专利名称：树脂—充填型光导纤维组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光导通讯等领域中使用的树脂充填型光导纤维组件。
在光导纤维通讯等领域内，树脂充填型光导纤维组件是由多根光导纤维芯线集聚并用树脂组配在一起而成的。树脂充填型光导纤维组件的结构如
图1所示。在图1中，树脂充填型光导纤维组件1包括位于组件1中心的受拉构件2、排列在受拉构件2周围的光导纤维芯线3、用于固定受拉构件2和光导纤维芯线3的内层组件充填物4及包覆在内层组件充填物4上的外层组件包覆物5。将多根光导纤维组件1再进一步集聚就成为敷设水底的光导纤维电缆(光纤水底电缆)。
在该光导纤维组件1中，外层组件包覆物5是由较硬的树脂(如紫外光固化树脂，在下文简写为UV树脂)制成的，因此材料5可用来保护光导纤维芯线2免受外力的影响。内层组件充填物4是由较软的树脂(如UV树脂)所构成的，它用来松弛外力的作用，由此保护光导纤维芯线2。通常，UV树脂能迅速固化并由此带来高的生产率，因此，它们可用作光导纤维组件的填充物。
为了防止由于外力作用而使光导纤维组件遭受破坏，用作外层组件包覆物5的树脂材料应优选具有高的撕裂伸长比。因此，通常采用具有撕裂伸长比高达约7％的树脂作为外层组件包覆物的材料。
当实际使用上述类型的光导纤维组件时，对其端部必须进行处理，剥去包覆材料以露出光导纤维芯线，并与另一光导纤维组件的光导纤维芯线相连接。因此，光导纤维芯线易于从光导纤维组件中分离出来的是优选的。更具体地说，是易于从构成光导纤维组件的充填物中分离出来。
按图2A-2C所示，可见到光导纤维组件1的端部处理情况。光导纤维组件1的端部分成包括光导纤维芯线3a与3b的部分光导纤维组件1a及包括光导纤维芯线3c与3d的部分光导纤维组件1b。图2A是经端部处理的光导纤维组件1的侧视图。图2B是部分光导纤维组件1a的横断面图，图2C是部分光导纤维组件1b的横断面图。
从上图中可看到，当光导纤维组件1端部被分成两部分时，内层组件充填物4及外层组件包覆物5都分成不相等的两部分。更具体地说，当光导纤维组件1的端部被分成两部分时，该端部的横断面会具有下述形状。当部分光导纤维组件1a的横断面呈如图2B所示的半环状时(如图2B所示)，光导纤维组件1b的横断面形状为对应于光纤组件1a横断面形状的凹口并具有钉子端状凸出部分C。因此，光导纤维组件1的端部在进行连接处理将其分开时，部分光导纤维组件1a与1b处在彼此分离状态下，光纤组件1a为光纤组件1b的端部钉子端状凸出部分C所卡住。如果用力使光纤组件1a与1b彼此分离，则光导纤维芯线3a与3b会破碎。而且，光导纤维芯线3c与3d在从光纤组件1b中分离出来时，光纤芯线3c与3d为光纤组合件1b的端部凸出部分C所卡住。如果用力将它们分开，光纤芯线3c与3d会破碎。如上所述，通常的树脂充填型光导纤维组件的端部必然存在不易连接处理的问题。
在上述情况下提出的本发明的目的是提供一种完全免受外力影响，端部容易连接的树脂充填型光导纤维组件。
根据本发明，提供包括其中置有多根光纤芯线的内层组件充填物及在内层组件充填物外表面上成形的外层组件包覆物的树脂充填型光导纤维组件，其中构成外层组件包覆物的树脂的撕裂伸长比为3.0-4.5％。
本发明的另一些目的及优点将在下文的说明中列出，部分内容可从说明中一目了然或可通过本发明的实施来获知。本发明的目的及优点可借助各种手段或将附后的权利要求书中所具体指出的内容组合起来而实现或获得。
附图的简要说明纳入并构成详细说明一部分的附图对本发明优选实施方案所作的图解与上述一般说明以及下述优选实施方案的详细说明一起作为对本发明原理的说明。
图1是光导纤维组件的横断面图；图2A和4A是经处理过的光导纤维组件端部实况的说明性图解；图2B是光导纤维组件沿图2A中IIB-IIB方向的横断面；图2C是光导纤维组件沿图2A中IIC-IIC方向的横断面；图3是根据本发明的光导纤维组件的一个实施例的横断面；图4B是光导纤维组件沿图4A中IVB-IVB方向的横断面；图4C是光导纤维组件沿图4A中IVC-IVC方向的横断面；
