首页 / 专利库 / 烟草制品及加工 / 阻燃带 / 低烟耐火光纤带

低烟耐火光纤带

阅读:66发布:2020-05-08

专利汇可以提供低烟耐火光纤带专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供了带状光缆的实施方式。所述带状光缆包括: 电缆 护套,所述电缆护套具有限定中心孔的内表面;至少一根缓冲管,所述至少一根缓冲管位于所述电缆护套的所述中心孔中;以及至少一根光纤带,所述至少一根光纤带设置在所述至少一根缓冲管中。所述至少一根光纤带包括多根光纤、围绕所述多根光纤的 聚合物 基体、以及围绕所述聚合物基体的低烟阻燃(LSFR)涂层。所述LSFR涂层包括分散在可 固化 丙烯酸 酯介质中的25至65重量%的无机无卤阻燃填料。此外,所述无机无卤阻燃填料包括平均最大外部尺寸为5微米的颗粒。,下面是低烟耐火光纤带专利的具体信息内容。

1.一种带状光缆,所述带状光缆包括:
电缆护套,所述电缆护套具有限定中心孔的内表面;
至少一根缓冲管,所述至少一根缓冲管位于所述电缆护套的所述中心孔中;以及至少一根光纤带,所述至少一根光纤带设置于所述至少一根缓冲管内,所述至少一根光纤带包括:
多根光纤;
聚合物基体,所述聚合物基体围绕所述多根光纤;以及
低烟阻燃(LSFR)涂层,所述涂层围绕所述聚合物基体;
其中所述LSFR涂层包括分散在可固化丙烯酸酯介质中的25至65重量%的无机无卤阻燃填料;并且
其中所述无机无卤阻燃填料由平均最大外部尺寸为5微米的颗粒组成。
2.如权利要求1所述的带状光缆,其中当十二英寸长的所述至少一根光纤带绕其纵轴缠绕至少6圈时,所述聚合物基体不会从所述多根光纤上脱落或断裂。
3.如权利要求1所述的带状光缆,其中所述LSFR涂层的厚度小于40微米。
4.如权利要求1所述的带状光缆,其中所述LSFR涂层是光学透明的,使得厚度为10密的所述LSFR涂层的样品在所述样品的所述厚度范围内透射小于75%的波长为400-800nm的入射光。
5.如权利要求1所述的带状光缆,其中所述无机无卤阻燃填料是氢、氢氧化镁、酸锌、镁石、铝酸盐、有机改性的层状硅酸盐、八钼酸铵及菱镁矿中的至少一种。
6.如权利要求1所述的带状光缆,其中所述LSFR涂层具有根据ASTM D-2863测量的至少
26%的极限氧指数。
7.如权利要求1所述的带状光缆,其中所述LSFR涂层具有至少10%的断裂伸长率。
8.一种低烟阻燃(LSFR)涂层,所述涂层包括:
无机无卤阻燃填料;以及
可固化丙烯酸酯介质;
其中所述无机无卤阻燃填料由平均最大外部尺寸为5微米的颗粒组成;并且其中所述无机无卤阻燃填料分散在所述可固化介质中。
9.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述无机无卤阻燃填料包括氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、碳酸钙镁石、铝硅酸盐、有机改性的层状硅酸盐、八钼酸铵或水菱镁矿中的至少一种。
10.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述可固化丙烯酸酯介质包括:
单体组分;
低聚物组分;以及
催化剂组分;
其中所述无机无卤阻燃填料分散在所述单体组分中。
11.如权利要求10所述的LSFR涂层,其中所述单体组分包括50至85重量%的所述可固化丙烯酸酯介质。
12.如权利要求11所述的LSFR涂层,其中所述无机无卤阻燃填料包括50至75重量%的所述单体组分。
13.如权利要求10所述的LSFR涂层,其中所述单体组分包括以下至少一种:烷氧基化脂族二丙烯酸酯、三丙二醇基二丙烯酸酯、乙氧基双酚A二丙烯酸酯、双酚A环氧二丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯,具有或不具有烷氧基化的羟甲基丙烷聚丙烯酸酯、烷氧基化三丙烯酸甘油酯、二丙二醇二丙烯酸酯,或具有或不具有烷氧基化的赤藓糖醇聚丙烯酸酯。
