粘附量小的通信电缆用防水 材料及用其制作的通信电缆 本发明涉及粘附量小的防水材料(防水带)及用其制作的通信电缆，该防水材料用于金属电缆和光缆的芯线及其外面包覆的铠装材料之间，目的在于防水。
近几年来，通信电缆和光缆(optical fiber cable)，特别是光缆的故障，几乎都是由于水分侵入光缆内而造成的。水分侵入所造成的问题是：光纤强度降低，或者侵入的水分冻结压迫光纤，破坏光传输特性等。
因此，采用这样一种特性的防水材料，它能防止水分侵入光缆内，即使水分侵入也能缩短入侵的长度。这种材料一般称为防水带、止水带或吸水带等。例如，在特开平1-207377号公报、特开平1-240547号公报等中，提出了在薄片基材上设置吸水性成分的物质膜层的2层结构防水材料；另一方面，在特开平3-224729号公报、特开平4-357623号公报等中提出了在这种吸水性成分的物质膜层上再贴合一层盖布(Cover Cloth)的3层结构防水材料。
但是，过去人们已经知道像特开平1-304145号公报所发表的防水材料。这种防水材料是这样形成的，即以异丁烯(isobutylene)和马来酸酐(Maleic anhydride)地共聚物的交联物中的羧基(Carboxylgroup)为钠(Natrium)、钾(Kalium)、锂(lithum)、铵(ammonium)等的碱(alkali)金属盐或铰盐，其中混入包含环氧(epoxy)基的化合物、氨(amino)基的化合物以及尿素三聚氰胺(ureamelamine)树脂等的交联剂，进行加热，形成交联不溶化的吸水体水溶液，使该水溶液附着保持在作为支持体的薄片基材上。
或者，利用粘合剂把上述碱金属盐或铵盐粘附在作为支持体的薄片基材上。这些防水材料，当作为支持体的薄片基材为薄膜状、薄片状的布帛、无纺织物等时，将这些无纺织物等在吸水体溶液中浸渍，然后，利用辗压机进行压挤等处理，使规定量的吸水性组成物附着在薄片基材上。利用这种防水材料，可以达到，对人工海水的吸水率按CB法计算为3倍以上，吸水性非常优良。
另一方面，人们已经了解特开平6-203647号公报发布的通信电缆。这种通信电缆，其外观结构如图6所示，芯线64是由许多根绝缘金属导线62、62…捆扎成束状，即利用扎线66把芯线64捆扎起来，再利用芯线包皮即塑料膜68包住。在这种情况下，在芯线64的金属导线62、62…相互间的间隙内充填石油脂类和聚丁烯(poly-butene)的凝胶，利用芯线包皮68来防止充填材料凝胶向外漏泄。并且，在该芯线包皮68的周围包上由铝(Al)或不锈钢(SUS)箔材制成的波纹状金属保护材料70，进一步在其外圆上包一层铠装材料72。而且，在芯线包皮68和金属保护材料70之间，或者在金属保护材料70和铠装材料72之间，也充填以增充剂(extender)油为主要成分的凝胶状充填物，以便具有防水性。
然而，这种过去一般的通信电缆用防水材料(防水带)，刚性大都较高。因此，当把这种防水带缠绕到电缆上时，防水带会翘起来，不能与电缆芯线相吻合。并且，若要将其用于上述特开平6-203647号公报所示的形态的通信电缆上，则希望用于通信电缆的芯线包皮和金属保护材料之间或者金属保护材料和铠装材料之间。但是，实际上试用时，由于防水带刚性过高而造成防水性差的问题。
另一方面，在防水材料(防水带)刚性低、材质柔软的情况下，在向电缆上缠绕时若不提高防水带的张力，则容易产生皱褶，并且在包覆铠装材料时，由于该铠装材料收缩而使防水带受到挤压力，破坏通信电缆的外观。
本发明正是为了解决上述问题，其目的在于，通过选择防水材料(防水带)的最佳刚性范围来避免在往电缆上缠绕时出现翘起或凹陷现象，改善电缆外观和便于防水带缠绕，同时提高防水性能。再者，本发明考虑到，上述特开平6-203647号公报所示形态的通信电缆，对包在电缆芯线周围的芯线包皮与金属保护材料之间，或者金属保护材料与铠装材料之间的防水特性要求并不太高，所以提供一种适合该用途的所谓粘附量少(吸水性成分物质在单位面积上的粘附量较少)的通信电缆用防水材料。
