СБОРКА ЛЕНТЫ ИЗ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА
ASSEMBLY OF OPTICAL FIBER TAPE AND ITS PRODUCTION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к сборке ленты из оптического волокна и к способу ее производства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Объем данных, которые передаются по оптоволоконным кабелям, непрерывно увеличивается. Это увеличение особенно заметно в центрах обработки данных по всему миру, например, из–за расширения облачных вычислений, в которых все данные должны передаваться в ограниченном пространстве. Это вызывает растущий спрос на оптические кабели с большим количеством волокон и высокой плотностью волокон. Кроме того, всегда существует тенденция к снижению стоимости строительства кабельной сети доступа, поэтому важно уменьшать диаметр и вес оптического кабеля. За счет уменьшения диаметра и веса оптического кабеля станет возможным использование существующих объектов, таких как подземные каналы, что снизит стоимость монтажа. Дополнительным требованием является то, что для сокращения времени работ по соединению кабелей оптические волокна должны сращиваться методом массового расплавления.
Это означает, что существует несколько, возможно противоречивых, требований: с одной стороны, уменьшение диаметра оптического кабеля, а с другой – увеличение плотности оптического волокна. Это является серьезной проблемой для производителей оптических кабелей.
Для того, чтобы получить легкую обрабатываемость, были использованы ленты из оптического волокна, которые могут сращиваться при помощи расплавления для одновременного создания нескольких оптоволоконных соединений с повышенной гибкостью.
Однако стандартные сборки оптоволоконных лент с множеством соединенных друг с другом волоконно–оптических лент имеют тот недостаток, что их трудно разделить на предварительные сборки или составляющие ленты, имеющие уменьшенное количество лент.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является предложить оптоволоконную ленту, которая могла бы изготавливаться эффективным образом и имела бы улучшенные свойства в плане разделения на составляющие ленты. Дополнительной задачей настоящего изобретения является предложить сборку ленты из оптического волокна, от которой составляющие ленты могли бы отделяться без повреждения остальных лент этой оптоволоконной сборки.
Одна или более из этих задач решаются сборкой ленты из оптического волокна, содержащей:
* множество смежных лент из оптического волокна, проходящих в продольном направлении и расположенных в плоскости, каждая из которых содержит множество оптических волокон, взаимно связанных матричным материалом, проходящих в продольном направлении и расположенных в плоскости; причем упомянутое множество смежных лент формирует по меньшей мере один набор из двух смежных лент, имеющих промежуток (также называемый бороздкой) между упомянутыми двумя смежными лентами, и
* связующий материал, формирующий прерывистые связи в промежутке между двумя смежными лентами набора, и тем самым связывающий две смежные ленты этого набора.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу производства описанной выше сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением, содержащему:
* подачу множества лент из оптического волокна для обеспечения продольной сборки ленты из оптического волокна; в которой множество лент из оптического волокна проходят в продольном направлении в плоскости смежно друг к другу, причем каждая из лент из оптического волокна содержит множество оптических волокон, взаимно связанных матричным материалом, причем упомянутое множество смежных лент формируют по меньшей мере один набор из двух смежных лент, имеющих промежуток между упомянутыми двумя смежными лентами;
* нанесение материала для связывания из распределительного устройства на поверхность упомянутой сборки таким образом, что он после отверждения и/или охлаждения формирует связующий материал, образующий прерывистые связи между двумя смежными лентами набора в промежутке между этими двумя смежными лентами.
Соответствующие варианты осуществления сборки ленты, раскрытые ниже, также применимы для способа в соответствии с настоящим изобретением, и наоборот.