14.如权利要求10所述的LSFR涂层,其中所述低聚物组分包括脂族聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、硅丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸甲酯中的至少一种。
15.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述LSFR涂层具有根据ASTM D-2863测量的至少26%的极限氧指数。
16.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述LSFR涂层具有根据ASTM 882-97测量的至少500MPa的杨氏模量
17.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述LSFR涂层具有根据ISO5660测量的600kW/m2或更小的峰值放热率。
18.如权利要求8所述的LSFR涂层,其中所述LSFR涂层是光学透明的,使得厚度为10密耳的所述LSFR涂层的样品在所述样品的所述厚度范围内透射小于75%的波长为400-800nm的入射光。
19.一种改善光缆的阻燃性的方法,所述方法包括以下步骤:
将由平均最大外部尺寸为5微米的颗粒组成的无机无卤阻燃填料分散在可固化丙烯酸酯介质,以形成LSFR涂层;以及
将所述LSFR涂层涂覆到光缆的至少一个组件上。
20.如权利要求19所述的方法,其中所述涂覆所述LSFR涂层的步骤包括:将所述LSFR涂层涂覆到光缆的光纤带组件。
21.如权利要求19所述的方法,其中所述涂覆所述LSFR涂层的步骤包括:将所述LSFR涂层涂覆到光缆的至少一根光纤。
22.如权利要求19所述的方法,其中所述涂覆所述LSFR涂层的步骤包括:将所述LSFR涂层涂覆到光缆的至少一根缓冲管。
23.如权利要求19所述的方法,其中所述涂覆所述LSFR涂层的步骤还包括:形成厚度小于40微米的LFSR涂层。
24.如权利要求19所述的方法,其中所述可固化介质包括单体组分、低聚物组分及催化剂组分;并且
其中所述分散步骤还包括将所述无机无卤阻燃填料分散在所述单体组分中。
25.如权利要求19所述的方法,还包括以下步骤:
根据ASTM D-2863对所述电缆组件进行极限氧指数(LOI)测试;以及
实现至少26%的LOI等级。

说明书全文

低烟耐火光纤带

[0001] 优先权申请
[0002] 本申请要求2017年5月3日申请的美国申请案第15/585,268号的权利,其全部内容依赖于此并以引用的方式并入本文中。

背景技术

[0003] 本公开总体涉及阻燃涂层,尤其是其中阻燃填料分散在可固化介质中的阻燃涂层。阻燃材料用于保护易燃材料(例如塑料或木材)免受火灾和热的损害。另外,阻燃材料已经用于保护暴露于高温时失去强度的材料,例如发明内容
[0004] 在一方面,提供了带状光缆的实施方式。所述带状光缆包括:电缆护套,所述电缆护套具有限定中心孔的内表面;至少一根缓冲管,所述至少一根缓冲管位于所述电缆护套的所述中心孔中;以及至少一根光纤带,所述至少一根光纤带设置在所述至少一根缓冲管中。所述至少一根光纤带包括多根光纤、围绕多根光纤的聚合物基体以及围绕聚合物基体的低烟阻燃(LSFR)涂层。所述LSFR涂层包括分散在可固化丙烯酸酯介质中的25至65重量%的无机无卤阻燃填料。此外,所述无机无卤阻燃填料包括平均最大外部尺寸为5微米的颗粒。
[0005] 在另一方面,提供了LSFR涂层的实施方式。所述LSFR涂层包含无机无卤阻燃填料和可固化丙烯酸酯介质。所述无机无卤阻燃填料的最大外部尺寸为5微米,并且所述无机无卤阻燃填料分散在所述可固化介质中。
[0006] 在又一方面,提供了一种改善光缆的阻燃性的方法的实施方式。所述方法包括第一步骤:将平均最大外部尺寸为5微米的无机无卤阻燃填料分散在可固化丙烯酸酯介质,以形成LSFR涂层。所述方法包括第二步骤:将所述LSFR涂层涂覆到光缆的至少一个组件上。
