ES2611491T3 - Procedimiento de producción de un cable óptico impermeabilizado - Google Patents

Procedimiento de producción de un cable óptico impermeabilizado Download PDF

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ES2611491T3
ES2611491T3 ES10012056.7T ES10012056T ES2611491T3 ES 2611491 T3 ES2611491 T3 ES 2611491T3 ES 10012056 T ES10012056 T ES 10012056T ES 2611491 T3 ES2611491 T3 ES 2611491T3
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ES10012056.7T
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Alessandro Ginocchio
Enrico Consonni
Paolo Arturo Presa
Massimo Pizzorno
Mauro Maritano
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Prysmian SpA
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Prysmian SpA
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    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
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    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
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Abstract

Procedimiento de fabricación de un cable (100) óptico que comprende un elemento (2) de retención que aloja al menos dos fibras (3) ópticas individuales y un hilo (4) hinchable en agua, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: - asociar las fibras (3) ópticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua entre sí para formar un haz; - extrudir el elemento (2) de retención alrededor de dicho haz; caracterizado porque la etapa de asociar las fibras (3) ópticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua entre sí comprende la etapa de aplicar un agente anti-fricción en polvo sobre las fibras (3) ópticas individuales, en el que la etapa de aplicar un agente anti-fricción en polvo sobre las fibras (3) ópticas individuales comprende la etapa de proteger el hilo (4) hinchable en agua de la aplicación del agente anti-fricción en polvo, y en el que el agente antifricción en polvo tiene un diámetro de tamaño de grano medio D50 <= 5 μm.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de produccion de un cable optico impermeabilizado Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un cable optico que comprende al menos un elemento de retencion bloqueado con respecto a la propagacion de agua.
La presente invencion se refiere tambien a un procedimiento para la fabricacion de un cable optico de este tipo. Estado de la tecnica
En un cable optico, los elementos de transmision son, normalmente, fibras opticas. Las fibras opticas comprenden por lo general un elemento de transmision de "nucleo + revestimiento" de vidrio de sflice y una capa polimerica unica o compuesta externa (revestimiento de proteccion) que incluye ventajosamente una capa de color para su identificacion.
El cable optico normalmente comprende elementos de tamponamiento en una posicion radialmente externa con respecto a las fibras opticas, que proporciona funciones tales como el aislamiento mecanico, proteccion contra el dano ffsico e identificacion de fibra.
Por ejemplo, una o mas fibras opticas, por ejemplo, dispuestas en haces, listones o bandas, se pueden alojar en un tubo o funda flexible (en lo sucesivo denominado "elemento de retencion") de material polimerico dotado de propiedades mecanicas espedficas (tales como modulo de Young, resistencia a la traccion y alargamiento a la rotura) para garantizar una proteccion adecuada a las fibras.
El conjunto de fibra optica/elemento de retencion se conoce por lo general como "unidad optica".
Entre los cables de fibra optica en los que la fibra o fibras opticas se alojan en un elemento de retencion tubular, hay cables en los que la fibra o fibras opticas se insertan en un tubo, denominado a veces "tubo tampon" o "tubo suelto", proporcionando una proteccion de la fibra y la identificacion. El elemento de retencion de este tipo de la unidad optica tiene normalmente un espesor mayor de aproximadamente 0,2 mm, normalmente de aproximadamente 0,3 mm a aproximadamente 0,8 mm, y un diametro interno de 1,6 a 1,8 mm, cuando contiene doce fibras opticas.
En un tipo espedfico de cable optico de tipo tubular, las unidades opticas tienen dimensiones reducidas tanto en terminos de diametro como en el espesor de la funda, Normalmente, las unidades opticas se denominan "micromodulos", y el elemento de retencion de las mismas es por lo general referido como "microfunda" o "minifunda". En este caso, el material del elemento de retencion se disena especialmente para permitir la identificacion de las fibras o de haces de fibras, y para lograr un facil acceso a las fibras opticas, por ejemplo, desgarrando y deslizando fuera el elemento de retencion, para facilitar tanto la conexion entre las fibras opticas y el equipo del sistema o la interconexion entre cables. La microfunda se hace normalmente de un material que tiene un modulo de elasticidad y un alargamiento a la rotura relativamente bajos, tal como PVC, acetato de etilo y vinilo (EVA) y polietileno. Ventajosamente, el uso de los materiales anteriores para la formacion de una microfunda fina da como resultado tambien una microfunda que es mas facil de quitar o desprender, simplemente con los dedos o las unas. En un cable optico de micromodulo convencional, un elemento de retencion que contiene doce fibras opticas tiene un diametro interno de aproximadamente 1,1 mm, y un espesor de 0,2 mm o menos, por ejemplo 0,15 mm.
