CN101283304B - 利用遇水膨胀的卷曲变形纱线的无润滑脂缓冲光纤管结构 - Google Patents
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Abstract
一种带缓冲的光纤配置，包括缓冲管，在所述缓冲管中提供有光纤以及涂覆有遇水膨胀材料的卷曲变形纱线。本发明中使用的纱线的细丝直径可在大约5微米和大约100微米之间，更优选地在大约10微米和大约60微米之间，仍然更优选地在大约20微米和大约40微米之间。基底纱线的线密度或以每9000米的克数表示的丹尼尔数可在大约100和1000之间，更优选地在大约200和600之间，或者仍然更优选在大约250和350之间。在卷曲变形前完全成直线的细丝和经过卷曲变形的细丝之间的长度上的减少程度(“卷曲变形度”)可在1％和90％之间，更优选地在大约2％和50％之间，或者仍然更优选地在大约5％和25％之间。
Description
背景技术
光纤线缆通常包括提供在缓冲管中的带状光纤(ribbon)或光纤。为了防水的目的，该缓冲管包括填充凝胶或遇水膨胀材料，例如遇水膨胀的纱线。遇水膨胀的纱线通常包括胶合成聚酯载体纱线(carrier yarn)的颗粒状粉末或捆绑到聚酯载体纱线上的聚丙烯酸酯细丝。然而，由于他们的不规则几何结构和颗粒度，在该第一情况中的载体纱线上的粉末颗粒会降低光纤的性能。同样，对于利用聚酯纱线纺织的遇水膨胀细丝，必须大量成批添加到管内。
发明内容
本发明包括一种带缓冲的光纤配置，该带缓冲的光纤配置包括在其中提供了光纤和涂覆有遇水膨胀材料的卷曲变形纱线的缓冲管。本发明中所使用的纱线的丝线直径可在大约5微米和大约100微米之间，更优选地在大约10微米和大约60微米之间，还更优选地在大约20微米和大约40微米之间。基底纱线的线密度或以每9000米的克数表示的丹尼尔数(denier)可在大约100和1000之间，更优选地在大约200和600之间，或者还更优选地在大约250和350之间。在卷曲变形前完全成直线的细丝和经过卷曲变形的细丝之间的长度的减少程度(“卷曲变形度”)可在1％和90％之间，更优选地在大约2％和50％之间，或者还更优选地在大约5％和25％之间。
附图说明
图1为根据本发明的包含光纤和纱线的缓冲管的示意图；
图2为根据本发明的卷曲变形纱线的示意图；
图3为本发明中使用的球形颗粒相对尺寸的示意图；以及
图4为根据本发明利用光纤和卷曲变形纱线形成缓冲管的过程的示意图。
具体实施方式
参见图1，根据本发明实施例的带缓冲的光纤配置10包括缓冲管12，该缓冲管12包含光纤14和根据本发明的改良纱线16。纱线16包括卷曲变形细丝结构，该卷曲变形细丝结构例如利用了涂覆有遇水膨胀材料的聚酯细丝，遇水膨胀材料诸如是由甲醇或其它溶剂溶液得到的聚丙烯酸酯，之后去除溶剂。该溶剂涂覆***在载体纱线上提供了非常小、非常平坦并且通常是球形的聚丙烯酸酯域，所述聚丙烯酸酯域未对光纤施加点应力，同时将遇水膨胀的成分与该载体纱线结合。根据本发明，该纱线卷曲变形，以便当纱线未受张力时，其呈现松软结构，从而进一步减轻光纤上的应力。用于本发明的低丹尼尔卷曲变形纱线产品的一个示例是由Fil-Tec制造的M40-50干芯纱线。
更详细地，根据本发明，载体纱线是一捆“卷曲变形”丝线。这使本发明中使用的该遇水膨胀纱线区别于其他通常使用的未卷曲变形纱线。该丝线可由包括但不限于聚乙烯醇类、聚烯烃类、聚碳酸酯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚芳族聚酰胺、聚酯类或其混合物的组中的任何材料来形成。卷曲变形是细丝在被加热到其玻璃转化温度以上时卷缩的过程，以便使它们的放松长度减少而不减小直径，如图2所示。本发明中所使用的纱线的丝线直径可在大约5微米和大约100微米之间，更优选在大约10微米和大约60微米之间， 仍然更优选地在大约20微米和大约40微米之间。基底纱线的线密度或以每9000米的克数表示的丹尼尔数可在大约100和1000之间，更优选地在大约200和600之间，或者仍然更优选地在大约250和350之间。在卷曲变形前完全直的细丝和经过卷曲变形的细丝之间的长度上的减小程度(“卷曲变形度”)可在1％和90％之间，更优选地在大约2％和50％之间，或者仍然更优选地在大约5％和25％之间。本发明人已经发现在已经卷曲后向载体纱线添加遇水膨胀材料的过程会影响留在在最终产品中的卷曲变形度。