图5和图6是根据本发明的光导纤维组件的另一些实施例的横断面；图7A是采用本发明光导纤维组件的光纤水底电缆的横断面图；图7B是图7A中光导纤维组件放大后的简图。
本发明的光导纤维组件包括其中置有多根光导纤维芯线的内层组件充填物及在内层组件充填物外表面上形成的外层组件包覆物。光纤组件的特征在于构成外层组件包覆物的树脂具有3.0-4.5％的撕裂伸长比。具体地说，构成外层组件包覆物的树脂具有约3.5％的撕裂伸长比。
如上所述，具有撕裂伸长比范围为3.0-4.5％的外层组件包覆物在光纤组件连接时，光纤组件端部被分开时会具有适当的形状。具有这种形状的部分光纤组件及光纤芯线不会被端部凸出物卡住。因此，光导纤维芯线连接处不会发生脱离，光纤组件也不会受外力作用而损坏。该注意的是，撕裂伸长比越低，耐撕裂性能越好，然而，如果撕裂伸长比低于3％，当施加外力时会发生塑性变形，以至不能用于光纤组件中。反之，如果撕裂伸长比超过4.5％，耐撕裂性能恶化，以至难以进行端部良好的处理。
构成本发明外层组件包覆物的树脂实例是UV树脂，热固性树脂、电子束固化树脂等。对于UV树脂来说，氨基甲酸酯丙烯酸酯基类是特别优选的。构成本发明内层组件充填物的树脂实例是UV树脂、热固性树脂、电子束固化树脂等。考虑到可加工性，这些树脂中以UV树脂为优选。在此情况下，考虑到壳体效应，构成外层组件包覆物的树脂优选不同于构成内层组件充填物的树脂。
在本发明中，撕裂伸长比的数值是按照JIS K6301(1975)试验方法所得到的撕裂伸长求得的。更具体地说，由厚度为70μm的片村制成试片(B型)，在撕裂速率为1mm/min下测量其撕裂伸长。根据测量数值计算撕裂伸长比。试片上由于撕裂而断裂前刻线间的距离除以试片断裂后刻线间距离可得撕裂伸长。对于构成外层组件包覆物的树脂为固化树脂的情况，试片应由预先固化树脂得到的片材来制备。如在UV树脂情况下，制备试片的片材应预先经金属卤化物灯以约1000J/cm2的紫外光(UV光)进行照射。
现根据附图对本发明的一个具体实施方案进行详细的叙述。
图3是根据本发明的一个具体实施方案的光导纤维组件的横断面图。光纤组件11包括置有外保护层12a予以包覆的受拉构件12、四根以螺旋状围绕受拉构件12排列的光导纤维芯线13，用于固定和埋置受拉构件12和光纤芯线13的内层组件充填物及围绕内层组件充填物14的外层组件包覆物15。
受拉构件12置于光导纤维组件横断面的中心位置，以便防止光导纤维受到过度的拉伸。受拉构件的实例为钢丝、钢琴丝等。受拉构件12的外径决定于光纤组件的外径，考虑到占空系数约0.3-1.2mm是优选的。在采用钢丝作为受拉构件12的情况下，钢丝表面可用电镀或类似方法加以处理。
外保护层12a材料的实例是UV树脂、热固性树脂、电子束固化树脂等。外保护层的厚度因考虑到占空系数应优选0.02-0.2mm。
关于光导纤维芯线13，可以按图3所示的以4根芯线排列，或如图5或图6依次以6根芯线或8根芯线排列。应注意的是光纤芯线13通常是围绕防拉伸金属丝12沿纵向排列的。
内层组件充填物14的外径优选约1.6-2.5mm范围，而外层包覆物的外径优选约2.0-3.0范围。
现叙述供理解本发明效果的另一具体实施方案。
在该具体实施方案中，用不同外径、不同根数的光导纤维芯线13及各种不同撕裂伸长比的外层组件包覆物15制备各种光导纤维组件11。构成该实施方案光导纤维组件11的光纤芯线13的类型为其外径为0.4mm，防拉伸金属丝12是外径为0.6mm的镀铜钢琴丝。外保护层12a是厚度为0.03mm的UV树脂。
构成该实施方案的内层组件充填物14的树脂是商品名为DICFC-2111(DAINPPON I NK，撕裂伸长比16％)的树脂，以及构成该实施方案的外层组件包覆物15的树脂是名为GRANDICFC-2403A(DAINIPPON INK，撕裂伸长比3.5％)的UV树脂。
在该具体实施方案中，如在图4A-4C所看到的，4芯线光纤组件11被分成两部分，即含光纤芯线13a和13b的部分光纤组件11a以及含光纤芯线13c和13d的部分光纤组件11b。更具体地说，将光纤组件11分开使内层组件充填物14近似地呈平分的部分光纤组件11a和11b的形状。图4A为光纤组件11在其端部连接时的侧视图，图4B是部分光纤组件11a的横断面图，图4c是部分光纤组件11b的横断面图。
