專利名稱：用于纜線的柔性加強件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進的柔韌性和高拉伸強度的纖維增強塑料材料，其用作光纜中的加強件。2.相關(guān)技術(shù)描述本發(fā)明涉及用于光纖纜線(FOC)的加強件的構(gòu)造。由于不存在金屬導(dǎo)體，光纖纜線依賴于包含加強件的設(shè)計來為纖維提供充分的保護，使其免于受到在安裝過程中或之后在服務(wù)過程中的縱向和橫向應(yīng)力的破壞。加強件通常由纖維增強塑料(FRP)，也稱為玻璃增強塑料(GRP)制得。纖維增強塑料是由用纖維增強的聚合物基材制得的復(fù)合材料。纖維通常為玻璃(最普遍)、碳或芳族聚酰胺，而傳統(tǒng)上聚合物通常為環(huán)氧樹脂或乙烯基酯。使用常規(guī)的樹脂體系時，F(xiàn)RP非常堅硬。對直徑2毫米(mm)的桿而言，F(xiàn)RP通常具有高于6xlO_3Pa m4的彎曲勁度，導(dǎo)致光纖纜線很難彎曲。雖然高的彎曲勁度在一些戶外應(yīng)用(即，安裝過程中有時需要將纜線“推”進小直徑導(dǎo)管)中是有利的，但對于在那些纜線需要進入建筑物之內(nèi)并且進行幾次轉(zhuǎn)向之后才能到達目的地的其它應(yīng)用(戶外/戶內(nèi))而言，高彎曲勁度是非常 不合乎需要的。為了增加纜線的柔韌性，不得不減小FRP的尺寸(這將降低纜線總的拉伸強度)或者改變纜線的設(shè)計。例如，一些纜線制造商就將傳統(tǒng)的具有中心加強件的圓FOC光纜改變?yōu)橐环N扁平的“帶狀”纜線，該扁平的“帶狀”的纜線采用具有多根沿其寬度方向平行的FRP的平面幾何形狀(并非圓形)。在所述扁平纜線設(shè)計中使用的FRP具有相對較小的直徑，但其總的拉伸強度等同于傳統(tǒng)的圓纜線。與傳統(tǒng)的具有中心加強件的圓纜線相比，扁平纜線的設(shè)計在一個軸(沿其寬度方向)上提供較高的柔韌性，同時保持纜線的總拉伸強度不變。然而改變纜線設(shè)計卻會造成更高的制造復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
在一種實施方式中本發(fā)明為一種加強件，包含:(a)基于聚丙烯的熱塑性樹脂組合物和(b)具有高于80吉帕斯卡(GPa)模量的連續(xù)纖維。所述基于聚丙烯的熱塑性樹脂可另外包含增強填料，例如滑石(talc)?？衫盟鼋M合物來制造線材和纜線具體是光纖纜線的加強件。在一種實施方式中，本發(fā)明為制造加強件的方法，包含如下步驟:(a)加熱基于聚丙烯的樹脂組合物，該組合物任選包括填料，在擠出機，優(yōu)選在雙螺桿擠出機中進行，以形成熔融的填充復(fù)合物(compound) ； (b)將連續(xù)纖維加入擠出機，以結(jié)合熔融的填充復(fù)合物來形成潤濕的纖維填充的復(fù)合物束(bundle);和(c)使?jié)櫇竦睦w維填充的復(fù)合物束通過模頭(die)，形成加強件。


圖1是FRP拉伸模量相對于彎曲勁度的關(guān)系圖。優(yōu)選實施方式的詳細描述定義除非相反地指出，從上下文暗示或現(xiàn)有技術(shù)慣例，所有的份和百分比均基于重量，而且所有的測試方法是與本申請的提交日期同步的。針對美國專利實踐的目的，任何涉及的專利、專利申請或公開的內(nèi)容在此全部引入作為參考(或其等價的US同族也引入作為參考)，特別是關(guān)于本領(lǐng)域中的定義(不與本申請具體提供的任何定義不一致)和常識的披露。本申請中的數(shù)字范圍是近似值，因此除非另有所指，否則其可以包括該范圍以外的值。數(shù)值范圍包括以I個單位增加的從下限值到上限值的所有數(shù)值，條件是在任意較低值與任意較高值之間存在至少2個單位的間隔。例如，如果記載組成、物理或其它性質(zhì)，如分子量等是100至1，000,則意味著明確地列舉了所有的單個數(shù)值，如100、101、102等，以及所有的子范圍，如100至144、155至170、197至200等。對于包含小于I的數(shù)值或者包含大于I的分數(shù)(例如1.1、1.5等)的范圍，適當時將I個單位看作0.0001,0.001,0.01或
0.1。對于包含小于10 (例如I至5)的個位數(shù)的范圍，通常將I個單位看作0.1。這些僅僅是具體所意指的內(nèi)容的示例，并且所列舉的最低值與最高值之間的數(shù)值的所有可能組合都被認為清楚記載在本申請中。本申請內(nèi)的數(shù)字范圍尤其提供了本發(fā)明組合物中各種組分的含量、工藝參數(shù)等。