该遇水膨胀材料可以是许多公知水吸收材料中的任何一种，如聚(丙烯酸钠)。此外，该遇水膨胀材料可以通过用于对细丝进行粘附涂覆物的任何公知方法而粘附到细丝上。
最终产品的线密度以每9000米的遇水膨胀纱线克数来表示，其是基底纱线的重量、遇水膨胀材料的重量和粘附材料的重量的总和。该线密度可以在大约300和1200之间，更优选的是在大约400和800之间，仍然更优选地在大约300和650之间，或者仍然更优选地在大约500和600之间。
本发明经过卷曲变形和涂覆的纱线的540丹尼尔形式已被证明对具有12根光纤的2.5mm防水缓冲管非常有效。不存在散粉末。当张力释放时，该540丹尼尔纱线变得蓬松，这与混合有聚丙烯酸酯细丝的无张力载体纱线不同。未使用粉末而是使用了聚丙烯酸酯细丝加聚酯纱线的混合纱线是通常1500丹尼尔或在重量上更高，其体积非常大，对光纤上设置了横向应力。本发明人也测试了线上胶合有遇水膨胀粉末的聚酯线和芳族聚酰胺线，并且发现获得的产品在温度循环变化时经受了高损耗。本发明的低丹尼尔、卷曲变形并且特别涂覆的纱线在光纤上引起了较少的应力。
遇水膨胀材料以这样一种方式沉积在纱线上，即遇水膨胀材料的几何结构通常是球形并且表面光滑。这使该纱线区别于其它遇水膨胀纱线，所述其它遇水膨胀纱线通常包括a)与基底纱线捆绑在一起的遇水膨胀材料的细丝或者b)粘附到该基底纱线的不规则形状遇 水膨胀材料颗粒。在该第一种可选择技术中，基底纱线加上所捆绑的细丝的总直径比本发明中利用的纱线大得多。这些纱线的线密度通常是每9000米1500克。在该第二种可选择技术中，粘附到细丝的颗粒所包括的直径范围比本发明所使用纱线大得多。此外，基底纱线未被卷缩或卷曲变形。同样，颗粒也是不规则形状，并且不是像粘附到本发明的基底纱线的遇水膨胀材料一样是平滑球形。使用本发明的遇水膨胀纱线的结果是，在缓冲管内需要更加少的空间，从而为光纤留出更多的空间，并且遇水膨胀颗粒几乎不可能向光纤施加将会导致光纤中的信号微弯损耗的显著横向点应力。
本发明中利用的粘附到纱线的遇水膨胀材料的平滑球形颗粒包括这样的分布，其中95％的颗粒落在大约1微米到200微米的直径范围内，更优选地落在大约2微米到大约100微米的直径范围内，仍然更优选在大约5微米到大约40微米的直径范围内。图3说明了球形颗粒和球形颗粒所粘附的细丝的相对尺寸。
遇水膨胀线的吸水能力表示为允许该线吸水时所获得线的干重量的倍数，并且去除没有被遇水膨胀材料吸收的过量水。例如，遇水膨胀能力可以是线的干重量的40倍，这意味着当遇水膨胀材料在限定的水暴露期间内吸收了大量水时，水的量是线的干重量的40倍。用于获得该测量的方法如下。
一圆形滤纸放置于标准75mm直径Buechner漏斗的底部，该Buechner漏斗适于通过一软木塞进入抽吸瓶的瓶颈。该滤纸是彻底湿透的，并且Buechner漏斗被抽吸5秒以移除过量的水。潮湿的滤纸被立即称重并记录重量，接着再次将过滤纸放到Buechner漏斗中。一2.0米长的遇水膨胀带被缠卷、称重、并放置到过滤纸顶部上的Buechner漏斗中。该Buechner漏斗被***到一烧杯水中，以便水接近该漏斗的尖部，通过漏斗杯的底部中的孔并刚好覆盖缠卷的遇水膨胀带。保持该位置30秒，并将漏斗从水中移除。允许自由水通过漏斗排出。将该漏斗和容纳物入该抽吸瓶，并且对该瓶再次抽吸5秒。将该滤纸和遇水膨胀带被一起全部移除并重新称重。从全部重 量减去该潮湿滤纸和干遇水膨胀带的原始重量，以获得由遇水膨胀线吸收的水重量。
使用上述方法，本发明中使用的遇水膨胀线所吸收的水量可以在线的干重量的大约10倍和100倍之间，更优选地在线的干重量的20倍和80倍之间，仍然更优选地在线的干重量的40倍和60倍之间。
