CN1392427A - 光纤光缆 - Google Patents

Abstract

光纤光缆。该光纤光缆包括：一缆芯，该缆芯通过用一衬垫组元包覆带涂层的光纤或成组的带涂层的光纤的外围而形成；一张力组元；以及一全部包覆缆芯和张力组元的热塑性树脂护套，其中，衬垫组元包括由非吸水性纤维和吸水性纤维构成的混合纤维。

Description

光纤光缆

                    技术领域

本发明涉及一种通过将带涂层的光纤做成光缆而制造的光纤光缆。

                    背景技术

近年来，随着对大容量数据传输的需求的增长，允许大容量通讯的光纤光缆拓宽了其应用领域，而用作长途通讯网络的干线。同时，随着诸如以因特网为代表的个人通讯线路应用的大量增长，构筑光缆网络比过去任何时候都急迫。

在这样的情况下，光纤光缆被用于各种环境，于是在热阻和防水性上表现优异的光缆的开发就变得重要起来。通常，极为可能的是，在用于地下安装的光纤光缆的情形下，光缆的护套被破坏，导致水渗到光缆中，且光缆中的光纤被长时间浸泡。于是，为了防止水渗入光缆和水在纵向上迁徙，已有了多种挡水部件，并采用了多种防水方法。

此外，光纤光缆的特性非常依赖于其包覆材料等的特性，而不是其带涂层的光纤的特性。例如，传输损失因微小弯曲而增加，该弯曲因为包覆层的大小变化而影响带涂层的光纤。

图3示出了近来提出的防水光纤光缆的一个示例。光纤光缆31具有：缆芯，该缆芯通过用衬垫组元37包覆多条光纤带32的外围而形成，该衬垫组元通过卷绕在一个方向上具有吸水性的线状纤维33形成；设置在缆芯外部的张力组元34；以及护套35，该护套全部包覆了缆芯和张力组元，且该护套由热塑树脂等构成。

在此传统光纤光缆中，具有吸水性的衬垫组元37被用作挡水措施，并起到了其作用。

此外，在这种类型的光纤光缆中，一般将线状纤维33用作具有吸水性的衬垫组元37，该线状纤维是一种超级吸水聚合物，例如聚丙烯酸基聚合物和聚乙烯醇基聚合物。当线状纤维33用作衬垫组元37时，一般是在一固定方向上或一相反的方向上将线状纤维33以螺旋的方式缠绕在带涂层的光纤上。

在这种传统技术中，需要注意衬垫组元的吸水和膨胀。即，需要选择超级吸水聚合物来形成线状纤维，并形成密度上尽可能小的衬垫组元，以使纤维更便于吸水膨胀。然而，已经发现，当形成衬垫组元的纤维在低密度下使用时，其吸水和膨胀特性是令人满意的，但是热导致的大收缩发生，且线状纤维因光缆制造后的高的温度滞后而收缩。因此，特别是当线状纤维在一固定的方向上或在一相反的方向上缠绕时，线状纤维可能过度拉紧带涂层的光纤而增加传输损失。

                      发明内容

本发明是一种光纤光缆，包括：一缆芯，该缆芯通过用一衬垫组元包覆带涂层的光纤或成组的带涂层的光纤的外围而形成；一张力组元；以及一全部包覆缆芯和张力组元的热塑性树脂护套，其中衬垫组元包括由非吸水性纤维和吸水性纤维构成的混合纤维。