[0007] 附加的特征和优点将在随后的详细描述中阐述,并且部分特征和优点对于本领域的技术人员而言从描述中将是显而易见的,或通过实践如书面描述及其权利要求书以及附图中所述的实施方式而认识。
[0008] 应当理解,上文的一般描述和下文的详细描述都仅仅是示例性的,并且旨在提供概述或框架以理解权利要求书的性质和特征。
[0009] 包括附图以提供进一步理解,并且附图被并入说明书中并构成说明书的一部分。附图示出了一个或多个实施方式,并且与描述一起用于解释各种实施方式的原理和操作。

附图说明

[0010] 结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的几个方面,并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0011] 图1示出了根据示例性实施方式的包括LSFR的带状光缆;
[0012] 图2示出了根据示例性实施方式的包括LSFR涂层的光纤带;
[0013] 图3是示出了与标准带状涂层相比,根据示例性实施方式制造的LSFR涂层的峰值放热率的图;
[0014] 图4是示出了与标准带状涂层相比,根据示例性实施方式制造的LSFR涂层的不透光度的图;
[0015] 图5是示出了与标准带状涂层相比,根据示例性实施方式制造的LSFR涂层的烟雾比消光面积的图;
[0016] 图6是示出了与标准带状涂层相比,根据示例性实施方式制造的LSFR涂层的总烟雾释放的图;
[0017] 图7示出了用于确定根据示例性实施方式制造的LSFR涂层的剥离等级的剥离测试设置;
[0018] 图8是示出了根据示例性实施方式制备的LSFR涂层的透明度的图;以及[0019] 图9示出了根据示例性实施方式的具有涂覆到缓冲管及光纤的LSFR涂层的松管光缆的缓冲管。
[0020] 尽管将结合某些优选实施方式描述本发明,但并不限于这些实施方式。相反,本发明的目的是涵盖如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内所包括的所有替代、修改和等效物。

具体实施方式

[0021] 一般参考附图,提供了特别适用于光纤带的LSFR涂层的各种实施方式。更具体地,LSFR涂层的实施方式具有分散在可固化涂层中的无机无卤阻燃填料。有利地,LSFR涂层能够提供增强的阻燃性,同时避免机械性能的任何显着降低。特别地,与用于光纤带中的标准涂层相比,LSFR涂层的实施方式提供了更高的极限指数、更低的峰值放热率、减少的烟雾产生以及令人满意的机械性能。就此而言,申请人发现其中阻燃填料分散在可固化介质中的LSFR涂层为电缆引用提供增强的阻燃性(与标准涂层相比)和令人满意的机械性能(与标准阻燃涂层相比,其中阻燃材料倾向于从载体介质中聚集或浸出)。在实施方式中,LSFR涂层可以用在光缆组件上,包括例如用作光纤带、光纤及缓冲管上的涂层。
[0022] 参考图1,示出了根据示例性实施方式的示出为电缆10的光缆。电缆10包括示出为外护套12的外电缆护套。通常将理解,护套12的内部限定内部区域或孔,本文中讨论的各种电缆组件位于所述内部区域或孔中。
[0023] 在各种实施方式中,电缆护套12由挤压热塑性材料形成。在各种实施方式中,电缆护套12可以是用于电缆制造的多种材料,例如聚乙烯、中密度聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、尼龙、聚酯或聚酸酯及其共聚物。另外,电缆护套12的材料可以包括少量的其他材料或填充剂,其提供与电缆护套12的材料不同的特性。例如,电缆护套12的材料可以包括提供用于着色、UV/光阻(例如炭黑)、抗烧伤性等的材料。
[0024] 电缆10内包含的是光纤带16的堆叠14。每一带16包括示出为光纤20的一个或多个光学传输元件或光波导。如图1所示,电缆10包括围绕光纤带16的堆叠14的单个缓冲管22。在各种实施方式中,电缆10包括在堆叠14内的至少四个带16,并且每一带16支撑至少五根光纤20。然而,在其他实施方式中,不同数量的带16(包括多于或少于图1中所示的带)可以提供在每一缓冲管22内。此外,在其他实施方式中,不同数量的光纤20(包括多于或少于图1中所示的光纤)可以提供在每个带16内。
