CN1393705A

CN1393705A - 组合模块光纤带

Info

Publication number: CN1393705A
Application number: CN02121776A
Authority: CN
Inventors: 威迪亚纳达·B·钱德拉艾; 肯尼思·W·杰克逊; 卡里奥菲里斯·康斯塔迪尼迪斯; 理查德·D·斯莫尔
Original assignee: PHITEL AMERICAN CO
Current assignee: PHITEL AMERICAN CO
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-01-29
Also published as: EP1273946A1; JP2003029108A; US20030002831A1; US6600859B2

Abstract

一种组合模块光纤带结构具有一条或多条分开的亚带，每一条亚带都被封装在第一基质内，第一基质在室温时具有较高的弹性模数。这些亚带被装配成平面阵列，然后被封装在第二基质内，第二基质在室温时具有较低的弹性模数。

Description

组合模块光纤带

技术领域

本发明涉及光纤带，特别涉及带粘结基质的布置以便容易接近带内的纤维和纤维亚单元。

背景技术

已能进行多通道传输的光缆的发展造成纤维粘结阵列的使用以致形成平面带，可被层叠在芯管或外壳内以产生高的操作容量。典型地，一条带例如可具有12根纤维，它们被基质保持在间隔开的平行阵列内。拼接和连接单根纤维可用拼接和连接整个平面带在一次操作内完成，只是纤维须被定位并固定在基质内。

在Jackson等的美国专利4,900,126号中(其内容被本文参照引用)曾示出一个粘结的光纤带，该光纤带具有互相接触的、在纵向上平行延伸的光纤的同平面阵列。每一根纤维都被封闭在内、外层的涂敷材料内，并有颜色辨认器用来把每一根纤维与其他纤维区分开来。内层具有的紫外线硬化粘结材料的模数约为1MPa，而外层具有的紫外线硬化粘结材料的模数约为1GPa以资进行机械保护。当将纤维设置成平行阵列时，在纤维本身之间及在纤维和带的包封之间就造成间隙，而该带也是由紫外线硬化的粘结材料制成的基质，其模数小于纤维上外涂敷层的模数，而大于内涂敷层的模数。该基质材料填充间隙并将纤维粘结在一起还粘结到包封上形成一个完整的带。该基质材料的模数和表面特性及其将每一纤维粘结到色彩辨认器材料上被这样安排使带间运动能够发生，这样当将光缆弯曲时，成叠的带便能相互相对滑动，而且有可能接近个别纤维。该带可被层叠，例如18条带，每条上有12根纤维可被封闭在一个芯管内制成具有216根纤维(或者如果偏爱的话，纤维可成为通道)的光缆的芯部。芯管本身的外直径(OD)只约为0.6英寸。这种安排今日已被广泛使用，现在已扩展到864根的设计和制造，较大的带状光缆已被证明对大多数目前的用途是合适的。

如在上述Jackson等的专利中指出的那样，当粘结材料被去除以便接近纤维时，每一根纤维的色彩辨认器材料不应从纤维上去除。因此粘结带的基质材料的界面粘结特性被这样选择使基质材料和上色材料的粘结界面比上色材料粘结到光纤最外面涂层上的粘结界面弱。在该专利发明的至少一个实施例中，在将基质粘结材料涂敷之前曾将防粘剂涂敷在上色材料上使基质材料容易从其上分离。但从带上分裂出分离出模块和从模块内分裂出纤维仍存在着问题。一般地说，当需要从带上分裂出一个或多个模块和从模块内分裂出一根或多根单独的纤维需要使用基质切割工具。这种工具通常包括具有切割刃的金属刀片用来将基质切开，但使用这种工具，操作时必须非常小心以免切伤或损害邻近的纤维。在上述Jackson等的专利的带子中，各根纤维在实际上是互相接触的，刀片的直的切割刃几乎肯定地会接触到纤维，要避免损伤纤维是极其困难的。这个问题由于实际情况还被复杂化，因为大多数这种分裂是在现场进行的、是在不理想的条件下进行的，安装工或分切工必须缓慢地进行并要极其小心。另外，例如在一条16根纤维的带子中，带子被分成4个模块，每个模块4根纤维，但要辨认模块之间的分离线并沿着该线切开是十分困难的。

在DeFabritis等的美国专利6,134,364号中(该专利被本文参改引用)曾示出一种光纤带，其中基质材料具有某些将在下面详细论述的特性，该特性由于增加带的可剥离性使我们容易接近纤维。由于可剥离性的增加，单根纤维或其组群能被分裂出而可使纤维潜在的操作减少。

