CN107076943B - 具有可伸缩模块的光缆和用于制造模块的方法 - Google Patents

Abstract

光缆(1)包括包围腔(3)的护套(2)和以处于20％～50％之间的填充率布置在所述腔(3)中的多个大致平行的模块(4)；所述模块(4)各自具有：4～12个光纤(9)；管(5)，其包围光纤(9)，并且包括聚碳酸酯与选自氟化聚合物组和聚酰胺的低摩擦聚合物的混合物，所述管(5)的内径和外径之间的比处于0.45～0.55之间，并且包括厚度处于0.05mm～0.15mm之间的外部低摩擦聚合物层(6)；以及所述模块(4)的超过55％的填充率。

Description

具有可伸缩模块的光缆和用于制造模块的方法

技术领域

本发明一般涉及光纤类型的光波导结构的领域。

背景技术

光纤用于在玻璃中以光速在长距离上传输信息。为了成功地实现该任务，光纤和相应的光波导结构必须能够抵抗在光纤的操作期内可能发生的潜在改变。

此外，光纤的部署已经在FTTx业务(诸如光纤到户(FTTH)、光纤到路边(FTTC)等)中呈现出巨大的增长。在这种情况下，使用填充有被设计为具有低摩擦性能的松散光纤模块的特制光缆作为操作的核心。窗切割(window-cut)可以沿着光缆长度在多个点处进行，以使得各个光纤模块能够被切割并拉回到那些较早的窗切割其中之一。然后，这些光纤模块可以被推动或吹动穿过分开的微管以到达终端或分发点(通常在用户端上)。

重要的是，这样的光纤模块具有被推、拉、弯曲、分支和处理的灵活性，使得易于操纵安装，但没有降低损耗或对光纤纤芯的损坏。

专利文献WO 2006/136558公开了一种光缆，其包括：保护性护套(sheath)，其具有限定腔的内表面；以及在腔内延伸的一个或多个微光缆或微管，所述微光缆或各微光缆具有外套(outer jacket)，其特征在于，所述微光缆和微管的横截面积小于所述腔的横截面积的75％，并且微光缆或微管的外套由具有在根据测试A测量时小于或等于0.2的动态摩擦系数并且具有大于65的肖氏硬度(Shore hardness)的材料形成。该专利文献描述了光缆中的利用聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物制成的平行模块，各模块包含一个、两个或四个光纤。这些模块的外径为1.4mm。

专利文献FR 2 914 752公开了一种光缆，其具有容纳以平行方式布置的光纤微模块集的纵向中心腔和包围该中心腔的护套。保护铠甲(例如钢片)设置在护套的内周上，并且各微模块包括被外层包围的光纤的保持护套，其中外层的摩擦系数高于保持护套的摩擦系数。还公开了一种用于提取光纤通信光缆的微模块的方法。该专利文献描述了光缆中的平行模块，各微模块包含4至24个光纤。微模块的外层可以是聚酰胺。

专利文献US2005/0265673公开了一种通信光缆缓冲管，其弯曲模量在约1.24*10⁶至1.93*10⁶kPa(180至280kpsi)的范围内。还公开了例如由聚碳酸酯、(诸如尼龙12等的)聚酰胺及其组合所制成的缓冲管。

Prysmian Group的子公司的本专利申请的申请人操作被称为的光缆，其包括被称为的可伸缩光纤模块，其中光纤束嵌入在特殊的软热熔胶中。然后，将诸如聚酰胺等的技术聚合物的层挤压在特殊的热熔层上。这些模块具有与其热稳定性、低摩擦系数、拉伸强度和剥离能力有关的特定技术属性，这使得光缆是可操作的。

这些模块足够柔软从而易弯曲且易于操作，同时具有足以在光缆内长距离伸缩的刚度，并且还被推动或吹动穿过小型微管。

然而，需要对这种光缆进行改进，以使得操作者能够更快地在模块内接入光纤并且快速地且长距离地从光缆中提取所述光纤。

更一般地，希望改善可收缩模块中所包含的光纤的光纤接入，同时保持模块的足以承受从光缆中的模块提取期间的拉力的强度。

发明内容

在本发明的一个特定实施例中，公开了一种光缆，其包括具有限定腔的内表面的护套以及布置在所述腔中并以平行为目标的多个模块，所述腔的填充率在20％和50％之间。所述模块具有：

