的挤出管504形成为两层,包括聚乙烯与减摩添加剂(增滑剂)和抗静电添加剂混合的薄衬里510。该薄衬里510通过与挤出管504的主体共挤出而形成。换而言之,挤出管包括在主管体内的衬里材料的共挤出,使得主体可以具有与衬里不同的组成。衬里的厚度可以大于20μm,但小于300μm,例如小于200μm。可以设想例如50μm至150μm的厚度范围。该厚度应足够大以可靠地形成,而不需要更厚。
根据线缆是室外使用还是室内使用,挤出管504的聚合物可以变化。在户外使用的实例中,可以选择聚乙烯,例如高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)。对于户内使用(在建筑物内),聚乙烯管体可以由阻燃零卤素聚合物代替。用于室内使用的市售等级的聚合物包括Casico FR6083(来自Borealis Group)、Eccoh 5995(来自PolyOneCorporation)、HF8110和/>S300(来自Mexichem SpecialityCompounds)。
在改进的回拉线缆的可选实施方案中,挤出管的衬里可以仅是主体的内表面。
产品的制造方法和一般结构容易由以上描述和示出的已知回拉线缆100的制造方法进行调适。简而言之,为了制造回拉线缆500,将适当数量的具有挤出的基于PBT的护套524的纤维单元502捆扎在一起并且穿过挤出模具,该挤出模具形成了具有衬里510的挤出管504。
图6示意性地例示出在根据本发明的制造方法的一个实施方案中用于制造回拉线缆500的设备600和加工步骤。
在制造回拉线缆500之前,通过诸如WO2004015475A2中描述的,通过使用基于PBT的材料用于挤出护套524来改进的方法制造所需数量的纤维单元502,每个纤维单元502包含适当数量的初级包覆的光学纤维506。PBT材料的加工条件(挤出温度、压力等)将基本上如同PBT松管挤出,这与用于在已知的吹制纤维单元上挤出HDPE护套的温度和压力的设定相当不同。另外,如以下进一步讨论的,在PBT护套的挤出中可以包括另外的减摩添加剂。用于回拉线缆的不同纤维单元502制备有不同颜色的挤出护套524和/或其它标记,使得当在成品回拉线缆中形成开口时,可以单独地识别它们。每个纤维单元将被接收、卷绕在合适直径的卷轴或卷筒上,或卷绕在盘中。放线卷轴允许提供具有指定反张力的线缆。
对于具有48个纤维单元的示例回拉线缆500,提供了四个放线件排(payoff bank)602,每个放线件602排将12个单个的纤维单元502输送到该过程中。放线件排602以适当控制的反张力(例如几百克力)输送每个纤维单元。单个的纤维单元被收紧到导向板604中,尽管在此以一维横截面示出,但该导向板604被设计成将纤维单元502引导成期望的二维阵列,以呈现给挤出头606。在实践中,可以提供一连串的导向板,尽管仅示出一个。还示出了用于强度构件512的放线件608。如图所示,这些强度构件也穿过导向板604中的专用开口,而实际上它们可以设置有专用导向件。为了确保强度构件与周围聚合物之间良好的机械内聚力,在供应强度构件时可以在其上提供热活化粘合剂涂层。
挤出头606在图6的中间仅显示为块,其中挤出模具610的放大示意横截面在图的右上部分处为虚线椭圆形。向包括挤出模具610的挤出头606供应热熔材料以形成挤出管504的部件。主体挤出机622输送挤出管504的主体的材料。对于将在室外使用的产品,聚合物材料可以主要是MDPE,如上所述,通过主体挤出机622以已知的方式通过热和压力压实。该MDPE材料的加工温度可以为例如165℃至175℃,并且挤出压力可以为130至160巴,例如140至155巴。对于室内产品,或者在任何情况下,如果需要不同的壁特性,可以使用不同的材料,并适当调整加工温度和压力。
衬里挤出机624加工衬里的聚合物(例如HDPE)以及减摩添加剂和抗静电添加剂,并在高压下将其输送到挤出头606以形成挤出管504的衬里510。衬里挤出机的压力可以更高,因为衬里材料的环形开口更窄,并且需要更高的压力来使衬里的挤出速度与主体的挤出速度相匹配。如果将非常不同的材料用于衬里和主体,则选择加工温度使得每种材料在挤出头内或当它们接触时不会使另一种材料过热。条纹挤出机626将与主体挤出机组成相似但颜色不同的聚合物输送进挤出头606,以形成挤出管504的外部标记514。
如挤出模具610的细节所示,48个纤维单元502以束的形式一起牵拉通过挤出模具610中的中心开口632,同时通过模具中的环形通道围绕该束挤出聚合物管504。专用工具634将GRP强度构件512输送到挤出模具610中,以变成被将形成挤出管壁的主体的熔融聚合物包围。来自主体挤出机622的熔融且加压的主体聚合物通过通道642进入挤出模具。来自衬里挤出机624的熔融且加压的衬里聚合物通过通道644进入挤出模具。来自条纹挤出机626的熔融且加压的标记聚合物通过通道646进入挤出模具,通道646仅在待标记圆周的部分上延伸。以这种方式,管504的衬里和主体围绕纤维单元502的束挤出,同时将强度构件512和外部标记514结合到管的壁中。如上所述,可以在强度构件512上提供粘合剂涂层,以确保它们在结构上与管壁成为一体。这种粘合剂(在供应强度构件时是干燥的和固体的涂层)通过熔化的主体材料的热量来活化。
在挤出头606的下游,提供一系列冷却箱650、652,随后是印刷站654。履带或类似设计的牵引器单元656施加张力以从放线件排602牵引线缆500的所有元件,通过挤压头并到达收线单元656上。以这种方式,该设备将挤出管504和纤维单元束牵拉通过挤出模具,同时控制所有所示单元的加工参数以牵拉和冷却聚合物管,使其具有完成的内部和外部尺寸,使得纤维单元在挤出管504内保持松散。
冷却箱和控制系统的细节可以由已知的线缆生产设备,例如通常用于生产线缆的设备,特别是用于生产已经可以从各制造商处商购获得的回拉线缆100的设备来调适。要求在于:以如下的形式制造回拉线缆500,使得选定的纤维单元可以通过在管的壁中形成开口以及通过该开口抽出一定长度的选定的纤维单元被可靠地接取和重新定向。
在示例设备中,第一冷却箱650是真空箱,例如5至10m长。在挤出管504外部施加(部分)真空有助于管保持其形状并避免塌陷到纤维单元502的束上。第二冷却箱652可以是更长的箱,具有喷水冷却,例如长度超过15米或更长。
图7例示出诸如本发明的回拉线缆500的线缆的“拉伸性能”的测量。术语“拉伸性能”通常用于指在安装期间施加到产品上的拉力和变形(应力和应变)。任何商业上适用的产品还指定如最小弯曲半径、抗压碎性等的其它机械参数。可以定义与安装后长期暴露于力有关的其它参数。通常,这些参数根据通过纤维测量的对光学性能的最大容许影响来限定需抵抗的力。
如上所述,对已知的回拉线缆的关键限制是抽出足够长度的选定的纤维单元而不超过纤维单元的拉伸性能限制的困难。为了测量抽出所需的力,可以使用类似于图7(a)中示意性示出的装置。任何设计的拉回线缆700都沿着指定的路线铺设。对于回拉线缆,可以指定跨一块地面铺设相对直的路线,它可以是几百米长,在任何情况下都比最大预期抽出长度长。如以上实例中所述,回拉线缆包括松散地布置在挤出管704内的纤维单元702。通过切割开口710,可以接取选定的光学纤维单元702以便抽出。选定的纤维单元可以切割并且仅以单个端拉出,或者它可以以环路拉出而不进行切割。将待抽出的区段的开端拉动通过拉力测量仪器720的介质。在其最简单的形式中,仪器720可以是用于测量行李或待售商品的重量的类型的简单弹簧秤,或者它可以是数字张力计。以千克为单位的重量读数可以用作以牛顿(N)为单位测量的张力的代表。如已知的,每千克代表约10N,或更准确地9.81N。替代地或另外地,仪器可直接以牛顿为单位校准。不是在抽出期间和/或抽出之后直接对选定的纤维单元测量光学性能,而是将预先建立这种类型的纤维单元的拉伸性能规范。这将包括最大张力Fmax,例如,其对应于如标记的仪器720上的特定读数。对于给定产品所允许的最大力,有时就“试验应变”而言,取决于产品的结构,包括任何护套/单元管的性质和其中的各个纤维的性质。