为了达到上述目的，本发明的粘附量少的通信电缆用防水材料，其第1种是在片状基材表面上形成粘附量为40克/米2以下的吸水性组成物膜层，该防水材料的刚性值，在纵向上为0.2-1.5gfcm2/cm(克力厘米2/厘米)，而且在横向上为0.2-0.6gfcm2/cm。
再者，本发明的通信电缆用防水材料的第2种其要点是：在一对片状基材之间夹持一层粘附量为40克/米2以下的吸水性成分物质膜层，形成夹层结构，该防水材料的刚性值，在纵向上为0.2-1.5gfcm2/cm；而且在横向上为0.2-0.6gfcm2/cm。
这种片状基材是：聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯(Polypropylene)纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯酸酯(Polyacryl)纤维、人造纤维(rayon)、维尼纶(Vinylon)纤维等无纺织物、织物或针织物等。也可以是上述合成纤维中的任意两种组合而成的合成纤维。
再者，吸水性成分物质膜层由下列材料配制而成：吸水性聚合物颗粒、有机粘合剂、表面活性剂、抗氧化老化剂、无机充填剂等添加剂。其中，吸水性聚合物颗粒有：聚丙烯酸碱交联体、淀粉-丙烯(酸)(graft)接枝聚合体的中和物、交联聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)变性物、交联异丁烯(isobutylene)-无水马来酸共聚体、聚乙烯氧化物(polyethylene oxide)交联体、丙烯酰胺(acrylamide)-丙烯酸交联聚合体等。
该吸水性聚合物颗粒，当与水接触时应当分散开，从片状基材上脱落下来。其颗粒形状和颗粒直径没有特别限制，颗粒形状可以是正圆形，也可以是扁圆形。并且，颗粒直径最好是在45-425μm的范围内，即其大小要不降低吸水膨胀速度而且不降低颗粒从片状基材上的脱落速度。另外，为了不影响光缆裂缝等微小间隙的防水性，颗粒料中最好含有一定量(约5％以上)的45μm以下的小颗粒。并且，这些吸水性聚合物颗粒，可以单独使用一种，也可以把两种以上混合起来使用。
再者，有机粘合剂主要有橡胶类材料和热可塑性弹性体(elastomer)合成树脂类材料。橡胶类材料有：苯乙烯-丁二烯(styrene-butadiene)橡胶、丁基(butyl)橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯(isoprene)橡胶、乙烯-丙烯(ethylene propylene)橡胶、氯磺化聚乙烯(chlorosulfonated polyethylene)橡胶、硅橡胶、氯丁(chloroprene)橡胶、聚氨酯(polyurethane)橡胶、丙烯(acryl)橡胶、氯化丁基(chlorinated butyl)橡胶、环氧氯丙烷(epichlorohydrin)橡胶等。
再者，热可塑性弹性体合成树脂类材料有：乙烯-醋酸乙烯(ethylene succinic acid vinyl)共聚体、乙烯丙烯共聚体、丁腈-丁二烯(acrylonitrile-butaliene)共聚体、苯乙烯-丁二烯(Styrene-butadiene)共聚体、聚酯树脂、聚酰胺(polyamide)树脂、聚氨基甲酸酯(urethane)树脂及其他热可塑性弹性体类材料。有机粘合剂也可单独使用这些橡胶材料和合成树脂材料，也可以把两种以上组合起来使用，另外，也可以把无规聚合的材料混合起来使用。
