CN1384856A - 可挤出的热塑性材料和由这种材料制备的纤维微型组件 - Google Patents
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Abstract
该材料能够用来制备薄膜。它由含有烯烃聚合物和填料含量占组合物的25－65wt%的组合物构成,以非粉碎状态的所述材料具有在6MPa－20MPa范围内的牵引强度和在50－300%范围内的断裂伸长率。
Description
本发明涉及适合于制备薄膜的可挤出材料，该材料包括烯烃聚合物。本发明的主要、但非排它的应用在于制备适合于引入电缆如在文件EP-A-0468878中所述的电缆的铠装光学纤维微型组件的外鞘，该文件可以作为参照。
在某些应用中，和尤其当制备包括一起用密封胶包封在挤出支持包层内的一束相互接触的铠装光学纤维的微型组件时，希望满足在某种程度上相互抵触的条件。例如，尤其当制备微型组件时，通常希望同时获得以下条件：
·作为薄膜(如果可能，约0.1mm厚)挤出的适应性；
·在材料和通常的密封胶之间的相容性；
·强度足以使形成薄膜形式后的材料可以在后续操作过程中进行处理，没有任何撕裂的危险；
·在安装热塑性材料的外包层时发生的加热过程中，在微型组件外鞘的膜和纤维之间无粘合力；
·在微型组件的生产过程中保持适当的圆柱形，同时将微型组件组装在一起以制作成电缆；
·在用于制备微型组件的外鞘挤出过程中或在冷却过程中收缩率小，以避免使光学纤维受压迫；
·材料应易于着色，以便能够识别微型组件；
·材料应仅能拉伸至有限的程度，使得容易剥离微型组件，以便制作用于纤维连接的端点；和
·高度的耐受在电缆上进行的操作的过程中使用的化学品的性能，例如耐清洁性溶剂性。
当制造光缆时，以上特征的一些是必需的，尤其机械强度(包括在热老化过程中)，以及与密封胶和在将光学纤维与接头连接之前用于清除密封胶和灰尘的清洁性溶剂的相容性。然而，机械强度是不利于使用的方便性的，因为具有高水平断裂伸长率的坚固鞘膜使得很难剥离微型组件，来露出纤维的端部。
电绝缘材料是已知的(GB-A-2110696)，它包括至少部分交联的聚合物的合金，尤其含有具有多于40％乙酸乙烯酯的乙酸乙基烷基酯(EVA)的共聚物与浓度足以使材料防火的无机填料。交联的目的是使得可以具有高浓度的填料。
本发明尤其寻求提供能够作为薄膜挤出和在所获各种结果之间存在令人满意的平衡的材料。为此，本发明特别是提出了能够作为薄膜挤出的材料，该材料由含有至少一种(和可能多种)几乎非交联的热塑性烯烃聚合物和填料含量占组合物的25-65wt％的组合物构成，非粉碎状态的所述材料具有在6兆帕(MPa)-20Mpa范围内的牵引强度和在50-300％范围内的断裂伸长率。
术语“几乎非交联的”用来指在商业中以这种方式描述的，和因此没有明显的交联和不含交联剂如过氧化物(痕量除外)的聚合物。
因为不存在任何交联，避免了“凝胶”的形成，其中这些凝胶妨碍了薄膜挤出，以及降低了会对纤维产生应力的后挤出收缩率。
根据肖氏D标准的材料的硬度有利地在35-55的范围内。
当使用该材料来制备微型组件外鞘时，选择根据肖氏D标准的硬度超过35使得可以保证有令人满意的圆柱形和避免其中在制作连接所必需的弯曲过程中能够形成尖锐的弯曲或“扭折”的“扭折”作用。
因为有限的断裂伸长率，尤其由于存在填料，可剥离性是令人满意的，不需求助于特殊的工具。以上最低特性，尤其牵引强度和断裂伸长率确保了材料在处理过程中不过分易碎。尤其，以上最小值使得可以预先进行电缆生产或制作连接所需的处理，不会有过度的损坏危险。
上述最低填料浓度用于减少在电缆生产过程中温度发生变化时材料的膨胀和收缩。足量填料的存在使得可以避免出现微型组件彼此粘着，粘着于铠装纤维，或粘着于外包层的任何风险。
所用填料通常是无机填料。尤其，有可能使用(任选水合的)氧化铝、白垩、高岭土、滑石、硅石、氢氧化镁和它们的混合物。所有这些填料降低了断裂伸长率和在温度变化过程中的膨胀或收缩。此外，它们增加了热惯性和热容量。上述最高填料浓度能使粘度保持在与挤出薄膜相容的水平。
