CN1536382A - 制造光缆的方法 - Google Patents

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ɽҰ����
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Abstract

一种制造光缆的方法，防止了通过纤维加强塑料(FRP)气化引起空隙产生导致的光缆性能下降，其中通过围绕光纤和由FRP制成的张力件挤出树脂而将其包覆，热塑性树脂在挤出过程中的温度范围控制在160℃至190℃。

Description

制造光缆的方法
技术领域
本发明涉及一种制造光缆的方法，该方法围绕光纤和由纤维加强塑料(FRP)构成的张力件挤出热塑性树脂。
技术领域
随着对光通信系统如“光纤到户(FTTH)”的需求增长，近年来出现了对光缆的需求。用于该系统的光缆是引入光缆(optical dropcable)，该引入光缆用于使至少一根光纤从架空配线电缆分支出来，以便连接单独的用户居所(参见住友电气工业有限公司(SumitomoElectric Industries，Ltd)，2002年4月总目录，第13页有关光缆网络系统)。
为了防止光缆受外力作用，这样构造引入光缆，即：通过挤出而成的热塑性树脂包覆层将光纤和承受张力的张力件包覆成一体。过去，钢丝通常用作光缆的张力件。但是，由于引入光缆由架空配线电缆铺设至室内系统，因此由闪电引起的感应电流会进入室内系统。因此，促使了由绝缘性FRP制成的张力件来取代导电性钢丝的需求增长。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造光缆的方法，该方法防止了由于FRP气化所导致的空隙。
为了实现上述目的，本发明提供一种制造光缆的方法，以一体方式围绕至少一根张力件和至少一根光纤挤出热塑性树脂，张力件由FRP构成，FRP包括含苯乙烯的基质树脂，其中热塑性树脂在挤出过程中的温度范围为160℃至190℃。
在挤出后，用温度范围在15℃至50℃的冷却介质对光缆进行冷却。张力件还包括围绕FRP体外围的粘结剂层。此外，FRP可以是玻璃纤维加强塑料或芳族聚酰胺纤维加强塑料。
从表明本发明最佳实施方式的详细描述中，很容易理解本发明的优点。本发明可以有其它不同实施例，可以对其细节进行各方面的修改而不背离本发明。因此，附图和说明书实际上是用于图示说明的，而没有限制性作用。
附图简要说明
通过实例而不以限定方式对本发明进行图示说明，附图中的相同标号表示类似部件。
图1是通过本发明制造光缆方法制造的光缆的剖视图；
图2是本发明制造光缆方法实施例中挤压光缆的十字头的剖视图；
图3是用于冷却光缆的水槽的示意图；
图4是在苯乙烯气化情况下的光缆部分纵剖视图。
具体实施方式
以下述步骤生产FRP：用含有苯乙烯的基质树脂浸透已组装的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维，将浸透的混合物加热到130℃至150℃而热固化基质树脂。大部分苯乙烯聚合成苯乙烯聚合物，但是一部分苯乙烯呈苯乙烯单体保留在FRP中。
因此，当采用作为张力件的FRP制造引入光缆时，由于围绕FRP挤出的热塑性树脂中蓄积有热量，因此使保留在FRP中的苯乙烯单体气化。图4是光缆在苯乙烯单体气化的情况下的纵剖视图。参照图4，由苯乙烯单体产生的气体在FRP 101和由热塑性树脂制成的护套102之间聚集成气泡103。由于气泡103使护套102的表面形成不合要求的隆起状。隆起的表面有损于光缆100的外观。
有些情况下，护套102由于产生了气泡而挤压光纤。压力使光纤的传输特性恶化。如果在光纤上形成由气泡产生的空隙，则水渗入空隙会显著降低光纤的传输特性。另外渗入的水结冰还会使光纤断裂。
在FRP和护套之间形成粘结剂层。但是由于蓄积在护套内的热量使FRP苯乙烯单体气化，容易引起气泡在FRP和粘结剂层之间聚集。因此，也发生类似问题。
图1是通过本发明制造光缆方法制造的光缆的剖视图。光缆1是引入光缆。光缆1包括载纤部9和吊线部8，一结合部6将载纤部9和吊线部8连接起来。
载纤部9包括两个张力件2和基本设置在张力件2中心的光纤10。张力件2和光纤10包覆有由热塑性树脂构成的护套3。热塑性树脂的实例最好包括阻燃的聚乙烯和聚氯乙烯(PVC)。