光纤网络现在越来越接近终端用户。实际上，为了最佳的布线及与网络下面或最终的阶段接口，所需光纤的数目比起网络的主要或躯干部分所用的数目是相当小的。在达到最终极限时，一条单独的两根或四根纤维的带便可满足终端用户的所有需要，这取决于所使用的冗余水平。但低纤维支数的带会在生产上出现问题，主要是因为制造起来不经济，高生产率是与带内的纤维支数成正比。这个关系的造成是由于这样一个事实，即带子的最大线速(生产时)受到流体动力学和基质硬化速率的限制，这两者都比较不受带内纤维支数的影响。另外一个问题可能发生在带的包装上。一个卷绕在带子卷轴上的低纤维支数的带能够呈现不稳定性，至少部分由于其宽度小，这种不稳定性常会导致纤维在脱离卷轴时的断裂。

这样DeFabritis的安排虽然能优良地从带上分裂出纤维，但还不能完全满足低纤维支数光缆的需要。

目前使用的模块式的带设计不适用于将带连续分离成缆所需亚带的长的长度段(＞km)，因为便于接近单根纤维而采用的低度胶粘使这种亚带在分离后在机械强度上不适宜成缆。所需坚固性不能用增加基质对上色纤维的胶粘度来达到，因为如果这样做，在分离亚带时玻璃纤维本身有从其保护涂层内被分离的危险。

发明内容

本发明为组合模块带结构，具有多根光纤被封装在一多层基质内。基层的结构和性能被合适地选择，便能将组合结构高速分离成具有长的长度的结实亚带，这是敷缆操作通常需要的。组合带有足够宽可在卷取缆筒上形成一个结实稳定的包装以便敷缆和带运输。

较详细地说，在本发明一个较优的实施例中，占有或不占有亚带之间空间的最外面的基质具有低的厚底，低的模数，低的表面摩擦、较窄的宽度、和低的撕裂强度，但对形成封装亚带的内部基质具有足够的粘性使它们的分离可依靠撕开包封时形成的薄条来完成，从而留下一薄层的外部基质粘结在亚带上。外部基质可被设计成坚韧但容易撕开的包装材料，能够使它具有适当低的表面摩擦系数如同用在家用厨具上的各种塑料包扎。对外部基质的主要要求是它能容易地被撕开以便高速地分离出亚带，这是敷缆操作的典型情况。这种容易撕开的性能对那些从事材料配制的行家来说可用各种方法来得到。这样，多条低纤维支数的亚带，每一条含有任意数目的纤维，便可在随后的敷缆和卷绕操作中高速而连续地从组合带结构上分离出来，不会损害亚带或纤维保护涂层的机械完整性。亚带本身首先在多腔模具内成形，移动通过硬化炉，然后通过在线模以串联的操作敷设最外面的基质。采用这种设计/过程，成带操作的纤维公里数/小时的产出主要取决于在单一道次内能被成带的纤维的最大数目。

这样，按照本发明的原理，较优实施例可具有24条纤维组合带，其中各具有6根纤维的亚带被封装在第一基质材料内，其特性相似于或相同于那些曾在DeFabritis等的专利中公开的特性。亚带被边靠边地排列，整个组合件被封装在第二基质材料内。第二基质材料具有小的厚度、低的模数和低的撕裂强度但对第一基质材料有足够的粘性，使它们的分离只要撕开亚带之间或连结处的狭条便可发生，不会影响结实的亚带本身。第二基质材料的厚度，例如可比第一基质材料的厚度小10-30μm，薄到足够被撕开。成形和分离都可在单一的道次内完成。

附图说明

本发明的这些原理和特点在阅读下面结合附图所作的详细说明后当可了然。

图1为本发明的模块组合光纤带的横剖面的立视图；

图2为图1中带的构件的横剖面的立视图；

图3为从图1的带分裂开以后的图2构件的横剖面的立视图；和

图4为图1中带结构的内部基质的一个例子和外部基质的两个例子的弹性模数对温度的曲线图。

具体实施方式

在图1中，组合模块带11具有24根纤维排列成4个亚带13、14、16和17，各有6根纤维。所示亚带17-17端对端地被排列成平行而在一平面内的图形，各被封装在第一基质18、19、20、21内，其材料与在止述DeFabritis专利内示出和说明的基质材料相同或近似。组合件被第二个、外部的基质封装而联合在一起。第二基质也可填满空隙和在亚带之间的间隙。第二基质23的材料下面将论述，与第一基质的材料不同。