本发明的另外的和其它的特征和优点将因以下结合附图的说明而更充分地显现。

                       附图说明

图1是示出本发明实施例1中获得的光纤光缆的横截面结构的示意图；

图2是示出本发明实施例2中获得的光纤光缆的横截面结构的示意图；

图3是示出传统光纤光缆实施例的横截面结构的示意图；

图4是一曲线图，显示了实施例1中使用的根据本发明的传输损失的增加和衬垫组元的热收缩程度之间的关系；以及

图5是一示意图，用以说明证实光纤光缆的阻水性能的实验方法。

                        具体实施方式

根据本发明，制备以下部件：

(1)光纤光缆，该光纤光缆包括：

一缆芯，该缆芯通过用一衬垫组元包覆带涂层的光纤或成组的带涂层的光纤的外围而形成；

一张力组元；以及

一全部包覆缆芯和张力组元的热塑性树脂护套，

其中衬垫组元包括由第一非吸水性纤维和吸水性纤维构成的混合纤维；

(2)如以上项(1)描述的光纤光缆，其中，当衬垫组元在130℃的温度保持30分钟时，衬垫组元的热收缩程度为1.0％或更小；以及

(3)如以上项(1)或(2)描述的光纤光缆，其中，衬垫组元包括该混合纤维和第二非吸水性纤维。

根据本发明，通过采用作为衬垫组元的纤维，可以抑制衬垫组元的热收缩，可以减弱衬垫组元导致的带涂层光纤的拉紧，且作为结果，可以减小传输损失的增加，而该纤维通过将不具有吸水性的纤维和具有吸水性但具有高度热收缩的纤维混合而形成。

本发明的光纤光缆的优选实施例将在以下得以详细描述。

在本发明中，带涂层的光纤不仅指设置有包覆层的光纤，还指其中多条光纤得以共同包覆的成组光纤，例如光纤带、光纤束等等。

本发明使用的带涂层的光纤由一条或多条具有约100μm至250μm外径的光纤构成，该光纤上涂覆有树脂涂层。光纤是选自石英光纤、多组分光纤和塑料光纤中的一种。涂层不具体限定，只要它由硅树脂、尼龙树脂、紫外线固化丙烯酸基树脂等构成，且涂覆至约100μm至300μm的层厚。

在本发明中，光缆可以通过层压多条(优选地约2至10条)带涂层的光纤并将这些光纤用作一共同体而构成。

本发明使用的衬垫组元的特征在于，含有由非吸水性纤维和吸水性纤维构成的混合纤维。

本发明使用的非吸水性纤维优选地是不吸水的且具有低热收缩度的纤维，例如聚丙烯纤维、尼龙纤维、聚酯纤维等等。非吸水性纤维的热收缩度优选地是0.1％至0.5％，更优选地为0.2％或更小、且0.1％或更大。

此外，作为本发明中使用的吸水性纤维，可以使用的是聚丙烯酸基纤维、聚乙烯醇基纤维等等。这些纤维具有高的热收缩度，但却是吸水的。这些纤维吸收其重量的50倍的水。该吸水性纤维的热收缩度优选地为0.5％至5％，更优选地为约3％。

混合纤维通过将具有高热收缩度的吸水性纤维和具有非吸水性能和低热收缩度的纤维一起混合并纺丝而形成。在此混合工序中，可以改变混合比以调整混合纤维的热收缩度。在获得具有1％的热收缩度的混合纤维的情形下，相对于混合纤维的总量，吸水性纤维的混合比在质量上约为20％至80％，虽然该混合比根据所用的纤维类型变化。另外，混合纤维的尺寸通常为2,000至10,000旦尼尔(denier)，且优选地为3,000至6,000旦尼尔。

本发明中使用的衬垫组件中所用的是混合纤维。本发明中所需要的效果不能用纱线并丝获得，该纱线并丝通过简单地一起搓捻非吸水性纤维和吸水性纤维形成。虽然以上现象的详细原因并不清楚，但是，可能是因为在简单的纱线并丝被加热时在其中产生了缠绕收缩。

另外，除了混合纤维中包括的非吸水性纤维外，本发明中使用的衬垫组元可以包括其它(第二)非吸水性纤维。作为第二非吸水性纤维，可以使用与混合纤维中使用的非吸水性纤维相同的或不同的非吸水性纤维。在此情形中，该非吸水性纤维的混合比相对于衬垫组元的总量在重量上优选地为约5％至50％。

通过以此方式在衬垫组元中混合第二非吸水性纤维和该混合纤维，不仅在混合纺丝工艺中，而且还在光纤光缆的制造过程中，衬垫组元的热收缩度可以容易地调节。此外，因为非吸水性纤维比吸水性纤维更便宜，所以与具有仅由混合纤维制造的衬垫组元的光纤光缆相比，具有混合有第二非吸水性纤维的衬垫组元的光纤光缆可以以更低的成本制造。

