ES2204927T3 - Cable optico protegido contra la humedad. - Google Patents
Cable optico protegido contra la humedad.Info
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Abstract
CABLE OPTICO, QUE COMPRENDE (A) AL MENOS UN ALOJAMIENTO LONGITUDINAL CERRADO QUE CONTIENE AL MENOS UNA FIBRA OPTICA Y (B) UNA CUBIERTA EXTERIOR PERMEABLE AL AGUA, EN DONDE HAY UN SEGUNDO ALOJAMIENTO LONGITUDINAL QUE COMPRENDE UNA COMPOSICION QUE ABSORBE LA HUMEDAD QUE TRAS LA ABSORCION DE MAS DEL 50% DE PESO DE AGUA LIBERA MENOS DEL 5% DE PESO DE AGUA A 60 (GRADOS) C EN DOS HORAS.
Description
Cable óptico protegido contra la humedad.
La presente invención se refiere a un cable
óptico protegido contra la humedad así como a una composición
absorbente de humedad capaz de proteger dicho cable contra la
humedad.
Más concretamente, la presente invención se
refiere a un cable óptico que comprende (a) por lo menos un
alojamiento longitudinal cerrado que contiene por lo menos una
fibra óptica y (b) un revestimiento externo permeable al agua, donde
dicha fibra se encuentra protegida por una composición absorbente
de humedad que, después de absorber agua, la libera muy lentamente
cuando aumenta la temperatura del cable.
Es conocido que los cables, sean eléctricos,
convencionales o cables telefónicos de tipo de fibra óptica,
presentan el inconveniente de la posible entrada de agua causada
por discontinuidades debidas a defectos o uniones defectuosas del
revestimiento exterior y/o, en el caso en concreto de cables
submarinos, de las cubiertas metálicas exteriores. Los fabricantes
de cables han prestado siempre por tanto mucha atención a la
investigación de revestimientos protectores capaces de impedir la
entrada de agua líquida dentro del cable.
Una primera solución consiste en rellenar las
cavidades dentro de las cuales se encuentran alojados los
conductores o las fibras ópticas con una composición viscosa y con
una consistencia en forma de pasta que contiene un compuesto
absorbente de humedad que se hincha en contacto con el agua y
forma de hecho un obturador que evita una mayor penetración de
agua.
Un segundo tipo de solución consiste por otro
lado en situar, al lado de los conductores o las fibras ópticas un
hilo o cinta enrollado que comprende un compuesto absorbente de
humedad que se hincha en contacto con el agua.
La principal característica requerida para estas
composiciones conocidas es la alta velocidad de hinchado de forma
que la penetración se reduzca al mínimo.
Un ejemplo de la primera solución se describe en
WO-A-88/10000.
Por otro lado en
US-A-5 278 217 y en los artículos de
H. Sawano y otros ("The reliability of water proof optical cable
with a plastic sheath and water swellable materials",
International Wire & Cable Symposium Proceedings 1991, páginas
333-338) y de M. Fukuma y otros ("Dry type water
blocking optical fiber cable with slotted rod", International
Wire & Cable Symposium Proceedings 1987, páginas
350-355) se describen ejemplos de la segunda
solución.
WO-A-88/10000
describe una mezcla que comprende una substancia repelente de la
humedad y menos que 10% en peso, pero por lo menos 45% en volumen,
de una substancia sintética expansible en forma de polvo en la cual
se alcanza una alta velocidad de hinchado por medio de reducir el
tamaño de las partículas de la substancia hinchable hasta por
debajo de 50 \mum.
US-A-5 278 217
describe un hilo enrollado absorbente de humedad que comprende un
elastómero termoplástico, una resina absorbente de humedad, un
compuesto hidrófilo y un agente de superficie activa. El compuesto
hidrófilo y el agente de superficie activa tienen el propósito de
aumentar la velocidad de absorción de agua y, por tanto, de
hinchado, reduciendo de esta forma la penetración de agua a un
mínimo. La cantidad de resina absorbente de agua puede variar
desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 97% en peso.
En H. Sawano y otros se describe una cinta
hinchable que consiste en, sucesivamente, un soporte no tejido, una
capa adhesiva y una capa de polímero absorbente de humedad que, en
contacto con el agua, se separa del soporte y rellena las cavidades
del cable evitando de esta forma la propagación del agua (donde se
cita). Un tipo de cable similar se había descrito ya por parte de
M. Fukuma y otros (donde se cita). Según estos autores los efectos
negativos del agua sobre las fibras ópticas se deberían a hidrógeno
liberado por el contacto del agua con los componentes del cable,
concretamente si está fabricado con metal.
GB-A-2 185 591 y
EP-A-0 600 640 describen un cable de
fibra óptica que presenta un primer alojamiento que contiene fibras
ópticas y un segundo alojamiento que comprende una composición
convencional absorbente de agua.
