專利名稱：具有防潮能力的通信電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有防潮能力的通信電纜。
由于電纜內(nèi)部含水能導(dǎo)致傳輸性能惡化，故用于傳輸通信信號(hào)的電纜必須符合關(guān)于防潮條款的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如，一項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，在1來(lái)水位差之下，1小時(shí)內(nèi)必須沒(méi)有水通過(guò)1米長(zhǎng)的電纜。
現(xiàn)已使用填充料填滿電纜芯，同時(shí)使用無(wú)規(guī)聚丙稀或其它溢流材料覆蓋一部分像金屬屏蔽的外表面之類的電纜護(hù)層裝置(例如)以便防止任何進(jìn)入電纜的水的縱向移動(dòng)。盡管填充料(一般以潤(rùn)滑脂或類凝膠物質(zhì)的形式)的使用受到限制(比如引起保管問(wèn)題、由于需要仔細(xì)地填滿電纜芯的空隙而阻礙生產(chǎn)線速度以及在疊接操作期間給現(xiàn)場(chǎng)人員造成的疑難)，但它繼續(xù)被廣泛地使用以防止水進(jìn)入纜芯。
作為使用填充料作防潮手段的另一種方案是，通信電纜的某些結(jié)構(gòu)使用了在芯管內(nèi)部的縱向延伸部件的幾種形式之一。目前，許多市場(chǎng)上買得到的電纜都包括水可膨脹的帶。該帶被用來(lái)防止水穿過(guò)護(hù)層裝置進(jìn)入纜芯以及(例如)其縱向地沿電纜擴(kuò)散到填料(closures)和端接點(diǎn)。這樣的帶一般分成層，并包括置于兩層無(wú)紡織物之間的水可膨脹的粉末。雖然這種帶為電纜提供了適當(dāng)?shù)姆浪Ｗo(hù)，但它比較厚而且昂貴。若帶太厚，電纜的直徑就要增大，由此產(chǎn)生用標(biāo)準(zhǔn)尺寸硬件端接電纜的困難。
作為上述一些問(wèn)題的解決辦法，先有技術(shù)裝置已經(jīng)以帶或紗(只覆蓋電纜的一部分內(nèi)周邊)的形式把防潮部件包括進(jìn)去。用這種方法，帶或紗只使一部分外套和護(hù)層裝置的其它部分分開(kāi)。如果要求外套和護(hù)層裝置的其它部分粘合，則該粘合物不被該防潮部件兼顧。另外，這樣的帶或紗比基本上整個(gè)覆蓋電纜內(nèi)周邊的帶或紗更便宜。
即使用各種別的方法和目前使用的實(shí)際裝置來(lái)阻擋水穿過(guò)通信電纜的不同部分的通道，還是需要可靠的和比較廉價(jià)的用于阻止水在電纜內(nèi)部流通的技術(shù)。專門使用疏水性填料或者專門使用親水性紗的裝置都不能始終滿足對(duì)防潮通信電纜的永遠(yuǎn)密合的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
總的來(lái)說(shuō)，僅僅使用吸水性紗不能充分地消除在電纜芯的不同部分之間形成的所有孔隙和空隙。即使當(dāng)紗分別地在圍繞電纜芯的各部分纏繞時(shí)，也是如此。由于紗線一般是由電纜芯(它往往具有大體上園形的橫斷面)的特定部分所支撐，所以當(dāng)使不同的部分彼此實(shí)際接觸時(shí)，存在隙間孔隙。在銅電纜中，要求加以包裹的纜芯不同部分可包括若干1)專用的扭絞線對(duì)，2)各包括許多扭絞線對(duì)的扭絞對(duì)單元，或3)一般包括多路單元和扭絞線對(duì)的全部電纜芯。
此外，只使用防潮材料不能充分地填滿在通信纜芯的不同部分之間的所有孔隙和空隙。即使利用一些已知的加進(jìn)類凝膠材料的高壓、高溫法來(lái)填塞一系列裂縫也不能完全填滿每一個(gè)所需區(qū)域。此外，當(dāng)電纜在制造和安裝期間受到不同的力(例如扭彎)時(shí)，往往引起位于通信纜芯內(nèi)部材料的移動(dòng)，由此形成新的縫隙，水便可穿過(guò)該縫隙縱向地沿電纜流通。只用防潮材料阻止水沿電纜移動(dòng)的另一缺點(diǎn)是大多數(shù)(若不是全部)已知填料由于灌入電纜以后的冷卻而收縮。填料的這種收縮導(dǎo)致形成額外的孔隙和空隙，而沒(méi)有額外的設(shè)施來(lái)阻止水穿過(guò)該新近形成的縫隙。