适合的烯烃聚合物基本与目前通常使用的那些相同。尤其，能够提及以下物质：
·PE：聚乙烯；
·PP：聚丙烯；
·EPR：乙烯丙烯橡胶；
·EPDM：烯丙烯二烯三元共聚物；
·EVA：乙烯和乙酸低级烷基酯(尤其乙酸乙烯酯)的共聚物；
·EBA：乙烯和丙烯酸低级烷基酯的共聚物；
·EEA：乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；
·EMA：乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
·VLDPE：极低密度聚乙烯；
·丙烯酸或马来酸酐接枝聚合物；
·PVC：聚氯乙烯；
·它们的混合物和共聚物。
各种聚合物不完全相互等同。通常，应该使用烯烃聚合物的混合物，其中组分之一是PE或PP，和另一种选自以上提及的其它聚合物。
如果第二种聚合物是EVA，那么应该使用乙酸乙烯酯共聚单体不多于30％的化合物，以便保持足够的硬度和机械特性。EBA、EEA和EMA具有类似于EVA的性能。EPR和EPDM应该配合使用乙烯浓度高得足以防止其具有接近于弹性体性能。
当使用首先由PE或PP和其次由EVA共聚物组成的聚合物时，理想的是使用具有40-80％EVA的组合物。
一般，可挤出材料还应包括低浓度(不超过几个百分点)的增塑剂如脂族油或邻苯二甲酸酯(例如邻苯二甲酸二辛酯或二癸酯)，己二酸酯，1，2，4-苯三酸酯等等。
当预期曝露于阳光时，混入提供防热或紫外线辐射的作用的物质。
在一些情况下，应该加入一种或多种硅烷或氨基硅烷，如：
·乙烯基三甲氧基硅烷；
·氨基丙基硅烷；
·氨基三甲氧基硅烷。
如果使用三烷氧基硅烷，希望避免使用具有5个以上碳原子的化合物。
硅烷用于增强填料和聚合物之间的粘结。
在没有交联剂的情况下，硅烷不会有产生交联的任何危险，另外，当使用该材料来制备光学纤维外鞘时，也不可能发生交联，因为在以后的挤出过程中达不到交联所需的温度。
本发明还提供了包括一束光学纤维和由可挤出材料的薄膜制成的环绕该束的外鞘的光学纤维微型组件，该微型组件特征在于外鞘由含有热塑性烯烃聚合物和填料含量占组合物的25-65wt％的组合物构成，以非粉碎(non-divided)状态的所述材料具有在6MPa-20MPa范围内的牵引强度(traction strength)和在50-300％范围内的断裂伸长率。
根据本发明的几种材料的性能在以下通过实施例给出，并与目前通常用于制备微型组件外鞘的参照材料进行对比。
叙述参照了唯一的附图，该图显示了当通过外包层压向其它微型组件时微型组件可能会采取的变形状态。
微型组件包括许多单独铠装的光学纤维10，它在需要易于撕裂的外鞘12中含有，以便能使纤维的端部因连接的目的而被剥离。外鞘12一般通过在被往下拉伸的同时挤出到光学纤维10的束上来构成，然后采取接近环形的形状，假如由纤维束提供的外形本身跟外周圆相差不远的话。外鞘紧紧压迫纤维，并引起它们相互挤压。在电缆内，由微型组件在彼此之上施加的压力能够改变微型组件的截面的形状，并能够引起它们采取例如如图所示的形状。
参照材料由具有0.92的标称比重和在190℃和21.6牛顿(N)的压力下具有0.3g/10分钟(g/10min)的熔体流动指数的聚乙烯构成。该材料通过挤出到四根光学纤维的束上来制备微型组件外鞘。以该方式制备的外鞘12具有1毫米(mm)的直径和0.12mm的厚度。挤出很容易进行，以及所得外鞘的确是圆柱形的。然而，当通过挤出以聚乙烯为基础的外包层来制作电缆时，用于挤出包层所需的热使微型组件变形和它们的外鞘趋向于彼此粘着和粘着于外包层，因此需要采取特殊的预防措施如在微型组件和包层之间插入一层或多层隔离带。
当使用根据本发明的材料时，这些困难被避免了。
实施例1
使用混合机来制备包括按重量计的以下物质的组合物：
·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔体流动指数为1.8g/10min的聚乙烯；