Sin embargo, se ha encontrado ahora que en el
caso de cables de fibra óptica sin cubiertas metálicas herméticas
tiene lugar un encadenamiento de fenómenos complejos que
deterioran las fibras ópticas incluso cuando el revestimiento
exterior no se encuentra dañado.
Se ha encontrado también que el resultado
negativo final más importante se relaciona con la segregación del
agua entre la fibra de vidrio y su revestimiento primario y que,
bajo condiciones de funcionamiento concretas, este fenómeno tiene
lugar en periodos de tiempo comparativamente cortos a pesar de la
integridad del revestimiento exterior, la ausencia de elementos
metálicos capaces de liberar hidrógeno en contacto con el agua, y
la presencia de compuestos que absorben agua rápidamente.
\newpage
Para una mejor comprensión de los fenómenos que
hemos descubierto, se recordará que un cable de fibra óptica
consiste sustancialmente por lo menos en una fibra de silicio
amorfo envuelta con un primer revestimiento de una resina
entrecruzada por UV (revestimiento primario) y con un segundo
revestimiento, también de una resina entrecruzada por UV
(revestimiento secundario). Típicamente, las resinas entrecruzadas
por UV utilizadas para formar los revestimientos primario y
secundario pertenecen a la familia de las resinas acrílicas.
Generalmente, cierto número de fibras ópticas
envueltas de esta forma se disponen a continuación en un fajo o se
empotran en una matriz polimérica para formar una cinta. A
continuación los fajos o las cintas se sitúan dentro de alojamientos
longitudinales que consisten normalmente en tubos estrechos de
material polimérico o en surcos en un núcleo de material
polimérico. Los geles, fibras o cintas que comprenden el compuesto
absorbente de humedad se sitúan en estrecho contacto con dichos
fajos o cintas en el interior o alrededor de su alojamiento
longitudinal. A continuación el conjunto se recubre con por lo
menos otra cubierta polimérica extrusionada. En la presente
descripción y en las reivindicaciones adjuntas, el conjunto de
cubiertas que rodean los alojamientos longitudinales de las fibras
es referido como "revestimiento exterior".
El cable descrito hasta ahora es dieléctrico,
pero puede comprender también elementos de refuerzo o conductores
eléctricos metálicos, perdiendo así su propiedad dieléctrica.
A continuación el cable se puede proteger contra
el agua por medio de un revestimiento metálico sellado y hermético.
Esta protección se utiliza principalmente en cables
submarinos.
El descubrimiento en el que se basa la presente
invención se refiere principalmente a cables sin un revestimiento
metálico hermético, tanto si son dieléctricos como si no lo
son.
El primer fenómeno que tiene lugar en los cables
sin un revestimiento metálico hermético es que el revestimiento
exterior de material plástico, aunque no se encuentre dañado, no
es completamente impermeable al vapor de agua. La permeabilidad
respecto al vapor de agua del revestimiento exterior varía al
variar su naturaleza y sus características de fabricación. Los
efectos causados por la permeabilidad al vapor de agua del
revestimiento exterior dependen sobre todo del contenido de agua y
de la temperatura del lugar donde se ha instalado el cable.
En esta descripción y en las reivindicaciones
adjuntas el término "revestimiento exterior permeable al agua"
se utiliza para referirse a un revestimiento que presenta una
permeabilidad al agua desde 10^{-11} hasta 10^{-6}
g/cm/h/milibar cuando se prueba según ASTM E96/1974 (ver la PRUEBA
I más adelante).
Generalmente, los revestimientos utilizados más
comúnmente presentan una permeabilidad respecto al agua desde
10^{-10} hasta 10^{-7} g/cm/h/milibar.
Típicamente, dicho revestimiento exterior
consiste en una cubierta de 0,5-3 mm de grosor de
polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de media densidad
(MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) o cloruro de polivinilo
(PVC) y presenta una permeabilidad al agua entre 10^{-9} y
10^{-8} g/cm/h/milibar (probada con la prueba arriba
mencionada).
Por supuesto, en los cables que comprenden un
compuesto absorbente de humedad, el vapor de agua que penetra en el
revestimiento exterior y se acerca a la fibra óptica es capturado
por el compuesto absorbente de humedad.
Hemos encontrado, sin embargo, que las
composiciones absorbentes de la humedad conocidas absorben el agua
rápidamente pero la liberan igual de rápidamente cuando la
temperatura aumenta. Esto ocurre principalmente en las áreas
geográficas y con los tipos de instalaciones del cable en las que
se ve expuesto a variaciones térmicas de 10-15ºC
entre el día y la noche.
Bajo estas condiciones las composiciones
absorbentes de la humedad de tipo conocido liberan vapor de agua
que tiende a saturar la zona interna del cable.