出于实际的目的,在不超过拉伸性能规格的情况下,可以以合理的速度抽出。可以指定步速,例如1m/s或1.4m/s,如图中由速率v所示。这是选择的问题,测试是否使用自动且校准的滑架作为拉动装置来进行,或者简单地通过操作人员行走来拉动是否足够精确。为了精确,重复多次测试,以确保在现场能够可靠地实现给定的性能。在本文中,术语“可靠地”可以理解为意指可以在不超过指定力的情况下选择和抽出回拉线缆中的任意和所有的24个、28个、96个或任一数量的纤维单元。
图7(b)示意性地例示出根据以下进一步讨论的第一实例和第二实例,对以上参考图5和图6描述的回拉线缆500的原型进行的实际测试的结果。基于产品的结构和其部件的性质,为产品定义作为拉伸性能参数的最大力。请记住,在改进的回拉线缆500内的各个纤维通过树脂材料被锁定在一个基体中,假设纤维单元的拉伸性能参数至少与单个纤维的拉伸性能乘以具体纤维单元中的纤维数量一样大是合理的。例如,可以建立安全余量,以指定用于抽出纤维单元的拉伸性能不应超过单个纤维的拉伸性能的某一百分比乘以纤维的数量。
因此,如果将单个光学纤维的拉伸性能指定为例如10N力(约1kg重量),并且如果应用50%的安全余量,则可以将包括两个、四个、六个、八个或十二根纤维的纤维单元的拉伸性能Fmax分别简单地指定为10、20、30、40或60N。
可以用于测量线缆的拉伸性能的另一个力单位是“W”单位,它是所讨论的线缆产品的一千米长度的重量。假设纤维单元具有1.0g/m的质量,这对于本公开内容中使用的类型的2-纤维或4-纤维单元可能是典型的。这对应于1kg/km,得到力W=9.81N。用于重2g/m(即,2kg/km)的12-纤维单元的参数W表示力W=19.6N,等等。因此,参数W可以用于获得张力的表达式,例如“1W”或“W/3”,其对于不同的产品自动调整。然后,拉伸性能Fmax可以表示为给定纤维单元的参数W的倍数或分数,例如,W或3W/4等。
回拉线缆实例及测试结果
根据PBT护套的组成,公开了不同的实施方案。挤出的护套可以包括设计用于松管光学纤维应用的市售PBT材料。挤出的护套可以包含可商购的PBT材料,例如BASF6550等级。本文所述的样品特别使用BASF/>B 6550LN制备。其它等级的PBT可以以合适的适配进行使用。优选的等级将结合加工、成品性能和成本所需的性质。某些等级可以允许更薄的护套,或更容易的加工,但成本更高。例如,BASF/>B6550LNX是用于纤维光学线缆应用中的微管的高粘度挤出等级,提供了潜在更薄的护套。PBT当然可从除BASF之外的制造商获得。/>
在回拉线缆500的第一比较例中,纤维单元的护套524使用BASF B6550LN聚合物制备,而没有额外的减摩添加剂。在挤出管中包括三十个4-纤维单元。进行通过图7的方法的回拉测试,结果显示在表1中。从250m开始进行窗口切割710,并选择随机纤维单元702a。将纤维连接到数字拉力计上并试图回拉。记录最大拉伸载荷和回拉速度。将约20N(2kg重量)的最大力设定为拉伸性能参数Fmax(相当于50%的试验应变)。以25m的增量重复这种情况,直到可以在不超过最大拉伸载荷Fmax的情况下拉动纤维单元。应理解,摩擦随着纤维单元的区段被抽出而逐渐减小,在抽出开始时最大。选择随机纤维单元,发现长度为75m和100m的纤维单元的区段可以可靠地抽出,而不会超过最大力(图中的力读数“OK”)。另一方面,抽出长度为125m或更长的长度趋向于超过最大力(力读数“NOK”),即使在更缓慢地行进时也是如此。
表1(回拉测试,第一比较实例)
位置 | 力 | 评论 | 速度 | 结果 |
250m | 3.8Kg | 载荷太高 | 非常缓慢 | NOK |
225m | 3.4Kg | 载荷太高 | 非常缓慢 | NOK |
200m | 3.5Kg | 载荷太高 | 非常缓慢 | NOK |
175m | 3.5Kg | 载荷太高崩断纤维 | 慢 | NOK |
150m | 3.4Kg | 载荷太高崩断纤维 | 慢 | NOK |
125m | 3.0Kg | 载荷太高 | 中速 | NOK |
125m | 2.8Kg | 载荷太高 | 中速 | NOK |
100m | 1.8Kg | 易拉动 | 中速 | OK |
100m | 1.4Kg | 易拉动 | 中速 | OK |
75m | 1.1Kg | 易拉动 | 快 | OK |
75m | 1.0Kg | 易拉动 | 快 | OK |
进行第二实例,其中每个纤维单元502的护套524包含聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT和额外的减摩添加剂和/或抗静电添加剂的混合物。如前,PBT材料是BASFB6550LN。这种PBT材料被设计用于松管光学纤维应用,并且被认为已经包含一定量的减摩材料(制造商的术语中的“润滑剂”)。然而,如上所述,根据本公开内容的一些实施方案是用额外的减摩添加剂制成的。额外的减摩添加剂可以包括基于硅的润滑剂,例如硅氧烷,如基于聚二甲基硅氧烷的添加剂,如聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷。在第二实例中使用的聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷是Dow/>HMB-1103母料,其可以作为“用于极性工程塑料如聚酰胺(PA)和聚甲醛(POM)的摩擦改性剂”商购。聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷的量可以为挤出护套材料的1重量%至5重量%,例如2重量%或3重量%。在纤维单元的挤出过程的设定测试期间确定待包含的量。该百分比可以从1%开始逐步增加,比方说,直到发现增加添加剂的量增加了成本而不增加性能,或者在挤出过程中引起熔体的过度流动。以下我们描述了具有替代的基于PDMS的添加剂的实例。
对该第二实例进行图7(a)的回拉测试,结果如表2所示。在该实例中,包括4-纤维单元和12-纤维单元的混合物。将265m的回拉线缆以直线铺设在测试轨道上。从265m开始在挤出管中进行窗口切割,并且选择随机纤维单元,4-纤维(4fu)或12-纤维(12fu)。将纤维单元连接到数字拉力计上并试图回拉。记录最大拉伸载荷和回拉速度。如前所述,目的在于以25m的增量重复测试,直到回拉满足要求。选定的最大拉力为每根纤维0.5kg,因此对于4-纤维单元为2kg(相当于50%的试验应变)。
从表中可以看出,每个选定的纤维单元在265m的整个长度上容易地从线缆中拉出,而不会超过允许的最大力。不需要以更短的增量进行测试。
表2(回拉测试,第二实例)
位置 | 力 | 评论 | 速度 | 结果 |
265m | 0.5Kg | 4fu蓝色 | 快速步行 | OK |
265m | 0.5Kg | 4fu白色 | 快速步行 | OK |
265m | 0.5Kg | 4fu黄色 | 快速步行 | OK |
265m | 0.5Kg | 4fu橙色 | 快速步行 | OK |
265m | 0.4Kg | 12fu橙色 | 快速步行 | OK |
总结这些结果,我们看到,其中基于嵌入树脂芯中的纤维束的纤维单元被包在PBT材料中的改进的回拉线缆允许选定的纤维单元被拉动超过至少100米的长度。在第二实例中,利用额外的减摩材料,纤维单元可以被拉动超过200米的长度,实际上超过250米。
作为对比,在图7(c)中示意性地例示出使用常规常规回拉线缆100的回拉测试的结果。注意,对于常规回拉线缆的松管纤维单元,拉伸性能参数Fmax可以非常不同,通常较低。对此可能有几个原因。单元管104的强度可能比单个纤维的强度更重要,因为纤维没有被锁定在统一的基体中。此外,由于纤维没有被锁定在统一的基体中,因此通过单元管传递到纤维的应力可能被不均匀地施加在各个纤维上,而不是在它们之间均等地共享。此外,可以预期用相对刚性的树脂材料填充PBT护套而不是松管结构的常规填充剂可以防止PBT护套的“颈缩”,这是常规松管纤维单元在经受过度张力时的失效模式。图7(c)中所示的测试是对纤维单元进行的,所述纤维单元包括每纤维单元两根纤维,松散地包在PBT单元管中,最大力指定为15N。如上所述,高于该值,可能发生不期望的单元管的拉伸。与改进的回拉线缆500相比,发现不超过50米的选定的单元管可以被可靠地抽出,而不会超过该性能。定义了30m的安全极限。