·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；
·130份氧化铝水合物；
·5份润滑剂(石蜡油)；和
·5份添加剂(抗氧化剂，硅烷，润滑剂)。
将各成分在至多160℃下混合10分钟。
在用圆筒混合机压延后，将材料切碎，然后在180℃和压力下模塑成适合于进行描述该材料特征的测量的板材形状。
用板材获得的机械特性如下所示：
·断裂强度＝11.4MPa；
·断裂伸长率＝125％；
·硬度＝45，根据肖氏D标准。
使用组合物来制备微型组件。为此，将它转变为颗粒状，再引入到具有45mm的直径，和24倍直径的长度的挤出机中。
从进料漏斗到挤出头，挤出温度是在130-165℃的范围内。
为了描述所得外鞘的特征，进行两种操作。
第一操作以100米/分钟(m/min)的速度进行，以便获得具有0.90mm的外径和0.12mm的径向厚度的管。
对于第二操作，类似以上方法进行，只是四种颜色的光学纤维经挤出机机头引入和同时注射密封胶以便形成组件。一旦挤出材料已经冷却，在料仓中将它收集，在那里，使它自由盘绕，但保持平整。
用这些外鞘获得的特性如下所示：
| 没有密封胶的组件 | 具有密封胶的组件 | |
| 初始特性 | BS＝4.5NBE＝138％ | BS＝4.6NBE＝112％ |
| 在6D芯轴上缠绕 | 良好 | 良好 |
| 在70℃下10天后 | δBS＝19％δBE＝15％ | δBS＝13％δBE＝13％ |
| 在70℃下10天和80℃下42天后 | δBS＝17％δBE＝20％ | δBS＝9％δBE＝11％ |
BS：以牛顿表示的断裂强度
BE：以％表示的断裂伸长率
δ：改变
这些结果显示，由本发明材料制备的外鞘首先提供了良好的耐热性，其次具有与填料良好的相容性。
实施例2
材料的组成与实施例1的组成类同，只是用以碳酸钙为基础的填料代替以水合氧化铝为基础的填料。在相同的条件下进行混合，以及以100m/min挤出具有0.8mm的直径和0.11mm的厚度的微型组件。以下的特性显示了这种配制料如何提供了具有足够耐化学品性的组件，尽管组件外鞘的厚度很小。
| 初始特性 | BS＝3.9N | BE＝155％ |
| 在20℃的乙醇中1小时后 | δBS＝1％ | δBE＝3％ |
| 在20℃的异丙醇中1小时后 | δBS＝5％ | δBE＝3％ |
实施例3
制备类似于实施例1的配制料，只是用高岭土填料代替氧化铝型填料，以及它的浓度降低至65份。石蜡增塑剂用己二酸异壬基酯类的油代替。
将各种成分引入到密炼机中，在至多大约160℃下混合，以及造粒。板块形状的材料的特性如下所示：
| 初始机械特性 | BS＝10.5MPa | BE＝157％ |
| 在70℃下老化10天 | δBS＝+1％ | δBE＝-13％ |
| 在80℃下老化42天 | δBS＝+7％ | δBE＝-19％ |
| 在70℃下10天后与Macroplast CF 300胶体的相容性 | δBS＝-15％ | δBE＝-18％质量变化＝7％ |
| 在40℃和93％相对湿度下42天，耐高温下的湿度的能力 | δBS＝-4％ | δBE＝-+2％ |
| 在20℃的灯油中浸渍24小时 | δBS＝-25％ | δBE＝-10％ |
| 在20℃的乙醇中浸渍1小时 | δBS＝-4％ | δBE＝-10％ |
| 在20℃的异丙醇中浸渍1小时 | δBS＝-6％ | δBE＝-4％ |
| 在20℃的异丙醇中浸渍1小时 | δBS＝-4％ | δBE＝-10％ |
| 硬度 | 45，根据肖氏D标准 |
使用相同的配制料，在如前面相同的条件下将具有四种光学纤维的微型组件制备成具有0.85mm的直径0.11mm厚外鞘。密封胶是购自Henkel的“Maroplast CF 300”。
用该组件获得的机械特性(mech.ch.)如下所示：
| 初始机械特性 | BS＝2.4N | BE＝105％ |
| 在70℃下10天后的mech.ch.变化 | δBS＝5％ | δBE＝4％ |