通过以如下方式将混合纤维、或混合纤维和非吸水性纤维贴附到带涂层的光纤或成组的带涂层的光纤的外围，本发明中使用的衬垫组元得以形成，该方式即，在沿带涂层的光纤的纵向上缠绕和/或粘接用于衬垫组元的纤维。该层的厚度根据要制造的光纤光缆的直径适当地设定。

另外，当衬垫组元在130℃的温度保持30分钟时，本发明中使用的衬垫组元的热收缩度通常等于或小于1.0％，优选地等于或小于0.8％，更优选地等于或小于0.4％。当衬垫组元在70℃的温度保持6小时时，如果热收缩度高于1.0％，则传输损失的增加变为等于或高于0.1dB/km。在此情形下，当有高温历史时，或当衬垫组元在使用的同时遭遇高温条件时，它有时不能经受长期使用。

此特性不仅具有防止传输损失增加的功效，该传输损失在光纤光缆暴露在如上所述的高温下时因衬垫组元拉紧带涂层的光纤而导致；而且还具有防止纤维微小弯曲的作用，该微小弯曲在光纤光缆的生产过程中因涂覆热塑性树脂时的加热而导致。

作为本发明中使用的张力组元，钢丝是特别适合的，另外，优选的是凯芙拉(杜邦公司制造的聚芳酰胺(polyaramide)纤维的商品名)、FRP(纤维增强塑料)等。适当数量(一根或多根)的张力组元可以以在沿缆芯的纵向上粘接的方式而被应用。优选的是，将其环绕芯部的外围设置在彼此基本对称的位置上。

作为本发明中使用的护套的材料，可以使用热塑性树脂，例如聚氯乙烯、聚乙烯、尼龙和氟化乙烯丙烯，该护套用于全部包覆该缆芯和该张力组元。作为包覆部件，环绕缆芯和张力组元的材料的挤压涂层是优选的。然而，也可以使用其它的传统方法。

在本发明中，带涂层的光纤的材料、结构等，张力组元和用热塑性树脂形成的护套并未具体限制。

此光纤光缆可以独立地用作常用的光通讯光缆，它也可以在被埋置于电缆中的状态下使用。具体地，光纤光缆可维持良好的传输特性和阻水性能，使得它更适宜使用，即使用在有较大环境变化的条件下，例如室外安装。

此外，本发明特性数值的测量如下进行：

(1)热收缩度

具有1300mm长度的五个试样得以随机抽样。试样被施加以初始载荷，其后以1000mm的间隔作出刻度标记。在130℃的温度加热试样30分钟后，它们取出冷却到室温。试样被再次施加以初始载荷，测量刻度标记间的距离。对于每一个试样，计算收缩度，且求出五个试样的收缩度的平均值。

(2)传输损失的增加

具有1000m长度的盘绕光纤光缆保持在70℃的恒温槽中6小时，用OTDR(光学时域反射测定法)测量1.55μm波长的传输损失。获得的传输损失与用同上述相同方法测量的传输损失相比较，不同之处在于采用了保持在常温下的光缆，以求其增量。

根据本发明，通过混合具有高热收缩度的吸水性纤维和非吸水性纤维所获得的混合纤维被用作衬垫组元，该非吸水性纤维例如是聚丙烯、尼龙和聚酯，籍此可以抑制衬垫组元的热收缩。结果，带涂层光纤因衬垫组元导致的拉紧可以降低，以减小传输损失的增加。具体地，如果衬垫组元的热收缩度被调整至等于或小于1.0％，则可以获得将传输损失的增加减小至0.06dB/km或更低的优异效果。

另外，此光纤光缆没有防水性能方面的实际问题，且可有利地在苛刻环境下长期使用。本发明的光纤光缆改善了热阻和防水性能。

接着，本发明的实施例将结合附图得以示出。然而，本发明不限于以下显示的实施例，且可以在权利要求所述的范围内采用多种模式。

此处应当注意的是，在图1、2和3中，空白部分与衬垫组元内的纤维的剖面一起显示。这是为了易于理解附图。无需说明的是，在衬垫组元的横截面上实际上几乎不存在空白部分，因为形成衬垫组元的纤维实际上紧密地缠绕在带有涂层的光纤带上。

