專利名稱：一種具有容納至少一根光導和吸氫物質的基本氣密金屬管的纜線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有容納一或多根光導和吸氫物質的基本氣密金屬管的纜線。
光導通常用于電訊領域。一般來說，石英基質的光纖在1300nm或1550nm波長附近以光學方式傳輸數據。每根光纖都由聚合物材料層保護，并且該保護層常用一些其它染色的聚合物覆蓋。
可將一組光纖組合成光纖帶。在此情況下，光纖帶的材料也是聚合物。
單根光纖或光纖帶被放置在金屬管或塑料管內。
公知的是，由于氣體會降低光纖的傳輸特性且可能降低其機械性能，光纖不能暴露在氫環境中。光纖所承受的局部氫氣壓力越高，這種降低幅度越大。
氫氣主要來源于構成光纖覆蓋物的聚合物以及將光纖組合成光纖帶的材料的分解。它也可能來源于填充物的分解，這些填充物一般被置于管中，以保持管中的光纖和防止其由于運輸過程中管子被刺破或剝蝕而受潮。
這種分解會因老化而自然發生。
當用塑料制造管子時，該材料的透氣性可以使氫氣分散。當管子由金屬材料或其它一些無孔材料制成時，氫氣受到約束而留在管子內，且光纖的光學特性將因此而逐漸降低。
為了解決這一問題，一種解決方案包括采用不銹鋼制的管子以避免發生有氫生成的腐蝕；和提供有吸氫特性的填充材料。例如，填充材料可以是聚合物，尤其是通常摻有催化劑(如鈀)的不飽和聚合物。
不銹鋼和這種聚合物與催化劑形成的混合物屬于昂貴材料。
本發明彌補了這種缺點。可以省略不銹鋼和這種聚合物的混合物。
在本發明中，至少部分地，最好是基本全部地，用一層便于氫氣吸收的專用催化劑物質覆蓋纜線金屬管的內表面，所述這一層本身至少部分地且最好是基本上全部地被至少一層吸氫物質覆蓋。在一個實施方案中，這種吸氫物質構成填充材料。在另一個實施方案中，吸氫物質僅僅形成一層與催化劑接觸的物質。
從本發明可見，不需要將催化劑與通常為有機物的吸氫材料相混合，而僅需要使催化劑與吸氫物質接觸即可，最適合的位置是管子的內表面。從原理上講，采用這樣的結構，其催化效果比催化劑與填充材料混合時要小，因為采用本發明，與吸氫物質接觸的催化劑比表面積小于催化劑與填充材料混合時的比表面積。但已經發現盡管有這種缺點但吸氫效果還是令人滿意的。
但是，可以提高與吸氫物質接觸的比表面積，即通過選擇催化劑表面的粗糙度來提高催化劑的效力。例如可以通過在顆粒狀催化劑上噴涂，或通過在催化劑的表面上提供凹槽尤其是長形的槽，來使其具備表面粗糙度。
管子可以由內表面覆蓋著催化劑物質的金屬帶制成，對該帶進行成型以制成管子的形狀；將光導和填充物放入成型的管中之后，隨即將金屬帶的縱向邊緣焊接在一起。
在一種變型的方式中，該邊緣不是被焊接在一起的，而是將該金屬帶的一條縱向邊緣與另一縱向邊緣相接觸，再將兩邊緣粘在一起。當吸氫物質形成一個與催化劑接觸的層時，可以借助所述的例如由共聚物構成的層實現粘接。采用這種變型方式，管子的氣密性比焊接時的差一些。但是，這種泄露不足以使氫氣自行逸出，所以需要設置吸氫物質。但是在此情況下，氫氣的吸收無需象管子是氣密的情況下一樣的有效。
催化劑最好選擇為能使金屬管免受腐蝕的物質。由此，不必采用不銹鋼材料。還可以用與覆蓋其內表面相同的材料覆蓋管子的外表面。
按照一種實施例，金屬管含有鋼(尤其是低碳鋼)，并且管子內表面上的覆蓋層含有鎳和/或鉻，該層兼有催化劑和用于保護鋼材免受腐蝕之保護層的組合功能。在此情況下，最好是兩面(內和外)鍍鎳和/或鍍鉻，以全面保護管子免受腐蝕。