Сборка ленты из оптического волокна и способ в соответствии с настоящим изобретением таким образом объединяют прочность и способность к сращиванию методом массового расплавления лент с гибкостью, что позволяет изготавливать кабель с высокой плотностью волокон, в то же время позволяя легко расщеплять сборку ленты на составляющие ленты, не повреждая оставшиеся ленты из оптического волокна этой сборки. Сборка ленты в соответствии с настоящим изобретением является очень гибкой, и поэтому она также является эффективной для плотной упаковки лент из оптического волокна внутри волоконно–оптического кабеля, чтобы обеспечить высокую плотность волокон. Сборка ленты может быть сращена за один раз с помощью метода массового сплавления, и индивидуальные ленты из оптического волокна могут быть легко отделены от сборки ленты.
В рамках настоящего изобретения связь означает полоску связующего материала, которая связывает две смежные ленты из оптического волокна по длине связывания (l).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение описывается далее со ссылкой на сопроводительные схематические чертежи, на которых показаны варианты осуществления настоящего изобретения, и на которых одинаковые ссылочные цифры указывают на те же самые или подобные элементы.
Фиг. 1 показывает один вариант осуществления сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 показывает один дополнительный вариант осуществления сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 показывает еще один дополнительный вариант осуществления сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 показывает сечение по линии IV–IV, показанной на Фиг. 3.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Как было описано выше, в первом аспекте настоящее изобретение относится к сборке ленты из оптического волокна. Далее обсуждаются несколько вариантов осуществления упомянутой сборки.
В одном варианте осуществления связующий материал сборки ленты из оптического волокна присутствует в промежутке, а за пределами промежутка он проходит только в соответствующих смежных краевых зонах двух смежных лент набора, причем краевая зона определяется как зона, содержащая самое большее 30 процентов, предпочтительно самое большее 25 процентов, например от 10 до 25 процентов ширины ленты в поперечном направлении. В результате получается высокая гибкость с оптимальным использованием связующего материала.
В одном варианте осуществления две смежные ленты набора связываются связующим материалом только на одной стороне сборки. Фраза «только на одной стороне» означает только с верхней или нижней стороны на виде сборки ленты сверху. Это позволяет связующему материалу создавать гибкую связь, которая позволяет складывать сборку ленты, например для того, чтобы вставить ее в кабель. В результате получается высокая гибкость.
В одном варианте осуществления связующий материал имеет форму нити, причем одна нить обеспечивается для каждого набора из двух смежных лент, причем упомянутая нить располагается вдоль длины упомянутой сборки, проходя только по двум смежным лентам набора, а также таким образом, что нить формирует множественные пересечения над промежутком между двумя смежными лентами, и нить в каждом пересечении формирует связь, образуя прерывистые связи между двумя смежными лентами. Эта форма связующего материала обеспечивает эффективное производство сборки ленты.
В одном варианте осуществления нить следует по волнообразной или циклоидальной траектории над двумя смежными лентами набора. В результате создающие связи пересечения могут быть сделаны эффективно.
В одном варианте осуществления нить в пересечениях следует за промежутком на длину связывания.
В одном варианте осуществления сборка ленты из оптического волокна содержит только две ленты.
В одном варианте осуществления упомянутый матричный материал представляет собой акрилат, такой как полиуретанакрилатный или полиметакрилатный материал. В одном варианте осуществления инкапсулирующий матричный материал имеет толщину 5–10 мкм.
В одном варианте осуществления нить имеет массу (в граммах) на 10000 м от 60 до 120 децитекс, предпочтительно 75–110 децитекс.
В одном варианте осуществления способа
* нанесение материала для связывания из распределительного устройства на поверхность содержит (или состоит из)
* нанесение материала для связывания из распределительного устройства на поверхность упомянутой сборки в форме нити, причем материал для связывания для каждого набора из двух смежных лент наносится так, чтобы он проходил только над набором из двух смежных лент, так что нить формирует множественные пересечения над промежутком между двумя смежными лентами набора, и нити в каждом пересечении после отверждения и/или охлаждения формируют между двумя смежными лентами связь, состоящую из прерывистых связей.
