本申請根據(jù)專利法要求2014年6月18日提交的美國申請62/013,718的權(quán)益，所述申請的內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。

背景技術(shù)：

本公開總體上涉及光纖電纜，并且更具體地說，涉及松管光纖電纜和用于制造此類光纖電纜的方法。

并不承認(rèn)本文引用的任何參考文獻(xiàn)構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。申請人特別地保留對任何引用文獻(xiàn)的準(zhǔn)確性和相關(guān)性提出質(zhì)疑的權(quán)利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的一個實施方案涉及包括電纜芯和護(hù)套的松管光纖電纜。電纜芯可包括緩沖管和光纖。光纖可位于緩沖管內(nèi)。緩沖管可位于松管光纖電纜的內(nèi)部區(qū)域處。護(hù)套可圍繞電纜芯定位，其中護(hù)套限定松管光纖電纜的外表面。光纖的外徑可基本上小于緩沖管的內(nèi)徑。緩沖管的至少一部分可包括包含第一聚合物的第一相和包含第二聚合物的第二相。第一聚合物和第二聚合物是不同的化學(xué)組成。第一相和第二相可按照至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)設(shè)置。

本公開的另一個實施方案涉及包括電纜芯和護(hù)套的松管光纖電纜。電纜芯可包括緩沖管和光纖。光纖可位于緩沖管內(nèi)。緩沖管可位于松管光纖電纜的內(nèi)部區(qū)域處。護(hù)套可圍繞電纜芯定位，其中護(hù)套限定松管光纖電纜的外表面。光纖的外徑可基本上小于緩沖管的內(nèi)徑。緩沖管的至少一部分可包括包含至少約70％的第一聚合物的第一相和包含至少約70％的第二聚合物的第二相。第一聚合物和第二聚合物是不同的化學(xué)組成。第一相和第二相可按照至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)設(shè)置。緩沖管的至少一部分可具有大于或等于約0.5的連續(xù)性指數(shù)(Φ_I)。

本公開的另一個實施方案涉及包括電纜芯和護(hù)套的松管光纖電纜。電纜芯可包括緩沖管和光纖。光纖可位于緩沖管內(nèi)。緩沖管可位于松管光纖電纜的內(nèi)部區(qū)域處。護(hù)套可圍繞電纜芯定位，其中護(hù)套限定松管光纖電纜的外表面。光纖的外徑可基本上小于緩沖管的內(nèi)徑?；旧险麄€緩沖管可包括包含至少約70％的第一聚合物的第一相和包含至少約70％的第二聚合物的第二相。第一聚合物和第二聚合物是不同的化學(xué)組成。第一相和第二相可按照至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)設(shè)置。

附加特征和優(yōu)勢將在下面的詳細(xì)描述中闡述，并且其中部分是本領(lǐng)域技術(shù)人員從說明書中可容易理解或通過實施本發(fā)明說明書和權(quán)利要求書以及附圖所描述的實施方案而認(rèn)識到。

應(yīng)了解，以上簡述與以下詳述兩者都僅僅是示范性的，并且意圖提供對所要求保護(hù)的性質(zhì)和特征的理解的綜述或框架。

包括附圖以提供進(jìn)一步理解并且所述附圖并入本說明書且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖例示一個或多個實施方案，并且與說明書一起用于解釋各種實施方案的原理和操作。

附圖說明

圖1示意性地描繪根據(jù)本文所公開的一個或多個實施方案的松管光纖電纜的剖視圖；

圖2A示意性地描繪根據(jù)本文所公開的一個或多個實施方案的松管光纖電纜的緩沖管的剖視圖；

圖2B示意性地描繪根據(jù)本文所公開的一個或多個實施方案的松管光纖電纜的緩沖管的剖視圖；

圖3A和圖3B描繪用于確定緩沖管的抗扭結(jié)性的測試設(shè)備；并且

具體實施方式

現(xiàn)將詳細(xì)參考松管光纖電纜的實施方案，其實例在附圖中予以說明。在任何可能的情況下，所有附圖中相同元件符號將用以代表相同或相似的部分。圖1示意性地描繪松管光纖電纜的一個實施方案。松管光纖電纜大體上包括至少一個緩沖管、光纖、以及護(hù)套。如本文所述，緩沖管可包括設(shè)置在至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)中的兩種或更多種聚合物。包括至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)的緩沖管可顯示出增強的機械性質(zhì)，諸如增加的強度和柔性。本文將特別參考附圖來描述松管光纖電纜的各種實施方案。