Cuando la humedad relativa en el interior del
cable supera aproximadamente 75-80% el vapor de
agua causa la deslaminación parcial del revestimiento primario de
la fibra óptica y esto atenúa la señal que se transmite a través de
la fibra.
A partir de los descubrimientos arriba descritos,
la presente invención pretende establecer una composición
absorbente de humedad que, además de absorber vapor de agua que
penetra a través de un revestimiento exterior no dañado y evitar de
forma efectiva la propagación de agua líquida en el interior del
cable cuando tiene lugar una discontinuidad del revestimiento
exterior, también es capaz de liberar vapor de agua lentamente
cuando aumenta la temperatura del cable para controlar el nivel de
humedad en el interior del alojamiento longitudinal de la fibra y
evitar de esta forma los inconvenientes arriba mencionados.
Por tanto, un primer objeto de la presente
invención es proporcionar un cable óptico, según la reivindicación
1.
Preferiblemente, el segundo alojamiento se sitúa
entre dicho primer alojamiento longitudinal y dicho revestimiento
exterior.
Una composición absorbente de humedad según la
presente invención como se presenta en la reivindicación 11
comprende desde 45 hasta 60% en peso de un compuesto fluido
hidrófobo (componente A) y desde 40 hasta 55% de un compuesto
absorbente de humedad (componente B).
Cuando la cantidad de componente B es 60% o más,
la viscosidad de la composición absorbente de humedad tiende a ser
demasiado alta y tanto su fabricación como su aplicación al cable
pueden volverse difíciles.
Por el contrario, cuando la cantidad del
componente B es 35% o menos, la composición absorbente de humedad
es más permeable al vapor.
Cuando el componente A es un compuesto no
saturado, la composición de la presente invención puede comprender
un catalizador (componente D) capaz de promover la absorción de
gas hidrógeno por parte del componente A. En este último caso, la
composición absorbente de humedad de la presente invención protege a
las fibras ópticas también del gas hidrógeno.
El componente A se selecciona preferiblemente
entre el grupo que comprende polioleofinas saturadas y no saturadas
con un número medio de peso molecular desde 200 hasta 3.000,
polisiloxanos saturados y no saturados con un número medio de peso
molecular desde 1.000 hasta 10.000, alcoholes polihídricos como, por
ejemplo, PEG 20, aceites hidrocarburos alifáticos, aromáticos y
nafténicos cuya viscosidad es desde 50 hasta 30.000 centistokes,
ésteres líquidos como ftalato de dioctilo, poliésteres líquidos, y
aceites animales y vegetales.
Ejemplos típicos del componente A son
poliisobutileno con un peso molecular desde 300 hasta 2.000,
polibutadieno y polidimetilsiloxano opcionalmente terminado con
vinilo.
El componente B se selecciona entre los
compuestos conocidos por su capacidad de gelificarse cuando
absorben agua. Preferiblemente deben ser capaces de absorber por lo
menos 100% de agua cuando se exponen a un entorno saturado a
temperatura ambiente.
Ejemplos típicos del componente B son
poliacrilato y polimetacrilato de sodio.
Preferiblemente el componente C consiste en
sílice pirogénico.
El componente D se selecciona preferiblemente
entre los derivados de los metales nobles conocidos por su
capacidad para catalizar reacciones de hidrogenación. Un ejemplo
típico de estos compuestos es metal paladio sobre carbón
activado.
La presente invención se describirá a
continuación en referencia a las figuras adjuntas 1 y 2, en las
cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un
cable según una primera realización de la presente invención en la
cual el primer alojamiento longitudinal consiste en surcos de un
núcleo de material polimérico;
- la figura 2 es una vista lateral de un cable
según una segunda realización de la presente invención en la cual
el alojamiento longitudinal consiste en tubos estrechos de material
polimérico.
Más concretamente, el cable de la figura 1
consiste en un núcleo 1 que presenta cavidades helicoidales 7 que
alojan las fibras ópticas 2. Dicho núcleo 1 se encuentra envuelto
con una capa 3 de cinta de un material impenetrable para la
composición de la presente invención, preferiblemente poliéster, y
con dos capas 4 y 4' de cinta de una tela no tejida impregnada con
la composición de la presente invención. Típicamente, la cantidad
de composición de la presente invención que impregna la cinta de
tela no tejida es de 4-5 g/m, una cantidad que se
ha mostrado adecuada en el caso de la realización de la figura 1. A
continuación existe otra capa 3' de cinta de poliéster, un
arrollamiento 5 de hilos de Kevlar™ y, finalmente, una cubierta de
polietileno 6.
A su vez, el cable de la figura 2 comprende un
elemento axial dieléctrico 3, por ejemplo de plástico reforzado con
fibra de vidrio. Alrededor de dicho elemento 3 se extiende un fajo
helicoidal de tubos estrechos 1 que alojan las fibras ópticas 2.
