Заливочная композиция с политетрафторэтиэном
Изобретение относится к области электротехники, а именно к заливочной композиции, которая может быть использована в волоконно-оптическом кабеле. Снижение липкости, способности к поглощению материалами, применяемыми при производстве компонентов кабеля (таких как буферные трубки, оболочки и т.д.), при повышенной экологичности, является техническим результатом изобретения. Заливочная композиция содержит следующие количества компонентов, в мас.%: (А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка политетрафторэтилена (PTFE); (B) блок-сополимер стирол-этилен/пропилен; и (C) минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C. Также предложен волоконно-оптический кабель, который содержит буферную трубку, по меньшей мере одно оптическое волокно в буферной трубке и указанную заливочную композицию. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Уровень техники
Заливочные композиции представляют собой материалы, предназначенные для заполнения пустот в телекоммуникационных кабелях, таких как пустоты, обычно встречающиеся вокруг буферных трубок, обычно используемых в волоконно-оптических кабелях, и между ними. Кроме того, заливочные композиции могут использоваться в качестве наполнителей для подвешивания и защиты оптических волокон внутри буферных трубок. Заливочные композиции являются свободнотекучими при повышенных температурах (например, при температурах, используемых при заполнении телекоммуникационного кабеля) и легко желатинизируются при более низких температурах, что дает возможность избегать подтекания при комнатной температуре. Кроме того, из соображений простоты монтажа и предотвращения загрязнения окружающей среды, для заливки желательно использовать легко очищаемые и незагрязняющие заливочные композиции. Хотя в сфере производства составов для заливки были достигнуты успехи, улучшения все еще желательны.
Другим важным свойством заливочной композиции является ее вязкость при высокой скорости сдвига, что существенно для облегчения загрузки заливочной композиции в буферные трубки. Современные промышленные заливочные составы основаны на углеводородах с низкой вязкостью; это грязные, похожие на жир/воск материалы, прилипающие к поверхностям, которые с ними соприкасаются. В случае разлива, они не являются экологически чистыми. В промышленности по производству проводов и кабелей существует постоянная потребность в заливочных композициях, которые обладают пониженной липкостью, пониженной способностью к поглощению материалами, применяемыми при производстве компонентов кабеля, таких как буферные трубки, оболочки и т.д., и повышенной экологичностью.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предложена заливочная композиция. Заливочная композиция содержит следующие количества компонентов в массовых процентах (% мас.) в расчете на массу композиции:
(А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка политетрафторэтилена (PTFE);
(В) блок-сополимер стирол-этилен/пропилен; и
(С) минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C.
В настоящем изобретении предложен также волоконно-оптический кабель. Волоконно-оптический кабель содержит:
буферную трубку;
по меньшей мере одно оптическое волокно в буферной трубке; и
заливочную композицию, содержащую следующие количества компонентов в массовых процентах (% мас.) в расчете на массу композиции:
(А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка политетрафторэтилена (PTFE);
(В) блок-сополимер стирол-этилен/пропилен; и
(С) минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1 иллюстрирует поперечное сечение волоконно-оптического кабеля с отсутствующей буферной трубкой.
Определения
Любое упоминание Периодической таблицы элементов относится к таблице, опубликованной в CRC Press, Inc., 1990–1991. Ссылка на группу элементов в этой таблице осуществляется посредством новой записи для групп нумерации.
Для целей патентной практики Соединенных Штатов содержание любого патента, патентной заявки или публикации, на которые дается ссылка, включено в данную заявку в полном объеме посредством ссылки (или его эквивалентная версия в США включена посредством ссылки), особенно в отношении описания определений (в той степени, в которой это не противоречит каким-либо определениям, конкретно указанным в данном описании) и общих знаний в данной области техники.
Числовые диапазоны, раскрытые в данном документе, включают все значения из этих диапазонов, а также нижнее и верхнее значения. В диапазоны, содержащие точные значения (например, диапазон от 1 или 2, или от 3 до 5, или 6, или 7), входит любой поддиапазон между любыми двумя точными значениями (например, в указанный выше диапазон 1-7 входят поддиапазоны от 1 до 2; от 2 до 6; от 5 до 7; от 3 до 7; от 5 до 6 и т.д.).
Если не указано иное или иное не подразумевается контекстом или не является обычным в данной области техники, все доли и проценты являются массовыми, и все методы испытаний являются действующими на дату подачи заявки на данное изобретение.
Термин «агломерат» относится к множеству отдельных твердых частиц, сгруппированных или иным образом объединенных вместе с образованием единой массы.
«Альфа-олефин», «α-олефин» и подобные термины относятся к углеводородной молекуле или замещенной углеводородной молекуле (т.е. к углеводородной молекуле, содержащей один или несколько атомов, отличных от водорода и углерода, например галоген, кислород, азот и т.д.), которая содержит (i) только одну этиленовую ненасыщенность, причем эта ненасыщенность расположена между первым и вторым атомами углерода, и (ii) по меньшей мере 2 атома углерода, предпочтительно, от 3 до 20 атомов углерода, в некоторых случаях, предпочтительно, от 4 до 10 атомов углерода, а в других случаях, предпочтительно, от 4 до 8 атомов углерода. Неограничивающие примеры α-олефинов включают этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен, 1-додецен и смеси двух или более из этих мономеров.
«Смесь», «полимерная смесь» и подобные термины означают композицию из двух или более полимеров. Такая смесь может быть или может не быть поддающейся смешиванию. Такая смесь может быть или может не быть разделенной на фазы. Такая смесь может содержать или может не содержать одну или несколько доменных структур, что определяется методом электронной трансмиссионной спектроскопии, рассеяния света, рассеяния рентгеновских лучей и любым другим методом, используемым для измерения и/или идентификации доменных структур.
Термин «блок-сополимер» относится к полимеру, содержащему две или несколько химически различных областей или сегментов (называемых «блоками»), соединенных друг с другом, т.е. к полимеру, содержащему химически различающиеся звенья, которые соединены (ковалентно связаны) друг с другом концами в соответствии с реакционной способностью полимеризованных функциональных групп или в виде боковой или привитой группы. В одном варианте реализации, блоки различаются количеством или типом включенного в них сомономера.
«Кабель», «силовой кабель» и подобные термины относятся к по меньшей мере одному проводу или оптическому волокну внутри оболочки, например, изолирующего покрытия или защитной внешней оплетки. Как правило, кабель представляет собой два или более проводов или оптических волокон, связанных вместе, обычно расположенных в общем изолирующем покрытии или защитной оплетке. Отдельные провода или волокна внутри оплетки могут быть оголенными, иметь покрытие или быть изолированными. Комбинированные кабели могут содержать и электрические провода, и оптические волокна. Кабель может быть сконструирован для применений при низком, среднем и/или высоком напряжении. Типичные конструкции кабелей приведены в патентах США №№ 5246783, 6496629 и 6714707.
Термин «композиция» относится к смеси материалов, которые составляют композицию, а также продуктов реакций и продуктов разложения, образованных из материалов указанной композиции.
Термины «содержащий», «включающий», «имеющий» и их производные не предназначены для исключения присутствия какого-либо дополнительного компонента, этапа или процедуры, независимо от того, раскрыто это особо или нет. Во избежание каких-либо сомнений, все композиции, заявленные посредством использования термина «содержащие», могут содержать любую дополнительную добавку, активатор или соединение, будь оно полимерным или другим, если не указано иное. Напротив, термин «состоящий по существу из» исключает из объема любого последующего указания любой другой компонент, этап или процедуру, за исключением тех, которые не являются существенными для эксплуатационной пригодности. Термин «состоящий из» исключает любой компонент, этап или процедуру, которые не были конкретно определены или перечислены. Термин «или», если не указано иное, относится к перечисленным элементам по отдельности, а также в любой их комбинации. Использование единственного числа включает использование множественного числа и наоборот.