并且，本发明的第3和第4种，相当于上述第1种和第2种的发明的用途发明。其中，一种的要点是：在通信电缆中，在由多根通信线集合在一起而形成的通信线束和介于各通信线之间的防水性凝胶状物上，缠绕捆扎薄膜，在该捆扎薄膜的外面缠绕金属保护片，进一步又在外面包覆铠装材料。防水带位于上述捆扎薄膜和金属保护片之间或者金属保护片和铠装材料之间，该防水带在片状基材的表面上具有粘附量为40克/米2以下的吸水性成分物质膜层，而且该防水带本身的刚性值在纵向上为0.2-1.5gfcm2/cm，在横向上为0.2-0.6gfcm2/cm。
另外一种的要点是：在通信电缆中，在由多根通信线集合起来而形成的通信线束和介于各通信线之间的防水性凝胶状物上，缠绕捆扎薄膜，在捆扎薄膜的外面缠绕金属保护片，再外面包覆铠装材料。防水带置于上述捆扎薄膜和金属保护片之间或者金属保护片和铠装材料之间，该防水带呈夹层结构，在一对片状基材之间具有一层粘附量为40克/米2以下的吸水性成分物质膜层，而且，该防水带本身的刚性值在纵向上为0.2-1.5gfcm2/cm，在横向上为0.2-0.6gfcm2/cm。
因此，本发明的要求是：该电缆用防水材料(防水带)的刚性，无论是在2层结构还是夹层结构的情况下均为，纵向上(带长方向)0.2-1.5gfcm2/cm，横向上(带宽方向)0.2-0.6gfcm2/cm。并且因此，若片装基材为聚酯类无纺织物，则要求在2层结构时其无纺织物的重量为25-70克/米2，在夹层结构时其无纺织物的重量为5-20克/米2。
当该防水材料的纵向刚性和横向刚性中有任意一项不符合要求时，例如若纵向刚性值大于1.5gfcm2/cm，或者横向刚性大于0.6gfcm2/cm，则在把防水材料(防水带)缠绕到电缆上时防水带会翘起，带与带之间和带与芯线之间会产生间隙，影响防水性能。
另一方面，若纵向刚性值小于0.2gfcm2/cm或者横向刚性值小于0.2gfcm2/cm、则在把防水带缠绕到电缆上时带子上会产生皱褶，并且在外面包覆铠装材料时由于铠装材料收缩，带子被挤压入内，影响电缆外观。
图1是根据本发明的通信电缆的外观斜视图。
图2是概略图，它表示为检查确认本发明的效果而采用的刚性值测量试验(KES法)设备的主要部分。
图3说明检查确认本发明效果所采用的方法，即测量防水材料片向电缆芯线方向的凹陷量。
图4从正面表示图3所示的翘起(凹陷)量测量内容。
图5是L字型的防水性测量设备的斜视图。
图6是先有的一般通信电缆的外观斜视图。
下面详细说明本发明的实施例。
首先，由图1表示应用本发明的通信电缆的主要结构并进行说明。图1所示的通信电缆10，把许多根铜线12、12……捆扎在一起作为电缆芯线14，利用捆扎绳16把该电缆芯线14捆扎起来，然后，利用聚对苯对甲酸乙二醇酯(PET：polyethylene terephthalate)包皮薄膜18进行包缠。并且，在该包皮薄膜18的周围缠绕防水带20，其外侧再利用铝箔、不锈钢箔的波形板金属保护材料22进行包覆，进一步再在其外圆上包覆铠装材料24。在此情况下，在电缆芯线14的铜线12、12……之间的空隙内充填石油脂类或聚丁烯类的凝胶状物(图中未示出)，万一水分侵入该电缆芯线14内时，该胶状物可以阻止水分侵入。包皮薄膜18可以防止该胶状物向外部漏泄。后面的表1表示本发明产品和对比用产品的各种试样的种类及其试验结果。
表1中，试样1-5表示在片状基材上制作吸水性成分的物质膜层的2层结构的防水材料(防水带)，另外，试样6-10表示夹层结构的防水材料(防水带)，其表面和背面均为片状基材，其中间夹持一层吸水性成分的物质膜层。再者，试样1-5的2层结构的产品中，试样1和2是对比用产品，试样3-5是本发明产品。另外，试样6-10的夹层结构的产品中，试样6和7是对比用样品，试样8-10是本发明的产品。再者，试样11表示浸渍型防水材料(防水带)，它是特开平1-304145号公报发表的材料，用于说明现有技术。