參考圖1，示意性地描繪松管光纖電纜100的剖視圖。在一個實施方案中，光纖電纜100大體上包括具有一根或多根光纖112的電纜芯110、一個或多個緩沖管114、一個或多個強度構(gòu)件116或它們的組合。松管光纖電纜100可另外包括護(hù)套120。

電纜芯110大體上包括位于緩沖管114內(nèi)的光纖112。在一些實施方案中，電纜芯110包括位于一個或多個緩沖管114內(nèi)的多根光纖電纜112。電纜芯110可包括位于一個或多個緩沖管114中的每一個內(nèi)的多根光纖電纜112。緩沖管114可各自包含一根或多根光纖12，例如像，每個緩沖管114可包含6、8、10、12或甚至更多根光纖112。光纖電纜100可包含多于一個緩沖管114，例如像，2、4、6、8、10、12或甚至更多個緩沖管114。光纖電纜還可包括可將電纜芯110的部件緊固在一起的黏結(jié)材料118，諸如包含光纖112的緩沖管114和強度構(gòu)件116。例如，黏結(jié)材料118可以是卷繞電纜芯110的紗線。強度構(gòu)件116可包括可對松管光纖電纜100的強度有影響的剛性材料。

電纜芯110可由護(hù)套120環(huán)繞。在這種布置中，一個或多個緩沖管114可位于松管光纖電纜100的內(nèi)部區(qū)域處，并且護(hù)套120可圍繞電纜芯110定位。在一個實施方案中，護(hù)套120可設(shè)置為圍繞電纜芯110的緩沖管114內(nèi)的一根或多根光纖212的層。護(hù)套120可基本上環(huán)繞電纜芯110。護(hù)套120可包括外表面122和內(nèi)表面124。內(nèi)表面124可與電纜芯110直接接觸。在一個實施方案中，護(hù)套120的內(nèi)表面124可與電纜芯110的一個或多個部件直接接觸。例如，護(hù)套120可以是擠出聚合物，所述擠出聚合物填充緩沖管114周圍的空間并且與一個或多個緩沖管114直接接觸。在另一個實施方案中，護(hù)套120可環(huán)繞緩沖管114，但可不與全部緩沖管114直接接觸。護(hù)套120的外表面122可限定松管光纖電纜100的外表面。

在一個實施方案中，護(hù)套120可包括聚烯烴、聚酰胺或它們的組合。例如，在一個實施方案中，護(hù)套120可包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物或它們的組合。聚乙烯的實例包括但不限于中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、以及線性低密度聚乙烯(LLDPE)。聚丙烯的實例包括但不限于全同立構(gòu)聚丙烯、無規(guī)立構(gòu)聚丙烯、以及間同立構(gòu)聚丙烯。聚酰胺的實例包括但不限于尼龍12、尼龍11、尼龍6、尼龍6,6、尼龍6,12或它們的組合。如本文所述，本文提及的特定的尼龍化學(xué)物種(諸如但不限于尼龍12、尼龍11、尼龍6、尼龍6,6、尼龍6,12)包括其抗沖改性尼龍。例如，如本文所使用，尼龍12是指抗沖改性尼龍12和非抗沖改性尼龍12。

