CN1203676A - 光导部件的填充组合物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文涉及一种用于含至少一根光导体(LW)的细长光导部件的填充组合物,该组合物含至少一种增塑剂。在该填充组合物中加入至少一种添加剂,该添加剂能与增塑剂发生作用并被其溶解。
Description
本发明涉及带有至少一根光波导体的细长光导部件的填充组合物，该填充组合物含有至少一种增塑剂。
这类填充组合物可从WO/A1-9427174中获知。除了增塑剂之外，还向此点填充组合物添加触变剂和/或小珠粒(特别是空心小珠粒)和/或增稠剂等作添加剂。作为增稠剂优选采用烃聚合物。使用增稠剂是为了尽可能阻碍特别是在高温下填充剂的滴流。
从US-PS4,342,500可获知一种耐高压的光缆。如果这种光缆只填充以交联的合成材料(例如，聚氨酯，环氧树脂，聚酯树脂)，则空气间隙不可避免。这将在高压装置区内由于可能的高场强的集中而带来困难。出于这个原因，塑性材料通过添加相应的增塑剂而软化，因为通过这种办法可以避免形成不希望的空腔。
DE-OS 2728642公开了一种长的防水光波导电缆，其中用含油或热塑聚氨酯橡胶的溶胀聚苯乙烯的非极性填充组合物作为纤维芯线的填充组合物。聚苯乙烯的起始溶胀是由其中所用的油引发的。
本发明的目的在于提供一种填充组合物，该填充组合物既价廉又容易制备，并能以简单的方法确保不发生滴流。在前述填充组合物的情况下，此目的是通过向该填充组合物中添加至少一种添加剂来解决的，该添加剂与增塑剂作用并被其溶解和/或浅表溶解。
通过增塑剂和添加剂之间的相互作用，后者发生变化，致使它获得一种胶凝状结构，由此产生一种特别好的和有效的增稠作用。结果甚至较少量的添加剂就可很好地防止填充组合物发生滴流。根据配量不同可使添加剂发生浅表溶解(相当于溶胀或起始溶胀)或完全溶解。
本发明还涉及按照本发明制造填充组合物的方法，其特征在于，添加剂加到一种已配制好的含有至少一种增塑剂的基础填充组合物中，并被其充分地浅表溶解或溶解，该基础填充组合物含有所有其它以供填充组合物用的组份，按本发明所述的成品填充组合物的制备就只需通过加入该添加剂，从而引发添加剂与增塑剂之间的所述互相作用即可。这种方法因而具有这样的优点，即填充组合物不需象以前那样要贮存备用，而是只在需要时对成品填充组合物进行最终混合即可。
这就提供一种生产带有本发明填充组合物的光导部件的方法，其特征在于，在光波导纤维芯线和/或光波导缆的制造现场将基础填充组合物与添加剂混合，并将此时所得到的成品填充组合物以连续过程充填入该光波导纤维芯线和/或光缆中。
本发明还涉及一种光导部件，特别是光缆和/或光纤维芯线，其特征表现于，它包含根据权利要求1-12中任一项的填充组合物。
下面将根据附图详细说明本发明及其发展。
附图中：
图1表示一种光导部件，其形式为在保护套内填有本发明之填充组合物的空心纤维芯线，
图2表示光缆剖面，它填有本发明填充组合物作芯填充，以及
图3表示用本发明填充组合物充填光导部件的装置。
图1表示一种所谓的中空纤维芯线GA(光波导纤维芯线)，其中在塑料和/或金属的保护套SH内排列至少一根光波导体LW，其外部紧裹着一层保护涂层CT。围绕光波导体LW四周的填充组合物FC对该光波导体提供了柔软埋置体。这种填充组合物含有至少一种增塑剂，以及能与增塑剂相互作用的添加剂，后者被增塑剂浅表溶解或溶解。由于按此方式制造的填充组合物具有的良好性能，它可在较大的温度范围内应用，虽然它足够柔软能保护光波导体LW，同时又足以防止滴流。
图2表示一种光缆OC，该光缆包含三根光波纤维芯线GA1、GA2和GA3，其结构与图1相当。其每一均含有至少光波导体LW1、LW2和LW3，并被相应的保护层(涂层CT1、CT2和CT3)紧裹着。此外，在每一个相关的保护套SH1-SH3内填充组合物FC1-FC3，该填充组合物含有增塑剂和添加剂，后者被增塑剂浅表溶解或溶解。在光波导纤维芯线GA1-GA3相互绞合成束后的外部三角形空间最好用一种芯填充组合物FCS填充，后者将直到光缆外壳CS内壁的内部空间完全填满。用这种方式形成长的防水光波导缆线，它对光波导纤维芯线GA1-GA3以及包含其中的光波导体LW1-LW3提供了一种光学上的机械保护。