Термины «полимер на основе этилена», «этиленовый полимер» или «полиэтилен» относятся к полимеру, который содержит 50 % мас. или более, или преобладающее количество полимеризованного этилена в расчете на массу полимера и, необязательно, может содержать один или более сомономеров. Таким образом, собирательный термин «полимер на основе этилена» включает гомополимер этилена и интерполимер этилена. Подходящие сомономеры включают, но не ограничиваются ими, альфа-олефины, ненасыщенные сложные эфиры и их комбинации.
Термин «оплетка» относится к наружному покрытию проводника.
Термин «полимер на основе олефина» или «полиолефин» означает полимер, который содержит 50 % мас. или более, или преобладающее количество полимеризованного олефинового мономера (в расчете на массу полимера) и, необязательно, может содержать по меньшей мере один сомономер. Неограничивающие примеры α-олефинового мономера включают C2 или от C3 до C4, или C6, или C8, или C10, или C12, или C16, или C18, или C20 α-олефины, такие как этилен, пропилен, 1-бутен, 1-гексен, 4-метил-1-пентен и 1-октен. Неограничивающие примеры полимера на основе олефина включают полимер на основе этилена и полимер на основе пропилена.
Термин «полимер» относится к полимерному соединению, полученному посредством полимеризации мономеров одного и того же или разных типов. Таким образом, собирательный термин «полимер» охватывает термин «гомополимер» (используется для обозначения полимеров, полученных только из одного типа мономера, при понимании того, что в структуру полимера могут быть включены следовые количества примесей), и термин «интерполимер», который включает термин сополимеры (используется для обозначения полимеров, полученных из двух различных типов мономеров), терполимеры (используется для обозначения полимеров, полученных из трех различных типов мономеров) и полимеры, полученные из более чем трех различных типов мономеров. В полимер и/или внутрь полимера могут быть внедрены следовые количества примесей, например, остатки катализатора. Данный термин также охватывает все формы сополимера, например, случайную, блочную и т.д. Термины «полимер этилен/α-олефин» и «полимер пропилен/α-олефин» указывают на сополимер, полученный, как описано выше, из полимеризованного этилена или пропилена, соответственно, и одного или нескольких дополнительных полимеризуемых α-олефиновых сомономеров. Следует отметить, что хотя полимер часто упоминается как «изготовленный из» одного или нескольких указанных мономеров, «на основе» указанного мономера или типа мономера, «содержащий» указанное количество мономера или т.п., следует понимать, что в контексте данного документа термин «мономер» относится к полимеризованному остатку указанного мономера, а не к неполимеризованным молекулам. В общем случае, упоминаемые в данном документе полимеры основаны на «звеньях», которые представляют собой полимеризованную форму соответствующего мономера.
Термины «полимер на основе пропилена», «пропиленовый полимер» или «полипропилен» относятся к полимеру, который содержит 50 % мас. или более, или преобладающее количество полимеризованного пропилена в расчете на массу полимера и, необязательно, может содержать один или более сомономеров. Таким образом, собирательный термин «полимер на основе пропилена» охватывает гомополимер пропилена и интерполимер пропилена.
Термин «оплётка» представляет собой собирательный термин и при его использовании применительно к кабелям, он охватывает изоляционные покрытия или слои, защитные оболочки и аналогичные покрытия.
Термин «провод» означает одну жилу проводящего металла, например, меди или алюминия, или одну жилу оптического волокна.
Методы испытаний
Средний размер частиц измеряли на лазерном дифракционном анализаторе размера частиц LS 13 320 с использованием насадки для измерения размера частиц Tornado Dry Powder от Beckman-Coulter Life Science. Измеряли средний объемный размер частиц. Размер частиц измеряли в микронах (мкм).
Насыпную плотность измеряли в соответствии с ASTM D4894. Результат выражали в граммах на литр (г/л).
Плотность измеряли в соответствии с методом B стандарта ASTM D792. Результат выражали в граммах (г) на кубический сантиметр (г/куб.см или г/см3).
Точку каплепадения определяли в соответствии с ASTM D127. Точку каплепадения измеряли с помощью устройства ShenKai Drop Point Tester. Образцы жидкости помещали во флакон с отверстием в дне. Температуру флакона непрерывно повышали до тех пор, пока первая капля жидкости не проходила через отверстие, указанная температура считалась точкой каплепадения образца. Результат выражали в градусах Цельсия (°C).
Динамическую вязкость измеряли в соответствии с ASTM D3236. Динамическую вязкость измеряли с помощью AR2000EX, оснащенного регулятором температуры Peltier и 20 мм системой 2-градусный конус/плита, с заданием линейного режима. Равновесие устанавливалось при 25°C в течение 2 минут. Затем устанавливался стационарный поток при температуре 25°C в течение до включительно 2 минут. Каждый образец испытывали при скорости сдвига 6/с, 50/с и 200/с. В течение 10 секунд выполняли 41 измерение. Регистрировали среднее значение. Результат выражали в Паскаль•секундах (Па•с).
Кинематическую вязкость измеряли при 40°C в соответствии с ASTM D445. Кинематическую вязкость выражали в Стоксах (Ст) или сантиСтоксах (сСт).
Индекс расплава (MI) (также известный как I2) измеряли в соответствии с ASTM D1238 при условиях 190°C/2,16 килограмма (кг) массы и выражали в граммах, элюированных за 10 минут (г/10 мин).
Индекс разжижения при сдвиге (SHI) рассчитывали в соответствии с методом, описанным в международной публикации № WO 2016/065497, включенной в данный документ посредством ссылки, с использованием результатов измерения динамического сдвига заливочной композиции, этот индекс определяли как соотношение комплексных вязкостей (η*) при двух различных напряжениях сдвига, он являлся мерой широты (или узости) молекулярно-массового распределения. Измерения проводили с использованием установки TA Instruments AR-G2 с геометрией параллельных пластин 25 мм при 190°C с зазором 1,5 мм и в частотном диапазоне 0,01-500 с-1. SHI (2,7/210) представляет собой соотношение комплексной вязкости при 190°C и напряжении сдвига 2,7 кПа (η*2,7 кПа) и комплексной вязкости при 190°C и напряжении сдвига 210 кПа (η*210 кПа). В данном документе SHI представляет собой отношение вязкости при скорости сдвига 6 1/с к вязкости при скорости сдвига 200 1/с, причем вязкость измеряли при комнатной температуре (23°C) с помощью вискозиметра Брукфилда.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении предложена заливочная композиция. Заливочная композиция содержит, в массовых процентах (% мас.) в расчете на массу композиции, (А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка политетрафторэтилена (PTFE); (B) блок-сополимер стирола-этилена/пропилена; и (C) минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C.
А. Порошок политетрафторэтилена (PTFE)
Заливочная композиция по настоящему изобретению содержит порошок политетрафторэтилена (PTFE). «Политетрафторэтилен» («PTFE») представляет собой синтетический фторполимер тетрафторэтилена, содержащий цепочку атомов углерода с двумя атомами фтора, связанными с каждым углеродом: –[CF2–CF2]–.
Неограничивающие примеры подходящего порошка PTFE включают JF-4D, поставляемый Zhejiang Jusheng Fluorochemistry Co., LTD; Algoflon™ L100, Algoflon™ L203 и Algoflon™ L600, каждый из которых поставляет Solvay Specialty Polymers; и ZONYLTM MP 1600, поставляемый DuPont.