·四至十二个光纤，

·管，其包围所述光纤并由聚碳酸酯(PC)和低摩擦聚合物的混合物制成，所述低摩擦聚合物选自氟化聚合物组和聚酰胺；所述管的内径和外径之比在0.45和0.55之间，并且所述管包括厚度在0.05mm和0.15mm之间的外部低摩擦聚合物层，

·所述模块的超过55％的填充率。

在以下描述中，表述“大致平行的模块”或“以平行为目标的模块”指代非(螺旋形的或SZ-)链式的模块，或者换句话说，该表述指代不卷绕成共用链的模块。“腔的填充率”是光学模块的总横截面除以光缆腔的横截面所获得的值，其以％形式给出。腔的填充率为：

100*N*(d_o/D)²

其中，d_o是光学模块的外径，N是光缆中的模块的数量，以及D是光缆的内径。

类似地，模块的填充率为：

100*N_f*(d_f/d_i)²

其中，N_f是模块中的光纤的数量，d_f是所述光纤的外径，d_i是模块的内径。由于管是模块的包围壳层，因此管的内径也是模块的内径，并且管的外径也是模块的外径。

为了在长的长度上实现良好的可伸缩性，将根据本发明的光缆的填充率限制在20％和50％之间。

此外，将模块填充率控制为超过55％，这使得能够改善模块的扭结(kink)和拉伸性质。

根据本发明，模块在光缆中是完全自由的。因此，这些模块中的光纤在衰减和热稳定性方面呈现出优异的性能，满足了大多数国际标准。

本发明还依赖于模块的组成和构造的新颖且创造性的方案，并且带来了多种优点和益处。

首先，在管的组成中使用PC和低摩擦聚合物的混合物，这使得能够在模块内保持令人满意的热稳定性。热变化的这种限制使得能够限制光纤所承载的光信号的衰减，从而改善光缆的效率。这种低摩擦聚合物选自氟化聚合物组和聚酰胺。

通过薄层的(诸如PA等的)低摩擦聚合物覆盖PC，这使得能够直接降低模块的摩擦系数。因此，低摩擦系数使得能够在光缆中将模块拉回高达200m。另一方面，外层也保护对应力开裂高度敏感的PC层。因此，外层避免了PC层与能够改变其结构的(诸如溶剂等的)拉伸活性材料直接接触。有利地，外层是水密的，这显著减少了用于联结(splice)光纤的模块准备时间。为了从低摩擦聚合物和PC的混合物获得期望效果，外层的厚度为0.05mm至0.15mm。实际上，超过0.05mm的外层厚度能够良好地保护PC层，而超过0.15mm的厚度时，PC的份额太低而无法成为令人满意的基底材料。

换句话说，根据本发明的实施例的模块呈现最大为0.15的非常低的摩擦系数和使得能够在光纤不断裂的状态下在拉回操作期间对模块施加拉力的拉伸强度。

根据本发明的实施例的模块对扭结效应具有低灵敏度。该参数对于能够以正确方式执行拉回操作以及所有进一步的联结操作是非常重要的。由于模块的内径和外径之间的比的增加与扭结效应灵敏度的增加相关，因此将该比值谨慎地控制在45％和55％之间，以保持模块的扭结性能最优，同时在模块内留下必要的空间以使模块可以包含4到12个光纤。

本发明的实施例还能促进改善模块的生产阶段。因而，该处理的特征在于更好地控制模块直径以及降低光纤断裂、团块和废料生产的发生，这使得能够降低生产成本。此外，可以有利地达到每分钟300m的挤出速度。

最后，根据本发明的实施例的模块使得光缆的操作者能够容易地接入光纤。这样，在距模块端部1.5m处的简单环切割使得能够在一个随后的步骤中并且在有限的时间量(几秒)内从光缆中提取出光纤。

在一个特定实施例中，模块包括四个、八个或十二个光纤。

光纤的数量N_f的增加使得能够符合针对如上所述的模块的填充率所限定的55％的最小阈值。

当然，特别是对于4光纤模块，在需要少于四个光纤的情况下，一些光纤可以是假光纤(dummy fiber)或非功能光纤。对于4光纤模块的机械稳定性而言，需要这种假光纤(其可以为超出规格光纤)。