示例

实施例1

图1所示的光纤光缆11如下制备：光纤带12通过在四根裸石英光纤外围涂覆紫外线可固化树脂制造，每根光纤具有120μm的外径。缆芯通过将由在一个方向上缠绕混合纤维13形成的衬垫组元17包覆到成组的带涂层的光纤的外围而获得，该成组的带涂层的光纤包括六条光纤带的层压体。每个均由芳香族聚酰胺纤维形成的两根张力组元14设置在沿缆芯外侧的纵向上。缆芯和两根张力组元14共同地被由热塑性树脂(聚氨酯丙烯酸酯基树脂)构成的护套15包覆，以制备具有约10mm直径的光纤光缆。衬垫组元17用通过混纺非吸水聚酯纤维和吸水聚丙烯酸纤维获得的混合纤维形成。衬垫组元17的热收缩度通过改变非吸水性纤维和吸水性纤维的混合比而改变。测量衬垫组元17的热收缩度和光缆的传输损失的增加，获得示于下表1的结果。图4是通过描绘该结果获得的曲线图。通过将在130℃的温度保持30分钟的衬垫组元17的热收缩度减小至1.0％或更小，在70℃的温度维持6小时的光缆的传输损失的增加得以成功地减小至小于0.1dB/km，这是实际有效值。

表1

衬垫组元的热收缩度(％)(在130℃保持30分钟)	传输损失的增加(dB/km)(在70℃保持6小时)
		0.2	0.02
0.4	0.02
		1.0	0.06
3.0	0.48

实施例2

图2所示的光纤光缆21按照与实施例1的光纤光缆11的相同方式制备。通过用衬垫组元27包覆六条四芯光纤条22的层压体的外围获得的缆芯、与设置在缆芯外侧的张力组元24共同地由包括热塑性树脂的护套25包覆，在这一点上，光纤光缆21相似于实施例1的光纤光缆11。

然而，除了通过混纺非吸水性聚酯纤维和吸水性聚丙烯酸纤维获得的纤维23以外，衬垫组元27包括非吸水性聚丙烯纤维26，在这一点上，光纤光缆21不同于实施例1中的光缆。

此外，实施例1和2的光纤光缆11和21的阻水性能通过下述方法测试。

即，如图5所示，100cm的静水压通过染色的水39施加在光纤光缆试样38的横截面上，且保持24小时。于是，测量水的移动长度。此测试在实施例1和2中的具有衬垫组元的试样上进行，该衬垫组元的热收缩度为1.0、0.4和0.2。对于实施例1中的试样，水的移动长度为43至55cm，对于实施例2中的试样，该长度为50至67cm。

在两种情形中，水的移动长度在100cm内。因此，证实纵向上水的移动得以有效防止，且光纤光缆没有实用问题。

本发明已经参照当前的实施例进行说明，但是本发明不限于说明的任何细节，除非另有说明，否则本发明可在所附权利要求设定的其精神和范围内得以多样化地实施。

Claims (9)

1.一种光纤光缆，该光纤光缆包括：

缆芯，该缆芯通过用一衬垫组元包覆带涂层的光纤或成组的带涂层的光纤的外围而形成；

张力组元；以及

全部包覆所述缆芯和所述张力组元的热塑性树脂护套，

其中，所述衬垫组元包括由第一非吸水性纤维和吸水性纤维构成的混合纤维。

2.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，当所述衬垫组元在130℃的温度保持30分钟时，所述衬垫组元的热收缩程度为1.0％或更小。

3.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，所述衬垫组元包括该混合纤维和第二非吸水性纤维。

4.如权利要求3所述的光纤光缆，其特征在于，该非吸水性纤维的混合比相对于该衬垫组元的总量在重量上约占5％至50％。

5.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，该吸水性纤维的混合比相对于混合纤维的总量在重量上约占20％至80％。

6.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，该混合纤维的尺寸为2,000至10,000旦尼尔。

7.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，当所述衬垫组元在130℃的温度保持30分钟时，该衬垫组元的热收缩度为0.8％或更小。

8.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，形成该混合纤维的非吸水性纤维是选自包括聚丙烯纤维、尼龙纤维和聚酯纤维的组中的至少一种纤维。

9.如权利要求1所述的光纤光缆，其特征在于，该吸水性纤维是选自包括聚丙烯酸纤维和聚乙烯醇纤维的组中的至少一种纤维。

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