PTFE представляет собой порошок. Порошок может содержать отдельные твердые частицы, агломераты или их комбинации. В одном из вариантов реализации, PTFE представляет собой порошок со средним размером частиц от 0,01 мкм или 0,1 мкм, или 0,2 мкм, или 0,3 мкм, или 0,4 мкм, или 0,5 мкм, или 1 мкм, или 4 мкм, или 5 мкм, или 10 мкм, или 20 мкм, или 30 мкм, или 40 мкм, или 50 мкм, или 100 мкм, или 150 мкм, или 200 мкм, или 250 мкм, или 300 мкм, или 350 мкм, или 400 мкм, или 450 мкм до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм, или 750 мкм, или 800 мкм. В одном из вариантов реализации, PTFE представляет собой порошок со средним размером частиц от 100 мкм до 800 мкм или от 200 мкм до 700 мкм, или от 300 мкм до 600 мкм, или от 500 мкм до 600 мкм.
В одном из вариантов реализации, порошок PTFE содержит отдельные твердые частицы. Отдельные твердые частицы имеют средний размер от 0,01 мкм или 0,1 мкм до 0,2 мкм или 0,3 мкм, или 0,4 мкм, или 0,5 мкм.
В одном из вариантов реализации, порошок PTFE содержит агломераты. Агломераты имеют средний размер частиц от 100 мкм или 150 мкм, или 200 мкм, или 250 мкм, или 300 мкм, или 350 мкм, или 400 мкм, или 450 мкм до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм, или 750 мкм, или 800 мкм. В одном из вариантов реализации, агломераты имеют средний размер частиц от 100 мкм до 800 мкм или от 200 мкм до 700 мкм, или от 300 мкм до 600 мкм, или от 500 мкм до 600 мкм.
В одном из вариантов реализации, порошок PTFE имеет насыпную плотность от 300 г/л или 325 г/л, или 350 г/л, или 375 г/л до 475 г/л или 575 г/л, или 600 г/л, или 650 г/л.
В одном из вариантов реализации, порошок PTFE имеет одну или обе из следующих характеристик:
(i) средний размер частиц составляет от 0,01 мкм или 0,1 мкм, или 0,2 мкм, или 0,3 мкм, или 0,4 мкм, или 0,5 мкм, или 1 мкм, или 4 мкм, или 5 мкм, или 10 мкм, или 20 мкм, или 30 мкм, или 40 мкм, или 50 мкм, или 100 мкм, или 150 мкм, или 200 мкм, или 250 мкм, или 300 мкм, или 350 мкм, или 400 мкм, или от 450 мкм до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм, или 750 мкм, или 800 мкм; и/или
(ii) насыпная плотность составляет от 300 г/л или 325 г/л, или 350 г/л, или 375 г/л до 475 г/л или 575 г/л, или 600 г/л, или 650 г/л.
В одном из вариантов реализации, порошок PTFE имеет одну или обе из следующих характеристик:
(i) средний размер частиц составляет от 300 мкм или 350 мкм, или 400 мкм, или 450 мкм до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм; и/или
(ii) насыпная плотность составляет от 350 г/л, или 375 г/л до 475 г/л или 575 г/л, или 600 г/л.
Порошок политетрафторэтилена может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
B. Блок-сополимер стирола-этилена/пропилена
Заливочная композиция по настоящему изобретению содержит блок-сополимер стирол-этилен/пропилен (SEP).
Блок-сополимер SEP представляет собой диблок-сополимер, содержащий по меньшей мере один блок стирола и по меньшей мере один блок этилена/пропилена. В одном варианте реализации, блок-сополимер SEP состоит из звеньев, производных от стирола, этилена и пропилена. Неограничивающим примером подходящего блок-сополимера SEP является KRATON™ G1701 E, поставляемый Kraton Corporation.
В одном из вариантов реализации, блок-сополимер SEP содержит от 20 % мас. или 25 % мас., или 30 % мас. до 35 % мас. или 40 % мас., или 45 % мас., или 50 % мас. стирола в расчете на общую массу блок-сополимер SEP. В другом варианте реализации изобретения, блок-сополимер SEP содержит от 20 % мас. до 50 % мас. или от 25 % мас. до 45 % мас., или от 30 % мас. до 40 % мас., или от 30 % мас. до 35 % мас., или от 35 % мас. до 40 % мас. стирола в расчете на общую массу блок-сополимера SEP.
В одном из вариантов реализации, блок-сополимер SEP имеет плотность от 0,88 г/см3 или 0,89 г/см3, или 0,90 г/см3 до 0,91 г/см3 или 0,92 г/см3, или 0,93 г/см3. В другом варианте реализации, блок-сополимер SEP имеет плотность от 0,88 г/см3 до 0,93 г/см3 или от 0,89 г/см3 до 0,92 г/см3, или от 0,90 г/см3 до 0,92 г/см3, или от 0,90 г/см3 до 0,91 г/см3, или от 0,91 г/см3 до 0,92 г/см3.
В одном из вариантов реализации, блок-сополимер SEP содержит от 20 % мас. или 25 % мас., или 30 % мас. до 35 % мас. или 40 % мас., или 45 % мас., или 50 % мас. стирола в расчете на общую массу блок-сополимера SEP, причем блок-сополимер SEP имеет плотность от 0,88 г/см3 или 0,89 г/см3, или от 0,90 г/см3 до 0,91 г/см3 или 0,92 г/см3, или 0,93 г/см3.
Блок-сополимер SEP может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
С. Минеральное масло
Композиция по настоящему изобретению содержит минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C.
Минеральное масло содержит высшие алканы из минерального источника, такого как нефть. «Высший алкан» представляет собой молекулу ациклического насыщенного углеводорода, имеющую по меньшей мере 9 атомов углерода. «Углеводород» представляет собой соединение, содержащее только атомы водорода и углерода.
В одном из вариантов реализации, минеральное масло содержит смесь высших алканов и циклоалканов. «Циклоалкан» представляет собой моноциклическую молекулу насыщенного углеводорода. Неограничивающие примеры подходящих циклоалканов включают циклопропан, циклобутан, циклопентан и циклогексан.
Неограничивающие примеры подходящего минерального масла включают белое масло, парафиновое масло, жидкий парафин и жидкую нефть. Неограничивающим примером подходящего коммерческого минерального масла является минеральное масло 400N, поставляемое Suzhou SAIPAHAN Special Oil Co. LTD.
Минеральное масло гидрофобно. Гидрофобное минеральное масло дает возможность заливочной композиции защищать от воды оптические волокна в волоконно-оптических кабелях.
Кинематическая вязкость минерального масла при 40°C составляет от 32 сСт до 100 сСт. В одном из вариантов реализации, минеральное масло при 40°C имеет кинематическую вязкость от 32 сСт или 40 сСт, или 50 сСт, или 60 сСт, или 65 сСт, или 70 сСт, или 75 сСт, или от 80 сСт до 85 сСт или 90 сСт, или 95 сСт, или 100 сСт. В другом варианте реализации, минеральное масло при 40 °C имеет кинематическую вязкость от 50 сСт до 100 сСт или от 70 сСт до 100 сСт, или от 80 сСт до 100 сСт. Без привязки у какой-либо конкретной теории, считается, что минеральное масло, у которого кинематическая вязкость при 40°C составляет по меньшей мере 32 сСт, снижает миграцию масла в материалы буферных трубок в волоконно-оптических кабелях. Напротив, минеральное масло, у которого кинематическая вязкость при 40°C составляет менее 32 сСт, содержит низкомолекулярные частицы масла, которые мигрируют в материалы буферных трубок в волоконно-оптических кабелях, что с течением времени оказывает отрицательное влияние на механические свойства буферной трубки и волоконно-оптический кабель. Кроме того, заливочные композиции, содержащие минеральное масло, у которого кинематическая вязкость при 40°C составляет менее 32 сСт, демонстрируют вязкость, которая является слишком низкой для применений в традиционных заливочных композициях.