Dicho fajo de tubos estrechos 1 se envuelve con una capa de cinta 4
de polietileno. En esta realización, la composición de la presente
invención se aloja preferiblemente en el espacio situado entre
dicho elemento axial 3, los tubos estrechos 1 y dicha capa 4 de
polietileno. A continuación siguen una cubierta de polietileno 6,
un devanado 5 de hilos de Kevlar™, otro devanado de cinta 4' de
polietileno y, finalmente, otra cubierta de polietileno 6'. En este
caso de nuevo el espacio utilizado para alojar el relleno es
suficiente para contener una cantidad de composición de la
presente invención adecuada para asegurar la protección
requerida.
Los siguientes ejemplos ilustran la presente
invención sin limitarla, sin embargo, en ninguna forma.
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 47,85
partes en peso de poliisobutileno con un número medio de peso
molecular de 800, 0,5 partes en peso de polibutadieno con un número
medio de peso molecular desde 1.500 hasta 2.000 (de Revertex), 1,5
partes en peso de sílice pirogénico (de Cabot) con un tamaño de
partícula medio de 0,007 micras, 50 partes en peso de poliacrilato
de sodio (J550 de Sanyo) granulado hasta un tamaño menor que 50
micras, y 0,15 partes en peso de paladio 5% sobre carbón activado
(de Chimet).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
La preparación se realizó como se muestra en el
ejemplo 1, excepto por el hecho de que las 47,85 partes en peso de
poliisobutileno con un número medio de peso molecular de 800 se
reemplazaron por 47,35 partes en peso de poliisobutileno con un
número medio de peso molecular de 610 y las 1,5 partes en peso de
sílice pirogénico se aumentaron a 2 partes.
La dispersión del ejemplo 1 se ha preparado a
gran escala mezclando durante 2 horas, en una máquina Agitomic™ (de
Pinto, Milán), 47,85 kg de poliisobutileno, 0,5 kg de
polibutadieno, 1,5 kg de sílice pirogénico, 50 kg de poliacrilato de
sodio y 0,15 kg de paladio 5% sobre carbón activado.
La preparación se completó a continuación
haciendo pasar la dispersión en forma de pasta y tixotrópica a un
homogeneizador y a continuación a un desgasificador que consiste
en dos discos taladrados situados cerca uno del otro y actuando como
un rompedor de burbujas.
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 47,25
partes en peso de polidimetil siloxano terminado con vinilo (de
Bayer), 2,65 partes en peso de sílice pirogénico (de Cabot) con un
tamaño de partícula medio de 0,007 micras, 50 partes en peso de
poliacrilato de sodio (J550 de Sanyo) y 0,125 partes en peso de
paladio 5% sobre carbón activado (de Chimet).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 48,25
partes en peso de polidimetil siloxano no terminado con vinilo (de
Bayer) con viscosidad de 5.000 centistokes, 1,75 partes en peso de
sílice pirogénico (de Cabot) con un tamaño de partícula medio de
0,007 micras y 50 partes en peso de poliacrilato de sodio (J550 de
Sanyo).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
Composición comparativa
1
Cinta Viledon K 1415 de 0,2 mm de grosor (de
Freudenberg) que consiste en una cinta de tela no tejida de fibra
de poliéster soldada por calor conteniendo una cantidad de
poliacrilato de sodio igual a 50% en peso respecto al peso total de
cinta.
Composición comparativa
2
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 62,2
partes en peso de poliisobutileno con un número medio de peso
molecular de 800, 0,65 partes en peso de polibutadieno con un número
medio de peso molecular desde 1500 hasta 2000 (de Revertex), 1,95
partes en peso de sílice pirogénico (de Cabot) con un tamaño de
partícula medio de 0,007 micras, 35 partes en peso de poliacrilato
de sodio (J550 de Sanyo) y 0,2 partes en peso de paladio 5% sobre
carbón activado (de Chimet).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
Composición comparativa
3
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 76,56
partes en peso de poliisobutileno con un número medio de peso
molecular de 800, 0,8 partes en peso de polibutadieno con un número
medio de peso molecular desde 1.500 hasta 2.000 (de Revertex), 2,4
partes en peso de sílice pirogénico (de Cabot) con un tamaño de
partícula medio de 0,007 micras, 20 partes en peso de poliacrilato
de sodio (J550 de Sanyo) y 0,24 partes en peso de paladio 5% sobre
carbón activado (de Chimet).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
\newpage
Composición comparativa
4
Se mezclaron exhaustivamente con un dispersor
deflector, hasta que se obtuvo una dispersión homogénea, 86,13
partes en peso de poliisobutileno con un número medio de peso
molecular de 800, 0,9 partes en peso de polibutadieno con un número
medio de peso molecular desde 1.500 hasta 2.000 (de Revertex), 2,7
partes en peso de sílice pirogénico (de Cabot) con un tamaño de
partícula medio de 0,007 micras, 10 partes en peso de poliacrilato
de sodio (J550 de Sanyo) y 0,27 partes en peso de paladio 5% sobre
carbón activado (de Chimet).