舉例來說，吸氫物質可以包括選自由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或者由乙烯-丙烯酸乙烯酯(EEA)組成的一組聚合物。例如，最好可以選擇市售鋼材作為制造管子的金屬，尤其是覆蓋著一金屬層(如鎳和/或鉻)的低碳鋼，而金屬層本身覆蓋著一層聚合物，如EVA和/或EEA，最好可以采用能使管子在成型時粘合在一起的聚合物層。
吸氫物質包括有機材料，它們最好是具有在催化劑存在下打開的雙鍵(二烯烴)并且容易在打開的雙鍵上結合氫的聚合物。這類聚合物的優點是不存在因氫氣轉化成水而帶來水在纜線中的聚集，尤其是在纜線基本上為氣密的情況下，于是，光纖因水存在而出現疲勞的可能性較小。作為舉例，填充材料可以用硅酮或聚烯烴為基材，且在后者的情況下，它是聚丁二烯或聚乙二醇或兩者的組合。
當吸氫物質以聚合物為基質時，至少一種鉑系金屬，即元素周期表上第4,5和6周期第Ⅷ族的元素可以用作催化劑，除了鎳以外，優選的是鈷，鈀和鉻。
結合附圖描述的特定實施方案將使本發明的其它特征和優點愈為清晰，其中
圖1是本發明纜線一種變型的截面圖；圖2是說明本發明纜線制造方法的示意圖；圖3是制造本發明纜線另一種變型所用條形物的示意圖。
圖1所示的纜線包括置于低碳鋼管20內的多根光纖10,12,14,16，和18，該管子的內表面覆蓋著一層鎳和/或鉻22。其厚度并不重要。但是由于實際制造的原因，該催化劑層的厚度最好至少為1μ(微米)。管子20的外表面也覆蓋著一個保護層24，而且也是鎳和/或鉻制的。
調節構成管子20所用鋼的碳含量以便獲得這樣的硬度首先能使管子變形，如圖2所示，其次提供這類纜線所需的強度。
管子20中填充著填充材料30，光纖10至18埋在其中。該填充材料首先用于防止管子出現意外泄露時水進入管子內，其次用于構成吸收氫的物質。以層22的形式覆蓋著管子20內表面的鎳和/或鉻，構成了借助吸氫物質30吸收氫的反應的催化劑。
作為舉例，吸氫物質可以用硅酮和聚烯烴為基質。在后者的情況下，它可以是聚丁二烯或聚乙二醇或兩者的組合。一般地，該填充材料具有在催化劑存在下打開的雙鍵(二烯烴)，并且容易在打開的雙鍵上結合氫。作為這種填充材料，可以是通過聚合以下單體而得到的不飽和均聚物選擇的不飽和聚合物丁二烯，戊二烯，甲基丁二烯，和2-氯丁二烯。也可以從通過聚合以下第一單體和第二單體和/或第三單體而獲得的不飽和共聚物或三元共聚物中選擇第一單體選自丁二烯，戊二烯，甲基丁二烯，和2-氯丁二烯；第二和/或第三單體選自苯乙烯，4-乙烯基吡啶和丙烯腈。也可以選擇通過將單體接枝到不飽和均聚物、或不飽和共聚物或三元共聚物上而得到的不飽和聚合物，這些單體包含至少一個以下的不飽和基團乙烯基，烯丙基以及它們的混合；這些單體在接枝步驟之后還包含至少一個不飽和基團。
當吸氫物質以硅酮為基材時，可以采用對應于以下通式的飽和硅酮型的有機化合物
在該式中，R和R′可以是相同的或不同的，代表烷基，烯基或芳基；R″和R可以是相同的或不同的，代表烯基；n是整數。在上式中，還可以從飽和的或不飽和的脂族基團和芳族基團中選擇R和R′，在此情況下，R″和R為不飽和脂族基團。
吸氫物質還可以用金屬氧化物為基質，如法國專利申請FR-A-2588388所述。
為了制造圖1所示的管子，可以進行下文參考圖2描述的過程。
用兩個側面都鍍有鎳和/或鉻的低碳鋼帶32形成管子20，且在其上方有光纖輥34,36,38。帶32在工作臺40上成形為管子20。填充材料在成形工作臺40上被送入管子內。填充裝置在圖中示意性地用管道42代表。