В одном из вариантов реализации, кинематическая вязкость минерального масла при 40°C составляет по меньшей мере 32 сСт или по меньшей мере 35 сСт, или по меньшей мере 40 сСт, или по меньшей мере 45 сСт, или по меньшей мере 50 сСт, или по меньшей мере 55 сСт, или как минимум 60 сСт, или по меньшей мере 65 сСт, или по меньшей мере 70 сСт, или по меньшей мере 75 сСт, или по меньшей мере 80 сСт.
Минеральное масло может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
Необязательные добавки
Заливочная композиция по настоящему изобретению может содержать одну или несколько добавок. Неограничивающие примеры подходящих добавок включают антиоксиданты, модификаторы реологии (например, тиксотропные агенты), загустители, стабилизаторы (например, УФ-стабилизаторы), минеральные наполнители, полимерные наполнители и их комбинации.
Антиоксиданты, когда они используются, могут присутствовать в любом обычном количестве, например, в количестве от 0,01 до 1 % мас. или от 0,01 до 0,3 % мас. в расчете на общую массу заливочной композиции. Подходящие антиоксиданты включают, но не ограничиваются ими, стерически затрудненные фенолы, такие как тетракис[метилен(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксигидроциннамат)] метан; бис[(бета-(3,5-дитрет-бутил-4-гидроксибензил)метилкарбоксиэтил)]-сульфид, 4,4'-тиобис(2-метил-6-трет-бутилфенол), 4,4'-тиобис(2-трет-бутил-5-метилфенол), 2,2'-тиобис(4-метил-6-трет-бутилфенол) и тиодиэтилен бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси)-гидроциннамат; фосфиты и фосфониты, такие как трис(2,4-ди-трет-бутилфенил) фосфит и ди-трет-бутилфенил-фосфонит; тиосоединения, такие как дилаурилтиодипропионат, димиристилтиодипропионат и дистеарилтиодипропионат; различные силоксаны; полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, н,н'-бис(1,4-диметилпентил-п-фенилендиамин), алкилированные дифениламины, 4,4'-бис(альфа, альфа-диметилбензил)дифениламин, дифенил-п-фенилендиамин, смешанные ди-арил-п-фенилендиамины и другие антидеструкторы или стабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов. В одном из вариантов реализации, антиоксидант представляет собой трис(2,4-ди-трет-бутилфенил) фосфит, коммерчески доступный как WESTCO™ AO-168, поставляемый Western Reserve Chemical.
Тиксотропные агенты, если они используются, могут присутствовать в любом обычном количестве, например, в количестве от более чем 0 до 5 % мас. или 6 % мас., в расчете на общую массу заливочной композиции. Неограничивающим примером подходящего тиксотропного агента является коллоидальный диоксид кремния. Подходящие коммерческие тиксотропные агенты включают, но не ограничиваются ими, продукты AEROSIL™, поставляемые Evonik Corp. BYK Industries, кроме того, подходящие коммерческие тиксотропные агенты поставляет также Kusumoto Chemicals.
Неограничивающие примеры подходящего загустителя, когда он используется, включают полимер Kraton™, такой как блок-сополимер стирол-бутадиен-стирол (SBS), блок-сополимер стирол-этилен/бутилен-стирол (SEBS). Загуститель по составу и/или физическим свойствам отличается от блок-сополимера SEP.
Неограничивающие примеры минеральных наполнителей, когда они используются, включают неорганические минеральные наполнители, такие как диоксид кремния, карбонат кальция и их комбинации.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит полимерный наполнитель. Неограничивающие примеры подходящих полимерных наполнителей включают полистирол (например, полистирол с низкой молекулярной массой) и сополимер этилен/пропилен (например, имеющий средневесовую молекулярную массу, Mw, от 5000 до 30000 г/моль). Полимерные наполнители, когда они используются, могут присутствовать в любом обычном количестве, например, в количестве от более чем 0 % мас. или 1 % мас. до 10 % мас., в расчете на общую массу заливочной композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция может не содержать или по существу не содержать тиксотропных агентов. В данном документе принято, что термин «по существу не содержит» относится к концентрациям менее 10 частей на миллион по массе в расчете на общую массу заливочной композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит один или несколько наполнителей. Такие наполнители включают, но не ограничиваются ими, полые микросферы (например, стеклянные или полимерные), минеральные неорганические соединения, полимерные наполнители и т.п. Наполнители, когда они используются, могут присутствовать в любом обычном количестве, например, в количестве от более 0 до 60 % мас. в расчете на общую массу заливочной композиции.
Добавка может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
E. Заливочная композиция
Заливочную композицию получают смешиванием (А) порошка PTFE, (В) блок-сополимера SEP, (С) минерального масла; и, необязательно, (D) добавки. Например, (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP, (C) минеральное масло и (D) любые необязательные добавки могут быть смешаны в смесителе для жидкости с регулируемой температурой. Например, ингредиенты можно смешивать в смесителе периодического или непрерывного действия. Подходящие смесители периодического действия включают, но не ограничиваются ими, смесители и мешалки для резервуаров Banbury™, Silverson™, Dynamix™ и смесители периодического действия Littleford™. Смесители непрерывного действия включают двухшнековые и одношнековые экструдеры, смесители Farrel™ и смесители Buss™.
Заливочная композиция содержит от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка PTFE в расчете на общую массу композиции. В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит от 1,0 % мас. или 2,0 % мас. до 4,0 % мас. или 4,5 % мас. порошка PTFE, в расчете на общую массу композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит от 5 % мас. или 6 % мас. до 8 % мас. или 9 % мас. блок-сополимера SEP, в расчете на общую массу композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит от 70 % мас. или 75 % мас., или 80 % мас., или 85 % мас., или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, имеющего кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C, в расчете на общую массу композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция не содержит или по существу не содержит минерального масла, у которого кинематическая вязкость при 40°C составляет менее 32 сСт.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция не содержит или по существу не содержит блок-сополимера стирол-этилен/бутилен-стирол (SEBS).
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит, состоит по существу из или состоит из:
(А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка PTFE;
(В) от 5 % мас. до 9 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 70 % мас. до 90 % мас. минерального масла, имеющего кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C; и
(D) необязательно, от 0,1 % мас. до 10 % мас. добавки.
Совокупное количество компонентов (A)–(D) составляет 100 % мас. заливочной композиции.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит, состоит по существу из или состоит из:
(А) от 1,0 % мас. или 2,0 % мас. до 4,0 % мас. или 4,5 % мас. порошка PTFE;
(В) от 5 % мас. или 6 % мас. до 8 % мас. или 9 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 70 % мас. или 75 % мас., или 80 % мас., или 85 % мас., или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, имеющего кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C; и
(D) необязательно, от 0,1 % мас. или 0,5 % мас. до 1 % мас. или 5 % мас., или 10 % мас. добавки.
Совокупное количество компонентов (A)–(D) составляет 100 % мас. заливочной композиции.