在图1的24根纤维的带11中，亚带的总厚度约为280到310微米，外部基质层的厚度约为10到30微米。应该知道对于这样小的尺寸，以预见的方式接近或分裂开亚带是重要的。另外，组合件11对环境条件的响应应该是逐渐的并可预见的。为了达到这些要求，第一基质18、19、21和22及第二基质23的材料将在后面揭露。

图2为具有6根纤维12封装在第一基质18内的亚带13的横剖面图。每一根纤维都各具有一个芯部26、一个包壳27、第一内涂层28和第二外涂层29，6根纤维12被基质18保持在一个共同平面内。外涂层29最好在其上涂有可供辨认的彩色以资互相区别。应该知道外涂层29可在其内含有着色剂，或者内涂层和外涂层可结成一单独的涂层含有着色剂或用其他方法上色。当基质18被除去以便接近单根纤维时，实际上有这样的需要，即上色层不管怎样构造不能被除去或挡住。

UV(紫外线)硬化的基质材料18、19、20、21基本上与DeFabritis专利中所公开的相同，并且例如是一个含有树脂、稀释剂和光引发剂的混合物。树脂可包括脂肪族或芳香族的丙烯酸氨基甲酸乙酯及/或环氧的丙烯酸/异丁烯酸酯。稀释剂可包括单功能或多功能的、分子量为100-1000道尔顿的丙烯酸酯。至于光引发器，其成分可包括酮类化合物如1-羟基环已基二苯酮、二乙氧基苯乙酮、苯乙酮、二苯酮、二苯乙醇酮、蒽醌和二苯乙二酮二甲基缩酮。在组成上，该粘结基质可包括50-90％重量的树脂、5到10％的稀释剂和1到10％的光引发剂。含有硅(Si)或氟(F)原子的添加剂可被添加以改善粘结材料的释放性能。UV硬化的着色材料(UV油墨)为一与UV粘结材料相似的混合物，其中添加有颜料以便得到所需的颜色。

基质粘结材料的另一个重要性能为与温度有关的模数。理想上，在操作所期望的温度范围内，一般为-40°F到180°F，模数不应有相当大的改变。当纤维具有双重涂层16和17时，内层16在室温时一般具有约为1MPa的模数，而外层在室温时具有约为1GPa的模数。基质材料18为一UV硬化的粘结材料，其模数在室温时大于1MPa，最好在400-1200MPa的范围内。当内层16具有模数较低的材料时，可用模数的较高值，从而可保证足够的机械强度，而可被引用到纤维着色剂之内或之外或封装材料内的释放剂可保证纤维和着色剂之间的界面容易分离，因此当基质被除去时，着色剂可与纤维留在一起。

材料18(和19、21、22)的这些和其他一些特性在DeFabritis等的专利中被列出如下：

(a)在室温时的弹性模数为400-1200MPa。

(b)在100℃时的弹性模数为100-280MPa。

(c)在温度大于170℃时的弹性模数为15-45MPa。

(d)玻璃的转变温度大于100℃。

(e)基质在酒精内膨胀成为膨胀平台，在体积上至少增大15％。

(f)基质在大于1分钟但小于20分钟的时间内到达该百分比的膨胀平台。

(g)基质在商业上供售的清洁溶液内浸泡24小时后膨胀的体积增大小于5％。

(h)基质的表面张力为20-35MJ/m²。

(i)颜色编码油墨的表面张力为25-30MJ²/m²。

(j)UV着色纤维表面的剩余的丙烯酸酯的不饱和程度为2-17％(未被作用的油墨数量)，

(k)基质18的外表面的剩余的丙烯酸酯的不饱和程度为2-17％(未被作用的基质18的数量)。

这样，可以看到按照DeFabritis专利的指导，每一个亚带13、14、16和17都可以是结实而独立的带。虽然所示亚带各含有6根排列的纤维，但应知道纤维数可以较少或较多，这取决于每一亚带所需的容量。

如上所述，本发明还包括第二个或外部的基质23，因此能造成如图1所示的带，该带连同其他特性，当卷绕在卷取缆筒或装船(运输)缆筒上时是一个结实稳定的包装。为了使亚带容易接近而分裂出独立的带，第二个或外部的基质具有低的模数、低的撕裂强度，和比基质18薄的厚度，但具有足够的粘性可胶粘到内部基质18、19、21和22上，形成一个结实稳定的带，而要分裂出所需的亚带时只要沿着亚带间的分离线简单地撕裂外部基质23即可。在较优的实施例中，一薄层的基质23将胶粘地留在相应的基质18、19、21或22上如图3所示。外部基质23的材料特性如下：