在本发明中，具有较大断面的部分光纤组件11b撕开端凸出部分C小于图2C中所示的通常部分光纤组件11b的撕开端凸出部分C。因此，分开光纤组件11后，在分离部分光纤组件11a和11b期间，部分光纤组件11a不会被部分光纤组件11b撕开端凸出部分C所卡住。此外，在从部分光纤组件11b分离光导纤维芯线13c和13d过程中，光纤芯线13c及13d也不会被端部凸出部分C所卡住。因此，光纤组件11的端部容易以高精确度实施。而且，光纤组件11可完全免受外力的影响。
接着，对具有不同撕裂伸长比的外层组件包覆物15、不同的光纤芯线数及不同外径的光导纤维组件11，依据它们端部的连接操作性能进行试验，结果汇于表1。在试验时，所处理的每一组件端部长度(如图4A)为20m以上(换言之，将内层组件充填物14和外层组件包覆物15都分开)如图4A所示。如果光纤芯线发生脱接或光纤芯线包覆层发生剥离(即使只有一点)，则试样的连接操作性能记为不合格；如果任何地方都不发生脱接或剥离，则记为合格。
表1
表1中所列结果清楚地指出，外层组件包覆物的撕裂伸长比为3.5％时，端部连接操作性能是最好的。更具体地说，在伸长百分比为3.5％情况下，端部的连接操作性能是优良的，与光纤组件的外径或光纤芯线数无关。然而，当外层组件包覆物的伸长百分比增至5％时，在光纤芯线数小于4条件下，其端部连接操作性能变坏；而且，当伸长百分比增至7％时，在任何条件下端部连接操作性能都变坏。
可根据耐损坏性能来对上述光导纤维组件进行检验。更具体地说，为了检验光纤组件在实际敷设时时受外力作用的影响，可在侧向压力试验过程中测量光纤外径的变化及损坏情况的变化。测量结果表明，每种光纤组件都具有优良的耐损坏性能，并能经受住外力的作用。但是，当外层组件包覆物的伸长百分比小于3％时，由于外力作用外层组件包覆物会产生塑性变形，已不能用于光纤组件中。
接着，用外层组件包覆物撕裂伸长比为3.5％的光纤组件来制造如图7A和7B所示的水底光缆。该水底光缆的外径为约22.5％mm，主要包括光纤组件11、置于光纤组件11的外部周边的三块分开的钢片(第一金属层)21、围绕三块分开的钢片21排列的多根受拉构件22、包覆受拉构件22的铜管(第二金属层)23、在铜管23上形成的绝缘层24及在绝缘层24上形成的外层包皮25。绝缘层24材料的实例是聚烯烃如聚乙烯等，外层包皮25的材料实例是聚烯烃如聚乙烯。
关于具有上述结构的水底光缆，外层组件包覆物的撕裂伸长比为3.5％，在本发明范围之内。因此，光缆端部是易于以高精度进行连接操作的，而且光缆具有足够的抗外力强度。
如上所述，本发明的树脂充填型光纤组件包括其中置有多根光导纤维芯线的内层组件充填物、在内层组件充填物外表面形成的外层组件包覆物，以及构成外层组件包覆物的树脂的撕裂伸长比为3.0-4.5％。具有这种结构的光纤组件能完全防止外力的影响，其端部可容易地、精确地进行连接操作。
本领域技术熟练人员能容易地想到利用其它一些优点并进行改进。因此，本发明更宽的形态方面不限于本文中具体的详述及所展示的和说明的代表性组件。因此，凡在符合所附权利要求书中所规定的精神或基本发明原理的范围内所可能作出的各种改进都属本发明范围。
权利要求
1.树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征包括其中置有多根光导纤维芯线(13)的内层组件充填物(14)；及在所述内层组件充填物(14)的外表面上形成的外层组件包覆物(15)；其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的树脂的撕裂伸长比为3.0-4.5％。
2.根据权利要求1的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于构成所述外层包覆物(15)的所述树脂是紫外光固化树脂。