圖2A示出圖1的包含多根光纖112的緩沖管114的放大圖。緩沖管114包括外表面132和內(nèi)表面134。緩沖管114的截面形狀如圖2A所示可以是基本上圓形的，或者在其他實施方案中可以是非圓形的。內(nèi)表面134的部分之間的最大距離可限定緩沖管114的內(nèi)徑136。光纖112的截面形狀可以是充分圓形的，或可具有外徑138。緩沖管可具有平均壁厚度，如緩沖管114的外表面132與內(nèi)表面134之間的平均距離所測量的。在一個實施方案中，內(nèi)徑136可從約1.2mm至約2.0mm。緩沖管114的壁厚度可從約0.1mm至約0.5mm。

現(xiàn)參考圖1和圖2A，光纖112被描繪成處于松管配置中的電纜芯110內(nèi)。在這種配置中，光纖112中的每一者的外徑138可基本上小于緩沖管114的內(nèi)徑136。例如，光纖112的外徑138與緩沖管114的內(nèi)徑136的比率可小于約1:2、小于約1:4、小于約1:6、小于約1:8、小于約1:10、小于約1:15、或甚至小于約1:20。

現(xiàn)參考圖2B，在另一個實施方案中，光纖112可以層絞模式配置。例如，在美國專利號5,703,983中公開層絞式光纖。光纖線股113可包括圍繞彼此紡制的若干光纖112。光纖線股113具有小于緩沖管114的內(nèi)徑136的外徑139。例如，光纖線股113的外徑138與緩沖管114的內(nèi)徑136的比率可小于約1:1.1、小于約1:1.2、小于約1:1.4、小于約1:1.5、小于約1:1.8、或甚至小于約1:2。

現(xiàn)參考圖1和圖2A，電纜寬度方向被限定在光纖電纜100的軸向方向上，如圖1和圖2A的垂直方向和水平方向所示。電纜長度方向由垂直于電纜寬度方向的方向限定。如本文所使用，“長度”和“寬度”是指如本文所述的電纜長度方向和電纜寬度方向。電纜芯110的各種部件(諸如光纖112和緩沖管114)可具有不同長度。

如本文所述，緩沖管114可包括具有共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)的兩種或更多種相。在具有共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)的緩沖管114中，緩沖管114的至少一部分包括包含第一聚合物的第一相和包含第二聚合物的第二相。第一聚合物和第二聚合物是不同的化學(xué)組成。在一個實施方案中，第一聚合物、第二聚合物或兩者可以是同聚物。在另一個實施方案中，第一聚合物、第二聚合物或兩者可以是共聚物。在另一個實施方案中，第一聚合物可以是同聚物并且第二聚合物可以是共聚物，諸如包含乙烯和丙烯單體的抗沖聚丙烯共聚物。第一相和第二相分別可包含至少約70％、至少約80％、至少約90％、至少約95％、或甚至至少約98％的聚合物組成。

在一些實施方案中，共連續(xù)材料的微結(jié)構(gòu)是這樣的，使得具有各個相(例如，具有大體均勻物理狀態(tài)和/或組成的材料的各相)的聚合物組分在相互混合的混合物(例如，兩種組分的混合物)中是分相的(例如，相獨立、不相容、具有溶混間隙、不可混合的、共存)。共連續(xù)材料可以是這樣的，使得聚合物組分中的一種或多種形成在整個共連續(xù)材料中分支的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)(例如，網(wǎng)、互連系統(tǒng))，并且另一種聚合物組分填充所述連續(xù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的間隙，并且進(jìn)而還形成互連網(wǎng)絡(luò)，其中聚合物組分的相保持分開并且聚合物組分的網(wǎng)絡(luò)在微尺度上相互環(huán)繞并密封。在一些此類實施方案中，聚合物組分的各個域在整個共連續(xù)材料中是連續(xù)的，并且聚合物組分的域以微結(jié)構(gòu)彼此互鎖并且因此接合在一起。具有可能是彼此不相容的相的聚合物包括例如聚丙烯和尼龍。共連續(xù)材料可使第一聚合物與第二聚合物組合，其中第一聚合物是柔性的并且在低溫(例如，零下攝氏度)下具有比第二聚合物小的材料收縮率；并且第二聚合物的剛度大于第一聚合物并且在室溫(例如，21℃)下具有比第一聚合物大的拉伸強度，由此共連續(xù)材料可協(xié)同地得益于其組成部分的獨特屬性而提供緩沖管結(jié)構(gòu)，所述緩沖管結(jié)構(gòu)例如是堅固且柔性的，并且盡管在溫度極限下仍保持其形狀。