(a)在室温时的弹性模数为1-400MPa。

(b)在100℃时的弹性模数为1-100MPa。

(c)在温度大于170℃时的弹性模数为1-20MPa。

(d)玻璃的转变温度为50-100℃。

(h)基质的表面张力为20-35mJ/m²。

图4为一批外部基质23材料的弹性模数对以摄氏度计的温度的关系曲线图，该材料包括两种商业供售材料的混合物，50％的3287-9-109和50％的基质18，两者均由DSM Desotech公司供应而由本发明人组合使具有上述特性。

由上可见，本发明的光纤带设计可摆脱对每一带纤维生产率的直接依赖而可给卷取缆筒提供一个结实稳定的包装。这样低纤维支数带可达到与高纤维支数带相等的生产率。另外，单个的亚带可从带上分裂开，不会损害纤维，只要沿着分裂线撕开外部基质即可。即使使用工具来分离外部基质也不会损害纤维，因为纤维被封装在保护的内部基质内。还可以做到在弹性模数上具有较少的差异而用激光来分离。但模数仍以有较大差别为宜。

应该知道本发明的各种特点都可引用到其他纤维的成缆上，并且本行业的工作者也会进行其他的修改或适配。但所有这些变化和修改应包括在本发明内，因为它们都是在以前列出的和权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims

1.一种光纤带，具有：

多根基本上平行而在纵向上延伸的光纤形成一个基本上为平面的横向排列；

第一种紫外线硬化的基质粘结材料填充相邻纤维之间的间隙并包围所说纤维以便将所说阵列粘结成带状，所说第一基质材料在室温时的弹性模数的最小值为400MPa；及

第二种外部的紫外线硬化的基质粘结材料叠置在所说第一基质材料之上，所说第二基质材料在室温时的弹性模数小于所说第一基质材料的最小值而具有一个最小值为1MPa，从而该阵列高速分离成单个亚单元，该亚单元能在制造带状纤维光缆时使用。

2.根据权利要求1的光纤带，其特征在于，所说第一基质材料在室温时的弹性模数是在400-1200MPa的范围内。

3.根据权利要求2的光纤带，其特征在于，所说第二基质材料在室温时的弹性模数是在1-400MPa的范围内。

4.根据权利要求3的光纤带，其特征在于，所说第一基质材料在100℃时的弹性模数为100-280MPa，而所说第二基质材料在100℃时的弹性模数为1-100MPa。

5.根据权利要求4的光纤带，其特征在于，所说第一基质材料在温度大于170℃时的弹性模数为15-45MPa，而所说第二基质材料在温度大于170℃时的弹性模数为1-20MPa。

6.根据权利要求1的光纤带，其特征在于，所说第一基质粘结材料具有第一厚度，而所说第二基质粘结材料具有比所说第一厚度小的第二厚度。

7.根据权利要求6的光纤带，其特征在于，所说第二厚度为10-30微米(μ)。

8.根据权利要求1的光纤带，其特征在于，所说第一基质粘结材料具有的表面张力约为20-35mJ/m²，而所说第二基质粘结材料具有的表面张力也约为20-35mJ/m²。

9.一种模块光纤带结构，具有：

至少两条光纤亚带以基本上平行的关系对齐，每一所说亚带都具有一根或多根光纤排列在亚带内；

每一所说纤维具有至少一层涂敷材料；

第一紫外线硬化基质粘结材料填充相邻纤维之间的间隙并将所有纤维封装在所说亚带内；所说基质材料在室温时的弹性模数约为400-1200MPa；及

第二紫外线硬化基质粘结材料将所说亚带封装并填充其间的间隙，所说第二基质材料在室温时的弹性模数约为5-200MPa。

10.根据权利要求9的模块光纤带结构，其特征在于，所说第二基质粘结材料在100℃时约为1-100MPa，而在温度大于170℃时为1-20MPa。

11.根据权利要求10的模块光纤带结构，其特征在于，所说第一基质粘结材料在100℃时约为100-280MPa，而在温度大于170℃时为15-45MPa。

12.根据权利要求9的模块光纤带结构，其特征在于，每一条所说亚带都具有多根光纤维排列成平面的阵列。

13.一种可在单一生产道次内形成的模块光纤带结构，具有：

每一所说纤维都具有至少一层涂敷材料；

第一紫外线硬化基质粘结材料填充相邻纤维之间的间隙并将所有纤维封装在亚带内，所说基质材料的弹性模数在室温时约为400-1200MPa；及

第二紫外线硬化基质粘结材料将所说亚带封装，所说第二基质材料在室温时的弹性模数比所说第一基质材料低到足够程度以致在单一道次内能够将所说亚带从所说带结构中分裂出来。