В одном из вариантов реализации, (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP и (D) необязательная добавка растворены или по существу растворены в (C) минеральном масле.
В одном из вариантов реализации, температура каплепадения заливочной композиции составляет от 195°C или 200°C, или 201°C до 213°C или 215°C, или 220°C, или 225°C, или 230°C, или 240°C, или 250°C, или 260°C, или 270°C, или 280°C, или 290°C, или 300°C. В другом варианте реализации, точка каплепадения заливочной композиции составляет от 195°C до 300°C или от 195°C до 250°C, или от 195°C до 220°C, или от 200°C до 215°C. Заливочные композиции обычно экструдируют при температуре экструзионной головки от 195°C до 200°C, которая представляет собой температуру, достаточную для плавления полимерных материалов, образующих буферную трубку. Без привязки к какой-либо конкретной теории, считается, что при прохождении через экструзионную головку с температурой 195–200°C, заливочные композиции с температурой каплепадения менее 195°C будут демонстрировать значительное снижение вязкости и не могут быть впрыснуты в буферную трубку или полностью ее заполнить. Для соответствия требованиям экструзии, температура каплепадения заливочной композиции должна составлять не менее 195°C.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция при 6/с имеет динамическую вязкость от 14 Па⋅с или 15 Па⋅с, или 16 Па⋅с, или 17 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 26 Па⋅с, или 27 Па⋅с, или 28 Па⋅с, или 29 Па⋅с, или 30 Па⋅с. В другом варианте реализации, заливочная композиция при 6/с имеет динамическую вязкость от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с или от 15 Па⋅с до 30 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 30 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с. Без привязки к какой-либо конкретной теории, считается, что использование заливочной композиции, у которой динамическая вязкость при 6/с составляет менее 14,0 Па⋅с, приведет к чрезмерной механической нагрузке на стеклянные оптические волокна, что будет вызывать затухание сигнала.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет динамическую вязкость при 50/с от 3,0 Па⋅с или 4,0 Па⋅с, или 5,0 Па⋅с, или от 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с или 11 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с или 2,0 Па⋅с, или 2,5 Па⋅с, или 3,0 Па⋅с, или 3,5 Па⋅с, или 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с, или 6,9 Па⋅с, или менее 7,0 Па⋅с. В другом варианте реализации, заливочная композиция имеет динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с или от 1,5 Па⋅с до 6,9 Па⋅с, или от 2,0 Па⋅с до 6,5 Па⋅с, или от 4,0 Па⋅с до 6,2 Па⋅с. Заливочные композиции обычно загружают в буферные трубки путем закачки заливочной композиции в буферную трубку с высокой скоростью сдвига (например, 200/с). Для соответствия требованиям к закачке при комнатной температуре (около 25°C), динамическая вязкость заливочной композиции при 200/с должна составлять менее 7,0 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет индекс разжижения при сдвиге более 3,0 или более 3,5, или более 3,6. В другом варианте реализации, заливочная композиция имеет индекс разжижения при сдвиге от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0, или 10,0.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет (i) температуру каплепадения от 195°C до 300°C или от 200°C до 215°C; и (ii) динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с или от 4,0 Па⋅с до 6,5 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет (i) температуру каплепадения от 195°C до 300°C или от 200°C до 215°C; и (ii) динамическую вязкость при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет (i) динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с или от 4,0 Па⋅с до 6,5 Па⋅с; и (ii) динамическую вязкость при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет (i) температуру каплепадения от 195°C до 300°C или от 200°C до 215°C; (ii) динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с или от 4,0 Па⋅с до 6,5 Па⋅с; и (iii) динамическую вязкость при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция имеет одну, некоторые или все из нижеперечисленных характеристик:
(i) температура каплепадения от 195°C или 200°C, или 201°C до 213°C или 215°C, или 220°C, или 225°C, или 230°C, или 240°C, или 250°C, или 260°C, или 270°C, или 280°C, или 290°C, или 300°C.
(ii) динамическая вязкость при 6/с от 14 Па⋅с или 15 Па⋅с, или 16 Па⋅с, или 17 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 26 Па⋅с, или 27 Па⋅с, или 28 Па⋅с, или 29 Па⋅с, или 30 Па⋅с; и/или
(iii) динамическая вязкость при 50/с от 3,0 Па⋅с или 4,0 Па⋅с, или 5,0 Па⋅с, или от 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с или 11 Па⋅с; и/или
(iv) динамическая вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с или 2,0 Па⋅с, или 2,5 Па⋅с, или 3,0 Па⋅с, или 3,5 Па⋅с, или от 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с, или 6,9 Па⋅с, или менее 7,0 Па⋅с; и/или
(v) индекс разжижения при сдвиге от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0, или 10,0.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит, состоит по существу из или состоит из:
(А) от 1,0 % мас. или 2,0 % мас. до 4,0 % мас. или 4,5 % мас. порошка PTFE, имеющего средний размер частиц от 100 мкм или 150 мкм, или 200 мкм, или 250 мкм, или 300 мкм, или 350 мкм, или 400 мкм, или от состоит, по существу, 450 до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм, или 750 мкм, или 800 мкм;
(В) от 5 % мас. или 6 % мас. до 8 % мас. или 9 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 70 % мас. или 75 % мас., или 80 % мас., или 85 % мас., или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, причем минеральное масло, имеет кинематическую вязкость при 40°C от 32 сСт или 40 сСт, или 50 сСт, или 60 сСт, или 65 сСт, или 70 сСт, или 75 сСт, или от 80 сСт до 85 сСт или 90 сСт, или 95 сСт, или 100 сСт;
(D) необязательно, от 0,1 % мас. или 0,5 % мас. до 1 % мас. или 5 % мас., или 10 % мас. добавки (такой как антиоксидант); и
заливочная композиция обладает одной, некоторыми или всеми из следующих характеристик:
(i) температура каплепадения составляет от 195°C или 200°C, или 201°C до 213°C или 215°C, или 220°C, или 225°C, или 230°C, или 240°C, или 250°C; и/или
(ii) динамическая вязкость при 6/с составляет от 15 Па⋅с или 16 Па⋅с, или 17 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 26 Па⋅с, или 27 Па⋅с, или 28 Па⋅с, или 29 Па⋅с, или 30 Па⋅с; и/или
(iii) динамическая вязкость при 50/с составляет от 3,0 Па⋅с или 4,0 Па⋅с, или 5,0 Па⋅с, или от 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с или 11 Па⋅с; и/или
(iv) динамическая вязкость при 200/с составляет от 2,0 Па⋅с или 2,5 Па⋅с, или 3,0 Па⋅с, или 3,5 Па⋅с, или 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с, или 6,9 Па⋅с; и/или
(v) индекс разжижения при сдвиге составляет от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0; и/или
(vi) (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP и (D) необязательная добавка растворены или по существу растворены в (C) минеральном масле; и/или
(vii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит минерального масла, имеющего кинематическую вязкость при 40°C менее 32 сСт; и/или
(viii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит блок-сополимера SEBS.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция содержит, состоит по существу из или состоит из:
(А) от 2 % мас. до 4 % мас. порошка PTFE;
(В) от 6 % мас. до 8 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 85 % мас. или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, причем минеральное масло при 40°C имеет кинематическую вязкость от 70 сСт или 75 сСт, или 80 сСт до 85 сСт или 90 сСт, или 95 сСт, или 100 сСт;
(D) необязательно, от 0,1 % мас. или от 0,5 до 1 % мас. антиоксиданта; и
заливочная композиция обладает одной, некоторыми или всеми из следующих характеристик:
(i) температура каплепадения составляет от 200°C или 201°C до 213°C или 215°C; и/или
(ii) динамическая вязкость при 6/с составляет от 17 Па⋅с или 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 30 Па⋅с; и/или
(iii) динамическая вязкость при 50/с составляет от 5,0 Па⋅с или 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с, или 11 Па⋅с; и/или
(iv) динамическая вязкость при 200/с составляет от 3,5 Па⋅с или 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с; и/или
(v) индекс разжижения при сдвиге составляет от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0; и/или
(vi) (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP и (D) необязательная добавка растворены или по существу растворены в (C) минеральном масле; и/или
(vii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит минерального масла, имеющего при 40°C кинематическую вязкость менее 32 сСт; и/или
(viii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит блок-сополимера SEBS.