迄今，由于疏水性材料和親水性材料使用上的基本而激烈的差異，專業(yè)人員已果斷地取消使用這兩種材料彼此直接配合。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員已指出，每一種材料的使用特性會(huì)不可接受地妨礙另一種材料的有效性。
需要和看來(lái)不可得到的是包含增強(qiáng)防止水沿電纜流通的保護(hù)裝置的通信電纜。人們需要的電纜應(yīng)適當(dāng)?shù)匕阎辽賰煞N不同類型的材料包括進(jìn)去以防止水沿電纜流通，特別是，保持配合聯(lián)系的疏水性材料和親水性材料。
先有技術(shù)的上述問(wèn)題已被權(quán)利要求書(shū)提出的本發(fā)明的電纜所克服，即該電纜包括具有縱向軸線并包括至少一根傳輸媒體的芯體;安排在所述芯體周圍的較柔軟塑料層;安排在所述塑料層周圍并用比較均勻的厚度表征其特征的包含塑料的比較堅(jiān)硬的外套;及用于阻擋水進(jìn)入芯體內(nèi)部及在其內(nèi)流通的裝置，該防水裝置包括精確地和可控地放在穿過(guò)芯體的適當(dāng)位置上的親水性材料，以及交叉穿過(guò)芯體的適當(dāng)位置上的疏水性材料。


圖1是裝有護(hù)層裝置的通信電纜的透視圖，它包括了防水流裝置和斷開(kāi)的護(hù)層裝置的各層次，為清楚起見(jiàn)，某些層次在厚度方面作了放大;
圖2是圖1的電纜的端面視圖，它更詳細(xì)地示出了電纜的某些元件;及圖3是按照本發(fā)明的另一個(gè)可供選擇的通信電纜，供以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒體的典型電纜之用。
現(xiàn)在參閱圖1和2，圖中示出了總的以數(shù)字20表示的通信電纜。該電纜具有縱向軸線22，并包括了含一根或多根傳輸媒體(例如概略用數(shù)字26表示的一對(duì)或多對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線)的芯體24。為說(shuō)明起見(jiàn)，圖1只繪出了三組(或單元)傳輸媒體?？墒?，應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)特定數(shù)量的導(dǎo)線和導(dǎo)線組是可改變的并被看作可隨涉及的特定用途而定。在芯體24的周圍配有比較軟的塑料層28，它往往被稱為芯包(corewrap)。一般，層28包括聚乙烯對(duì)苯二甲脂塑料帶，(例如)，以形成縱向延伸接縫的方式纏繞在芯體24周圍。在現(xiàn)有通信電纜中，芯包層28有必要提供物理的、周緣支承以便使眾多的傳輸媒體繼續(xù)保持緊密集合的一捆，并在芯體和護(hù)層元件之間提供電氣絕緣。因此，一般說(shuō)來(lái)重要的是，充當(dāng)芯包層28的材料要有比較高的拉力和絕緣強(qiáng)度。
在芯包層28周圍配有護(hù)層裝置30，它一般包括至少一個(gè)含金屬屏蔽32的保護(hù)層。金屬屏蔽層32一般是由波紋形的鋼和/或鋁(縱向地包扎在芯體周圍)制成。此外，護(hù)層裝置30一般包括外部塑料外套34，它被放在金屬屏蔽32周圍的適當(dāng)位置上。一般地，外部塑料外套34包含聚乙稀塑料，充當(dāng)整個(gè)護(hù)層裝置30和通信芯體24的外殼層。