亦有可能，组件OC只形成一条光导体束(需要时去掉了外保护壳CS或者只采用缠绕层或套网来代替CS)。而且若干这样束可绞合成缆，在这种情况下，在这种束的外面罩上缆的外保护壳，其三角形空间仍用芯填充组合物FCS填充。
根据本发明的填充组合物所采用之组成将在下面逐一加以较详细的叙述：增塑剂：
优先采用的增塑剂在20℃为流体。最好采用PVC-增塑剂。亦可采用各种类型的增塑剂，特别是各类PVC-增塑剂。优先采用含至少一种酸酯的增塑剂。特别适宜的是采用羧酸酯类，特别是芳香族聚羧酸酯和/或脂族聚羧酸酯或其混合物。亦有可能采用邻苯二甲酸酯，偏苯三酸酯或者己二酸、癸二酸或壬二酸的聚酯，脂肪酸酯作增塑剂。
亦有可能以环氧增塑剂类作增塑剂，增塑剂或环氧增塑剂的分子应最好含至少一个极性基团，特别是以官能团或杂原子形式。特别有利的是采用羧基、羟基、酸-基团或醚基作增塑剂。作为杂原子优选采用氮、磷或卤素原子。增塑剂的极性分子以极性最好强于纯烃化合物或强于纯聚烯烃的极性。
优先选择的增塑剂应不会浅表溶解或影响所采用的保护壳材料，如图1中的SH和/或图2中的SH1-SH3以及CS。举例而言，如果保护套由聚烯烃类组成，例如聚丙烯，聚乙烯，聚甲基戊烯等，则可能的增塑剂宜考虑那些极性高于上述保护壳的增塑剂(即上面所列的全部增塑剂)。
在总的填充组合物中增塑剂的含量宜选择在99％(重量)和80％(重量)之间，特别是在99％(重量)和92％(重量)之间。添加剂：
作为添加剂(有时可能采用多种不同的添加剂)特别适宜的是那些与该增塑剂可同时使用(即增塑化剂在化学中通用的情况)的物质。举例而言，优选将PVC增塑剂与含PVC的添加剂一起使用。如果拟采用环氧类增塑剂作增塑剂，则将采用能被环氧类塑化剂浅表溶解和/或溶解的物质，特别是例如环氧物化作为添加剂。
所有的极性固体物质特别适合作为制备所需类型的浅表溶解凝胶的添加剂。
这类凝胶的优点首先在于，极性固体物质，例如PVC在PVC增塑剂中溶解极快，从而取得理想的分布。它对于填充组合物的均匀单一性的结构有特殊的意义。制造这种凝胶或填充组合物的方法是极其简单的并且不要求特殊工艺技术。优选是在热的条件下(在温度范围为100℃-160℃内)将添加剂搅拌地加入到增塑剂中，并在其中经短时间(在60秒-600秒)的浅表溶解和/或溶解或者发生所需的互相作用。
较少量的添加剂足以得到所需凝胶状的填充组合物。添加剂占总填充组合物的量小于20％(重量)是适宜的，优选小于10％(重量)，特别优选小于8％(重量)。
添加剂在填充组合物中的最少量为1-3％(重量)是有利的。
在一种或多种添加剂完全溶解时，粉末粒料转变成溶液。另一方面在一种或多种添加剂溶胀/起始溶胀时，粉末粒料只发生和增大其体积，因此与PVC发生完全溶解，而与PS/PC/PBT则发生颗粒溶胀。
一种或多种添加剂的作用类似于填充组合物中通用的增稠剂或触变剂，所以，其它的此类添加剂在本发明的填充组合物中，一般说来可被略去。补加物：
除了已经提到的主要决定填充组合物行为的增塑剂和与其进行相互作用达到浅表溶解或溶解的添加剂外，可根据所需应用添加另一些补加物：a)小珠粒，特别是空心小珠粒。
采用此类小珠粒，特别是Nobel Industries公司商标为“Expancell”的小珠粒，该小珠粒的外径(颗粒大小)宜显著地小于光波导体的直径，即小于100μm，优选采用直径小于50μm，特别优选小于10μm的小珠粒。
小珠粒在总填充组合物的加入量定在1％(重量)-4％(重量)之间，特别是在2％(重量)-3％(重量)之间。
特别合适的易溶于上述所有液体增塑剂中的极性固体物质是PVC，甲基纤维素，纤维素衍生物，醋酸纤维素，丙酸纤维素，PC，ABS，PBT和环氧化物。
后面提及的物质PC，ABS，PBT和环氧化物皆为极性固体物质，这些物质在提及的增塑剂中溶解或溶胀。
下列例子给出能满足对光缆或中空纤维芯线所用填充组合物的要求配方：例1：
在含96％(重量)Palamoll 652(Fa.BASF)的增塑剂和含1％的用作PVC的稳定剂和用作抗氧化剂的稳定剂Irganox 1010(CibaAdditize，Frankfurt)中，在140℃下搅拌加入3％Vinnol EG70(Fa.Vinnolit Kunststoff/Ismaning)作添加剂。