可以理解的是,除非从每个用于接入点到回拉线缆路线的距离均小于30米,否则使用改进的回拉线缆500将允许以更少的切口和抽出步骤连接相同的场所,从而导致总体上更快且更便宜的安装,以及对地面更少的破坏。因此,参考图4的实例,开口C2和C4变得不必要,并且可能也不需要开口C1。代替单独的抽出步骤S1和S2,可以使用单个抽出步骤从开口C3中抽出所需长度的纤维单元。代替单独的安装步骤S3和S4,需要单个安装步骤来从开口C3获取至场所接入点306的改进的纤维单元502。如本领域技术人员已知的,可以通过拉动或推动安装一定长度的光学纤维线缆的距离可能显著小于通过吹送可以获得的距离,但对于例如在建筑物内的短程入户或者从街道到建筑物的短程入户,这可能是足够的。
在其它实验中,已经表明具有PBT护套的改进的纤维单元可以被推动相当大的距离,例如30m。在第二实例中,用额外的减摩添加剂进一步提高了推动距离。在该实例中,可以进行推动入户管达50m,并且在4-纤维和12-纤维设计中已经实现了超过90m。拉动入户管已经进行了高达100m。这些距离无法与常规常规的PBT松管纤维单元匹配。如以下进一步讨论的,具有PBT护套的纤维单元也可以适于通过吹送来安装,潜在地允许甚至更长的距离。
纤维单元在温度循环下的光学性能在测试中更令人满意。
易于从纤维单元剥离护套以接取单个的纤维也是实际产品的重要特性。在测试中,具有PBT+护套的纤维单元已经快速剥离并且在3m的长度中没有损坏。由于PBT+护套在纤维束上可能比已知的吹制纤维单元的HDPE+护套更坚韧和/或更紧,所以不同的剥离方法可能优于“滑动”方法。剥离可以使用工具来进行,以沿着护套的长度方向仔细地纵向切割。来自Ripley Tools的Miller MSAT16剥离器是合适的工具。使用MSAT 16剥离器剥离短长度的产品。在测试中,通过对样品产品进行短测试来检查不同的设置,以建立最佳的设置。一旦发现最佳的设置,就剥离10×3m样品并检查对丙烯酸酯和束的任何损坏。在产品上方小心地以直线和稳定的速度拉动剥离器。
使用改进的回拉线缆500,回拉线缆原理的优点可以扩展到更广泛的应用范围。因为强度构件112设置在挤出管104中,并且在纤维单元102中没有单独的强度构件,所以与容纳与单独的线缆相同数量的纤维单元所需的设计相比,整体设计可以非常紧凑。挤出管的直径,以及因此回拉线缆本身的总直径,可以是约15至20mm。例如,线缆尺寸可以被指定为“15/9”,意指外径为15mm,并且内径为9mm。注意,管104的孔略为椭圆形,使得强度构件112和条纹14可以容纳在壁的较厚部分中。远离这些较厚的部分,可以推断包括任何衬里的壁厚为3mm。另一个实例可以具有尺寸16/10,意指外径为16mm,并且内径为10mm。同样,远离加厚部分的壁厚为3mm。另一个实例可以具有尺寸20/16,壁厚为2mm。
图8和图9示出了摩擦测试,其可用于表征回拉线缆中的纤维单元和/或管衬里。图8例示出第一摩擦测试,其测量在(a)中示意性示出的代表性纤维单元902与挤出管904的衬里910之间的摩擦系数μ。所应用的测试是公知的“绞盘”测试,其中细长的移动元件(纤维单元902)以中等非零速度绕一定的包角θ拉动,同时与静止元件衬里910接触。测量在拉动方向上施加的张力T1,同时通过在移动元件的相反端在相反方向上施加的已知张力T2抵消。这在附图中的(b)中示意性地示出。张力T2可以是通过简单的悬挂重物施加的固定张力,而张力T1是通过合适的仪器测量的。在该图中,角度θ为90°,但也可以使用包括大于180°或大于360°的角度。
根据绞盘测试的数学模型,力T1和力T2的比率由包角θ和摩擦系数μ根据等式1的公式确定。
因此,当根据实验已知T1、T2和θ时,对于纤维单元和管衬里的给定组合,可以使用等式2来确定摩擦系数μ。
图9例示出类似的测试,但调适用于测量相同类型的纤维单元之间的摩擦,而不是纤维单元与管衬里之间的摩擦。该设置在图中的(a)以横截面示出,并且在(b)以侧面示意细节示出。对于该第二摩擦测试,在管衬里与移动的纤维单元之间,多个相同类型的固定纤维单元保持静止。移动的纤维单元标记为902a,而固定的纤维单元标记为902b、902c。因此,移动的纤维单元不是在管衬里910上滑动,而是在其它类似的纤维单元的护套上滑动。
根据设置,可以考虑使用修改的公式。例如,已知用于简单绞盘模型的上述公式可以被修改成“V-带”模型,其中移动的元件位于其间具有角度α的两个固定边之间。该角度α成为在修改的公式中考虑的另一个参数:
图9(a)中所示的情况可以类似于角度α为约120°的V-带,并且适用等式3。然而,为了实际的目的,已经发现使用相同的简单绞盘公式[等式1]和[等式2]来确定两种类型的测试的摩擦系数是更方便的。在许多情况下,人们对样品的相对性质感兴趣,而不是对绝对值感兴趣。
表3呈现了对包括已知回拉线缆100和如上所述的新回拉线缆500的多个样品的测试结果。进行6个测试,每个测试使用4个或5个不同的样品以获得统计平均值。测试A对应于已知回拉线缆100,其在衬有衬里的管道内,具有松散地容纳在PBT单元管中的两根纤维(2fu),所述衬里包含与减摩添加剂和抗静电添加剂混合的HDPE(在表中表示为“HDPE+”)。第一种类型的摩擦测试(图8)用于测量纤维单元与管之间的摩擦。测试B是相同的,但使用具有加肋HDPE+护套的2-纤维单元,其是已知的吹制纤维单元。测试C与测试B相同,但使用具有聚丙烯和添加剂的加肋护套的2-纤维单元(表示为“PP+”)。最后,测试D是对本公开内容的改进的回拉线缆500的实例进行第一类型的摩擦测试,其中纤维单元具有含额外的减摩材料的PBT护套。
比较表3中的测试A至测试D的结果,我们看到,在已知的回拉线缆中,PBT纤维单元与管衬里之间的平均摩擦系数(测试A,μ=0.248)显著大于任何其它样品。当使用具有加肋护套的HDPE+吹制纤维单元时,摩擦系数低得多(测试B,μ=0.125),但在制造中预期会出现熔合问题。当使用具有加肋PP+护套的吹制纤维单元时(测试C),摩擦系数在测试A与测试B之间,具有显著的差异。另一方面,当使用具有额外的减摩材料的PBT护套时,根据本公开内容,在多个样品上测量的平均摩擦系数μ低于任一其它实例(测试D,μ=0.115),小于0.2,并且实际上小于0.15。
表3-回拉线缆中的摩擦系数
移动到图9所示的第二类型的测试,以下比较结果也显示在表3中。测试E测量具有常规PBT单元管结构的纤维单元之间的摩擦。测试F测量具有HDPE+护套的已知吹制纤维单元之间的摩擦。因此,可以预期,测试E代表从已知类型的回拉线缆的中部拉出的典型纤维单元的摩擦,而测试F代表从根据实例的具有HDPE+护套的改进的回拉线缆的中部拉出的典型纤维单元的摩擦。
从表中可以看出,具有HDPE+护套的纤维单元之间的摩擦系数远低于具有PBT单元管的已知线缆100的摩擦系数。通过图9和等式1的方法测量的摩擦系数μ=0.18,平均小于0.22,实际小于0.2,其中已知纤维单元具有约0.3的摩擦系数。对于具有树脂包覆的纤维束和PBT+护套的纤维单元的情况,如本公开内容中所提出的,摩擦力将预期类似于或甚至低于在测试F中所看到的,即小于0.2,可能小于0.15。这证实了在实际产品中抽出给定长度的选定的纤维单元所需的力因此可以预期显著低于已知产品所需的力。
总而言之,考虑到测试A和测试E代表已知产品,而测试D代表根据本公开内容制造的产品,本公开内容提供了回拉线缆,该回拉线缆可以通过挤出围绕多个加PBT护套的纤维单元的挤出管来制造,并且具有比已知回拉线缆中的那些更低的摩擦系数。如图7所示,与其中纤维嵌入固体树脂材料中的改进的纤维单元的优异强度相结合,大幅增加了可以无损伤地回收的纤维单元的长度。