應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可把各式各樣護(hù)層裝置30裝入通信電纜。特別是這種適當(dāng)?shù)淖o(hù)層裝置30在共同待審和共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5146046和U.S.申請(qǐng)799491中作了揭示。因此把上面明確指出的專利和申請(qǐng)引入本文供參考。
上述引證的申請(qǐng)，以及一些前面指出的先有技術(shù)，揭示了用于阻止水縱向地沿電纜流通的種種措施。但是，和現(xiàn)有通信電纜相反，本發(fā)明的較好實(shí)施例揭示了一種特殊的通信電纜結(jié)構(gòu)，它利用親水性的、吸水紗與疏水性的、防水材料保持配合聯(lián)系來(lái)防止水在通信電纜芯內(nèi)部的縱向流動(dòng)。
如圖1和2所示，本發(fā)明最佳實(shí)施例是準(zhǔn)備用于裝有許多金屬線(總的用26表示)的通信電纜20。一種這樣的電纜包括了許多形成扭絞線對(duì)的專用銅線36-36。此外，許多這種扭絞線對(duì)36-36緊密地被捆在一起以形成一系列單元38-38。作為例子，特定的通信電纜可包括15個(gè)扭絞對(duì)單元38-38，每個(gè)單元38-38具有100根位于其中的扭絞線對(duì)36-36。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，通信電纜20的每個(gè)單元38-38分別用親水性的、吸水紗40加以纏繞。一般，這種紗40是縱向地沿各單元38這樣螺旋地加以纏繞，以致于每米電纜長(zhǎng)度內(nèi)大約包括3匝紗線。但是，應(yīng)當(dāng)注意，任何眾所周知的實(shí)際上纏繞紗的方法，以及每米電纜長(zhǎng)度的特定匝數(shù)都被認(rèn)為僅僅是在本發(fā)明范圍內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)選擇的事。尤其是，包括在每米電纜長(zhǎng)度的特定匝數(shù)可以依照所涉及的特殊用途的確切要求而變。此外，本發(fā)明的另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例可包含利用超吸水帶或類似材料作為紗的代用品。
按照本發(fā)明，用親水性紗40各別地包扎纜芯的不同部分提供了許多優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)使用親水性紗40把眾多的扭絞線對(duì)36-36緊密地包扎和支承在一起加以實(shí)現(xiàn)。此外，親水性紗可加以彩色標(biāo)示以便進(jìn)一步識(shí)別在芯體內(nèi)部的特定諸段，由此可靠地把芯體24的一段和所有其它部分區(qū)別開(kāi)。另一個(gè)由各別包扎芯體的不同段產(chǎn)生的好處是關(guān)系到電纜的互電容的改善。
此外，與已知的通信電纜相反，由于另外包括分布在單元38-38之間的疏水性防水材料和纏繞在它周圍的相聯(lián)的紗40，本發(fā)明的電纜20具有進(jìn)一步增強(qiáng)的防潮能力。和對(duì)每一種這類材料(即疏水性和親水性材料)已接受的使用理論相反，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使疏水性防水材料42能協(xié)同親水性吸水紗40共同起作用以增強(qiáng)電纜阻止水縱向地沿通信芯體24流動(dòng)的能力。