该均相液体冷却后，生成具有下列性质的凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：200l/100mm
20℃下粘度：15,000mPa·s
凝固点：＜-30℃
将此凝胶灌入30cm长的中空纤维芯线管中(参见图1)并垂直置于不同温度下的带循环空气的干燥箱中。
该组合物的滴流点＞80℃。例2
在含95％(重量)Palamoll 652(Fa.BASF)的增塑剂和1％的用作抗氧化剂的稳定剂Irganox 1010中，在140℃下搅拌加入4％Vinnol EG70作添加剂。
该均相液体冷却后，生成具有下列性质的凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：183l/10mm
20℃下粘度：26000mpa′
凝固点：＜-30℃
将此凝胶灌入30cm长的中空纤维芯线管中，并垂直置于不同温度下的带循环空气的干燥箱中。
该组合物的滴流点＞80℃。例3
在含95％(重量)Palatinol AH(Fa.BASF)的增塑剂和1％的用作PVC的稳定剂的稳定剂Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下搅拌加入4％Vinnol EG70(Fa.VinnolitKunststoff/Ismaning)作添加剂。
该均相液体冷却后，生成具有下列性质的凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：264l/10mm
20℃下粘度：8000mpa′s
凝固点：＜-45℃
将此凝胶灌入30cm长的中空纤维芯线管中，并垂直置于不同的温度下的带循环空气的干燥箱中。
该组合物的滴流点＞80℃。例4
在含96％(重量)Palatinol AH(Fa.BASF)的增塑剂和1％的用作PVC的稳定剂的稳定剂Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下搅拌加入3％Vinnol EG70(Fa.VinnoliteKunststoff/Ismaning)作添加剂。
该均匀液体冷却后，生成具有下列性质的凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：350l/10mm
20℃下粘度：5000mPa′s
凝固点：＜-45℃
将此凝胶体灌入30cm长的中空纤维芯线管中，并垂直置于不同温度下的带循环空气的干燥箱中。
该组合物的滴流点＞80℃。例5
在含95％(重量)Palatinol 11(Fa.BASF)的增塑剂和1％的用作PVC的稳定剂的稳定剂Irganox 1010(Fa.Ciba Additive/Frankfurl)中，在140℃下搅拌加入4％Vinnol EG70(Fa.VinnoliteKunststoff/Ismaning)作添加剂。
该均相液体冷却后，生成具有下列性质的凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：140l/10mm
20℃下粘度：6000mPa′s
凝固点：＜-40℃
将此凝胶灌入30cm长的中空纤维芯线管中，并垂直置于不同温度下的带循环空气的干燥箱中。
该组合物的滴流点＞80℃。例6
在含95％(重量)Palatinol AM(Fa.BASF)的增塑剂和1％的用作PVC的稳定剂的稳定剂Irganox 1010(Fa.Ciba)中，在120℃下搅拌加入2％(重量)Vinnol EG70(Fa.Vinnolite Kunststoff)作添加剂和2％(重量)Expancell(Fa.Nobel Ismaning)作空心小珠粒。
冷却后，生成具有下列性质的非均相凝胶：
-40℃下锥形漏斗穿透度：300l/10mm
20℃下粘度：17000mPa′s
凝固点：＜-45℃。
本发明的填充组合物的加工及其在制造光缆领域的应用将根据图3详细叙述。其中，首先假定要制造如图1所示的光导组件，即特别是空心光纤维芯线。此光波导体或光波导体LW缠绕在贮存辊VS上并进入挤压机Ex。此挤压机的作用在于加覆外保护套SH，致使在其出口获得成品光导组件，例如其形式为空心纤维芯线GA。