图10例示出如何在场所内以及在室外使用回拉线缆。回拉线缆的特定应用是在多楼层建筑物中的立管中。如图所示,根据本公开内容的改进的回拉线缆用作立管线缆800。通过将场所接入点806连接到分配点802的微管道810提供各个纤维单元的分支。微管道可以按需要安装和在需要时安装,或者可以与立管800同时安装到每个场所。
如上所述,根据本公开内容的改进的回拉线缆中的挤出管的衬里的要求在于,即使通过挤出围绕预制纤维单元束的挤出管504的过程,衬里也不应损坏和/或粘附到个别纤维单元的挤出护套上。已经提到具有或没有添加剂的PBT作为适于纤维单元的挤出护套524的材料,其不会由于基于HDPE的挤出管504的挤出而损坏。作为HDPE的替代物,挤出聚合物管的衬里可以包含其它聚合物,例如主要是聚丙烯或主要是尼龙。例如,11级或12级尼龙可以是合适的。尼龙具有硬度和低摩擦的优点,但通常比聚丙烯更昂贵,并且二者通常都比HDPE更昂贵。如果挤出管的衬里是与主体不同的材料,则可能需要额外的小心以避免衬里与挤出管504的主体脱层。如果衬里和管体的材料是相同的,或者是相同类型的聚合物(例如聚乙烯)的等级或混合物,则减少了此类考虑。
图11例示出根据本发明的另一个实施方案的改进的回拉线缆1100的横截面。回拉线缆1100的特征与图5(a)中所示的回拉线缆500的相似编号的特征相对应,但所使用的附图标记以11开头而不是5。线缆1100因此包括在挤出聚合物管1104内彼此平行延伸的多个纤维单元1102。每个纤维单元1102包括多个单独的光学纤维1106。就如已知的回拉线缆500,纤维单元1102相对于彼此且相对于管1104自由地滑动,使得通过在管1104的壁中形成开口以及通过该开口抽出一定长度的选定的纤维单元1102,可以接取和重新定向选定的纤维单元1102。
回拉线缆1100的其它特征和优点与以上描述的回拉线缆500相同。相同的替代和修改也适用。现在将仅略详细地描述与回拉线缆500的区别。
改进的回拉线缆1100与图5(a)和图5(b)中所示的回拉线缆500的不同在于,管1104的衬里1110包括内部加肋或波状型材。为了制造这种管1104,用于形成管的挤出工具例如可以包括具有成型横截面的尖端,使得将加肋型材直接施加到衬里1110和在其后压入的主体材料上。如本文使用的术语“肋”和“加肋”并不意指暗示任何特定的形状或分布。可以采用在挤出期间可以赋予的用以减小接触面积的任何形式的突起。
在制造和使用期间,包括这种加肋型材减小了纤维单元1102与管1104的衬里1110之间的接触表面积。在产品使用期间减少的表面接触使得纤维单元1102更容易从线缆1100中抽出/回拉。在制造期间,减小的接触表面积降低了当管1104在纤维单元上方挤出时这些表面粘结在一起的风险,并且因此可以允许大量的纤维单元被包括在相同直径的管1104内,而没有制造问题。
图12示意性地示出了改进的纤维单元1202的形式。图12的特征与图5(b)中所示的特征相对应,但所使用的附图标记以12开头而不是5。纤维单元1202具有纤维单元502的特征和优点,并且以上描述的所有替代和可选特征也适用于此。将仅详细地描述差异。
与实例502相比,纤维单元1202中的挤出聚合物护套1224设置了加肋或波状型材。加肋或波状型材减小了纤维单元1202与管的衬里1210之间的接触表面积。这在图12中示出,其中明显的是,一个波纹的单个峰与衬里1210接触。肋可以例如通过在包覆纤维束上挤出护套1224时适当形成的模具来形成。
在设计和制造回拉线缆时,加肋纤维单元1202可以与具有光滑衬里的管504或具有加肋衬里的管1104组合使用。类似地,具有加肋内表面的管1104可以与加肋纤维单元1202或具有光滑或其它纹理表面的纤维单元组合使用。
如引言中所述,挤出聚合物护套524/1224的聚合物可以包括用于例如减摩、着色、UV防护、抗静电等的各种添加剂。当用于松管纤维单元的常规PBT材料可以包括一些减摩组分时,额外的减摩材料可以包含在这种改进的回拉线缆的纤维单元的护套中。额外的减摩添加剂可以包括在载体材料中的聚二甲基硅氧烷材料PDMS。在具体实例中,载体材料是聚丙烯酸酯材料,例如乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物EMA。在其它实例中,载体是聚烯烃,例如低密度聚乙烯(LPDE)。添加剂可以称为聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷。更一般地,添加剂可以包括基于硅的材料,所述基于硅的材料包括聚醚改性的聚二甲基硅氧烷材料,例如聚醚改性的羟基官能的聚二甲基硅氧烷材料。替代地或另外地,包括碳纳米管的碳、芥子酸酰胺和/或油酰胺材料的形式可用于改善滑动和减少摩擦。如已知的,不同的添加剂可能花费不同的时间量迁移到表面并传递其降低摩擦的益处。聚合物还可以包括交联材料和/或填料。
护套材料的密度将取决于共混到其中的材料、以及加工条件。
根据其它实施方案,可以任选地将交联应用于挤出管504/1104的主体,以及任选地应用在衬里中。
材料和应用的其它实例
除了减摩性质之外,已经提到添加剂的选择和比例对挤出过程有影响。换而言之,添加剂在挤出过程中改变熔融材料的行为,以及成品的本体和表面性质。可以限制所用添加剂的量以避免熔体的过度流动,即使更大比例的添加剂对于成品的摩擦性质可能是有益的。
本发明人已经发现,与上述聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷不同的另一类基于硅氧烷的添加剂可以用于在纤维单元的PBT护套中获得减摩,而不会在挤出时引起问题。这类的实例是DowMB 50-002母料,其可作为含有分散在低密度聚乙烯(LDPE)中的50%超高分子量(UHMW)硅氧烷聚合物的制剂商购。它被设计成用作聚乙烯相容体系中的添加剂,以赋予根据制造商的数据表的益处,例如加工改进和表面特性的改性。MB50-002添加剂被推广用于(非极性)塑料,例如聚乙烯,并且基于LDPE载体。常规地,预期PBT与LDPE组分之间的不相容性会防止混合,从而导致例如护套的撕裂。令人惊奇地,发现此类效果不存在,并且添加剂很好地共混。对此的一个解释可以是LDPE由于在薄管状膜离开挤出尖端和模具时的氧化而变成“瞬时极性”。这种氧化产生羧基基团,其具有使母料的PE在那时与极性聚合物如PBT相容的效果。
无论什么原因,基于LDPE的添加剂的优异性能是令人惊讶的发现,因为聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷添加剂HMB-1103是制造商推广的用于极性塑料(包括PBT)的添加剂。对于由其它制造商推广的PDMS添加剂也预期如此。
对于上述实例,可以在纤维单元的挤出过程的设定测试期间确定待包含的LDPE添加剂添加剂的量。该百分比可以从1%开始逐步增加,比方说,直到发现增加添加剂的量增加了成本而不增加性能,或者在挤出过程中引起熔体的过度流动。添加剂的量可以为挤出护套材料的1重量%至5重量%,例如2重量%或4重量%,更特别地为2.5重量%至3.5重量%。已经发现3%的值是合适的,从而进一步提高摩擦性能,而没有使用聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷添加剂会遇到的挤出问题。母料MB50-002具有50%的PDMS负载量,其与HMB-1103中的(未知)百分比相比可能是高的。基于50%的值以及作为整体包含3%的添加剂,可以看出,护套材料的总硅氧烷含量为约1.5%,即大于1%。
对于之前的实例,这些实例中的PBT聚合物护套也可以是完全或部分交联的,例如以改善尺寸稳定性和/或高温性能。也可以包括其它添加剂,例如填料、着色剂、抗静电剂等。
除了涉及其在上述类型的回拉线缆中使用的益处之外,已经发现根据本发明的纤维单元作为吹制纤维单元表现得非常好,在一些情况下匹配或超过由上述WO2004015475A2中已知的纤维单元的性能。与HDPE相比,PBT的不同机械性质,如较高的拉伸模量和屈服强度,提高了减小尺寸和/或在线缆的应用中实施不同机械设计的可能性。
吹制线缆实例