[0025] 在所示的实施方式中,多个强度构件24嵌入在电缆护套12中,以在安装期间和安装之后向光纤20提供结构和保护(例如,处理期间的保护、元件保护、环境保护、防止害虫等)。在各种实施方式中,电缆10包括以成对相对的方式布置的四个强度构件24。每个强度构件24可以是任何合适的轴向强度构件,例如玻璃纤维增强塑料棒、钢棒/线等。电缆10可以包括各种其他组件或层,例如金属护层、螺旋包裹的粘合剂、圆周收缩薄膜粘合剂、阻带材料、阻水纤维材料等。此外,在所示的实施方式中,电缆10包括嵌入护套12内或之下的一个或多个优先撕裂特征和/或撕裂线28。在此实施方式中,优先撕裂特征和/或撕裂线28位于护套12内,使得撕裂线28有助于打开外护套12。
[0026] 图2示出了光纤带16的示例性实施方式的构造。可以看出,光纤带16包括多根光纤20。在所示的实施方式中,有十二根光纤20。每根光纤20包括玻璃芯及包层区域30,光信号沿所述包层区域30传播,使得芯被包层围绕,从而将光信号基本上保持在芯内。芯和包层区域30被初级涂层32和次级涂层34围绕。双层涂层,即初级涂层32和次级涂层34,为芯和包层区域30提供了针对微弯曲引起的衰减的增强保护。在实施方式中,光纤带16中的每根光纤
20具有涂覆到次级涂层34上的不同颜色的墨水层,使得在安装、接合、修理等过程中可以将光纤20彼此区分。
[0027] 聚合物基体36在光纤带16中将光纤20平行地保持在一起。在聚合物基体36的周围是LSFR涂层38。在实施方式中,带识别信息被印刷到聚合物基体36上,并且LSFR涂层38提供了防止印刷物弄脏、擦掉、磨损等的附加功能。在实施方式中,聚合物基体36和LSFR涂层38具有相同的组成,包括以下更详细描述的组成。在其他实施方式中,选择聚合物基体36以具有较高的杨氏模量,同时还与LSFR涂层38相容。在特定实施方式中,聚合物基体由40重量%的双酚A环氧二丙烯酸酯、53重量%的乙氧基化(10)双萜二丙烯酸酯、5%重量的N-乙烯基己内酰胺以及余量光引发剂/催化剂、抗氧化剂、助滑剂等组成。
[0028] 在各种实施方式中,LSFR涂层38是围绕聚合物基体36的聚合物材料层。在特定实施方式中,LSFR涂层38是在图2所示的轴向剖视图上完全围绕聚合物基体36的聚合物材料的相连且连续的层。在这种布置中,LSFR涂层38限定了与聚合物基体36的外表面接触(特定地结合,例如通过熔融粘合或交联)的内表面。LSFR涂层38的外表面限定了带16的最外表面,并且LSFR涂层38是带16的最外聚合物层。
[0029] LSFR涂层38被配置为向光纤带16提供一定程度的阻燃性。通常,LSFR涂层38包括分散在可固化介质中的一种或多种阻燃填料的颗粒。在实施方式中,阻燃填料是无机无卤材料。如本文中所用,“无卤”是指材料符合IEC61249-2-21的总卤素含量小于1500ppm。例如,合适的阻燃材料包括氢氧化(ATH)、碳酸镁石/水菱镁矿(HMH,例如,可购自瑞典吕勒奥的LKAB Minerals的 )、氢氧化镁(MDH)、酸锌(例如,可购自科罗拉多州格林伍德村的Rio Tinto Borates的 )、埃洛石(铝酸盐)纳米粘土、有机改性的层状硅酸盐(例如,可购自得克萨斯州冈萨雷斯市BYK Additives公司的 )及八钼酸铵(AOM)。在实施方式中,阻燃填料具有其中颗粒具有平均5微米或更小的最大外部尺寸的粒径。在其他实施方式中,阻燃填料具有其中颗粒具有平均1微米或更小的最大外部尺寸的粒径。此外,在一些实施方式中,阻燃填料具有其中颗粒具有平均0.1微米或更大的最小外部尺寸的粒径,并且在又一些实施方式中,阻燃填料具有其中颗粒具有平均0.25微米或更大的最小外部尺寸的粒径。
[0030] 阻燃填料分散在可固化介质中。在实施方式中,介质可使用紫外线(UV)辐射固化。同样,在实施方式中,可固化介质由一种或多种单体、低聚物、催化剂和/或其他添加剂组成。在特定的实施方式中,单体和低聚物是丙烯酸酯。此外,在实施方式中,单体可以具有单、二、三或更高的官能度。例如,合适的单体包括烷氧基化脂族聚丙烯酸酯,例如烷氧基化脂族二丙烯酸酯,例如烷氧基化(例如丙氧基化)新戊二醇二丙烯酸酯;三丙烯酸丙二醇酯;