尽管光纤10的种类和形状不受限制，但是光纤10的实例包括具有芯部和覆层的玻璃体，玻璃体表面包覆有紫外线(UV)固化树脂。光纤10的外径通常为0.25mm。光纤10例如是单模光纤或多模光纤。光纤10还可进一步包括包围UV固化树脂的涂色层。光纤也可以由塑料体构成，而取代玻璃体。
张力件2由FRP构成，其横截面呈圆形。以下述步骤生产FRP：用含有苯乙烯的基质树脂浸透已组装的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维，将浸透的混合物加热到130℃至150℃而以热固化基质树脂。在张力件2的表面上形成粘结剂层5，从而使张力件2牢固粘结在护套3上。粘结剂层5最好由聚乙烯制成。如上所述，同时包覆光纤10和张力件2以便使其形成整体。因此，张力件2承受外力，如施加在载纤部9上的张力，由此防止光纤10受外力影响。
在载纤部9的外表面上，形成两条面向光纤10的V形纵向槽口4。形成槽口4，其目的是便于从载纤部9上去掉光纤10：为了去除光纤10，可以利用作为撕扯分界的槽口来撕破载纤部9。
吊线部8很结实而足以将光缆1支承在架空设施中。吊线部8包括支承件7，支承件7由钢或FRP构成，并包覆有由热塑性树脂构成的护套3。在支承件7表面形成粘结剂层5，以便保证支承件7和护套3之间的粘结。
结合部6使载纤部9和吊线部8结合成整体。结合部6使载纤部9和吊线部8结合起来。为了使载纤部9和吊线部8分离，用手可以很容易扯断结合部6。
根据本实施例，光纤1包括单根光纤10。作为替代，可以使两根光纤并置，或者可以将具有多根光纤的光纤带设置在光缆1中。载纤部9可以包括单个张力件2，而不是两个。
下面，说明通过围绕张力件2和光纤10挤压热塑性树脂来制造图1所示光缆的方法。图2是制造本发明光缆的方法实施例中挤出光缆的十字头的剖视图。参照图2，作为挤压机组成部分的十字头50连接圆筒60。圆筒60供应通过加热熔化的热塑性树脂。在呈圆柱体形的模52的前端(图中的右边)设置挤出孔54，挤出孔54的横截面大体与光缆1的横截面外形相同。挤出头53在模52的内部固定住，挤出头53与挤出孔54相距预定间隙。模52和挤出头53之间的间隙形成用于挤出热塑性树脂的流道56。
如图2所示，光纤10、支承件7和具有粘结剂层5的两张力件2在使其插入挤出头53和模52的状态下，由十字头50的后端(图中的左端)向前端(即沿图中箭头A所示的方向)移动。由圆筒60通过流道56供应的热塑性树脂流入挤出孔54内，由此同时包覆光纤10、两张力件2和支承件7而使其形成整体。因此制成光缆1。
根据制造光缆方法的本实施例，在采用十字头50挤出时，将流入流道56的热塑性树脂的温度控制在160℃至190℃的范围内。在这种情况下，可以在低于已知方法中温度的温度下挤出热塑性树脂，因此减少由FRP构成的张力件2中所吸收的热量。因此，本方法可以在热塑性树脂包覆过程中抑制FRP温度的升高。可以使FRP中苯乙烯单体的气化受到抑制，由此防止在张力件2和粘结剂层5之间的区域中产生气泡。
在通过挤出热塑性树脂进行包覆之前以粘结剂层包覆FRP，在这种情况下，利用已知方法会在上述FRP和粘结剂层之间聚集气泡。另一方面，根据制造光缆的本发明方法，能够抑制FRP中的苯乙烯单体气化，由此可以更可靠地防止在护套上产生隆起。此外，根据本发明方法，即使在FRP上不设有粘结剂层5，也能够防止在张力件2和护套3之间的区域内产生气泡。因此本发明方法防止了由于产生气泡而导致的光缆不美观和其传输特性的恶化。
如上所述，通过采用十字头50挤出热塑性树脂而使光纤包覆有热塑性树脂。根据本发明，就在该包覆之后，冷却介质覆盖由热塑性树脂制成的护套3，如图3所示。冷却介质可以是水。从十字头50中推出的光缆1穿过设置在十字头50下游(图3中的右侧)的第一水冷槽70。第二水冷槽71和第三水冷槽72，以便进行有效的冷却。
使冷却水循环的泵73分别连接第一水冷槽70、第二水冷槽71和第三水冷槽72。以在水冷槽70、71和72中持续流动的方式通过冷却水有效地冷却光缆1。第一水冷槽70与十字头50的间距L1为20cm，使得在将光缆1从十字头50推出后的大约一秒中内，能够将光缆1引入第一水冷槽70中。第一水冷槽70中的冷却区域的长度L2大约为5至10m。第二水冷槽71和第三水冷槽72与第一水冷槽70的尺寸相同，并且依次邻接设置在上游的水冷槽设置。
第一水冷槽70中冷却水的温度控制在15℃至50℃的范围内。根据该温度范围，能够避免由于过快冷却而导致的护套3不美观，而护套3的温度可以尽可能地降低。第一水冷槽7、第二水冷槽71和第三水冷槽72中冷却水的温度受到控制，使得温度逐渐降低，以便逐渐冷却光缆1。例如，如果第一水冷槽70中冷却水的温度控制在50℃，则第二水冷槽71和第三水冷槽72中冷却水的温度可以分别控制在30℃和15℃。