緩沖管114可包含可按照兩種或更多種相應(yīng)相設(shè)置的兩種或更多種聚合物。例如，三種不同的聚合物可在緩沖管114中形成三種不同相。在另一個實施方案中，兩種或更多種聚合物組成可形成第一相并且至少另一種聚合物可形成第二相。在共連續(xù)微結(jié)構(gòu)中，第一相和第二相可作為連續(xù)微結(jié)構(gòu)設(shè)置在同一宏觀體積內(nèi)。如果兩種相存在于共連續(xù)結(jié)構(gòu)中，則兩種相可基本上形成余空間體積，使得第一相填充3D空間的一部分并且第二相填充3D空間的未被第一相填充的剩余部分。可在Potschke等人的“Formation of Co-continuous Structures in Melt-Mixed Immiscible Polymer Blends”(Journal of Macromolecular Science，Part C-Polymer Reviews，第C43卷，第1期，第87-141頁，2003)中找到對共連續(xù)微結(jié)構(gòu)的討論，所述討論的教示以引用的方式并入本文。

共連續(xù)微結(jié)構(gòu)可能是不完全的，因為不是所有相都是連續(xù)的，其可能被分解并且被另一種相環(huán)繞。然而，本體物質(zhì)的共連續(xù)性的程度可被確定并且連續(xù)性指數(shù)(Φ_I)可被確定，其中0≤Φ_I≤1，其中Φ_I＝1是完全的共連續(xù)結(jié)構(gòu)并且Φ_I＝0是非共連續(xù)結(jié)構(gòu)。Φ_I可通過提取法來確定，其中溶劑被選擇成對于共連續(xù)結(jié)構(gòu)的第一相的材料是可溶的并且對于共連續(xù)結(jié)構(gòu)的第二相的材料是不可溶的。對于雙相共連續(xù)結(jié)構(gòu)，可通過以下方程式來確定連續(xù)性指數(shù)：

其中m_A是從樣品提取的可溶相的質(zhì)量，m_T是在提取可溶相之前的樣品的總質(zhì)量，并且X_a是在提取可溶相之前的樣品的可溶相與不可溶相的質(zhì)量比。

在一個實施方案中，緩沖管114可包括以至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)設(shè)置的第一相和第二相。如本文所使用，部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)是指具有至少約為0.1的連續(xù)性指數(shù)(Φ_I)的材料。在其他實施方案中，緩沖管114可具有第一相和第二相，其中Φ_I大于或等于約0.3、大于或等于約0.4、大于或等于約0.5、大于或等于約0.6、大于或等于約0.7、大于或等于約0.8、或甚至大于或等于約0.9。如本文所使用，“共連續(xù)結(jié)構(gòu)”或“共連續(xù)材料”是指具有至少部分地共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)的材料并且不一定意指具有完全共連續(xù)的微結(jié)構(gòu)的材料。

在一個實施方案中，僅緩沖管114的一部分包括呈共連續(xù)微結(jié)構(gòu)的第一相和第二相。例如，相對于緩沖管114的長度而言僅端部或內(nèi)部區(qū)域可具有共連續(xù)微結(jié)構(gòu)。在另一個實施方案中，基本上整個緩沖管114包括共連續(xù)微結(jié)構(gòu)。