成形工作臺40的下游，設有焊接工作臺44，如進行電焊和激光熱焊的工作臺，以便在帶32成形之后將其縱向邊緣焊接在一起。
焊接工作臺44的下游，設有管子型鍛工作臺46。在該型鍛工作臺之后，將全部完成纜線制造。
在一種變型中，吸氫物質形成一層沉積在催化劑層上的層。在此情況下，作為防止潮氣在纜線中傳遞的填充材料本身是否具有吸氫特性不是主要的。在此變型中，還可以利用構成吸氫層的物質的粘合特性從而避免將金屬帶的縱向邊緣焊接在一起。在此情況下，帶的邊緣僅僅需要相互重疊即可。
圖3表示了一個帶50，它包括金屬帶本身20和形成在金屬帶一面上的催化劑鎳和/或鉻層22，以及沉積在催化劑層22上的吸氫物質層52。作為舉例，層52可以由EVA和/或EEA等聚合物構成，優點是在管子成形時可以使其粘合在一起。
無論采用哪種實施方式，其目的都在于最大限度地增大與吸氫物質相接觸的催化劑的比表面積。為此，催化劑層22最好有一個粗糙的表面。例如，可以通過在金屬表面噴射鎳和/或鉻粉，或通過在催化劑層上開槽，尤其是縱向凹槽來獲得粗糙度。
權利要求
1．一種具有容納至少一根光導和吸氫物質的基本氣密金屬管的纜線，其中，該管子的內側至少部分地覆蓋有一層用于催化使吸氫物質吸收氫氣的化學反應的催化劑物質，所述的層本身至少部分地覆蓋著至少一層吸氫物質。
2．根據權利要求1的纜線，其中催化劑物質層是粗糙的。
3．根據權利要求2的纜線，其中催化劑物質層有凹槽。
4．根據以上任一項權利要求的纜線，其中管至少部分外表面上有用于保護其不受腐蝕的保護層，該層基本上包括與其內表面上相同的催化劑物質
5．根據以上任一項權利要求的纜線，其中吸氫物質包括至少一種聚合物。
6．根據權利要求5的纜線，其中所述聚合物是從選自乙烯-乙酸乙烯酯與乙烯-丙烯酸乙烯酯共聚物。
7．根據權利要求5的纜線，其中所述的聚合物具有在催化劑存在下打開的雙鍵，以使氫結合在打開的雙鍵上。
8．根據以上任一項權利要求的纜線，其中催化劑包括元素周期表上第4,5和6周期第Ⅷ族的一種元素。
9．根據權利要求8的纜線，其中催化劑包括鎳或鉻。
10．根據權利要求1-9中任一項的纜線，其中的氣密管是低碳鋼管。
11．根據權利要求1-10中任一項的纜線，其中吸氫物質構成管子的填充材料。
12．根據權利要求1～10中任一項的纜線，其中吸氫物質僅形成一層沉積在催化劑物質上的層。
13．根據權利要求12的纜線，其中吸氫物質層具有粘合特性。
14．一種制造權利要求11的纜線的方法，其中首先用催化劑物質覆蓋金屬帶的內表面，將金屬帶成形為管子的形狀，在管子中置入光導體和填充材料，沿著金屬帶材的縱向邊緣焊接，在焊接完成之后型鍛所述成形的管子。
15．一種制造權利要求12或13的纜線的方法，其中首先用催化劑物質覆蓋金屬帶的內表面，再用吸氫物質覆蓋催化劑物質本身，將金屬帶成形為管子的形狀，使金屬帶的縱向邊緣相互重疊，然后粘合重疊的邊緣。
16．根據權利要求15的方法，其中吸氫物質層用于粘合。
全文摘要
本發明涉及一種具有容納至少一根光導和吸氫物質的基本氣密金屬管的纜線。管子的內側至少部分地覆蓋一層用于催化使吸氫物質吸收氫氣的化學反應的催化劑物質，諸如鎳或鉻。所述的層本身被至少一層吸氫物質覆蓋，該物質構成管子的填充材料，或僅形成一層沉積在催化劑物質層上的層。
文檔編號H01B11/00GK1238465SQ9910271
公開日1999年12月15日 申請日期1999年1月26日 優先權日1998年1月26日
發明者J－P·伯尼塞爾 申請人:阿爾卡塔爾公司