因此，操作者可以自由地针对各管实现一至四个光纤，同时通过非功能(假)光纤的实现而保持4光纤模块中的令人满意的填充率。

根据本发明的实施例，对于直径为245μm±10μm的光纤，所述模块的外径(d_o)对于4光纤模块而言处于1.20mm～1.45mm之间，对于8光纤模块而言处于1.55mm～1.9mm之间，或者对于12光纤模块而言处于1.90mm～2.50mm之间。

根据本发明的另一个实施例，对于直径为200μm±10μm的光纤，所述模块的外径(d_o)对于4光纤模块而言处于1.00mm～1.20mm之间，对于8光纤模块而言处于1.25mm～1.55mm之间，或者对于12光纤模块而言处于1.55mm～1.90mm之间。

根据本发明的一个方面，所述管是共挤出的聚碳酸酯和聚酰胺的管。与两个单独的挤出步骤相比，这种共挤出过程使得能够改善PC和PA层之间的粘附性。

根据另一方面，包围光纤的管利用在25℃粘度为5000mPa.s-7000mPa.s的填充化合物来填充。因此，光纤不结合至管。该技术特征有利地简化了拉回操作的过程。

在一个特定实施例中，填充化合物被可膨胀材料、即具有通过吸收溶剂而增大体积的能力的材料来替代。该技术特征易于光纤清洁并降低了联结光纤的准备时间。

根据另一方面，模块是水密的且完全干燥的。

该技术特性使得能够进一步降低联结光纤的模块准备时间。

在一个特定实施例中，所述模块中的至少一个模块包括四个光纤并且具有0.65mm的内径和1.25mm的外径。

根据另一方面，外层的厚度优选为0.1mm。

根据又一方面，PA是PA12型聚酰胺。

根据另一方面，对于所述模块中的至少一个模块，所述管包括四个光纤、具有0.65mm的内径和1.05mm的外径的内部聚碳酸酯层、以及具有1.05mm的内径和1.25mm的外径的外部聚酰胺层。

如上所述，模块的内径和外径的值和/或材料、PA层的厚度和/或PA的组成的选择使得能够获得以在操作中技术性能最佳为特征的光缆。

在一个特定实施例中，所述模块中的至少两个模块具有颜色不同的外层。

低摩擦聚合物表皮的这种颜色变化使光缆内不同模块的识别变得容易。

本发明还涉及一种用于制造如上所述的光缆的方法，所述方法包括从选自氟化聚合物组和聚酰胺的低摩擦聚合物与PC的混合物中共挤出管的步骤。

与包括两个单独的挤出步骤的方法相比，该方法使得能够改善诸如PA等的低摩擦聚合物和PC层之间的粘附性。共挤出管的步骤可以以至少150m/min、优选至少300m/min、更优选至少450m/min的速度来驱动。

虽然没有明确描述，但是本实施例可以以任何组合或子组合来实现。

附图说明

参考下面的描述和附图可以更好地理解本发明，这些描述和附图作为示例给出并且不限制保护范围，其中：

图1是根据本发明的实施例的光缆的横截面的示意图；

图2是根据本发明的实施例的模块的横截面的示意图。

附图中的组成元素未必是按比例绘制的，重点在于示出本发明的原理。

具体实施方式

本发明涉及光缆、模块和光纤。本发明的许多具体细节在以下描述以及图1和图2中阐述。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以具有另外的实施例，或者本发明可以在不具有以下描述中所描述的多个细节的情况下实践。

以上是关于本发明的特定实施例而描述的，其中模块包括四个光纤。尽管在以下示例性实施例中没有描述，但是应当理解，根据本发明的模块还可以包括八个或十二个光纤。

此外，以下示例性实施例描述了由PC和PA的混合物制成的共挤出的管。应当理解，任何其它低摩擦聚合物、特别是选自氟化聚合物组的聚合物可以代替聚酰胺。

图1示意性地示出光缆1。将光缆1限定成围绕与图1的平面垂直的旋转轴X。光缆1包括限定光缆1的轮廓的护套2。该护套2是加固的塑料管，并且其特征在于具有一定厚度，该厚度值等于护套2的外径与护套2的内径D之间的差值。护套内壁限定腔3，在该腔3内布置的模块4的数量为N。将这些模块4中的各模块限定成围绕与光缆1的旋转轴X大致平行的旋转轴Y。各模块4具有外径d_o。根据以上所述的公式，腔3内的填充率在20％至50％的范围内。