“熱塑性”材料是一種線性或支化的聚合物，其在受熱時可被反復(fù)地軟化并使得可流動，并且當冷卻至室溫時又返回至堅硬狀態(tài)。在本發(fā)明的上下文中，使用ASTM D638-72方法，所述熱塑性材料一般具有大于10，OOOpsi (68.95 MPa)的彈性模量。另外，當受熱至軟化狀態(tài)時，熱塑性材料可被模塑或擠出成具有任何預(yù)定形狀的制品?！盎诒┑木酆衔铩笔侵负卸鄶?shù)重量百分比的聚合的丙烯單體的聚合物(基于可聚合單體的總量)，并且任選含有至少一種可聚合的共單體。根據(jù)ASTM D638測量斷裂拉伸強度。這里使用的“連續(xù)纖維”是在整根紗線的長度上都為連續(xù)的纖維。取決于紗線的尺寸，連續(xù)纖維的長度可在較大范圍如5到30km內(nèi)變化。加強件本發(fā)明所述的加強件包含熱塑性樹脂組合物和在所述加強件制造過程中作為增強材料的連續(xù)纖維。可行的纖維包括但并不局限于玻璃、芳族聚酰胺、聚酯、高分子量聚乙烯和碳纖維。本發(fā)明的纖維通常具有高于SOGPa的模量，優(yōu)選為80-90GPa。與在光纖纜線中采用的傳統(tǒng)FRP相比，所述加強件在保持高拉伸強度的同時具有更高的柔韌性。加強件的柔韌性通過其彎曲勁度來表征，彎曲勁度通過有效的樹脂配制物可在寬泛的范圍內(nèi)調(diào)整，例如，約 0.1x10 3 至約 2.5x10 3Pa m4、0.1x10 3 至約 6.0x10 3Pa m4、3.0x10 3 至 6.5x10 3Pam4和優(yōu)選地3.26xl(T3至約6.08xl(T3Pa m4。所述加強件的FRP拉伸模量通常介于49GPa和59GPa之間。
樹脂組合物本發(fā)明采用含有基于聚丙烯的熱塑性材料的組合物作為其樹脂體系。表I顯示出所述樹脂體系的可行配制物?？梢匀芜x地在配制物中使用多種含量水平的滑石作為填料，來調(diào)整樹脂的拉伸模量以及因此調(diào)整加強件的彎曲勁度?？尚缘奶盍习ǖ幌抻诨蚱渌鰪娞盍稀Ｏ鄬τ跇渲M合物的重量而言，滑石通常以0、15或30重量百分比存在。表I樹脂組合物的配制物
權(quán)利要求
1.一種加強件，包含: (a)基于聚丙烯的熱塑性樹脂組合物；和 (b)模量大于SOPGa的連續(xù)纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的加強件，其中所述熱塑性樹脂組合物還包含增強填料。
3.如權(quán)利要求2所述的加強件，其中所述的增強填料為滑石。
4.如權(quán)利要求1所述的加強件，其中所述的連續(xù)纖維選自玻璃、芳族聚酰胺、聚酯、高分子量聚乙烯、和碳纖維。
5.如權(quán)利要求3所述的加強件，還包含: (a)lwt%至30wt%的滑石，基于熱塑性樹脂組合物的重量；和 (b)模量為80Gpa至90GPa的連續(xù)纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的加強件，其中所述熱塑性樹脂組合物還包含至少一種抗氧化齊U、加工穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和粘合性樹脂。
7.如權(quán)利要求1所述的加強件,具有對2mm直徑的加強件而言小于2.5xl(T3Pa m4并大于0.lxlO_3Pa m4的彎曲勁度和大于49GPa的FRP拉伸模量。
8.如權(quán)利要求1所述的加強件,具有對2mm直徑的加強件而言小于6.0xl0_3Pa m4并大于0.1xlCT3Pa m4的彎曲勁度。
9.如權(quán)利要求1所述的加強件，具有對2mm直徑的加強件而言3.26x1 O^3Pam4至6.08xl(T3Pa m4的彎曲勁度和大于49GPa的FRP拉伸模量。
10.如權(quán)利要求1所述的加強件，具有49GPa至59GPaFRP的拉伸模量。
11.一種包含如權(quán)利要求1所述的加強件的光纖纜線。
12.一種制造加強件的方法，包括以下步驟: (a)加熱包含增強填料的聚丙烯樹脂組合物，以形成熔融的填充復(fù)合物； (b)將連續(xù)纖維進料至擠出機，以與所述熔融的填充復(fù)合物組合形成潤濕的填充的復(fù)合物束；和 (c)使所述潤濕的纖維填充的復(fù)合物束經(jīng)過模具，形成所述加強件。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述連續(xù)纖維選自玻璃、芳族聚酰胺、聚酯、高分子量聚乙烯、和碳纖維。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的增強填料是滑石。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述加強件包含: (a)lwt%至30wt%的滑石，基于所述熱塑性樹脂組合物的重量；和 (b)連續(xù)玻璃纖維，其模量為80GPa至90GPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用在光纜中的纖維增強的塑料材料，其具有改進的柔韌性和高的拉伸強度。所述加強件組合物包含基于聚丙烯的熱塑性樹脂、模量大于80 GPa的連續(xù)纖維，和滑石。
文檔編號C08L23/10GK103221460SQ201180056279
公開日2013年7月24日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者B.陳, B.I.喬德哈利, C.J.科米克, J.M.科根 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責任公司