如上所述，第一水冷槽中冷却水的温度控制在15℃至50℃的范围内，该范围低于已知方法的温度范围。因此，护套3能够足以迅速地冷却，即张力件2不长期受高温作用。因此，有效抑制了气泡的产生。
实例
在各种温度条件下制造光缆1，其中用于挤出光缆上包覆层的热塑性树脂温度和第一水冷槽中冷却水温度是变化的。在光缆1中，评价外表面的外观和隆起产生的频率。隆起产生的频率定义为每根长5km的光缆1的隆起数。关于隆起产生的频率，如果长5km的光缆1出现三个隆起或低于三个隆起，则该该光缆1称为好样品。实验结果表示在表中。
表
样品号 树脂温度(℃) 冷却水温度(℃) 外表面的外观 隆起数量 评价
    1     155     80     粗糙     0   C
    2     160     80     光滑     0   A
    3     170     80     光滑     0   A
    4     180     80     光滑     0   A
    5     180     20     光滑     0   A
    6     190     80     光滑     3   B
    7     190     60     光滑     1   B
    8     190     40     光滑     0   A
    9     190     20     光滑     0   A
    10     200     80     光滑     12   C
    11     200     60     光滑     10   C
    12     200     40     光滑     8   C
    13     200     20     光滑     5   C
参照表，根据样品1，其中供挤出的热塑性树脂温度是155℃，而隆起数是0，护套外表面具有细小的不规则，粗看起来是消光整理的表面。这是因为设置温度太低。根据样品10至13，其中供挤出的树脂温度是200℃，护套的外表面是光滑而令人满意的，隆起数为5个或5个以上。这是因为树脂温度太高。
另一方面，根据样品2至5，其中供挤出的热塑性树脂温度是160℃至180℃，护套的所有外表面是光滑的：不产生隆起。根据样品4和样品5，其中冷却水温度分别是80℃和20℃，两个评价结果都是上好。根据样品6至9，其中供挤出的热塑性树脂温度是190℃，护套的所有外表面是光滑的。但是，在样品6和样品7中产生几个隆起，但是在样品8和样品9中没有产生隆起，其中样品6中冷却水温度是80℃，样品7中的冷却水温度是60℃，样品8中的冷却水温度是40℃，样品9中的冷却水温度是20℃。
以上实验结果显示，热塑性树脂在160℃至190℃温度范围的挤出可形成很好的光缆。当供挤出的热塑性树脂温度为190℃时，第一水冷槽中冷却水温度最好大约为15℃至50。在此条件下，隆起的数量降低到零。另外，当供挤出的热塑性树脂温度在160C至180℃的范围内时，可以防止隆起产生，而不特别考虑冷却水温度。
尽管已经结合最实用的优选实施例对本发明进行了描述，但是本发明不限于公开的实施例，相反，本发明旨在包括落入附加权利要求精神和范围内的各种修改和等同手段。
本申请通过参考而合并于2003年4月4日申请的、申请号为JP2003100541的日本专利申请的全部内容，包括说明书、附图和摘要。

Claims (5)

1.一种制造光缆的方法，包括：
围绕至少一根张力件和至少一根光纤挤出热塑性树脂，张力件是纤维加强塑料，该纤维加强塑料包括含苯乙烯的基质树脂，其中热塑性树脂在挤出过程中的温度范围为160℃至190℃。
2.如权利要求1所述的制造光缆的方法，其中在挤出热塑性树脂后，用温度范围在15℃至50℃的冷却介质对光缆进行冷却。
3.如权利要求1所述的制造光缆的方法，其中所述张力件还包括设置在所述纤维加强塑料的表面上的粘结剂层。
4.如权利要求1所述的制造光缆的方法，其中所述纤维加强塑料是玻璃纤维加强塑料。
5.如权利要求1所述的制造光缆的方法，其中所述纤维加强塑料是芳族聚酰胺纤维加强塑料。
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