В одном варианте осуществления способа
* нанесение материала для связывания из распределительного устройства на поверхность содержит (или состоит из) следующие стадии:
* нанесение материала для связывания в форме отверждаемой смолы из распределительного устройства на поверхность упомянутой сборки (3), причем отверждаемая смола наносится таким образом, что она создает прерывистые связи после отверждения; и
* пропускание упомянутой сборки (3) с нанесенным на нее материалом для связывания через станцию отверждения для отверждения смолы с тем, чтобы сформировать упомянутые связи из отвержденной смолы.
Отверждаемая смола может иметь вязкость при 23°C от 200 до 2000 сПз, предпочтительно от 300 до 1000 сПз, и более предпочтительно от 400 до 600 сПз.
Станция отверждения может испускать ультрафиолетовое (UV) или электронное (EB) излучение для отверждения упомянутой отверждаемой смолы.
В одном альтернативном способе
* нанесение материала для связывания из распределительного устройства на поверхность содержит следующую стадию:
* обеспечение материала для связывания, который является термопластичным материалом, из распределительного устройства и нагревание упомянутого термопластичного материала до температуры выше, чем его температура размягчения, и нанесение упомянутого размягченного термопластичного материала на упомянутую поверхность упомянутой сборки (3), причем размягченный термопластичный материал охлаждается и создает прерывистые связи из упомянутого термопластичного материала.
Охлаждение термопластичного материала может быть получено путем, например, транспортировки сборки ленты по холодным шкивам.
В одном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением распределительное устройство может вращаться в плоскости, параллельной к плоскости сборки, или колебаться в направлении поперек продольного направления сборки ленты из оптического волокна.
В случае вращающегося распределительного устройства может быть создан путь в форме циклоиды. В зависимости от скорости перемещения сборки ленты, проходящей через распределительное устройство, и в зависимости от частоты вращения распределительного устройства может быть реализована форма обычной циклоиды, укороченной циклоиды или удлиненной циклоиды.
Предпочтительно температура размягчения упомянутой термопластичной нити составляет более 120°C. Температура размягчения определяется согласно способу Вика с нагрузкой 10 Н в соответствии со стандартом ASTM–D1525–09. После нагревания термопластичная нить охлаждается, например путем транспортировки сборки ленты через холодные шкивы.
Фиг. 1 показывает сборку ленты из оптического волокна 1, или по меньшей мере ее часть. Сборка 1 содержит две смежные ленты 2 из оптического волокна, проходящие в продольном направлении 4 и расположенные в плоскости, по меньшей мере в разложенном состоянии сборки 1. Таким образом, они располагаются заподлицо друг относительно друга. Альтернативно может использоваться больше смежных лент из оптического волокна, например три или четыре, или больше, например в пределах от пяти до десяти лент. Это также справедливо для других сборок 100, 200, которые будут обсуждены ниже.
Каждая из лент 2 из оптического волокна содержит четыре оптических волокна 6, взаимно связанных акрилатным матричным материалом 8. Инкапсулирующий матричный материал 8 имеет толщину 5–10 мкм. Альтернативно может использоваться меньше или больше оптических волокон на одну ленту, например два, или три, или более чем четыре, например от 5 до 40 волокон, и предпочтительно 12 волокон. Это также справедливо для других сборок 100, 200, которые будут обсуждены ниже.
Волокна 6 проходят в продольном направлении 4 и также располагаются в плоскости. Две смежные ленты 2 формируют набор (из двух смежных лент 2), имеющий промежуток 10 между двумя смежными лентами 2. В промежутке 10 эти ленты находятся в контакте друг с другом, или могут оставлять очень малый зазор между лентами, с шириной зазора порядка нескольких микрометров.