概括地說(shuō)，疏水性材料排斥并使水分不靠近特定的位置，而親水性材料卻吸收并使任何存在的水分停止流通。由于這些材料作用的相反理論，有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員已排除使用彼此結(jié)合在一起的這兩種材料。顯然，到目前為止使用疏水性材料配合親水性材料的問(wèn)題已圍繞著不能改進(jìn)這兩種材料其中每一種材料都不降低或排除通常由另一種材料所得到的好處之間的物理結(jié)構(gòu)盤算。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明最佳實(shí)施例通過(guò)使用螺旋纏繞紗線40精確地把親水性材料(例如超吸收性聚合材料)放在穿過(guò)纜芯24的適當(dāng)位置上以支撐或攜帶吸水材料。吸水紗40處于適當(dāng)位置的同時(shí)，疏水性材料42被用作填料以占據(jù)芯體24內(nèi)剩余的任何孔隙或空隙。在本文中提出的該特殊結(jié)構(gòu)允許在不移動(dòng)由紗40所支撐的親水性材料的情況下把疏水性填料42插入整個(gè)芯體24。這種物理結(jié)構(gòu)提供了以下可能性其中親水性材料40和疏水性材料42二者的優(yōu)點(diǎn)都可加以實(shí)現(xiàn)，只要兩種材料在通信電纜20的芯體24內(nèi)部彼此協(xié)同聯(lián)系。
應(yīng)當(dāng)注意，任何眾所周知的吸水紗或防潮填料都可按照本發(fā)明加以使用而不致脫離本發(fā)明的范圍。此外，本發(fā)明不限于使用銅線作為傳輸媒體，而還適用于含光學(xué)玻璃纖維作為傳輸媒體的通信電纜。圖3示出按照本發(fā)明的典型光學(xué)纖維通信纜。
如上面所述，超吸收劑就是親水性材料，它能吸收和保留水分而不會(huì)在被吸收的液體中溶解。參看J.C.Djock與R.E.Klern為1983年11月16-17日在美國(guó)得克薩斯州圣安東尼奧舉行的吸收體產(chǎn)品討論會(huì)所準(zhǔn)備的“合成纖維織物和淀粉接枝共聚物超吸收體的綜述”引入本文中作參考。像酶的穩(wěn)定性、生物降解能力、吸收容量和攝入率之類的特性被用來(lái)表征超吸收體材料的特征。早期超吸收體之一是皂化淀粉接枝聚丙烯腈共聚物(Saponifiedstarchgraftpolyacrylonitrilecopolymer)參看美國(guó)專利3425971。該專利揭示了含水基(aqueousbases)的皂化淀粉接枝聚丙烯腈共聚物。還參看美國(guó)專利4090998、4172066和451477。
目前可得到的兩種主要超吸收劑是纖維素的或淀粉接枝共聚物和合成纖維織物超吸收劑。合成纖維織物超吸收劑有兩個(gè)主要大類。這就是高分子電解質(zhì)和非電解質(zhì)。在幾種適合的類別中，高分子電解質(zhì)(例如聚丙烯酸超吸收體)是最重要的。在這些電解質(zhì)中，聚丙烯酸和基于聚丙烯腈的超吸收體是最常見(jiàn)的。正如纖維素接枝共聚物超吸收體的情況一樣，合成纖維織物超吸收體的容量隨含鹽量增加而減少。
超吸收體的聚丙烯酸類包括了丙烯酸的同聚物和共聚物以及丙烯酸鹽。單體單元通常被聚合以產(chǎn)生水溶性聚合物，然后通過(guò)離子和/或共價(jià)的交聯(lián)過(guò)程使它變得難以溶解。聚合物的交聯(lián)可以用多價(jià)的陽(yáng)離子、放射，或用交聯(lián)劑來(lái)完成。產(chǎn)品的吸收能力是由可離子化的分組數(shù)、一般羰化物和交聯(lián)密度來(lái)確定。
在另一實(shí)施例中，用包含丙稀酸鹽及混有水的丙烯酰胺聚合物粉末的水溶液浸漬紗線40。用此成分浸漬過(guò)的紗40的密度可比未浸漬過(guò)的紗高出80%左右。在剛才描述的各實(shí)施例中，浸漬材料是水溶液和外施的。一般說(shuō)來(lái)，紗40可以用(1)包含聚丙烯酸的材料，或(2)包含聚丙烯酰胺的材料或(3)、(1)和(2)的混合物或其鹽類或(4)丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物及其鹽類以及其它類似的超吸收劑。除上面提出的紗線類型以外，紗40也可包括超吸收纖維，它是用化學(xué)方法從非超吸收纖維轉(zhuǎn)變而來(lái)。