图2示意性地示出模块4。将该模块4限定成围绕与图2的平面垂直的旋转轴Y。模块4包括限定其轮廓的管5。管5的内径d_i为0.65mm，而其外径d_o为1.25mm。管5是彼此结合的外部PA层6和内部PC层7的共挤出的结果。PA层和PC层各自的厚度为0.1mm和0.2mm。管的内壁限定腔8，在腔8中布置四个光纤9(于是N_f等于4)。腔的其余部分利用光缆填充化合物10来填充，在25℃光缆填充化合物的粘度处于5000mPa.s～7000mPa.s之间，例如以品牌名称出售的电缆凝胶等。将各光纤限定成围绕大致平行于模块4的轴Y的旋转轴。各光纤的特征在于外径为d_f。根据本发明的实施例并且遵循上文提及的公式，模块4内的填充率超过55％。

如上所述，已经进行了测试以挑战根据本发明的模块的热稳定性。在这种情况下，在-30℃至+70℃的温度范围内操作自由卷绕的1km的这种模块。结果，针对已知的G657A2型光纤(Prysmian Group生产的FTTH光纤)，在0.15dB/km下测量了波长为1625nm的光信号的衰减的变化。光纤中的光衰减的这种最小化无疑成为将根据本发明的模块与现有技术区分开的主要性能。

Claims (17)

1.一种光缆(1)，其特征在于，包括：护套(2)，其具有用于限定腔(3)的内表面；以及多个模块(4)，其布置在所述腔(3)中且以平行为目标，所述腔的填充率处于20％～50％之间，

所述模块(4)各自具有：

4～12个光纤(9)，

管(5)，其包围所述光纤(9)并具有包括被外部低摩擦聚合物层覆盖的内部聚碳酸酯层的层结构，所述外部低摩擦聚合物层的低摩擦聚合物选自氟化聚合物组和聚酰胺；所述管(5)的内径(d_i)和外径(d_o)之间的比处于0.45～0.55之间，并且所述外部低摩擦聚合物层的厚度处于0.05mm～0.15mm之间，以及

所述模块(4)的大于55％的填充率。

2.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，所述模块包括4个、8个或12个光纤。

3.根据权利要求2所述的光缆(1)，其中，对于直径为245μm±10μm的光纤，所述模块的外径(d_o)对于4光纤模块而言处于1.20mm～1.45mm之间，对于8光纤模块而言处于1.55mm～1.9mm之间，或者对于12光纤模块而言处于1.90mm～2.50mm之间。

4.根据权利要求2所述的光缆(1)，其中，对于直径为200μm±10μm的光纤，所述模块的外径(d_o)对于4光纤模块而言处于1.00mm～1.20mm之间，对于8光纤模块而言处于1.25mm～1.55mm之间，或者对于12光纤模块而言处于1.55mm～1.90mm之间。

5.根据权利要求1所述的光缆，其中，所述管是共挤出的聚碳酸酯和聚酰胺的管。

6.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，包围所述光纤的所述管利用25℃时粘度处于5000mPa.s～7000mPa.s之间的填充化合物(10)来填充。

7.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，包围所述光纤的所述管利用可膨胀材料来填充。

8.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，所述模块(4)中的至少一个模块是水密的。

9.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，所述模块中的至少一个模块包括四个光纤，并且具有0.65mm的内径和1.25mm的外径。

10.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，所述外部低摩擦聚合物层的厚度为0.1mm。

11.根据权利要求5所述的光缆(1)，其中，所述聚酰胺是PA12型聚酰胺。

12.根据权利要求1所述的光缆，其中，对于所述模块中的至少一个模块，所述管包括四个光纤、具有0.65mm的内径和1.05mm的外径的内部聚碳酸酯层、以及具有1.05mm的内径和1.25mm的外径的外部聚酰胺层。

13.根据权利要求1所述的光缆(1)，其中，所述模块(4)中的至少两个模块具有颜色不同的外层。

14.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的光缆的方法，其中，所述方法包括从聚碳酸酯和低摩擦聚合物的混合物来共挤出所述管(5)的步骤，其中所述低摩擦聚合物选自氟化聚合物组和聚酰胺。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，共挤出所述管的步骤以至少150m/min的速度来驱动。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，共挤出所述管的步骤以至少300m/min的速度来驱动。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，共挤出所述管的步骤以至少450m/min的速度来驱动。