图13示出了具有PBT护套的纤维单元的三个实例,其可以被认为是图5所示的纤维单元502的变体。这些实例中的每个纤维单元1302包括嵌入固体树脂材料1320中的两根或更多根光学纤维1306,以形成具有外表面1322的包覆的纤维束。树脂材料1320再次包含辐射固化树脂,例如UV固化树脂,例如丙烯酸酯。选定的树脂具有相对高的玻璃化转变温度,使得它包住纤维1306并将它们锁定成整体结构。树脂材料1320的弹性模量大于100MPa,例如300至900MPa,或约300MPa。
如以上已经解释的,此类树脂材料1320具有硬度(模量)和拉伸强度,使得单个光学纤维1306锁定在束中,并且基本上防止相对于彼此和/或相对于树脂材料1320的移动。另一方面,树脂材料1320不是如此硬和坚固,以致当需要接取单个纤维1306用于端接和/或接合时,树脂材料520不能与纤维1306脱离。
包覆的纤维束又被挤出的聚合物护套1324包围。这种类型的纤维单元1302在许多方面具有与公开的国际专利申请WO2004015475A2中公开的类型的线缆组件类似的结构。与已知的低纤维单元的HDPE护套(其已经设定了致密性和可吹送性的标准)相比,已经发现PBT护套在低摩擦和致密尺寸方面提供了进一步出乎意料的益处。虽然已知的吹制纤维单元的HDPE护套相对较薄和较硬,但相对于目前可用的其它设计,根据本公开内容的PBT护套可以比已知的纤维单元的护套明显更坚固(更坚硬)和/或明显更薄。
例如,HDPE护套材料可以具有约1000MPa的拉伸模量(例如700至1300MPa),而PBT材料具有约2500MPa的拉伸模量,例如2600MPa。即使允许由于在LDPE或聚丙烯酸酯载体中包含小百分比的减摩添加剂而引起的模量的一些降低,但PBT护套材料的模量将超过2000MPa、2200MPa和2400MPa。同样,PBT材料的拉伸强度(或拉伸屈服应力)可以显著高于HDPE的拉伸强度。例如,HDPE的拉伸屈服应力通常为20多MPa的中间,而PBT的拉伸屈服应力可以大于40Mpa,通常为50MPa或更大。
发现单个此类纤维单元在没有被任何其它结构包住的情况下,适合用作适于通过吹送安装在微管道中的纤维光学线缆。如已知的吹制纤维单元(WO2004015475A)所知,光学纤维嵌入相对坚固的树脂为纤维单元的结构提供了刚度,而与外护套的刚度无关。随着PBT材料相对于HDPE的强度、硬度和刚度的增加,可以提供更适于推动或拉动的纤维单元。另外,可以提供非常适于通过吹送安装的纤维。PBT护套的厚度和详细组成可以针对一种特定的安装方法进行调整和优化。为了有利于吹送,可以提供更薄的护套,尽管如此,该护套对于包含在其中的纤维是坚固的保护,并且不干扰吹送性能。另一方面,(如上已经所述)单一设计的纤维单元可以在推动、拉动和吹送方面具有足够的性能。这在回拉线缆的情况下特别有用,其中在安装之间,甚至在同一安装内,在回拉线缆与场所接入点之间可能存在宽范围的距离和地形。
比较图13所示的三种设计,(a)的纤维单元502紧密对应于以上已经描述的使用回拉线缆的纤维单元502。仅包括两根纤维506。该实例中的护套524是含硅氧烷添加剂的PBT,例如在LDPE载体中的超高分子量硅氧烷,例如上述的一种。假定初级包覆纤维的直径df为约0.25mm,则包覆纤维束的直径db例如为0.77-0.78mm,并且包括护套524的产品的直径Ds为约1.2mm。因此,护套的厚度略大于0.2mm,例如0.21mm。注意,现在已经容易购买的包覆光学纤维的直径为0.2mm(200微米)以及0.25mm。如果需要,可以使用这种较小的纤维代替0.25mm纤维,同时相应地减小所有层的尺寸。
图13(b)的纤维单元1302与(a)的纤维单元502的不同之处在于,四根光学纤维1306位于包覆纤维束中。这些可以是四根信号承载纤维。替代地,在其外涂层中未显示颜色的一对纤维可以是“虚拟”或“机械”光学纤维1308,其仅被包含在仅用于提供机械刚度和对称性的树脂束中。这是在现有的吹制纤维单元中已知的特征,并且这种特定的纤维单元可以比(a)所示的纤维单元更好地调适用于吹送安装。同时,回拉线缆和/或用于通过拉动和/或推动安装的性能也预期是良好的。在该实例中,假定初级包覆纤维的直径df为约0.25mm,则包覆纤维束的直径db例如为0.80-0.82mm,并且包括护套1324的产品的直径Ds为约1.2mm。因此,护套的厚度为约0.2mm,或者稍低一些。该实例中的护套1324是含硅氧烷添加剂的PBT,例如在LDPE载体中的超高分子量硅氧烷,例如上述的一种。
现在考虑图13(c)的纤维单元1302',又是四根光学纤维1306、1308被包括在包覆纤维束中。这些可以是四根信号承载纤维。替代地,在其外涂层中未显示颜色的一对纤维可以是“虚拟”或“机械”光学纤维1308,其仅被包含在仅用于提供机械刚度和对称性的树脂束中。这是在现有的吹制纤维单元中已知的特征,并且这种特定的纤维单元比(a)和(b)所示的纤维单元更好地调适用于吹送安装。在该实例中,假定初级包覆纤维的直径df为约0.25mm,则包覆纤维束的直径db例如为0.80-0.82mm,而包括护套1324的产品的直径Ds为约1.05mm。因此,护套的厚度为约0.115mm,比实例(a)和(b)都薄得多。该实例中的护套1324是含硅氧烷添加剂的PBT,例如在LDPE载体中的超高分子量硅氧烷,例如上述的一种。由于基于PBT的材料的固有刚度和强度,以及材料的非常低的摩擦性质,护套可以具有基本上小于0.2mm,例如小于0.15mm的厚度,如该实例所示。可以设想厚度为0.05至0.15mm。
应理解,上述不是在本公开内容的范围内可行的纤维光学线缆的唯一设计。以下参考图19描述第四实例,其中附加元件被包括在包覆纤维束中。
图14和图15示出了光学纤维的光学纤维入户(FTTH)安装100的实例,其使用一定长度的纤维单元1410,例如图13的纤维单元502、1302、1302'中的一个。应理解,诸如“用户”和“家庭”的术语仅以示例的方式使用,并且在此描述的产品和技术可以同样地适用于商业和工业安装。可选地,纤维单元的一个或多个端部已经用可吹送连接器部件端接,通常是具有套圈主体的可吹送光学套圈1424。套圈安装在单独一根纤维上,束中的其它纤维备用以供将来使用。在所示的实例中,提供缠绕在卷轴1412上的纤维单元,一根或多根预端接光学纤维从安装1400的用户侧/家庭侧1414输送到供应侧,例如电信机柜1416。代替卷轴1412,预端接线缆组件可以以其它形式提供,例如以线圈、以光学纤维盘等。
还参考图15,在所示的实例中,通过使纤维单元1410的前端进入预安装管道1420来进行FTTH安装1400。其它管道1420'等从同一机柜1416引导到其它场所,使得该安装方法可以在附近重复多次。
图15以示例的方式示出了通过从安装的用户侧吹送到供应侧的安装。预端接纤维单元1410的前端1418至少部分地通过由压缩流体(例如压缩空气)产生的粘滞曳力而输送通过管道1420。专用吹送机1422具有连接到管道1420的接收端1423的吹送头1421。应理解,安装过程也可以根据便利性从供应侧(例如电信机柜1416)到用户侧进行。
包括套圈连接器1424的纤维单元1410的前端1418引导一根或多根纤维穿过管道1420的安装。前端1418穿过管道1420并从卷轴1412供给,直到套圈连接器1424和一定长度的光学纤维线缆组件1410离开电信机柜内的管道1420(参见图14和图15)。在进行安装的同时,保护帽可以安装在套圈1424上。连接器外壳(未示出)可以被添加到套圈以形成用于插入配合插座的完整连接器。如果需要,纤维单元可以在两端用相同或不同的连接器预端接。
在我们的早期专利申请WO2018146470A1(代理人卷号11050PWO)中公开了特定形式的预端接纤维光学线缆组件和安装方法。本文公开的纤维单元可以用作那些组件和方法的一部分。在另一个具有与本申请相同的申请日的专利申请GB21#####.#(代理人卷号12009PGB)中描述了可替代形式的预端接光学纤维线缆组件及其使用。