本文所描述的具有共連續(xù)結(jié)構(gòu)的至少一部分的緩沖管與常規(guī)緩沖管(諸如以約90/10比率包含大于90％的丙烯/乙烯共聚物并且具有α結(jié)晶度的常規(guī)的抗沖聚丙烯緩沖管)相比可具有優(yōu)異的強度和柔性性質(zhì)。此外，本文所描述的緩沖管與常規(guī)的多層緩沖管(其為包含多于一層聚合物材料的緩沖管)可具有可比較或優(yōu)異的強度和柔性性質(zhì)。然而，本文所描述的緩沖管不需要用于生產(chǎn)的多層機加工技術(shù)，并且代替地可被擠出為形狀為管的一個主體。例如，產(chǎn)生多相的共連續(xù)結(jié)構(gòu)材料可被共同擠出成管形狀。

不受理論的束縛，據(jù)信共連續(xù)微結(jié)構(gòu)的兩種相的物理特性對緩沖管114的本體材料性質(zhì)有影響。例如，聚乙烯可增加柔性，尼龍可增加強度和韌性。緩沖管可包含以相應(yīng)相設(shè)置的兩種或更多種聚合物材料。在各種實施方案中，緩沖管可包含選自以下各項的一種或多種聚合物：尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氧化乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡膠、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、環(huán)烯烴共聚物、天然或合成橡膠、以及熱塑性彈性體。然而，本文未明確闡明的其他聚合物物種和種類的使用是可設(shè)想的。

在一個實施方案中，可分別構(gòu)成多個相的聚合物組合在它們的溶解度參數(shù)(有時稱為希爾德布蘭德溶解度參數(shù))上可具有大于約1(cal/cm³)^1/2、大于約2(cal/cm³)^1/2、大于約3(cal/cm³)^1/2、或甚至大于約5(cal/cm³)^1/2的差值。溶解度參數(shù)被定義為材料的內(nèi)聚能密度的平方根，其是將單位體積的分子從它們的鄰居完全移除至無限分離度(理想氣體)所需的能量值。這等于由凝聚相中的其摩爾體積分成的化合物的汽化熱。溶解度參數(shù)(δ)可表示為

其中△H_v是汽化熱，R是理想氣體常數(shù)，T是溫度，并且V_m是摩爾體積。聚合物的溶解度參數(shù)的差異可促進(jìn)將形成共連續(xù)微結(jié)構(gòu)的聚合物的相分離。

本文所描述的包含至少部分地共連續(xù)的聚合物材料的緩沖管114可具有良好的強度性質(zhì)，所述緩沖管與常規(guī)的α相抗沖聚丙烯緩沖管相比是比得上的或優(yōu)異的。例如，本文所描述的緩沖管114可具有可接受的拉伸模量、抗壓碎性和/或抗扭結(jié)性，以便在光纖電纜內(nèi)進(jìn)行操作。

緩沖管的抗扭結(jié)性可由環(huán)測試來確定。環(huán)測試確定環(huán)的直徑和將扭結(jié)的特定緩沖管114處所需的力?，F(xiàn)參考圖3A和圖3B，在測試期間，形成具有85mm直徑的環(huán)212并且將所述環(huán)放置在拉伸試驗機的夾具214中。交叉點處的低摩擦塑料環(huán)216將環(huán)212保持在適當(dāng)位置中。以每分鐘250mm的速率拉動緩沖管210的頂端，從而環(huán)212的直徑減小直到扭結(jié)發(fā)生。因此，抗扭結(jié)性作為環(huán)的直徑在扭結(jié)處進(jìn)行測量。扭結(jié)可通過目視觀察和通過力從拉動緩沖管210所需的峰值力的10％下降來確定。此外，申請人預(yù)測，本文所公開的緩沖管的抗扭結(jié)性直徑在85攝氏度和85％相對濕度下老化30天之后將不會增加多于20％。在光纖不存在的情況下進(jìn)行扭結(jié)測試。