填充组合物在现场加工是适宜的，即直接在挤压机EX区内，并且是“在线”的，即连续的加工过程。有利的方式是在第一贮缶BT1中放入粉末状的添加剂FCP，而在第二个贮缶BT2中则含有已配制好的基础填充组合物FCW，特别还有液体增塑剂，以及需要时还有空心小珠粒，基础填充组合物含有成品填充组合物的所有组份，仅未含为浅表溶解/溶解所需的添加剂。基础填充组合物FCW和添加剂FCP一同进入混合装置MX，在该装置中实现优选的粉末状添加剂组份FCP同其余的基础填充组合物FCW的优选液体组份均匀混合。在混合过程中基础填充组合物FCW的液体增塑剂和添加剂FCP两者之间已开始相互作用(软化或溶解)，并且这种相互作用特别是可通过搅拌器MX区内较高的温度，例如100℃-160℃而加速。这样得到的成品填充组合物FC通过相应的管线送到挤压机Ex的挤压头处，优选在保护套的拉伸的头部，并灌入拉伸头的内部。通过这种方法就保证将图1中所示的保护套SH的内部空间全部完全地填满。
如果要用图3的装置制造图2所示的光缆，则从一个或多个贮存辊VS引出一束或多束，并送入挤压机Ex的内部，并在此处为成品光缆OC加覆外套CS。
Claims (15)
1.一种用于至少带有一根光波导体(LW)的细长光导部件(GA)的填充组合物，该填充组合物(FC)包含至少一种增塑剂，其特征在于，在该填充组合物(FC)中加入至少一种能与该增塑剂相互作用并能被该增塑剂溶解和/或浅表溶解的添加剂。
2.根据权利要求1的填充组合物，其特征在于，采用PVC增塑剂作增塑剂。
3.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，至少一种羧酸酯被用作增塑剂。
4.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，采用那种与所用的特定增塑剂同时使用的添加剂。
5.根据权利要求4的填充组合物，其特征在于，在采用PVC增塑剂的同时，也采用PVC作添加剂。
6.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，添加剂以粉末形式混合到填充组合物中。
7.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，添加剂以尽可能细的形状加到填充组合物中。
8.根据权利要求6或7的填充组合物，其特征在于，添加剂的颗粒大小选在1μm-100μm之间，特别是10μm-50μm之间。
9.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，添加剂在填充组合物中所占含量低于20％(重量)，优选低于10％(重量)，特别是低于8％(重量)。
10.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，采用含有至少一个极性基团的物质作添加剂。
11.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，采用甲基纤维素、纤维素衍生物，醋酸纤维素，丙酸纤维素，PC，ABS，PBT，环氧化物作添加剂。
12.根据上述任一权利要求的填充组合物，其特征在于，增塑剂在填充组合物中的含量在99％(重量)-80％(重量)之间，优选的在99％(重量)-92％(重量)之间。
13.一种光导部件，特别是光缆和/或光纤维芯线形状的光导部件，其特征在于，它含有根据权利要求1-12中任一项的填充组合物。
14.一种根据权利要求1-12中的任一项的填充组合物的制造方法，其特征在于，添加剂加到已调制好的、含有至少一种增塑剂的基础填充组合物中，并且该添加剂能被这种增塑剂所浅表溶解。
15.一种含有根据权利要求1-12中任一项的填充组合物的光导部件(GA)的制造方法，其特征在于，基础填充物(FC)是在光波导纤维芯线(GA)和/或光波导体缆(OC)的制造现场与添加剂进行混合，所得到的成品填充组合物以连续的工艺程序注入所生产的光波导纤维芯线(GA)和/或光缆(OC)中。
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