La dispersión en forma de pasta y tixotrópica
obtenida de esta forma se refinó con una refinadora de tres
cilindros.
Prueba
I
La permeabilidad al vapor de agua se probó según
ASTM E96 1972 excepto por el hecho de que, en lugar de una mezcla
higroscópica, se situó en el contenedor metálico un sensor
capacitivo de humedad relativa (2 mV = aproximadamente 1% HR). La
parte superior del contenedor se cerró con papel de filtro y sobre
el último se esparció una capa continua y uniforme
(aproximadamente de 3 mm) de la muestra bajo examen.
El contenedor se situó a continuación en una
cámara en la que la temperatura y el nivel de humedad relativa
podían ser ajustados.
La permeabilidad de los materiales que se
muestran a continuación se probó a 25ºC y a una HR = 100%.
Materiales:
- capa (de aproximadamente 1 mm de grosor)
consistente en cinco tiras superpuestas de cinta Viledon K 1415
(composición comparativa 1);
- capa de 3 mm de la composición del ejemplo 3
(composición de la invención);
- capa de 3 mm de la composición del ejemplo 5
(composición de la invención);
- capa de 3 mm de la composición comparativa
2;
- capa de 3 mm de la composición comparativa
3;
- capa de 3 mm de la composición comparativa
4;
- película de polietileno de densidad baja (LDPE)
de 1 mm de grosor (posible revestimiento exterior);
- película de polietileno de densidad media
(MDPE) de 1 mm de grosor (posible revestimiento exterior);
- película de polietileno de densidad alta (HDPE)
de 1 mm de grosor (posible revestimiento exterior).
Se comprobó el tiempo necesario para alcanzar el
nivel de HR de 63% en el interior del contenedor de medida
(constante de tiempo definida como el tiempo necesario hasta
alcanzar un valor 1/e igual a 100%; e=2,71).
Los resultados fueron:
- 6 horas para la cinta Viledon K 1415
(composición comparativa 1);
- más de 1200 horas para las composiciones de los
ejemplos 3 y 5. Cuando se interrumpió la prueba al final del
periodo de 1200 horas, el nivel de humedad relativa en el interior
del contenedor de medida no había superado todavía 50%;
- 350 horas para la composición comparativa
2;
- 450 horas para la composición comparativa
3;
- 475 horas para la composición comparativa
4;
- 80 horas para la película de LDPE;
- 190 horas para la película de MDPE;
- 750 horas para la película de HDPE;
\newpage
Como se puede apreciar a partir de los resultados
arriba expuestos, las composiciones de los ejemplos 3 y 5 causan un
retardo sustancial en el contacto de las fibras ópticas con el
vapor de agua que penetra a través del revestimiento exterior.
La composición comparativa 1 no ayuda a retardar
el contacto de las fibras ópticas con vapor de agua que penetra a
través del revestimiento exterior hecho con LDPE.
Las composiciones comparativas 2, 3 y 4 son de
más ayuda que la composición comparativa 1 pero sorprende la
dramática reducción de la permeabilidad observada cuando el
componente B se cambia desde 35% hasta 50%.
Prueba
II
Se pesaron y se situaron en cuatro cámaras bajo
temperatura y humedad controladas 4 capas, cada una de 1 mm, de
una composición de la presente invención, preparada como se
describe en el ejemplo 3 y que nunca habían estado expuestas a
humedad. Durante el experimento, se comprobaron sus pesos a
intervalos de tiempo predeterminados.
Las condiciones de la primera cámara eran:
T=25ºC, HR=50%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen
absorbió 13% (peso de agua) de humedad en 20 días y 15% (peso de
agua) en 40 días.
Las condiciones de la segunda cámara eran: T=5ºC,
HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 20%
(peso de agua) de humedad en 10 días, 35% (peso de agua) en 20
días y 43% (peso de agua) en 31 días.
Las condiciones de la tercera cámara eran:
T=25ºC, HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen
absorbió 20% (peso de agua) de humedad en 3 días, 40% (peso de
agua) en 8 días y 44% (peso de agua) en 20 días.
Las condiciones de la cuarta cámara eran: T=60ºC,
HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 45%
(peso de agua) de humedad en 1 día y 54% (peso de agua) en 5
días.
La prueba se realizó también sobre 5 capas de la
composición del ejemplo 3 con un grosor de 5 mm.
Las condiciones de la primera cámara eran:
T=60ºC, HR=25%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen
absorbió 2% (peso de agua) de humedad en 20 días, 4% (peso de
agua) en 40 días y 6% (peso de agua) en 60 días.