乙氧基化双酚A二丙烯酸酯;双酚A环氧二丙烯酸酯;季戊四醇单羟基五丙烯酸酯;具有和不具有烷氧基化的羟甲基丙烷聚丙烯酸酯,例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯;烷氧基化甘油三丙烯酸酯,例如丙氧基化为3以上的丙氧基化甘油三丙烯酸酯;二丙烯酸二丙二醇酯;具有和不具有烷氧基化的赤藓糖醇聚丙烯酸酯,例如季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇五丙烯酸酯浸液;及其组合。在实施方式中,低聚物包括例如脂族聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、硅丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸甲酯及其组合。
[0031] 在实施方式中,催化剂是光引发剂。例如,合适的光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基-酮(例如,可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司的 184)、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦(例如,可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司的 1800、 1850及 1700)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如,可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司的
651)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(例如,可购自新泽西州弗
洛勒姆帕克的巴斯夫公司的 819)、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司的 TPO)、乙氧基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司的 TPO-L)及其组合。
[0032] 在某些实施方式中,可固化介质可包括添加剂,例如抗氧化剂、反应性稀释剂、助滑剂、颜料、填料、消光剂、润湿剂等。例如,一些添加剂包括N-乙烯基己内酰胺反应性稀释剂、硫代二乙烯双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]抗氧化剂(例如,可购自德国路德维希港的巴斯夫公司的 1035)、聚硅氧烷聚醚丙烯酸酯助滑剂(例如,可购自德国埃森赢创集团的 Rad 2250)等。
[0033] 在实施方式中,可固化介质由60至95重量%的单体组分、5至25重量%的低聚物组分、0.5至5重量%的催化剂组分以及0至10重量%的各种添加剂组成。在实施方式中,阻燃材料分散在可固化介质的单体组分中。在这样的实施方式中,阻燃材料包括30至75重量%的单体组分。在另一实施方式中,阻燃材料包括40至70重量%的单体组分,并且在又一实施方式中,阻燃材料包括55至65重量%的单体组分。
[0034] 如下表1所示,产生了根据本文公开的阻燃涂层的实施方式制备的三种组合物(A2-A4),并将其与标准的非阻燃涂层(A1)进行比较。在组合物A2和A3中,阻燃材料是具有平均最大外部尺寸为0.25微米的ATH。将ATH分散在(PO)NPGDA中,并且ATH构成组合物的65重量%的单体组分。在组合物A4中,阻燃材料是ATH和AOM的组合。特别地,如表1所示,A4包括68%的ATH/(PO)NPGDA分散体和8%的AOM/(PO)NPGDA分散体。在两种分散体中,阻燃材料包括65重量%的分散体。ATH的平均最大外部尺寸为0.25微米,并且AOM的平均最大外部尺寸为1微米。