与包括在回拉线缆中的纤维单元类似,主要设计用于吹送的纤维单元也可以在需要时适用于推动和/或拉动。图16中所示的替代或补充安装过程包括物理拉动预端接光学纤维线缆组件1410的前端1418通过管道1420。如图所示提供的拉动附件1682,其具有适用于容纳套圈连接器1424和组件1410的前端的凹部1684。拉动附件具有圆形端部和拉孔1686,通过拉孔1686,拉动附件可连接到先前安装在管道中的拉线。对于较短的安装,简单地推动组件通过管道即可实现。当然,在不会对纤维造成损害的情况下可以施加的拉力是有限的,特别是在路线包括弯道的情况下。另一方面,预期PBT护套提供比常规HDPE护套更多的抗拉伸力的保护,使得与已知的吹制纤维单元相比增强了拉动性能。这种附加的拉伸性能可以与PBT材料(具有添加剂)的材料性质以及固体包覆纤维束上的护套的紧密性有关。
吹制线缆测试结果
特别地,在图13(c)所示的形式中,纤维单元1302很好地适用于通过吹送进行安装。事实上,已经发现,与WO2004015475A2中描述的具有HDPE护套的高度成功的吹制纤维单元相比,具有基于PBT的护套材料的改进的纤维单元可以进行甚至更好的安装。
与已知的HDPE护套纤维单元相比,对具有图13(c)所示结构的PBT护套纤维单元进行了与图8所示的那些类似的第一类型的测试(摩擦测试)。如图17(a)所示,相对于具有外/内直径7/4mm并且具有低摩擦HDPE衬里的市售微管道测量摩擦。一些测试是用在衬里中具有加肋型材的微管道1704A进行的,而其它测试是用具有平滑衬里的微管道1704B进行的,但在其它方面是相同的。如图17(b)所示,这些测试的包角θ为450°(11/4整圈)。由200g重量提供张力,得到1.962N的力T2。使用校准的Lloyds张力机和100N测压元件以500mm/min的恒定速度拉伸时记录张力T1。对每个纤维单元/微管道组合进行十次测试。每次测试使用新鲜长度的微管道和纤维。
测试的纤维单元是图13(c)的纤维单元1302',其具有两根有源纤维和两根虚拟纤维,并且具有1.05mm外径(OD)以及包含MB50-002添加剂的低摩擦PBT护套。该护套的外表面是光滑的。包覆纤维束的结构和尺寸在两个实例之间是相同的,不同之处仅在于护套。作为比较例测试的第一纤维单元是市售Emtelle纤维单元,其具有两根有源纤维和两根虚拟纤维,并且具有1.1mm外径(OD)以及低摩擦HDPE护套。该单元的护套具有纵向肋。
使用绞盘等式2计算摩擦系数。
结果如以下表4A(加肋微管道)和表4B(光滑微管道)所示。
表4A(摩擦系数μ-7/4MM加肋微管道)
测试 | 1.1mm 2-FU HDPE | 1.05mm 2-FU PBT |
1 | 0.083 | 0.034 |
2 | 0.085 | 0.039 |
3 | 0.083 | 0.010 |
4 | 0.079 | 0.048 |
5 | 0.087 | 0.043 |
6 | 0.035 | 0.052 |
7 | 0.039 | 0.046 |
8 | 0.031 | 0.051 |
9 | 0.044 | 0.052 |
10 | 0.039 | 0.048 |
平均值 | 0.061 | 0.043 |
表4B(摩擦系数μ-7/4MM光滑微管道)
在不赋予这些结果的绝对值任何意义的情况下,由测试可知,本公开内容的加PBT护套的纤维单元具有比常规加HDPE护套的纤维单元明显更低的摩擦系数。此外,加PBT护套的纤维单元和微管道的加肋衬里的组合提供了四种情况中最低的摩擦。因此,结合可商购的加肋微管道,加PBT护套的纤维单元可以预期在吹送安装方法的吹送中表现得甚至更好。当然,减小的摩擦表明在推动和拉动方法中也具有更好的性能。
因此,在实际应用中,吹送性能取决于许多变量以及摩擦系数。吹送性能的各种不同的测试方案是在工业中已知且使用的,包括标准测试和针对个别制造商和/或用户的定制测试。
长期确立的测试和通常对吹制纤维产品非常有挑战性的测试是500m卷筒测试。
对于该测试,将500米的具有光滑低摩擦HDPE衬里的外径5mm且内径3.5mm的市售管卷绕到筒直径为500mm的卷筒上。根据图13(c)的实例制造一定长度的外径1.05mm的纤维单元1302'。PBT外护套具有3%的添加剂MB50-002。纤维单元的端部是裸露的,没有端接。使用Accelair2吹送机,由Kaeser M31空气压缩机供应空气。当然也可以使用其它型号的设备。
结果显示在表5中。纤维单元在20分钟内成功地安装在整个长度上。线缆以30m/min的恒定速度行进。吹送机的气压和驱动扭矩以常规方式调节。
表5((吹送500m卷筒测试;微管道5/3.5mm平滑)
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用图18中示意性示出的路线进行其它吹送测试。路线总共为500m,使用7/3.5mm的管,并且包括各种特征,即具有150mm弯曲半径的两个模拟道路交叉口,具有200mm半径的两个180度弯道,具有150mm半径的两个180度弯道,具有500mm半径的一个180度弯道和具有300mm半径的两个360度环道。每个区段的总长度L为100m。
使用根据图13(c)的实例制造的各长度的外径1.05mm的纤维单元1302'进行吹送。PBT外护套具有3%的添加剂MB50-002。纤维单元的端部具有可吹送的光学套圈1324作为终端。
使用该路线的测试用制造后不久的纤维单元1302'进行。已知性能可以随时间变化,例如由于温度感应线圈组。为了对此进行测试,然后用已经经历温度循环的纤维单元1302'重复测试,具体地,在吹送试验之前12小时重复2次-10摄氏度至+50摄氏度下的循环。使用该路线的测试用两个不同的压缩机进行,这两个压缩机与卷筒测试中使用的压缩机不同。
结果显示在表6A和表6B(不同的压缩机;温度循环前的纤维单元)以及表7A和表7B(不同的压缩机;温度循环后的纤维单元)中。
表6A(压缩机1;温度循环前的纤维单元)
表6B(压缩机2;温度循环前的纤维单元)
距离(m) | 时间(mm:ss) | 速度(m/min) | 气压(巴) |
0 | 0:00 | 46 | 0 |
50 | 1:11 | 34 | 0 |
100 | 2:15 | 46 | 2 |
150 | 3:22 | 46 | 2 |
200 | 4:27 | 46 | 2 |
250 | 5:35 | 46 | 2 |
300 | 6:41 | 46 | 2 |
350 | 7:45 | 46 | 2 |
400 | 8:50 | 46 | 2 |
450 | 9:56 | 46 | 2 |
500 | 11:01 | 46 | 2 |
表7A(压缩机1;温度循环后的纤维单元)
距离(m) | 时间(mm:ss) | 速度(m/min) | 气压(巴) |
0 | 0:00 | 35 | 2 |
50 | 1:37 | 35 | 2 |
100 | 3:02 | 35 | 2 |
150 | 4:26 | 35 | 4 |
200 | 5:50 | 35 | 4 |
250 | 7:20 | 35 | 4 |
300 | 8:42 | 35 | 4 |
350 | 10:07 | 35 | 4 |
400 | 11:32 | 35 | 4 |
450 | 12:59 | 35 | 4 |
500 | 14:23 | 35 | 4 |
表7B(压缩机2;温度循环后的纤维单元)
这些吹送测试已经表明,具有含PDMS添加剂和可吹送光学套圈的PBT外护套的新纤维单元可以非常好地进行吹送,需要非常适度的气压,尤其要记住已经铺设了非常复杂的路线以模拟更具挑战性的真实世界的安装。温度循环不会不利地影响纤维单元的吹送性能。使用较低气压安装的能力在允许使用更轻且更低成本的设备的情况下具有显著的益处。还可以看出,试验中的第二压缩机显著优于第一压缩机,安装时间快两分钟以上。
可推动和可吹送线缆的其它实例