3.根据权利要求2的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于所述的紫外光固化树脂是氨基甲酸酯丙烯酸酯基类紫外光固化树脂。
4.根据权利要求1的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂是与构成内层组件充填物(14)的树脂不同。
5.根据权利要求4的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂与构成所述内层组件充填物(14)的所述树脂都是紫外光固化树脂。
6.根据权利要求1的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂撕裂伸长比为约3.5％。
7.根据权利要求1的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于受拉构件(12)是穿过所述内层组件充填物(14)并基本上置于所述内层组件充填物(14)的横断面的中心位置，而所述光纤芯线呈螺旋状排列在所述受拉构件(12)周围。
8.根据权利要求7的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于所述受拉构件(12)是由选自包括钢琴丝、镀铜钢琴丝及镀锌钢琴丝的金属丝制成的。
9.根据权利要求7的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于在所述受拉构件(12)的外周边上形成一保护层(12a)。
10.根据权利要求9的树脂充填型光导纤维组件(11)，其特征在于所述的保护层(12a)是由紫外光固化树脂制成的。
11.光纤水底光缆，其特征为包括其中置有多根光导纤维芯线(13)的内层组件充填物(14)及所述内层组件充填物(14)的外表面上形成的外层组件包覆物(15)，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂的撕裂伸长比为3.0％-4.5％的树脂充填型光导纤维组件(11)；在所述树脂充填型光导纤维组件(11)上沿第一金属层(21)置有受拉构件(22)；及在所述受拉构件(22)上沿第二金属层(23)置有绝缘层(24)。
12.根据权利要求11的光纤水底光缆，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂是紫外光固化树脂。
13.根据权利要求12的光纤水底光缆，其特征在于所述紫外光固化树脂是氨基甲酸酯丙烯酸酯基类紫外光固化树脂。
14.根据权利要求11的光纤水底光缆，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂是与构成所述内层组件充填物(14)的树脂不同。
15.根据权利要求14的光纤水底光缆，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂与构成所述内层组件充填物(14)的所述树脂都是紫外光固化树脂。
16.根据权利要求11的光纤水底光缆，其特征在于构成所述外层组件包覆物(15)的所述树脂的撕裂伸长比为约3.5％。
17.根据权利要求11的光纤水底光缆，其特征在于受拉构件(12)是穿过所述内层组件充填物(14)并基本上置于所述内层组件充填物(14)横断面的中心位置，而所述光纤芯线(13)呈螺旋状排列在所述受拉构件(12)周围。
18.根据权利要求11的光纤水底光缆，其特征在于在所述绝缘层(24)的外周边上形成一保护层(25)。
全文摘要
本发明包括具有其中置有多根光导纤维芯线(13)的内层组件充填物(14)及内层组件充填物(14)的外表面上形成的外层组件包覆物(15)的树脂充填型纤维组件(11)，以及构成外层组件包覆物(15)的树脂的撕裂伸长比为3.0-4.5％。
文档编号G02B6/44GK1151530SQ9610041
公开日1997年6月11日 申请日期1996年1月9日 优先权日1995年1月10日
发明者神部幸昭, 柏原一久 申请人:古河电气工业株式会社