Las condiciones de la segunda cámara eran: T=5ºC,
HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 8%
(peso de agua) de humedad en 20 días y 12% (peso de agua) en 30
días.
Las condiciones de la tercera cámara eran:
T=25ºC, HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen
absorbió 20% (peso de agua) de humedad en 10 días, 40% (peso de
agua) en 24 días y 45% (peso de agua) en 36 días.
Las condiciones de la cuarta cámara eran: T=60ºC,
HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 20%
(peso de agua) de humedad en 3 días, 52% (peso de agua) en 22 días
y 53% (peso de agua) en 49 días.
Las condiciones de la quinta cámara eran: T=60ºC,
HR=100%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 78%
(peso de agua) de humedad en 20 días, 80% (peso de agua) en 40
días y 80% (peso de agua) en 48 días.
Finalmente, la prueba se realizó también sobre
una capa de la composición del ejemplo 3 con un grosor de 15
mm.
Las condiciones de la cámara eran: T=20ºC,
HR=100%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió 7%
(peso de agua) de humedad en 20 días, 16% (peso de agua) en 40
días, 27% (peso de agua) en 80 días y 28,6% (peso de agua) en 85
días.
La prueba se realizó también sobre una capa de la
composición comparativa 1 con un grosor de 0,2 mm.
Las condiciones de la cámara eran: T=60ºC,
HR=90%. Bajo estas condiciones la muestra bajo examen absorbió
17,4% (peso de agua) de humedad en 5 días.
Se pesó y se situó en una cámara a 25ºC y a una
HR de 90% durante 50 días 1 capa de 5 mm de grosor de cada una de
las composiciones comparativas 2, 3 y 4 y de la composición del
ejemplo 3, nunca expuestas anteriormente a la humedad.
Bajo estas condiciones:
- la composición del ejemplo 3 absorbió
aproximadamente 70% (peso de agua) de humedad;
- la composición comparativa 2 absorbió
aproximadamente 33% (peso de agua) de humedad;
- la composición comparativa 3 absorbió
aproximadamente 10% (peso de agua) de humedad;
- la composición comparativa 4 absorbió
aproximadamente un poco menos que 2% (peso de agua) de
humedad.
Prueba
III
La capacidad de retener agua absorbida se ha
evaluado sobre tres de las muestras que se sometieron a la prueba
de absorción según la PRUEBA II anterior.
Más concretamente, eran la muestra de 5 mm de
grosor de la composición del ejemplo 3 que se sometió a la prueba a
60ºC y HR 100%, la muestra de 15 mm de grosor de la composición
del ejemplo 3 que se sometió a la prueba de absorción a 20ºC y HR
100%, y la muestra del compuesto comparativo 1.
Su capacidad de retención se probó situando las
muestras bajo examen en una celda bajo temperatura y humedad
controladas (T=60ºC, HR menor que 5%). Durante el experimento, se
comprobó su peso a intervalos de tiempo predeterminados.
La muestra de 5 mm de grosor de la composición
del ejemplo 3 perdió aproximadamente 2% por hora.
La muestra de 15 mm de grosor de la composición
del ejemplo 3 perdió un poco menos que 1% por hora.
La muestra del compuesto comparativo 1 perdió 6%
por hora.
La velocidad de secado de la composición del
ejemplo 3 muestra que, en el ciclo día/noche diario, el agua
liberada por la composición de la presente invención durante las
horas de calor contribuye solamente en pocos puntos porcentuales a
la humedad relativa del cable y no es tan importante en ningún
caso como para permitir alcanzar valores críticos
(75-80%) hasta que la composición se ha
saturado.
Como contraste, en el caso del compuesto
comparativo 1, la velocidad de secado es mucho mayor y el agua
liberada durante las horas de calor aumenta significativamente la
humedad relativa en el interior del cable y fácilmente la lleva
hasta los valores críticos arriba mencionados.
Prueba
IV
Cuando absorbe agua, la composición de la
presente invención sufre un endurecimiento que la hace
sustancialmente impenetrable al agua líquida y que, además, evita
la difusión de vapor de agua en el interior del cable.
La cantidad de endurecimiento causado por el agua
se ha probado con un analizador termo-mecánico
(TMA) modelo METTLER TA 2000. La fuerza de compresión aplicada
durante la comprobación era 2.300 MPa y la frecuencia era 0,1 Hz. La
comprobación se realizó sobre pequeños discos de las composiciones
bajo examen (3 mm de grosor) después de la absorción de 35% (peso
de agua) y 55% (peso de agua) de agua.
Los resultados se muestran en la siguiente tabla
I.
Como se puede observar a partir de los valores
del módulo de compresión que se dan en la tabla I, las
composiciones de los ejemplos 4 y 5, que se endurecieron cuando
absorbieron 35% de agua, se convirtieron a continuación en un gel
con el aumento del agua absorbida. La consistencia de dicho gel,
sin embargo, era suficiente para oponerse a la difusión de agua en
el cable.