應(yīng)當(dāng)注意，按照本發(fā)明任何眾所周知的疏水性材料都可用作填料42。一種這樣的填料被揭示在美國(guó)專利4176240中，因此把它引入本文供參考。所揭示的材料是溶入礦物油內(nèi)的苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，為稠密起見(jiàn)還添加了聚乙烯。
權(quán)利要求
1.一種通信電纜，它包括具有縱向軸線并包括至少一根傳輸媒體的芯體；安排在所述芯體周圍的較柔軟塑料層；安排在所述塑料層周圍并用比較均勻的厚度表征其特征的包含塑料的比較堅(jiān)硬的外套；及用于阻擋水進(jìn)入芯體內(nèi)部及在其內(nèi)流通的裝置，該防水裝置包括精確地和可控地放在穿過(guò)芯體的適當(dāng)位置上的親水性材料，以及交叉穿過(guò)芯體的適當(dāng)位置上的疏水性材料。
2.如權(quán)利要求1的電纜，其特征在于，所述親水性材料位于芯體之內(nèi)作為縱向校直的紗線部分。
3.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗是螺旋地纏繞在位于芯體內(nèi)部的個(gè)別傳輸媒體周圍。
4.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗是螺旋地纏繞在分離的芯體單元周圍，其中各芯體單元包括許多傳輸媒體。
5.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗是螺旋地纏繞在整個(gè)芯體周圍。
6.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗包括識(shí)別特性，它提供把芯體的不同段彼此區(qū)別開(kāi)的能力。
7.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗是用超吸收材料加以覆蓋的。
8.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗是用超吸收材料浸漬的。
9.如權(quán)利要求8的電纜，其特征在于，浸漬親水性紗的超吸收材料包含了聚丙烯酸。
10.如權(quán)利要求8的電纜，其特征在于，所述浸漬親水性紗的超吸收材料包含了聚丙烯酰胺。
11.如權(quán)利要求8的電纜，其特征在于，所述浸漬親水性紗的超吸收材料包含了聚丙烯和聚丙烯酰胺的混合物。
12.如權(quán)利要求8的電纜，其特征在于，所述浸漬親水性紗的超吸收材料包含了聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的共聚物。
13.如權(quán)利要求2的電纜，其特征在于，所述親水性紗包括至少一根超吸收性纖維。
14.如權(quán)利要求13的電纜，其特征在于，所述超吸收纖維是非超吸收性纖維的化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
全文摘要
通信電纜，包括含至少一根傳輸媒體的芯體和芯體周圍的護(hù)層。置于電纜內(nèi)以阻止水分縱向流過(guò)纜心的裝置。該裝置包括彼此配合聯(lián)系的親水材料和疏水材料。親水性吸水材料由螺旋纏繞在纜芯各段周圍的紗支承。在銅電纜中，吸水紗可纏繞在個(gè)別扭絞線對(duì)或由多對(duì)絞線組成的單元或纜芯本身的周圍。此外，該電纜還包括交叉設(shè)置以填充芯體內(nèi)所有孔隙的疏水性防潮材料。
文檔編號(hào)G02B6/44GK1080427SQ93106760
公開(kāi)日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1993年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者C·J·阿羅約, D·S·漢科克, J·F·馬拉克, D·M·米歇爾, J·J·肖 申請(qǐng)人:美國(guó)電話電報(bào)公司