[0035] 表1光纤带涂层的配方
[0036]
[0037] 使用多种可燃性和机械/物理测试表征组合物A1-A4中的每一者。使用极限氧指数(LOI)测试和锥形量热仪测试对可燃性进行表征。LOI调查材料燃烧需要多少氧气。LOI较高的材料需要更多的氧气燃烧,因此不易燃烧。根据ASTM D-2863,针对组合物A1-A4中的每一者测量LOI。结果在下表2中提供。可以看出,标准涂层(A1)具有18%的相对较低的LOI。然而,根据本公开的实施方式制造的改进的阻燃涂层(A2-A4)具有26-28%的更高的LOI。
[0038] 表2光纤带涂层的LOI
[0039]涂层 A1 A2 A3 A4
LOI 18% 28% 27% 26%
[0040] 根据ISO 5660的锥形量热仪测试用于确定峰值放热率(PHRR)和烟雾释放量。PHRR确定材料是快速剧烈燃烧还是更慢闷烧。快速剧烈燃烧的材料会在短时间内释放出相对大量的热量,这可能导致周围的其他材料着火。因此,相对较低的PHRR是阻燃材料的有益特性。
[0041] 通过用每个涂层组合物填充方形模具并随后将样品UV辐射固化来制备涂层A1-A4的锥形量热仪样品。然后将固化的涂层片从模具中取出并进行测试。样品是尺寸为100mm×100mm×3.0mm的方形试样。使样品在23℃和50%相对湿度下达到平衡。将样品放置在铝盘上,所述铝盘放置在陶瓷板顶部的耐火纤维毯上,并将试样表面水平暴露于锥形加热器的热通量为50kW/m2的辐射下。图3提供了根据所述方法测量的组合物A1-A4的PHRR的图。从图
3中可以看出,Al具有1188kW/m2的PHRR,而A2、A3和A4均具有600kW/m2或更小的PHRR。因此,与A1相比,通过根据本公开的实施方式制造的LSFR涂层提供了显着降低的PHRR(从49%(A3)至66%(A2))。
[0042] 锥形量热仪测试还用于确定涂层组合物的烟雾释放水平。在一方面,基于燃烧样品的烟雾所遮挡的光量来确定烟雾释放。即,在锥形量热仪测试期间将光置于样品的一侧,并且在燃烧时光在整个样品上发光。跨材料透射的光量(相反,被烟雾遮挡的光量)指示释放的烟量。换句话说,在测试(I)期间透射光强度与初始入射光强度(I0)之比I/I0直接表明锥形量热仪测试期间的烟雾释放。在图4中提供了在锥形量热仪测试过程中每种材料的I/I0比。可以看出,与LSFR涂层A2、A3和A4相比,标准涂层A1的透光率有较大的降低。因此,根据本公开的实施方式制造的LSFR涂层A2、A3和A4比标准涂层A1释放更少的烟。
[0043] 比率I/I0还用于计算平均比消光面积(SEA),其用于量化抑烟性能。使用SEA,烟雾密度以m2/kg(平方米每千克)的单位表示,这是每单位质量燃烧试样产生的瞬时烟雾量的度量。每个组合物A1-A4的SEA如图5所示。从图5中可以看出,A1的SEA为885m2/kg,而A2-A4的SEA为327m2/kg或更小。另外,计算了总烟雾释放量(TSR),并在图6中示出。从图6中可以看出,A1产生的烟雾几乎是任何LSFR涂层A2-A4的四倍。
[0044] 因此,表2和图3至图6证明了涂层组合物A2、A3和A4相对于标准涂层A1具有改善的可燃性。然而,通常,在某些情况下,向聚合物组合物中添加阻燃添加剂会影响所述组合物的机械性能。因此,对LSFR涂层A2、A3和A4的机械和物理性能进行了研究,并将其与标准涂层A1进行了比较。在此方面,对LSFR涂层A2、A3和A4进行研究,以确定是否保持生产、安装和使用的必要拉伸和流变性能。
[0045] 下表3总结了组合物A1-A4的拉伸和流变性质。特别地,涂层A1-A4用于制造用于拉伸测试的棒样品。通过将涂层组合物注入内径为约0.025英寸的 管中来制备由涂2