这样，各种试样1-11的防水材料的片状基材，均采用聚酯的纺粘型〔非织造〕织物(spunbond无纺布)。而且，试样1-5(2层结构)的产品，表1中也己示出，采用Unichica公司的商品名称“Marix 70xxxWTO”；试样6-10(夹层结构)的产品采用东洋纺织公司的商品名称“ecure”。另外，试样1-5(2层结构)的产品，聚酯单纱的细(纤)度为2旦尼尔(denier)，其无纺织物重量在20-80g/m2范围内划分数挡进行选择。
再者，试样6-10(夹层结构)的产品，聚酯单丝的细度也是2旦尼尔，其无纺织物重量在10-30g/m2的较小范围内划分数挡进行选择。
另一方面，吸水性成分物质，如表2所示，分为2种成分配方试验方法。在以下的说明中，计量单位的“份”均表示“重量的份”。
在表2中No.1和N0.2的吸水性成分物质，均以对作为异丁烯-马来(isobutylene-Malein)酸共聚物的金属盐交联体的吸水性树脂聚体物(Kulare公司的商品名称“KI凝胶201K-F3”)150份，掺入有机粘合剂100份，作为基本成分。在此情况下，对No.1的吸水性成分物质，掺入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-butadiene-styrene：SBS)热可塑性弹性体(elastomer)(Shell公司的商品名称“CaliflexTR-1101”)作为有机粘合剂。另一方面，对于No.2吸水性成分物质，掺入丁基橡胶(butylgom)(ESSO公司的商品名称“ESSO BUTYL#268”)作为有机粘合剂。在这些成分物质中掺入聚乙二醇(polyethylene glycol)(日本油脂公司的商品名称“PEG600”)表面活性剂4份作为添加剂。No.1的吸水性成分物质和No.2的吸水性成分物质进行比较，通过各种实验证明：由于有机粘合剂的种类不同，采用No.1的吸水性成分物质时，防水材料(防水带)的刚性较高。
各种试样1-10，分别采用哪一种吸水性成分物质，均示于表1内。并且，其吸水性成分物质的附着量也一并示于表1内。2层结构的试样1-5，采用No.1吸水性成分物质，其附着量为一定值，即20克/米2。另外，夹层结构的试样6-10，采用No.2吸水性成分物质，其附着量为一定值，即30克/米2。
这些防水材料(防水带)，利用搅拌机进行搅拌，使上述有机粘合剂溶解、分散到甲苯(toluene)、甲乙酮(methyl ethylketone)、醋酸乙烯等有机溶剂内，然后，再掺入吸水性聚合物颗粒，并且，根据需要再掺入其他添加剂。然后，利用棒涂层(barcoater)、辊涂机(rollcoater)等将其涂敷到片状基材的表面上，形成吸水性成分物质膜层。在夹层结构的防水材料(防水带)的情况下，另外在该吸水性物质膜层的表面上粘贴片状基材，制成规定的防水带。
另外，作为比较示例的试样11的浸渍型防水带，具体的制作方法是：作为吸水性树脂成分物质，Clure公司的“KI凝胶溶液系统”(主要成分是异丁烯(iosbutylene)-马来酸共聚物金属盐的交联体)的A液和B液，按照100份∶20份的比例进行混合，在该混合液中浸渍片状基材无纺织物，然后用轧液机等进行挤液，使片状基材上保持一定量的吸水性树脂成分物质。片状基材采用聚酯类纺粘型(非织造)织物的无纺织物(Unichica公司的商品名称“Marix 70400 WTO”)、聚酯单丝的细度2旦尼尔、无纺织物重量40克/米2。并且吸水性成分物质的附着量为20克/米2。
下面说明各种试验结果。试验项目有：防水材料的刚性(纵向和横向)、从电缆芯线上翘起(凹陷)特性、防水性(L型)，分别按下列方法进行测量。