Como contraste, el endurecimiento de las
composiciones de los ejemplos 2 y 3 persiste incluso a altos
valores de agua absorbida.
Prueba
V
Las pruebas se realizaron sobre muestras de cable
de 0,3 m de longitud cuyo revestimiento exterior estaba realizado
mediante una cubierta de 1 mm de grosor de poliuretano (PUR) o
polietileno de media densidad (MDPE) con una constante de tiempo
para la penetración de vapor (Prueba I) de 8 y 190 horas,
respectivamente. Además, los alojamientos longitudinales de las
fibras ópticas eran tubos estrechos de 0,2 mm de grosor de
teraftalato de polibuteno (PBT) con una constante de tiempo para la
penetración de vapor (Prueba I) de 75 horas.
A su vez, el revestimiento primario de la fibra
consistía en una capa (aproximadamente de 30 micras) de acrilato
950/030 de DSM mientras que el revestimiento secundario consistía
en una capa (aproximadamente de 30 micras) de acrilato 950/044 de
DSM. Las constantes de tiempo respectivas para la penetración de
vapor (Prueba I) eran 8 y 12 horas.
Los alojamientos longitudinales de las fibras
ópticas se habían revestido (15 g/m) con una composición de la
presente invención o con una composición comparativa. La
composición comparativa (CC) consistía en NAPTEL™ 851, vaselina de
British Petroleum.
Los extremos de los alojamientos longitudinales
de las fibras ópticas se habían sellado con "schnell Klebstoff x
60" de Hottinger-Baldwin. A su vez, los extremos
de las muestras de cable de habían sellado con casquillos
termorretráctiles de Raychem.
Dichas muestras de cable se situaron en un tanque
de agua mantenido a 60ºC. Se extrajo del tanque una muestra de cada
tipo y se abrió a determinados intervalos de tiempo para comprobar
la posible presencia de deslaminaciones del revestimiento primario
de las fibras. La comprobación de la deslaminación se realizó por
medio del examen bajo microscopio óptico a 160 aumentos, en luz
transmitida, de la fibra óptica inmersa en bálsamo de Canadá. Para
cada muestra se comprobó también la cantidad de agua absorbida por
medio de pesado. Los resultados obtenidos se dan en la tabla II.
De forma similar se realizó una comprobación de
la deslaminación del revestimiento primario de las fibras ópticas
de 7 muestras de cable como las que arriba se han descrito excepto
que las primeras 3 muestras se protegieron con 18 g/m de composición
comparativa 1 (referidas de aquí en adelante como muestras A),
otras 2 muestras se protegieron con 45-50 g/m de
la composición comparativa del ejemplo 2 (referidas de aquí en
adelante como muestras B), y otras 2 muestras se protegieron con
45-50 g/m de la composición de la presente
invención preparada según el ejemplo 3 (referidas de aquí en
adelante como muestras C).
La primera muestra de cable de tipo A se abrió
después de 7 días y se observó que el agua absorbida era 5,5 g/m y
que el revestimiento primario de las fibras ópticas estaba
empezando a separarse en todas las fibras.
La segunda muestra de cable de tipo A se abrió
después de 15 días y se observó que el agua absorbida por las
fibras era 7,1 g/m y que el revestimiento primario de las fibras
ópticas mostraba separaciones ampliadas en todas las fibras
ópticas.
La tercera muestra de cable de tipo A se abrió
después de 30 días y se observó que el agua absorbida era 8,4 g/m
y que el revestimiento primario de las fibras ópticas presentaba
separaciones mayores que 100 micras en todas las fibras ópticas.
La primera muestra de cable de tipo B se abrió
después de 15 días y se observó que el agua absorbida por las
fibras era 13,4 g/m y que el revestimiento primario de las fibras
ópticas mostraba separaciones pequeñas en todas las fibras
ópticas.
La segunda muestra de cable de tipo B se abrió
después de 30 días y se observó que el agua absorbida por las
fibras era 21 g/m y que el revestimiento primario de las fibras
ópticas mostraba separaciones pequeñas en todas las fibras
ópticas.
La primera muestra de cable de tipo C se abrió
después de 15 días y se observó que el agua absorbida por las
fibras era 17,6 g/m y que el revestimiento primario de las fibras
ópticas no mostraba ninguna separación en todas las fibras
ópticas.
La segunda muestra de cable de tipo C se abrió
después de 30 días y se observó que el agua absorbida por las
fibras era 25,5 g/m y que el revestimiento primario de las fibras
ópticas no mostraba ninguna separación en todas las fibras
ópticas.
Prueba VI
La capacidad para absorber gas hidrógeno se probó
con el dispositivo y el procedimiento que se describen en las
solicitudes europeas de patentes
EP-A-0 466 230 y 0 464 918.