层A1-A4制成的棒。将填充有涂层的 管暴露于Fusion D灯泡的剂量约为2.4J/cm的UV辐射下(由国际照明公司的Light Bug型号IL390在225-424nm的波长范围内测量)。然后剥去 管。在拉伸试验之前,使形成的棒在23℃和50%相对湿度下调理过夜18-24小时。使用Sintech MTS拉伸测试仪测量拉伸性能,包括杨氏模量和断裂伸长率,并根据ASTM 882-97进行测试。用于测试的标距长度为5.1cm,测试速度为2.5cm/min。与标准涂层A1相比,根据本公开制备的LSFR涂层A2-A4在25℃下的杨氏模量和粘度变化最小。涂层的粘度通过Brookfield CAP2000粘度计在25℃下通过#4主轴以200rpm测量。
[0046] 表3光纤带涂层的拉伸和流变性能
[0047]  杨氏模量(MPa) 伸长率(%) 粘度(25℃,P)
A1 568 43 25
A2 553 13 25
A3 504 24 30
A4 514 18 27
[0048] 另外,将涂层A3和A4以450m/min的生产线速度涂覆到长度为16千米的12芯光纤带上。然后,对带有涂层A3和A4的光缆进行一系列标准电缆性能测试。如下表4所示,就剥离、脱离及鲁棒性等级而言,LSFR光纤带(由涂层A3和A4制成)具有与由涂层A1制成的标准带相当的性能。测试和评级系统将在下面更详细地讨论。
[0049] 表4光纤带的性能概要
[0050]带涂层 标准板剥离等级 带材脱管率 鲁棒性
A1 1 2 7.5
A3 1 2 6.6
A4 1 2 6.5
通过标准 等级≤3 等级≤3 ≥6.0
[0051] 图6示出了用于测量表4中所示的剥离等级的剥离测试。剥离测试设置100包括使用地毯胶带130将18英寸的电缆110连接至板120。一部分电缆110延伸超过板120的端部。使用剃刀140切割电缆110,并从位置150开始从地毯胶带130剥下带110,直到到达板的末端。然后观察板120以确定带110的剥离部分160(即,聚合物基体36和涂层38)有多少沉积在区域170中。下表5描述了剥离测试的等级系统。剥离测试的通过等级为3或以下。涂层38和聚合物基体36应在18英寸的带110的整个长度和宽度上从带上剥离。如果涂层不能剥离或涂层从带110上沿着带110以片段的形式剥离,则记录的评分很差。如表4所示,具有涂层A3和A4的LSFR带的剥离等级为1,这相当于具有标准涂层A1的带的剥离等级。
[0052] 表5剥离等级量表
[0053]等级 说明
1 带的全长和全宽剥离完全超过板的末端
2 带完全剥离到板的末端,但片段超过板的末端
3 带剥离全长,但不剥离全宽
4 沿长度的带片段
5 无法剥离带
[0054] 另外,对LSFR涂层A1、A3和A4进行脱管测试,其中从带上剥离涂层。与剥离等级相似,脱管测试的等级分为五级,等级1表示涂层能够从带上完全剥离,而电缆不会变形。如果涂层能够在仅轻微的带变形的情况下从带上完全剥离,则达到等级2。如果可以将涂层从带上剥离,并且带变形适中,则达到等级3,尽管带应保持为一体。如果涂层脱管不完全且带适度分裂,则达到等级4。最后,如果没有脱管并且带完全分裂,则达到等级5。可接受的带的脱管等级为3或更小。如表4中所示,具有LSFR涂层A3和A4的带能够达到等级2,这再次相当于具有标准涂层A1的带。
[0055] 对具有涂层A1、A3和A4的带进行的最终带性能测试是鲁棒性测试。在鲁棒性测试期间,将12英寸长的带绕其纵轴缠绕,直到带失效。当带的聚合物基体36从光纤20上分层时,或者当聚合物基体36在两条光纤20之间断裂时,就会发生“故障”。带的通过等级为失效前的至少六整圈(即,带在失效前绕其纵轴缠绕2160°)。如表4中所公开,具有LSFR涂层A3和A4的带在失效之前能够分别经历6.6圈和6.5圈。光纤带的另一标准鲁棒性测试在标准FOTP-141中进行了定义。在此测试中,带要经受缠绕循环,其中每个循环都包括将带顺时针旋转180°,逆时针旋转360°,然后顺时针旋转180°。如果带能够经受20次这种循环,则其通过等级为合格。先前的缠绕失效测试被认为比FOTP-141更严格,因此可以预见,带有涂层A3和A4的光纤带也将通过FOTP-141测试。