緩沖管的彈性模量可通過針對彈性模量(即，楊氏模量、割線模量、彎曲模量、拉伸模量)的任何常規(guī)試驗來確定。

緩沖管114的抗壓碎性可通過利用長度為6毫米的緩沖管的樣品進(jìn)行壓碎測試來確定。將樣品放置在上部活動板與下部固定板之間，以接收垂直于管的縱軸的橫向壓縮載荷。拉伸試驗機以每分鐘6毫米的速度施加載荷，直到緩沖管壓縮至初始直徑的50％。記錄由于管壓縮應(yīng)變而導(dǎo)致的壓碎初始直徑的5％和初始直徑的25％處的壓碎載荷。對于本文所公開的緩沖管114，申請人預(yù)測，在25％壓縮處為至少20N、諸如至少25N、至少30N和甚至至少40N的壓碎載荷在至少一些實施方案中是可設(shè)想的，諸如具有更大管尺寸的那些。此外，申請人預(yù)測，實現(xiàn)緩沖管114的25％壓縮所需的壓碎載荷的量值在85攝氏度和85％相對濕度下老化30天之后將不會增加多于20％。在緩沖管中不存在光纖的情況下進(jìn)行壓碎測試。

在一個實施方案中，緩沖管114可具有大于或等于約1600MPa的彈性模量。在其他實施方案中，緩沖管114可具有大于或等于約1800MPa、大于或等于約2000MPa、或甚至大于或等于約2400MPa的彈性模量。通過比較，一些常規(guī)的α相抗沖聚丙烯緩沖管可具有小于或等于約1200MPa的彈性模量。

在一個實施方案中，緩沖管114可具有大于或等于約20N的抗壓碎性。在其他實施方案中，緩沖管114可具有大于或等于約22N、大于或等于約24N、大于或等于約26N、或甚至大于或等于約30N的抗壓碎性。通過比較，一些常規(guī)的多層緩沖管可具有小于或等于約18N的抗壓碎性，并且一些常規(guī)的α相抗沖聚丙烯緩沖管可具有小于或等于約18N的抗壓碎性。

在一個實施方案中，緩沖管114可維持等于或小于具有相同材料的常規(guī)的多層(代替共連續(xù)布置的分層)管的抗扭結(jié)性的抗扭結(jié)性直徑，并且僅由兩種聚合物中的較少執(zhí)行的一者制成的單層緩沖管可具有更大的抗扭結(jié)性直徑。在一個實施方案中，緩沖管114可具有小于或等于約30mm、小于或等于約28mm、小于或等于約26mm、或甚至小于或等于約20mm的抗扭結(jié)性直徑。通過比較，常規(guī)的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚對苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯緩沖管可具有大于或等于約30mm的抗扭結(jié)性直徑。

本文所描述的緩沖管114可具有小于共連續(xù)結(jié)構(gòu)的每種材料的CTE的加權(quán)平均數(shù)所預(yù)測的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)。例如，使用加權(quán)平均數(shù)來預(yù)測CTE，緩沖管114的第一組分可具有等于約100x 10^-6/℃的膨脹系數(shù)，并且第二組分可具有200x 10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)。加權(quán)平均數(shù)將預(yù)測到，兩種材料的50:50混合物將具有約150x 10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)。然而，呈50:50比率的這兩種材料的共連續(xù)混合物可顯示出低于加權(quán)平均數(shù)所預(yù)測的熱膨脹系數(shù)。不受理論的束縛，據(jù)信較低的CTE是具有較小膨脹的相與具有較大膨脹的相的相互作用的限制的結(jié)果。在一個實施方案中，緩沖管114的熱膨脹系數(shù)在20℃下可小于或等于約200x 10^-6/℃、在20℃下小于或等于約150x 10^-6/℃、或在20℃下甚至小于或等于約100x 10^-6/℃。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在不背離所公開實施方案的精神或范圍的情況下對進(jìn)行各種修改和變更。本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到并入所公開實施方案的精神和實質(zhì)的所公開實施方案的修改組合、子組合和變更。