La evaluación se realizó sobre la composición del
ejemplo 3 y el resultado fue que absorbe 2,38 ml (stp)/g en 24
días; "stp" significa "presión de temperatura
estándar".
Se ha probado que el endurecimiento de la
composición de la presente invención, causado por la absorción de
agua, no perjudica su capacidad de absorber también gas
hidrógeno.
Claims (19)
1. Cable óptico, que comprende (a) por lo menos
un primer alojamiento longitudinal cerrado (1,3) que contiene por
lo menos una fibra óptica (2), (b) un revestimiento exterior (6,
6') permeable al agua, y (c) un segundo alojamiento longitudinal
(3', 4) que comprende una composición absorbente de humedad
caracterizado por el hecho de que dicha composición
absorbente de humedad después de la absorción de más de 50% en
peso de agua libera menos de 5% en peso de agua a 60ºC en dos horas,
y por el hecho de que dicha composición absorbente de humedad
comprende de 45 a 60% en peso de un compuesto fluido hidrófobo
(componente A) y de 40 a 55% en peso de un compuesto absorbente de
humedad (componente B).
2. Cable según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el segundo alojamiento
(3', 4) se sitúa entre dicho alojamiento longitudinal (1, 3) y
dichos revestimientos externos (6, 6').
3. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 2, caracterizado por el hecho de que dicha composición
absorbente de humedad comprende también un agente espesante
(componente C).
4. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado por el hecho de que, cuando el
componente A es insaturado, dicha composición absorbente de humedad
comprende también un catalizador (componente D) capaz de promover
la absorción de gas hidrógeno por parte del componente A.
5. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado por el hecho de que el componente A se
selecciona del grupo que comprende polioleofinas saturadas e
insaturadas con un número medio de peso molecular desde 200 hasta
3000, polisiloxanos saturados e insaturados con un número medio de
peso molecular desde 1000 hasta 10000, alcoholes polihídricos,
aceites hidrocarburos alifáticos, aromáticos y nafténicos cuya
viscosidad es desde 50 hasta 30000 centistokes, ésteres líquidos
como ftalato de dioctilo, poliésteres líquidos, y aceites animales
y vegetales.
6. Cable según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que el componente A es un
poliisobutileno con un peso molecular desde 300 hasta 2000, un
polibutadieno o un polidimetilsiloxano opcionalmente terminado con
vinilo.
7. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado por el hecho de que el componente B es
un poliacrilato o polimetacrilato de sodio.
8. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado por el hecho de que el componente C es
sílice pirogénico.
9. Cable según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado por el hecho de que el componente D es
un derivado de un metal noble.
10. Cable según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el componente D consiste
en metal paladio sobre carbón activado.
11. Composición absorbente de humedad
caracterizada por el hecho de que dicha composición después
de absorber más de 50% en peso de agua libera menos de 5% en peso
de agua a 60ºC en dos horas y por el hecho de que dicha composición
absorbente de humedad comprende desde 45% hasta 60% en peso de un
fluido hidrófobo (componente A) y desde 40 hasta 55% en peso de un
compuesto absorbente de humedad (componente B).
12. Composición absorbente de humedad según la
reivindicación 11, caracterizada por el hecho de que
comprende también un agente espesante (componente C).
13. Composición absorbente de humedad según las
reivindicaciones 11 o 12, caracterizada por el hecho de
que, cuando el componente A es insaturado, dicha composición
comprende también un catalizador (componente D) capaz de promover la
absorción de gas hidrógeno por parte del componente A.
14. Composición absorbente de humedad según
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada
por el hecho de que el componente A se selecciona del grupo que
comprende polioleofinas saturadas e insaturadas con un número medio
de peso molecular desde 200 hasta 3000, polisiloxanos saturados e
insaturados con un número medio de peso molecular desde 1000 hasta
10000, alcoholes polihídricos, aceites hidrocarburos alifáticos,
aromáticos y nafténicos cuya viscosidad es desde 50 hasta 30000
centistokes, ésteres líquidos como ftalato de dioctilo,
poliésteres líquidos, y aceites animales y vegetales.
15. Composición absorbente de humedad según la
reivindicación 14, caracterizada por el hecho de que el
componente A es un poliisobutileno con un peso molecular desde 300
hasta 2000, un polibutadieno o un polidimetilsiloxano opcionalmente
terminado con vinilo.
16. Composición absorbente de humedad según
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada
por el hecho de que el componente B es un poliacrilato o
polimetacrilato de sodio.
17. Composición absorbente de humedad según
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizada
por el hecho de que el componente C es un sílice pirogénico.
18. Composición absorbente de humedad según
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada
por el hecho de que el componente D es un derivado de un metal
noble.
19. Composición absorbente de humedad según la
reivindicación 18, caracterizada por el hecho de que el
componente D consiste en metal paladio sobre carbón activado.
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