[0056] 最后,光纤带通常具有以颜色编码图案排列的光纤,以便于拼接、安装等。例如,12光纤带具有带系列的颜色代码,其中光纤被包裹在以下颜色系列:蓝色、橙色、绿色、棕色、石板色、白色、红色、黑色、黄色、紫色、玫瑰色及浅绿色中。为了利用此识别功能,LSFR涂层需要有点透明。在实施方式中,“光学透明”是指厚度为10密的涂层膜在波长400-800nm之间(即,基本上整个可见光谱)透射至少75%的光。因此,通过在至少0.5J/cm2的中压汞灯的紫外线固化条件下流延并固化10密耳厚的涂层A3和A4的膜,并输出200-400nm之间的光,来测量光学透明性。然后使固化的膜经受400-800nm的光,并测量透射通过每个膜的光的百分比。然而,如图7所示,LSFR涂层A3和A4的厚度为10密耳的样品在波长400-800nm之间的光学透明度小于75%。然而,可以将LSFR涂层以相对薄的层(即,小于40微米)涂覆在光纤带上,使得仍可以清楚地辨别带的极性标识。在一些实施方式中,将LSFR涂层38以厚度为20微米或更小的层涂覆到光纤带16上。
[0057] 尽管前面的讨论主要集中在带状光缆上,作为证明用于讨论目的的示例性实施方式的手段,但是LSFR涂层38也可以应用于其中光纤未布置成带状的其他光缆。例如,在实施方式中,LSFR涂层38被涂覆到松管光缆的各种组件上。在实施方式中,松管光缆包括电缆主体,例如具有限定中心孔的内表面的电缆护套。多个光纤位于中心孔内。光纤在缓冲管内排列成例如4至24根光纤的组。在图9中示出了示例性缓冲管22。如在此可以看出,在缓冲管22中包含十二根光纤20。在所示的实施方式中,将LSFR涂层38涂覆到每根光纤20并涂覆到缓冲管22的外部。然而,在其他实施方式中,将LSFR涂层38涂覆到少于所有光纤20上。在其他实施方式中,LSFR涂层38仅涂覆到缓冲管22的外部,而在又一实施方式中,LSFR涂层38涂覆到缓冲管22的内部。通过用LSFR涂层38包裹电缆组件,降低了火沿着电缆蔓延的能,并减少了在火中电缆产生的烟雾量。
[0058] 因此,本文公开的LSFR涂层的实施方式提供增强的阻燃能力,同时提供制造、安装和利用包含所公开的LSFR涂层的光缆所需的必要机械和物理性能。具体地,如上所述,LSFR涂层的断裂伸长率大于10%,这表明这些LSFR涂层在光纤带的机械加工典型的磨损下不太可能出现破裂。令人惊讶的是,尽管大多数阻燃填料是无机固体,并且与有机涂层不相容,但本文所公开的LSFR涂层并未经历相同的成分离析,这可能导致较差的机械性能,而在某些情况下,其他常规涂层可能会由于典型的混合和共混方法而经历成分离析。通过使用分散在涂层介质中的超细(例如,直径为0.1至5微米)填料,涂层成分的离析得以减轻。
[0059] 无机阻燃填料在可固化介质中的分散具有增加的益处,即当光缆暴露于水浸泡条件下时,减少了阻燃填料从涂层中的浸出。许多阻燃填料是亲水的或水溶性的,因此,填料可以从涂层中浸出。这可能对电缆中包含的任何超吸收性聚合物产生不利影响(例如,呈粉末状或作为防水胶带和/或纱线)。根据本文公开的实施方式生产的LSFR涂层的浸出比在某些情况下在水浸泡条件下易于浸出的其他常规涂层少99.7%。
[0060] 除非另有明确说明,否则决不意图将本文所述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此,如果方法权利要求实际上没有记载其步骤所遵循的顺序,或者在权利要求书或说明书中没有特别说明步骤将限于特定的顺序,则决不意图推断任何特定顺序。另外,如本文所用,冠词“一”旨在包括一个或多于一个部件或元件,并且不旨在被解释为仅意味着一个。
[0061] 对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离所公开实施方式的精神或范围的情况下,可以进行各种修改和变化。由于本领域技术人员可以想到结合实施方式的精神和实质的所公开实施方式的修改、组合、子组合和变化,所公开的实施方式应该被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的所有内容。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