Заливочная композиция может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
F. Волоконно-оптический кабель
В одном из вариантов реализации, может быть изготовлен волоконно-оптический кабель, также известный как оптико-волоконный кабель, который содержит по меньшей мере одно оптическое волокно, множество буферных трубок и вышеописанную заливочную композицию.
В одном из вариантов реализации, предложен волоконно-оптический кабель, который содержит буферную трубку, по меньшей мере, одно оптическое волокно в буферной трубке; и заливочную композицию. Заливочная композиция содержит в массовых процентах (% мас.) от массы композиции: (А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка PTFE; (B) блок-сополимер SEP; (C) минеральное масло, имеющее при 40°Cкинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт; и, необязательно, (D) добавку.
Заливочная композиция может быть любой описанной в данном документе заливочной композицией.
Поперечное сечение обычного волоконно-оптического кабеля с отсутствующей буферной трубкой показано на фиг. 1. В этой конструкции волоконно-оптического кабеля 1, буферные трубки 2 расположены радиально вокруг центрального силового элемента 4, со спиральным вращением трубок по осевой длине. Спиральное вращение позволяет изгибать кабель без значительного растяжения трубки или оптических волокон 6.
Если требуется меньшее количество буферных трубок, то геометрию кабеля можно сохранить, заполнив одну или несколько не занятых буферными трубками пустых позиций 10 для буферных трубок прутками из вспененного наполнителя, которые можно использовать в качестве недорогих вставок. В общем случае, оболочка 14 кабеля может быть изготовлена из материала на основе полиэтилена.
Вышеописанная заливочная композиция может использоваться для заполнения пустот 8, окружающих оптические волокна 6, внутри буферных трубок 2. Кроме того, заливочная композиция может использоваться для заполнения пустот вокруг буферных трубок 2 и между ними, но внутри оболочки 14 кабеля. Заливочная композиция обеспечивает подвеску и защиту, необходимые в ближайшей окружающей среде вокруг волокон, включая устранение воздушного пространства. Заливочная композиция также создает барьер против проникновения воды, которая отрицательно влияет на качество оптической передачи.
Возможны многие другие конструкции кабелей с буферными трубками. К конструкционным особенностям относятся размер и материалы конструкции центрального элемента, несущего нагрузку и работающего на растяжение, размеры и количество буферных трубок, а также использование металлической оплетки и нескольких слоев материала оболочки. Такие конструкции, которые включают заливочную композицию, входят в объем настоящего изобретения.
В одном из вариантов реализации, буферные трубки сформированы из полипропиленового сополимера (cPP) (такого как ударопрочный сополимер ESCORENE™ 7132, поставляемый Exxon Chemical Company).
В одном из вариантов реализации, оболочка кабеля сформирована из полиэтилена высокой плотности (HDPE) (такого, как DGDA-6318BK, поставляемый The Dow Chemical Company, плотность которого составляет 0,954 г/см3). «Полиэтилен высокой плотности» (или «HDPE») представляет собой полимер на основе этилена, имеющий плотность по меньшей мере 0,94 г/см3 или от по меньшей мере 0,94 г/см3 до 0,98 г/см3.
Волоконно-оптический кабель, такой как описаны выше, обычно можно изготавливать в несколько последовательных производственных этапов. Волокна для оптической передачи обычно производятся на начальном этапе. Для механической защиты, волокна могут иметь полимерное покрытие. Эти волокна могут быть собраны в жгуты или конфигурации ленточных кабелей, или могут быть непосредственно включены в производство кабеля.
Оптические защитные компоненты могут быть изготовлены методом экструзии. Как правило, одношнековый пластицирующий экструдер выгружает под давлением офлюсованный и смешанный полимер в головку для волочения провода и кабеля. Головка поворачивает поток расплава перпендикулярно экструдеру и формирует поток в расплавленный компонент. Для буферных и сердцевинных трубок, одно или несколько оптических волокон или узлов волокон и заливочная композиция подаются в заднюю часть головки и выгружаются из нее в разогретой трубе, которая затем охлаждается и затвердевает в системе водяного охлаждения. Этот компонент в конечном итоге собирается как готовый компонент на приемной бобине.
Для производства компонентов, изготовленных из двух или нескольких слоев материала, обычно используются отдельные пластицирующие экструдеры, подающие расплавленные композиции в многослойную головку, где они формуются в желаемую многослойную конструкцию.
Профилированные сердечники и другие экструдированные профилированные компоненты обычно экструдируют в аналогичном процессе экструзии профилироованных изделий, с использованием соответствующей формовочной головки, а затем последовательно объединяют с оптико-волоконными компонентами для изготовления конечного кабеля.
Чтобы контролировать избыточную длину волокна, для подачи компонентов волокна на линию изготовления трубок используется система натяжения. Кроме того, выбор материалов компонентов, оборудование и головка для экструзии труб, а также условия обработки оптимизированы для создания готового компонента, в котором усадка после экструзии не приводит к чрезмерному провисанию оптико-волоконных компонентов.
Экструдированные оптические защитные компоненты, вместе с другими компонентами, такими как центральные компоненты, оплетки, оболочки, впоследствии подвергаются обработке в один или несколько этапов для получения конечной кабельной конструкции. Обычно это включает обработку на кабельной линии, где компоненты собирают, а затем используют производящий экструдер/головку для нанесения полимерной оболочки.