| 在70℃的Macroplast CF300中10天后的mech.ch.变化 | δBS＝0％ | δBE＝6％ |
| 在80℃下42天后的mech.ch.变化 | δBS＝2％ | δBE＝5％ |
| 在70℃的CF300中10天和在80℃下42天后的mech.ch.变化 | δBS＝-21％ | δBE＝-6％ |
| 在40℃和93％相对温度下42天后的mech.ch.变化 | δBS＝5.4％ | δBE＝0％ |
| 在灯油中24小时后的mech.ch.变化 | δBS＝11％ | δBE＝25％ |
| 在乙醇中24小时后的变化 | δBS＝8％ | δBE＝12％ |
| 在异丙醇中24小时后的变化 | δBS＝4％ | δBE＝13％ |
Claims (10)
1、适合于制备薄膜的可挤出材料，该材料包括至少一种烯烃聚合物，和特征在于它由含有至少一种几乎非交联的热塑性烯烃聚合物和填料含量占组合物的25-65wt％的组合物构成，以非粉碎状态的所述材料具有在6Mpa-20Mpa范围内的牵引强度和在50-300％范围内的断裂伸长率。
2、根据权利要求1的材料，特征在于它具有根据肖氏D标准的在35-55范围内的硬度。
3、根据权利要求1或2的材料，特征在于聚合物选自由以下物质构成的组：
·PE：聚乙烯；
·PP：聚丙烯；
·EPR：乙烯丙烯橡胶；
·EPDM：乙烯丙烯二烯三元共聚物；
·EVA：乙烯和乙酸低级烷基酯(尤其乙酸乙烯酯)的共聚物；
·EBA：乙烯和丙烯酸低级烷基酯的共聚物；
·EEA：乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；
·EMA：乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
·VLDPE：极低密度聚乙烯；
·丙烯酸或马来酸酐接枝聚合物；
·PVC：聚氯乙烯；
·它们的混合物和共聚物。
4、根据权利要求1、2或3的材料，特征在于填料选自由(任选水合的)氧化铝、白垩、高岭土、滑石、硅石、氢氧化镁和它们的混合物构成的组。
5、根据任一前述权利要求的材料，特征在于聚合物是包括属于PE或PP的一种组分和选自具有不多于30％乙酸乙烯酯共聚单体的EVA、EBA、EEA和EMA中的另一组分的烯烃聚合物的混合物，可能还有润滑剂和添加剂。
6、根据任一前述权利要求的材料，特征在于，除了任选的润滑剂和非交联剂的添加剂以外，它包括：
·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔体流动指数为1.8g/10min的聚乙烯；
·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；
·130份氧化铝水合物。
7、根据权利要求1-4中任一项的材料，特征在于，除了润滑剂和添加剂以外，它包括：
·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔体流动指数为1.8g/10min的聚乙烯；
·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；
·130份碳酸钙。
8、根据权利要求1-4中任一项的材料，特征在于，除了润滑剂和添加剂以外，它包括：
·50份的具有0.92的比重及在190℃和21.6N下的熔体流动指数为1.8g/10min的聚乙烯；
·50份含有18％乙酸乙烯酯的EVA共聚物；
·65份高岭土。
9、根据权利要求1-7中任一项的材料，含有一种或多种硅烷或氨基硅烷。
10、包括一束光学纤维和由可挤出材料的薄膜制成的环绕该束的外鞘的光学纤维微型组件，该微型组件特征在于外鞘由含有热塑性烯烃聚合物和填料含量占组合物的25-65wt％的组合物构成，以非粉碎状态的所述材料具有在6Mpa-20Mpa范围内的牵引强度和在50-300％范围内的断裂伸长率。
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