(1)刚性
各试样1-11均夹持固定在图2所示的试验装置的固定夹头32和活动夹头34之间(其间距为1cm)，图中的试样20为长20cm×宽1cm以上。并且，以固定夹头为中心，使活动夹头在曲率K＝-2.5～＋2.5(cm-1)的范围内向一个方向转动，然后再向反方向转动，使试样弯曲变形，以此来测量单位长度的弯曲刚度(单位：gfcm2/cm)，此法称为KES法。为了测量纵向刚性和横向刚性，提供防水材料(防水带)的带子的纵向切制试样和横向切制试样。
(2)翘起(凹陷)性能测试
如图3所示，把φ20mm的圆棒3根捆扎在一起，一边加荷重，一边在其周围缠绕带宽40mm的防水带20，缠绕时在该防水带20的末端上加5公斤的荷重。并且，这时如图4所示，若防水带20的刚性高，则防水带20从模拟电缆芯线的圆棒的高度位置向上翘起，因此，测量出该翘起量，若防水带20的刚性低，则防水带20从圆棒的高度位置上向下凹陷，因此，测量出该凹陷量。翘起(凹陷)量在±2mm的范围内为合格(0标记)。
(3)L字型防水性
L字型防水性的测试方法是：用外力把电缆切断，使水从电缆的断面向里侵入，这时，检查在电缆纵向上防止水侵入的能力。该试验装置如图5所示，把试样防水带20缠绕到外径φ10mm的塑料棒50上，然后将其插入内径φ11.1mm的玻璃管52内(塑料棒和玻璃管之间的间隙为0.6mm)，以此构成模拟电缆54。并且在该模拟电缆54的一端安装供水管56，在该供水管56内灌入1米高的淡水柱，在此状态下打开水龙头(图中未示出)，使水注入到电缆54内，经过24小时后，根据该淡水进入电缆54内的长度来判断L字方向的渗水性。
在试验检查时，首先检查2层结构的试样1-5，结果发现：比较产品的试样1，翘起量过大，L字型防水性不合格(X标记)；而试样2凹陷量过大，缠绕工艺性不合格(X标记)。与此相反，本发明的试样3-5的试验结果均为良好，即翘起(凹陷)量小，缠绕工艺性和L字型防水性也都良好(0标记)。
再者，对夹层结构的试样6-10的试验结果是：比较产品的试样6和7，翘起量过大，L字型防水性不合格(X标记)，而本发明产品的试样8-10均为合格，即翘起(凹陷)量小，缠绕工艺性，L字型防水性也都良好(0标记)。
另外，比较产品的试样11也是翘起量过大，L字型防水性不合格(X标记)。
从上述试验结果中可以看出：在各试样1-11中，翘起量大，L字型防水性不合格的试样1、6、7和11(均为比较产品)，刚性值，特别是纵向(带长方向)的刚性值大。另外凹陷量大，缠绕工艺性不合格的试样2则相反，刚性值在纵向和横向上均较小。并且，从这一结果可以看出：刚性值在纵向(带长方向)上为0.2-1.5gfcm2/cm，而且在横向(带宽方向)上为0.2-0.6gfcm2/cm。这非常有助于控制防水带从电缆芯线上的翘起(凹陷)量，可以说是比较理想的状态。并且，控制该翘起(凹陷)量的方法是采取以下几项有效措施：片状基材无纺织物的材质、粘附量、单丝粗细、吸水性成分物质的种类以及轧压加工的有无等。
本发明对其他各种实施例(试样)也进行了试验。但不仅限于上述实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，本发明可以进行各种改进和更改。
如上述实施例所述，本发明的电缆用防水材料(防水带)，通过适当控制纵向刚性值和横向刚性值的范围，即可防止在将其作为通信电缆的绕带使用时带子上产生皱褶，从而在包覆铠装材料时由于铠装材料收缩而使缠绕带被压入并影响电缆外观，所以能够改善电缆缠绕工艺性，同时有利于向市场提供外观质量也很良好的电缆。并且，带子在往电缆上缠绕时不会出现翘起现象，带子与带子之间以及带子与芯线之间不会产生间隙，从而具有良好的防水性。
表1表2