图19示出了另一示例性纤维光学线缆1910,其也是可吹送的,但也优化用于推动安装。这种类型的线缆(有时被称为“纳米线缆”)具有与纤维单元502、1302、1302'类似的结构,但包覆纤维束包括至少一个强度构件。因此,嵌入固体树脂材料1920中的一根或多根光学纤维1906是两个先前的包覆纤维束(如前所述),但包覆纤维束包括例如由纤维增强塑料(FRP)制成的纵向强度构件1926。基于PBT的聚合物的挤出护套1924包围包覆纤维束,也如前所述。众所周知,这种强度构件提供一定程度的抵抗弯曲的刚度以及抵抗拉伸力的强度。
在这种设计的已知产品中,利用基于HDPE的护套,已经发现这种线缆具有良好的吹送性能和优异的推动性能。例如,通过预先装配在端部上的套圈子组件,2-纤维实例被推动超过90米,没有困难地穿过7/3.5mm尺寸的埋入式微管道。较低摩擦的基于PBT的护套可以预期表现得甚至更好。较高拉伸刚度和强度的基于PBT的护套也可以预期提供优异的拉动特性,但绝大部分的产品拉伸强度在光学纤维和FRP强度构件中,使得增加的护套强度可能不显著。
在该实例中,强度构件显示为具有约0.5mm的直径。纤维单元1910的外径可以大于图13的实例的外径,例如为1.2至2.5mm,例如1.2至2.0mm,例如1.2至1.8mm。在该实例中,挤出护套1924的厚度可以大于纤维单元1302'的厚度,并且任选地大于纤维单元502和1302的厚度。在该实例中,挤出护套1924的厚度可以为0.25至0.4mm,例如0.3至0.35mm,类似于已知的纳米线缆。替代地,考虑到PBT材料的较大刚度和强度,可以优选将护套厚度减小到小于0.3mm,小于0.25mm或甚至小于0.15mm或小于0.12mm(例如具有如图19中1924'所示的厚度)。
在具有更多纤维的形式中,额外的强度构件可能不需要提供足够的用于推动的刚度。例如,12根光学纤维的包覆纤维束适用于吹送和推动,而没有额外的强度构件1926。具有基于PBT的护套材料和1.8mm外径Ds的12-纤维实例通过6/3.2mm尺寸的微管道被推动100m。
本发明的以上实施方案可以根据给定商业应用的需要进行修改和/或组合。例如,在安装人员需要使用回拉线缆进行通过推动安装长入户的情况下,图19所示类型的纳米线缆单元1910可以包括在回拉线缆中。例如,在入户具有暴露的区段,而不是在微管道中的情况下,也可以使用相同的单元。对于这些入户,纳米线缆1910可以用作比最小纤维单元502、1302、1302'更稳固的线缆。即使在同一个回拉线缆内,也可以部署不同设计的纤维单元的混合体:它们不必都是一种或另一种,它们也可以是纤维支数的混合物。在制造时不必知道确切的部署方式。
不言而喻,所有上述实例在一定范围的环境和机械条件下也获得令人满意的光学性能。在实例中使用的光学纤维是符合G.657.A2(ITU-T)的单模光学纤维。
结论
尽管以上已经描述了本发明的具体实施方案,但应理解,与所描述的实施方案不同的内容仍然可以落入由所附权利要求及其等同限定的本发明的范围内。
附加公开内容
本公开内容还包括基于优先权申请GB 2013892.1的权利要求的以下编号的条款和其它表述。
条款1.纤维光学线缆,其包括在挤出聚合物管内彼此平行地延伸的多个可收回纤维单元,所述纤维单元相对于彼此且相对于管自由地滑动,使得通过在管的壁中形成开口以及通过该开口抽出一定长度的选定的纤维单元,可以接取和重新定向选定的纤维单元,其中每个所述纤维单元包括嵌入固体树脂材料中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维以及覆盖包覆纤维束的挤出聚合物护套,其中每个所述纤维单元的挤出聚合物护套主要包含聚对苯二甲酸丁二醇酯,PBT聚合物。
条款2.如条款1所述的纤维光学线缆,其中每个所述纤维单元的挤出护套包含PBT聚合物和一种或多种添加剂的混合物,所述添加剂包括至少一种减摩材料。
条款3.如条款2所述的纤维光学线缆,其中不包含添加剂的所述PBT聚合物占所述挤出护套的至少95重量%、至少90重量%或至少80重量%。
条款4.如条款2或3所述的纤维光学线缆,其中所述减摩材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
PDMS可以是超高分子量PDMS。载体材料可以是例如聚丙烯酸酯,例如乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物(EMA)。载体材料可以是例如聚烯烃,例如低密度聚乙烯(LPDE)。这些材料可以从例如Dow Corning以母料添加剂的形式获得,用于在挤出机中与护套的基础聚合物共混。
条款5.如条款2、3或4所述的纤维光学线缆,其中减摩添加剂的量是挤出护套的材料的1重量%至5重量%,任选地2重量%至4重量%。
附加减摩添加剂(例如聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷)的量例如是挤出护套的材料的1重量%至5重量%。本发明人已经发现,2%至4%、更特别地2.5%至3.5%的市售基于LDPE的PDMS添加剂提供了摩擦的显著降低,而在挤出时没有伴随的问题。这种性能明显好于使用专门销售用于与PBT共混的基于聚丙烯酸酯的添加剂。
条款6.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中纤维光学线缆的挤出聚合物管的内表面已形成有突起,所述突起有效地减小管的材料与纤维单元之间的接触面积。
条款7.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中挤出聚合物管包括在主管体内的衬里材料的共挤出,所述主管体内具有与衬里不同的聚合物。
条款8.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中所述挤出聚合物管在挤出期间与一个或多个集成在管的主壁中的强度构件一起挤出。
条款9.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中,当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为100m的选定的纤维单元可以以大于1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过质量W的重量,其被定义为选定的纤维单元的质量/千米长度,任选地不超过所述质量W的重量的四分之三,或任选地所述质量W的重量的二分之一或三分之一。
条款10.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中,当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为100m的选定的纤维单元可以可靠地以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过5N乘以选定的纤维单元的光学纤维的数量,任选地2.5N乘以在选定的纤维单元中的光学纤维的数量。
条款11.如前述条款中任一项所述的纤维光学线缆,其中,当所述纤维光学线缆以通常直的路线铺设时,长度为200m的选定的纤维单元可以以1.4m/s的速度通过挤出管中的开口抽出,而拉力没有超过5N乘以在选定的纤维单元中的光学纤维的数量。
条款12.制造纤维光学线缆的方法,所述纤维光学线缆包括在挤出聚合物管内彼此平行延伸的多个纤维单元,所述方法包括:
(a)接收所述多个纤维单元,每个纤维单元均已经制造并且包括嵌入固体树脂材料中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维以及覆盖包覆纤维束的挤出聚合物护套,所述挤出聚合物护套主要包含聚对苯二甲酸丁二醇酯,PBT聚合物;
(b)将所述多个纤维单元一起以束的形式进料通过挤出模具中的中心开口,同时将所述聚合物管通过所述模具围绕所述束挤出;
(c)将所述聚合物管和束牵拉通过所述挤出模具,同时控制加工参数以牵拉和冷却所述聚合物管,使其具有完成的内部尺寸和外部尺寸,使得所述纤维单元在所述挤出管内保持松散,
由此制造所述纤维光学线缆,使得选定的纤维单元可以通过在所述管的壁中形成开口以及通过所述开口抽出一定长度的所述选定的纤维单元接取和重新定向。