В одном из вариантов реализации, волоконно-оптический кабель 1 содержит, состоит по существу из или состоит из:
буферной трубки 2;
по меньшей мере одного оптического волокна 6 в буферной трубке 2; и
заливочной композиции, содержащей, состоящий по существу из или состоящий из:
(А) от 1,0 % мас. или 2,0 % мас. до 4,0 % мас. или 4,5 % мас. порошка PTFE, имеющего средний размер частиц от 0,01 мкм или 0,1 мкм, или 0,2 мкм, или 0,3 мкм, или 0,4 мкм, или 0,5 мкм, или 1 мкм, или 4 мкм, или 5 мкм, или 10 мкм, или 20 мкм, или 30 мкм, или 40 мкм, или 50 мкм, или 100 мкм, или 150 мкм, или 200 мкм, или 250 мкм, или 300 мкм или 350 мкм, или 400 мкм, или от 450 мкм до 575 мкм или 600 мкм, или 650 мкм, или 700 мкм, или 750 мкм, или 800 мкм;
(В) от 5 % мас. или 6 % мас. до 8 % мас. или 9 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 70 % мас. или 75 % мас., или 80 % мас., или 85 % мас., или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, причем минеральное масло при 40°C имеет кинематическую вязкость от 32 сСт или 40 сСт, или 50 сСт, или 60 сСт, или 65 сСт, или 70 сСт, или 75 сСт, или от 80 сСт до 85 сСт или 90 сСт, или 95 сСт, или 100 сСт;
(D) необязательно, от 0,1 % мас. или 0,5 % мас. до 1 % мас. или 5 % мас., или 10 % мас. добавки (такой как антиоксидант); и
заливочная композиция обладает одной, некоторыми или всеми из следующих характеристик:
(i) температура каплепадения составляет от 195°C или 200°C, или 201°C до 213°C или 215°C, или 220°C, или 225°C, или 230°C, или 240°C, или 250°C, или 260°C, или 270°C, или 280°C, или 290°C, или 300°C; и/или
(ii) динамическая вязкость при 6/с составляет от 14 Па⋅с или 15 Па⋅с, или 16 Па⋅с, или 17 Па⋅с, или от 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 26 Па⋅с, или 27 Па⋅с, или 28 Па⋅с, или 29 Па⋅с, или 30 Па⋅с; и/или
(iii) динамическая вязкость при 50/с составляет от 3,0 Па⋅с или 4,0 Па⋅с, или 5,0 Па⋅с, или от 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с или 11 Па⋅с; и/или
(iv) динамическая вязкость при 200/с составляет от 1,5 Па⋅с или 2,0 Па⋅с, или 2,5 Па⋅с, или 3,0 Па⋅с, или 3,5 Па⋅с, или от 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с, или 6,9 Па⋅с, или менее 7,0 Па⋅с; и/или
(v) индекс разжижения при сдвиге составляет от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0; и/или
(vi) (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP и (D) необязательная добавка растворены или по существу растворены в (C) минеральном масле, и
в одном из вариантов реализации, волоконно-оптический кабель 1 содержит, состоит по существу из или состоит из:
буферной трубки 2;
по меньшей мере одного оптического волокна 6 в буферной трубке 2; и
заливочной композиции, содержащей, состоящий по существу из или состоящий из:
(А) от 2 % мас. до 4 % мас. порошка PTFE;
(В) от 6 % мас. до 8 % мас. блок-сополимера SEP;
(С) от 85 % мас. или 88 % мас. до 89 % мас. или 90 % мас. минерального масла, причем минеральное масло при 40°C имеет кинематическую вязкость от 70 сСт или 75 сСт, или 80 сСт до 85 сСт или 90 сСт, или 95 сСт, или 100 сСт;
(D) необязательно, от 0,1 % мас. или от 0,5 до 1 % мас. антиоксиданта; и
заливочная композиция обладает одной, некоторыми или всеми из следующих характеристик:
(i) температура каплепадения составляет от 200°C или 201°C до 213°C или 215°C; и/или
(ii) динамическая вязкость при 6/с составляет от 17 Па⋅с или 18 Па⋅с до 25 Па⋅с или 30 Па⋅с; и/или
(iii) динамическая вязкость при 50/с составляет от 5,0 Па⋅с или 5,5 Па⋅с до 10 Па⋅с или 11 Па⋅с; и/или
(iv) динамическая вязкость при 200/с составляет от 3,5 Па⋅с или 4,0 Па⋅с до 6,0 Па⋅с или 6,2 Па⋅с, или 6,5 Па⋅с; и/или
(v) индекс разжижения при сдвиге составляет от 3,0 или 3,5, или от 3,6 до 4,2 или 4,5, или 5,0; и/или
(vi) (A) порошок PTFE, (B) блок-сополимер SEP и (D) необязательная добавка растворены или по существу растворены в (C) минеральном масле; и/или
(vii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит минерального масла, имеющего при 40°C кинематическую вязкость менее 32 сСт; и/или
(viii) заливочная композиция не содержит или по существу не содержит блок-сополимера SEBS.
Без привязки к какой-либо конкретной теории, считается, что введение (A) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка PTFE в заливочную композицию, содержащую (B) блок-сополимер SEP и (C) минеральное масло, имеющее при 40°C кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт приводит к получению заливочной композиции, демонстрирующей удачную комбинацию следующих характеристик: (i) температура каплепадения составляет от 195°C до 300°C, (ii) динамическая вязкость при 200/с составляет от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с, и (iii) динамическая вязкость при 6/с составляет от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с. Заливочные композиции, демонстрирующие комбинацию (i) температуры каплепадения от 195°C до 300°C, (ii) динамической вязкости при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с, и (iii) динамической вязкости при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с пригодны для использования в волоконно-оптических кабелях.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция находится в буферной трубке, она заполняет пустоты, окружающие оптическое волокно.
В одном из вариантов реализации, волоконно-оптический кабель включает оболочку, окружающую буферные трубки, а заливочная композиция заполняет пустоты вокруг буферных трубок и между ними, но внутри оболочки.
В одном из вариантов реализации, заливочная композиция находится в буферной трубке, она заполняет пустоты, окружающие оптическое волокно, кроме того, заливочная композиция заполняет пустоты, окружающие буферные трубки и между ними, но внутри оболочки.
Волоконно-оптический кабель может входить в состав двух или нескольких вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
В качестве примера, но не в порядке ограничения, некоторые варианты реализации настоящего изобретения подробно описаны в нижеприведенных примерах.
Примеры
Материалы, использованные в примерах, представлены в приведенной ниже таблице 1.
Таблица 1. Материалы
| Компонент | Описание | Поставщик |
| JF-4D | порошок политетрафторэтилена (PTFE) средний размер частиц = 575мкм насыпная плотность = 475±100г/л |
Компания Zhejiang Jusheng Fluorochemistry Co., LTD. |
| KRATON™ G1701 E | линейный сополимер стирол-этилен/пропилена (SEP) 35 % мас. стирола1 плотность = 0,91 г/см3. |
Kraton |
| Минеральное масло 400N | минеральное масло кинематическая вязкость при 40° C = 80 сСт |
Suzhou SAIPAHAN Special Oil Co. LTD. |
| WESTCO™ AO-168 | антиоксидант трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит белый порошок |
Western Reserve Chemical |
1 В расчете на массу блок-сополимера SEP.
A. Приготовление образцов
(A) порошок PTFE (JF-4D), (A) блок-сополимер SEP (KRATON™ G1701 E), (C) минеральное масло, имеющее при 40°C кинематическую вязкость 80 сСт (минеральное масло 400N) и (D) антиоксидант (WESTCO™ AO-168) загрузили в стеклянный реактор емкостью 1 литр, оборудованный нагревателем с масляной баней, механической мешалкой, системой введения азота и вакуумным выпуском. Медленно ввели газообразный азот (со скоростью менее 1 литра в минуту) и нагрели заливочную композицию до 120°C, затем перемешивали ее со скоростью 60 оборотов в минуту (об/мин) в течение 30 минут для растворения порошка PTFE, блок-сополимера SEP и антиоксиданта в минеральном масле. Затем температуру масляной бани установили на 155°C и задали скорость перемешивания 200 об/мин на период 90 минут, после чего нагреватель масляной бани отключили, чтобы дать возможность заливочной композиции остыть. Как только температура заливочной композиции опустилась ниже 80°C, заливочную композицию перенесли из стеклянного реактора в стеклянную колбу для оценки эффективности. Общая масса каждого образца составляла 150 грамм (г).
Состав и характеристики каждой заливочной композиции представлены в приведенной ниже таблице 2.