参见图4，形成带缓冲的光纤配置的方法包括将经过卷曲变形和涂覆的纱线16以松弛(也就是未拉紧)状态递送到十字头(corsshead)20，从而使纱线在松弛状态下围绕该纱线16和光纤14形成该缓冲管12。在下游冷却水中的缓冲管的自然收缩进一步保证了纱线的完全恢复，以便提供用于该光纤的缓冲。此处，在最小拉力下，经过卷曲变形和涂覆的纱线通过从圆块22飞脱而被传送并顺着光纤周围的螺旋状通道。之后，随着螺旋纱线的直径减小，当纱线进入该十字头时纱线上的张力进一步衰减。
根据本发明，带缓冲的光纤配置可以常规的方式并入到线缆中。同样，可以理解光纤还能够布置成松弛光纤或带状方式。
Claims (21)
1.一种带缓冲的光纤配置，包括：
缓冲管；
提供在该缓冲管中的多个光纤；
沿着该光纤提供在该缓冲管中的卷曲变形纱线，其为一捆卷曲变形的丝线，所述丝线通过被加热到其玻璃转化温度以上时而卷曲，使得丝线的放松长度减小而不减小直径，所述卷曲变形纱线涂覆有遇水膨胀的材料。
2.根据权利要求1所述的带缓冲的光纤配置，其中该卷曲变形纱线的细丝直径在5微米和100微米之间。
3.根据权利要求2所述的带缓冲的光纤配置，其中该卷曲变形纱线的细丝直径在10微米和60微米之间。
4.根据权利要求3所述的带缓冲的光纤配置，其中该卷曲变形纱线的细丝直径在20微米和40微米之间。
5.根据前述权利要求其中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中以每9000米的克数表示的载体纱线的线密度在100和1000之间。
6.根据权利要求5所述的带缓冲的光纤配置，其中以每9000米的克数表示的载体纱线的线密度在200和600之间。
7.根据权利要求6所述的带缓冲的光纤配置，其中以每9000米的克数表示的载体纱线的线密度在250和350之间。
8.根据权利要求1-4，6-7中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中该纱线被卷曲变形，以使得纱线从拉紧状态和放松状态的长度减少程度在1％和90％之间。
9.根据权利要求8所述的带缓冲的光纤配置，其中该纱线被卷曲变形，以使得纱线从拉紧状态和放松状态的长度减少程度在2％和50％之间。
10.根据权利要求9所述的带缓冲的光纤配置，其中该纱线被卷曲变形，以使得纱线从拉紧状态和放松状态的长度减少程度在5％和25％之间。
11.根据权利要求1-4，6-7，9-10中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中该遇水膨胀材料是聚(丙烯酸钠)。
12.根据权利要求1-4，6-7，9-10中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中经过涂覆的卷曲变形纱线的线密度以每9000米的克数表示为在300和1200之间。
13.根据权利要求12所述的带缓冲的光纤配置，其中经过涂覆的卷曲变形纱线的线密度以每9000米的克数表示为在400和800之间。
14.根据权利要求12所述的带缓冲的光纤配置，其中经过涂覆的卷曲变形纱线的线密度以每9000米的克数表示为在300和650之间。
15.根据权利要求14所述的带缓冲的光纤配置，其中经过涂覆的卷曲变形纱线的线密度以每9000米的克数表示为在500和600之间。
16.根据权利要求1-4，6-7，9-10，13-15中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中该遇水膨胀的材料包括基本球形的颗粒。
17.根据权利要求16所述的带缓冲的光纤配置，其中该颗粒的分布使得颗粒的95％落到直径在1微米到200微米的范围中。
18.根据权利要求17所述的带缓冲的光纤配置，其中该颗粒的分布使得颗粒的95％落到直径在从2微米到100微米的范围内。
19.根据权利要求18所述的带缓冲的光纤配置，其中该颗粒的分布使得颗粒的95％落到直径在从5微米到40微米的范围内。
20.根据权利要求1-4，6-7，9-10，13-15，17-19中任一项所述的带缓冲的光纤配置，其中所述卷曲变形纱线处于未拉紧状态。
21.根据权利要求20所述的带缓冲的光纤配置，其中所述纱线沿着所述缓冲管延伸的距离小于所述纱线处于拉紧状态下的长度。
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