条款13.如条款12所述的方法,其中每个所述纤维单元的挤出护套包含PBT聚合物和一种或多种添加剂的混合物,所述添加剂包括至少一种减摩材料。
条款14.如条款13所述的方法,其中不包含添加剂的所述PBT聚合物占所述挤出护套的至少95重量%、至少90重量%或至少80重量%。
条款15.如条款13或14所述的方法,其中所述减摩材料包括聚二甲基硅氧烷,例如聚丙烯酸酯二甲基硅氧烷。
条款16.如条款13、14或15所述的方法,其中减摩材料的量是挤出护套的材料的1重量%至5重量%,任选地2重量%至4重量%。
条款17.如条款13、14或15所述的方法,其中所述挤出聚合物管的材料包括市售的PBT松管材料和一种或多种附加减摩材料,所述PBT松管材料具有减摩材料。
条款18.如条款12至17中任一项所述的方法,其中所述挤出聚合物管的衬里主要包含高密度聚乙烯,HDPE。
条款19.如条款12至18中任一项所述的方法,其中所述挤出聚合物管的衬里包含一种或多种添加剂,所述添加剂包括减摩材料。
条款20.如条款12至19中任一项所述的方法,其中所述纤维光学线缆的挤出聚合物管的内表面形成有突起,所述突起有效地减小管的材料与纤维单元之间的接触面积。
条款21.如条款12至20中任一项所述的方法,其中所述固体树脂材料具有大于100MPa,任选地大于300MPa的拉伸模量。
条款22.如条款12至21中任一项所述的方法,其中在步骤(b)中,所述挤出管通过在主管体内的衬里材料的共挤出形成,所述主管体具有与衬里不同的材料。
条款23.如条款12至22中任一项所述的方法,其中在步骤(b)中,所述挤出管与集成在其中的一个或多个强度构件一起挤出。
条款24.提供从分配点到多个用户接入点的光学纤维连接的方法,所述方法包括:
(a)安装根据条款1至11中任一项所述的光学纤维线缆,所述光学纤维线缆从所述分配点延伸并经过所述多个用户接入点;
(b)对于用户接入点,在所述纤维光学线缆的管壁中的便于所述用户接入点的位置处设置开口,并通过所述开口抽出一定长度的选定的纤维单元;
(c)设置从所述开口附近至所述用户接入点的分支管道;
(d)通过所述分支管道将抽出长度的选定的纤维单元从所述开口安装到所述接入点;以及
(e)对于连续的用户接入点重复步骤(b)至(d),每次选择不同的纤维单元并且在方便的位置处形成新的开口或重复使用现有的开口。
条款25.如条款24所述的方法,其中对于至少一个选定的纤维单元,通过所述开口抽出的纤维单元的长度超过100m。
条款26.如条款24所述的方法,其中对于至少一个选定的纤维单元,通过所述分支管道安装的纤维单元的长度超过50m。
条款27.如条款24至26中任一项所述的方法,其中对于步骤(d)中的至少一个用户接入点,经推动通过所述分支管道安装选定的纤维单元。
条款28.如条款24至27中任一项所述的方法,其中对于步骤(d)中的至少一个用户接入点,经吹送通过所述分支管道安装选定的纤维单元。
Claims (21)
1.包括至少一个纤维单元的纤维光学线缆,其中所述纤维单元包括嵌入固体树脂材料中形成包覆纤维束的两根或更多根光学纤维以及覆盖所述包覆纤维束的挤出聚合物护套,其中每个所述纤维单元的所述挤出聚合物护套包含聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物PBT和至少一种减摩添加剂的混合物。
2.如权利要求1所述的纤维光学线缆,其中不包含添加剂的所述PBT聚合物占所述挤出护套的至少95重量%、至少90重量%或至少80重量%。
3.如权利要求1或2所述的纤维光学线缆,其中所述减摩添加剂包括在载体材料中的聚二甲基硅氧烷材料PDMS。
4.如权利要求3所述的纤维光学线缆,其中所述PDMS是超高分子量PDMS,并且所述载体材料是聚丙烯酸酯材料,例如乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物EMA。
5.如权利要求3所述的纤维光学线缆,其中所述PDMS是超高分子量PDMS,并且所述载体材料是聚烯烃,例如低密度聚乙烯(LPDE)。
6.如权利要求5所述的纤维光学线缆,其中添加剂包括至少40重量%的超高分子量PDMS,并且所述载体材料是低密度聚乙烯(LPDE)。
7.如前述权利要求中任一项所述的纤维光学线缆,其中所述减摩添加剂的量是所述挤出护套的材料的1重量%至5重量%,任选地2重量%至4重量%。
8.如前述权利要求中任一项所述的纤维光学线缆,其中所述固体树脂材料是UV固化树脂,例如丙烯酸酯材料,并且具有大于100MPa、任选地250MPa至700MPa的拉伸模量。
9.如前述权利要求中任一项所述的纤维光学线缆,包括彼此平行地延伸并布置在挤出聚合物管内的多个所述纤维单元,所述纤维单元相对于彼此且相对于所述管自由地滑动,使得通过在所述管的壁中形成开口以及通过所述开口抽出一定长度的选定的纤维单元,可以接取和重新定向所述选定的纤维单元。
10.如权利要求9所述的纤维光学线缆,其中在每个纤维单元上的PBT护套的厚度是0.05mm至0.25mm,任选地0.15mm至0.25mm。
11.如权利要求9或10所述的纤维光学线缆,其中所述纤维光学线缆的所述挤出聚合物管的内表面已形成有突起,所述突起有效地减小所述管的材料与所述纤维单元之间的接触面积。
12.如权利要求9、10或11所述的纤维光学线缆,其中至少所述挤出聚合物管的衬里主要包含聚乙烯,HDPE。
13.如权利要求9至12中任一项所述的纤维光学线缆,其中所述挤出聚合物管在挤出期间与集成在所述管的壁中的一个或多个强度构件一起挤出。
14.如权利要求1至8中任一项所述的纤维光学线缆,包括其最外层为所述PBT护套的单个纤维单元,纤维光学线缆适于通过吹送安装在管道中。
15.如权利要求14所述的纤维光学线缆,其中在所述纤维单元上的所述PBT护套的厚度是0.05mm至0.2mm,任选地0.08mm至0.15mm,任选地小于0.130mm。
16.如权利要求14或15所述的纤维光学线缆,其中包括任何机械纤维的光学纤维的数量至多为4,并且其中所述纤维单元的外径小于1.2mm,任选地小于1.1mm,或者其中包括任何机械纤维的光学纤维的数量至多为6根、8根、12根或24根纤维,并且所述纤维单元的外径分别小于1.3mm、1.5mm、1.6mm和2.1mm。
17.如权利要求14所述的纤维光学线缆,其中所述纤维光学线缆进一步适于通过推动来安装,并且其中所述纤维单元的外径为1.2mm至2.5mm,例如1.4mm至2.0mm,例如1.4mm至1.8mm。
18.如权利要求17所述的纤维光学线缆,其中所述包覆纤维束包括与所述光学纤维一起嵌入所述树脂材料内的一个或多个强度构件,例如FRP强度构件。
19.如权利要求14至18中任一项所述的纤维光学线缆,其中所述光学纤维中的至少一根在安装到管道中之前在至少一端与可吹送的光学套圈端接。
20.制造用作纤维光学线缆或用于制造纤维光学线缆的纤维单元的方法,所述方法包括:
(a)接收包括嵌入固体树脂材料中的两根或更多根光学纤维的包覆纤维束;以及
(b)挤出覆盖所述包覆纤维束的聚合物护套,所述挤出聚合物护套包含聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT聚合物和至少一种减摩添加剂的混合物。
21.制造纤维光学线缆的方法,所述纤维光学线缆包括在挤出聚合物管内彼此平行延伸的多个纤维单元,所述方法包括:
(c)接收多个纤维单元,每个纤维单元已经通过权利要求20所述的方法制造;
(d)将所述多个纤维单元一起以束的形式进料通过挤出模具中的中心开口,同时将所述聚合物管通过所述模具围绕所述束挤出;
(e)将所述聚合物管和束牵拉通过所述挤出模具,同时控制加工参数以牵拉和冷却所述聚合物管,使其具有完成的内部尺寸和外部尺寸,使得所述纤维单元在所述挤出管内保持松散,
由此制造所述纤维光学线缆,使得选定的纤维单元可以通过在所述管的壁中形成开口以及通过所述开口抽出一定长度的所述选定的纤维单元接取和重新定向。
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