Таблица 2*
| ОС 1 | ОС 2 | ОС 3 | ОС 4 | Пр. 1 | Пр. 2 | Пр. 3 | ОС 5 | |
| JF-4D (порошок PTFE) | - | - | - | - | 2 | 3 | 4 | 5 |
| KRATON™ G1701 E (SEP) | 5 | 6 | 8 | 10 | 8 | 7 | 6 | 5 |
| Минеральное масло 400N | 94 | 93 | 91 | 89 | 89 | 89 | 89 | 89 |
| WESTCO™ AO-168 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Всего % мас. | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Динамическая вязкость при 6/с (Па⋅с) | 7,03 | 7,68 | 14,10 | 52,90 | 24,60 | 21,50 | 18,20 | 13,10 |
| Динамическая вязкость при 50/с (Па⋅с) | 2,82 | 3,75 | 7,97 | 18,6 | 9,99 | 7,58 | 5,54 | 4,18 |
| Динамическая вязкость при 200/с (Па⋅с) | 2,51 | 3,58 | 7,00 | 8,90 | 6,13 | 5,96 | 4,42 | 3.15 |
| Индекс разжижения при сдвиге | 2,80 | 2,15 | 2,01 | 5,94 | 4,01 | 3,61 | 4,12 | 4,16 |
| Температура каплепадения (°C) | 99,4 | 198,3 | 212,0 | 232,7 | 212,5 | 207,2 | 201,0 | 190,4 |
ОС = Образец сравнения
*Количества указаны в массовых процентах (% мас.) в расчете на общую массу заливочной композиции.
B. Результаты
ОС 1 и ОС 2 представляют собой сравнительные заливочные композиции, в которых отсутствует порошок PTFE. ОС 1 и ОС 2 содержат по 5-6 % мас. блок-сополимера SEP (KRATON™ G1701 E), минеральное масло с кинематической вязкостью 80 сСт при 40°C (минеральное масло 400N) и антиоксидант (WESTCO™ АО-168). ОС 1 и ОС 2 демонстрируют динамическую вязкость при 6/с менее 14,0 Па⋅с (в частности, 7,03 Па⋅с и 7,68 Па⋅с), а это слишком мало для применений в волоконно-оптических кабелях, поскольку динамическая вязкость при 6/с менее 14,0 Па⋅с приведет к чрезмерной механической нагрузке на стеклянные оптические волокна, что обусловит ослабление сигнала в волоконно-оптических кабелях.
ОС 3 и ОС 4 представляют собой сравнительные заливочные композиции, в которых отсутствует порошок PTFE. Каждый из ОС 3 и ОС 4 содержит по 8–10 % мас. блок-сополимера SEP (KRATON™ G1701 E), минеральное масло с кинематической вязкостью 80 сСт при 40°C (минеральное масло 400N) и антиоксидант (WESTCO™ АО-168). ОС 3 и ОС 4 демонстрируют динамическую вязкость при 200/с, равную 7,0 Па⋅с или более (в частности, 7,00 Па⋅с и 8,90 Па⋅с), а это слишком много для применения в волоконно-оптических кабелях. Заливочные композиции обычно загружают в буферные трубки путем закачки заливочной композиции в буферную трубку с высокой скоростью сдвига (например, 200/с). Для соответствия требованиям к закачке при комнатной температуре (около 25°C), динамическая вязкость заливочной композиции при 200/с должна составлять менее 7,0 Па⋅с.
ОС 5 представляет собой сравнительную заливочную композицию, содержащую (A) 5 % мас. порошка PTFE (JF-4D), (B) блок-сополимер SEP (KRATON™ G1701 E), (C) минеральное масло с кинематической вязкостью 80 сСт при 40°C (минеральное масло 400N) и (D) антиоксидант (WESTCO™ AO-168). ОС 5 имеет температуру каплепадения менее 195°C (в частности, 190,4°C), а это слишком мало для применения в волоконно-оптических кабелях. Заливочные композиции обычно экструдируют при температуре экструзионной головки от 195°C до 200°C, которая представляет собой температуру, достаточную для плавления полимерных материалов, образующих буферную трубку. После прохождения через экструзионную головку с температурой 195–200°C, заливочные композиции с температурой каплепадения менее 195°C демонстрируют значительное снижение вязкости, и их нельзя ввести в буферную трубку или полностью заполнить ее. Для соответствия требованиям экструзии, температура каплепадения заливочной композиции должна составлять по меньшей мере 195°C.
Заявитель неожиданно обнаружил, что заливочные композиции, содержащие (A) от 1 до менее 5 % мас. порошка PTFE (JF-4D), (B) блок-сополимер SEP (KRATON™ G1701 E), (C) минеральное масло с кинематическая вязкость 80 сСт при 40°C (минеральное масло 400N) и (D) антиоксидант (WESTCO™ AO-168) (Пр. 1-3) демонстрируют желаемую комбинацию (i) динамической вязкости при 6/с не менее 14,0 Па⋅с, (ii) динамической вязкости при 200/с менее 7,0 Па⋅с, и (iii) температуры каплепадения не менее 195°C. Следовательно, образцы заливочных композиций из Пр. 1-3 пригодны для применения в волоконно-оптических кабелях.
С. Образцы сравнения с блок-сополимером SEBS
Образцы сравнения также приготовили в соответствии с вышеуказанными процедурами, но с блок-сополимером стирол-этилен/бутилен-стирол (SEBS) вместо блок-сополимера SEP.
Заявитель неожиданно обнаружил, что блок-сополимер SEBS плохо растворяется или не растворяется в минеральном масле после того, как заливочная композиция нагревается до 120°C. Следовательно, сравнительные образцы, содержащие блок-сополимер SEBS (вместо блок-сополимера SEP), не подходят для применения в волоконно-оптических кабелях.
Говоря конкретнее, подразумевается, что данное изобретение не ограничено вариантами реализации и иллюстрациями, содержащимися в данном документе, но охватывает модифицированные формы этих вариантов реализации, включая части вариантов реализации и комбинации элементов различных вариантов реализации, которые входят в объем приведенной ниже формулы изобретения.
1. Заливочная композиция, содержащая следующие количества компонентов в массовых процентах (% мас.) в расчете на массу композиции:
(А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка политетрафторэтилена (PTFE);
(В) блок-сополимер стирол-этилен/пропилен; и
(С) минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость от 32 сСт до 100 сСт при 40°C.
2. Заливочная композиция по п. 1, содержащая:
(А) от 1 % мас. до менее 5 % мас. порошка PTFE;
(В) от 5 % мас. до 9 % мас. блок-сополимера стирол-этилен/пропилен; и
(С) от 70 до 90 % мас. минерального масла.
3. Заливочная композиция по п. 2, отличающаяся тем, что заливочная композиция имеет температуру каплепадения от 195°C до 300°C.
4. Заливочная композиция по п. 2, отличающаяся тем, что заливочная композиция имеет динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с.
5. Заливочная композиция по п. 4, отличающаяся тем, что заливочная композиция имеет динамическую вязкость при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с.
6. Заливочная композиция по п. 2, отличающаяся тем, что заливочная композиция имеет
(i) температуру каплепадения от 195°C до 300°C;
(ii) динамическую вязкость при 6/с от 14 Па⋅с до 30 Па⋅с; и
(iii) динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с.
7. Заливочная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что порошок PTFE имеет средний размер частиц от 0,01 мкм до 800 мкм.
8. Волоконно-оптический кабель, содержащий:
буферную трубку;
по меньшей мере одно оптическое волокно в буферной трубке; и
заливочную композицию по п. 1.
9. Волоконно-оптический кабель по п. 8, отличающийся тем, что заливочная композиция имеет точку каплепадения от 195°C до 300°C и динамическую вязкость при 200/с от 1,5 Па⋅с до менее 7,0 Па⋅с.
10. Волоконно-оптический кабель по п. 9, отличающийся тем, что порошок PTFE имеет средний размер частиц от 0,01 мкм до 800 мкм.