Сборка 1 ленты из оптического волокна также содержит связующий материал. Связующий материал имеет форму нити 12. Нить 12 проходит по двум смежным лентам 2 набора, следуя волнообразному пути, таким образом, что нить 12 образует множество пересечений 14 поверх промежутка 10 между двумя смежными лентами 2. Нить 12 формирует связь 16 между двумя смежными лентами 2 в каждом пересечении 14. Ссылочная цифра 16 таким образом используется для той части нити 12 в пересечении, которая формирует связь. Если смотреть в продольном направлении, связующий материал в форме нити 12 таким образом создает прерывистые связи 16 в промежутке 10 между двумя смежными лентами 2, связывая тем самым две смежные ленты. Две смежные ленты 2 набора связываются связующим материалом в форме нити 12 только на одной стороне сборки 1, то есть только с верхней стороны, изображенной на Фиг. 1.
Фиг. 3 показывает сборку 100 ленты из оптического волокна, являющуюся другим вариантом осуществления сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением. Сборка 100 идентична сборке, показанной на Фиг. 1, за исключением материала нити, хотя материал может быть тем же самым, и пути нити. Идентичные особенности обозначены теми же самыми ссылочными цифрами, в то время как особенности, имеющие ту же самую функцию, обозначены ссылочными цифрами, увеличенными на 100.
Нить 112 сборки 100 также следует волнообразному пути, но в отличие от показанного на Фиг. 1 варианта осуществления на пересечениях 114 нить следует промежутку 10 на длину (l) связывания, и тем самым создает связь 116, имеющую длину l связывания 2–250 мм. Связи 116 создают прерывистые связи между двумя лентами 2 сборки 100 на расстоянии d между двумя смежными связями 116 в том же самом диапазоне 2–250 мм. Предпочтительно значение l имеет тот же самый порядок величины, что и значение d, то есть, если l имеет порядок десятков миллиметров, то d также имеет порядок десятков миллиметров. Две смежные ленты 2, аналогично лентам на Фиг. 1, связываются нитью 12 только на одной стороне сборки 100. См. также Фиг. 4, на которой показано, что связующий материал в форме нити 112 присутствует только на верхней стороне, что означает верхнюю сторону сборки 100 на Фиг. 4.
В одном варианте осуществления связующий материал имеет относительное удлинение при разрыве по меньшей мере 150%, предпочтительно по меньшей мере 175%, более предпочтительно по меньшей мере 200%, еще более предпочтительно по меньшей мере 220%, и модуль упругости (или модуль Юнга) от 10 до 16 МПа. В настоящем изобретении относительное удлинение при разрыве и модуль упругости измеряются с использованием следующего способа: ASTM D882–12 «Стандартный метод испытаний на растяжение тонких пластиковых листов».
В одном варианте осуществления связующий материал представляет собой отвержденную смолу или термопластичный материал.
В одном варианте осуществления отвержденная смола является акрилатной смолой. Упомянутая отвержденная смола получается путем отверждения отверждаемой, предпочтительно УФ–отверждаемой смолы, которая наносится в форме нити.
В одном варианте осуществления термопластичный материал выбирается из группы, состоящей из нейлона, сополиамида, полиэстера и сополиэстера.
В одном варианте осуществления термопластичный материал имеет температуру плавления 55–170°C, такую как 60–150°C, например 120–150°C.
Как показано на Фиг. 1 и 3, связующий материал присутствует в промежутке 10, а вне промежутка 10 он проходит только в соответствующих зонах 18, 118 смежных краев этих двух смежных лент 2. Краевые зоны 18, 118 определяются как зоны, имеющие ширину e самое большее 30% ширины w ленты в направлении, поперечном к продольному направлению 4.
Фиг. 2 показывает сборку 200 ленты из оптического волокна, являющуюся другим вариантом осуществления сборки ленты из оптического волокна в соответствии с настоящим изобретением. Сборка 200 идентична сборке, показанной на Фиг. 1 и 3, за исключением связующего материала. Сборка 200 не имеет связующего материала в форме нити. Вместо этого она имеет последовательные куски 212 связующего материала только в промежутке 10, которые создают последовательные прерывистые связи между этими двумя лентами 2 сборки 200. Каждая из связей, формируемых кусками 212, имеет длину l связывания. Смежные куски 212 располагаются на расстоянии d.
Способ производства описанной выше сборки 1 ленты из оптического волокна содержит стадию подачи двух лент 2 из оптического волокна; причем эти две ленты 2 из оптического волокна проходят в продольном направлении 4 в одной плоскости смежно друг с другом. Эти две ленты формируют набор, имеющий промежуток 10 между двумя смежными лентами 2.
Этот способ дополнительно содержит стадию нанесения материала для связывания в форме отверждаемой смолы из распределительного устройства на поверхность упомянутых лент 2. Отверждаемая смола имеет вязкость при 23°C в диапазоне 400–600 сПз. Материал для связывания наносится непрерывным образом так, что он следует волнообразному пути, как показано на Фиг. 1. В результате он образует после отверждения прерывистые связи 16 между двумя смежными лентами 2 этого набора в промежутке 10 между двумя смежными лентами 2.
Далее этот способ содержит стадию прохождения упомянутого набора лент 2 с нанесенным на них материалом для связывания через станцию отверждения для отверждения смолы и создания упомянутых связей 16 из отвержденной смолы. Станция отверждения испускает ультрафиолетовое (UV) или электронное (EB) излучение для отверждения упомянутой отверждаемой смолы.
Альтернативный метод производства сборки 100 ленты из оптического волокна также содержит стадию подачи двух лент 2 из оптического волокна, как было описано выше. Затем материал для связывания непрерывно наносится из распределительного устройства на поверхность таким образом, что он следует волнообразному пути на лентах 2. С этой целью материал для связывания, являющийся термопластичным материалом, подается из распределительного устройства и нагревается до температуры выше его температуры размягчения. Упомянутый размягченный термопластичный материал наносится на упомянутую поверхность упомянутой сборки, после чего размягченный термопластичный материал охлаждается и создает прерывистые связи из упомянутого термопластичного материала.
Для создания волнообразного пути связующего материала сборок 1 и 100 с целью стадии нанесения материала для связывания распределительное устройство может колебаться в поперечном направлении над набором лент 2, в то время как ленты перемещаются в продольном направлении под распределительным устройством. В результате создается волнообразный путь, имеющий амплитуду, которая зависит от степени поперечного возвратно–поступательного перемещения, а также частоту, которая зависит от скорости продольного перемещения лент. Используя этот способ, может быть создан, например, синусоидальный путь.
Путь сборки, показанный на Фиг. 3, может быть реализован, например, путем кратковременного прерывания возвратно–поступательного движения распределительного устройства в поперечном положении промежутка. Траектория, подобная пути, показанному на Фиг. 3, может также возникать в результате геометрии концевых зон лент, и таким образом промежутка. Скругленные края лент, определяющие промежуток, могут иметь тот эффект, что материал для связывания «утекает» в промежуток, как только распределительное устройство перемещается через начало скругленного края одной из лент, что означает переход по существу плоской верхней стороны ленты к скругленному краю этой ленты. Материал для связывания оставляет промежуток только тогда, когда распределительное устройство проходит над началом скругленного края другой ленты этого набора. Степень этого «утекания» в промежуток, или «прилипания» в промежутке, зависит среди прочего от вязкости материала для связывания и от трения между наружной поверхностью ленты и связующим материалом.
В другом варианте осуществления этого способа с целью стадии нанесения материала для связывания распределительное устройство может вращаться параллельно плоскости набора лент над набором лент 2, в то время как ленты перемещаются в продольном направлении под распределительным устройством. В результате создается путь в форме циклоиды.
Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы при осуществлении заявленного изобретения специалистами в данной области техники на основе изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слова «включающий в себя» не исключают других элементов или этапов, а их упоминание в единственном числе не исключает множественности. Объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Одна или несколько задач настоящего изобретения достигаются прилагаемой формулой изобретения.