Un cable optico de micromodulo se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO00/58768 (bajo el nombre del solicitante), y comprende un numero de micromodulos, un tubo interno que rodea a los micromodulos y una funda externa que cubre el tubo interno. Los micromodulos pueden opcional y ventajosamente mostrar diferentes colores para distinguirse entre sf.
El documento US 5.155.789 (bajo el nombre de Societe Industrielle de Liaisons Electriques SILEC and Etat Frangais (Centre National d'Etude des Telecommunications - CNET) proporciona un cable de telecomunicaciones que comprende fibras opticas divididas en modulos, estand cada modulo envuelto en una fina funda de soporte que se desgarra con facilidad, en el que las fundas de soporte estan en contacto con las fibras opticas sujetarlas juntas.
La disposicion de las fibras opticas en los micromodulos como se ha definido anteriormente permite emplear un gran numero de fibras opticas en un cable optico relativamente pequeno. La disposicion de micromodulo puede proporcionar, por ejemplo, hasta 144 fibras opticas en un cable optico que tiene un diametro menor que o igual a 13 mm (este diametro no es exhaustivo de las capas de proteccion adicionales proporcionadas opcionalmente con la finalidad y requisitos espedficos), haciendo un cable de este tipo especialmente adecuado para las redes distribuidora urbana.
En la presente descripcion y en las reivindicaciones, "bloqueado con respecto a la propagacion de agua" significa que la propagacion de agua, pretendido principalmente como la difusion a lo largo de la direccion longitudinal del micromodulo como consecuencia de un dano a la integridad del cable, lo que da como resultado un llenado progresivo del mismo, se evita o limita sustancialmente. Tanto el micromodulo como el cable que lo contiene deben
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cumplir con los requisitos de la prueba de acuerdo con el procedimiento F5B proporcionado por la norma internacional IEC 60794-1-2: mas detalles sobre esta prueba se proporcionaran mas adelante.
Normalmente, cada micromodulo puede comprender de 2 a 12 fibras opticas alojadas en un elemento de retencion como anteriormente.
La intrusion de agua o de humedad en un cable optico o en un micromodulo, y la propagacion consiguiente a traves del mismo puede ser un problema. El agua que entra en el micromodulo puede migrar a traves del mismo perjudicando las propiedades de transmision de las fibras opticas alojadas en su interior. Tambien, el agua puede alcanzar y degradar el cierre u otro dispositivo de terminacion y/o puede danar los componentes electronicos montados dentro del cierre u otro dispositivo de terminacion.
Se conocen procedimientos para evitar tal propagacion. Por ejemplo, se conocen micromodulos y cables que comprenden los mismos que son impermeabilizados por medio de material de carga incluido en diferentes pasos. Mas particularmente, un material de carga se puede incluir en el elemento de retencion de cada micromodulo entre las fibras opticas contenidas en su interior.
El documento US 2003/0168243 (Jamet et al.) se refiere a un cable de telecomunicaciones que incluye una pluralidad de modulos que tienen cada uno una fina funda de retencion que sujetas las fibras opticas entre sf, y una camisa alrededor de los modulos se caracteriza porque comprende fundas de retencion que contienen, cada una, una pluralidad de modulos respectivos y cada una de las que se acopla mecanicamente a las fundas de retencion de los respectivos modulos para formar Supermodulos en contacto con la camisa.
Un material de carga, por ejemplo, un producto de sellado tal como silicona o grasa sintetica, aceite o gel, o un producto "seco" obtenido mediante la asociacion de polvo de hinchado y/o filamentos de hinchado y/o bandas de hinchado que se hinchan en presencia de agua para formar un tapon que evita la propagacion de agua se puede proporcionar en el interior del micromodulo.
Como se ha senalado, por ejemplo, por el documento US 5.157.752 (bajo el nombre de Northern Telecom Ltd.), hay problemas asociados con el uso de grasas o geles. Por ejemplo, tales materiales son diffciles y costosos de aplicar en y cargar los pasos de los cables. La grasa o gel tambien hace que sea diffcil y desagradable manejar las fibras durante la instalacion o reparacion de un cable, y a bajas temperaturas (por ejemplo, por debajo de 0 °C) un cambio de la viscosidad de la grasa o gel que rodea y contacta las fibras puede aumentar la atenuacion de la senal en las fibras. Un problema adicional es que, puesto que las grasas o geles pueden ser incompatibles con los plasticos economicamente deseables, que normalmente podffan extrudirse en forma de tubos para contener las fibras, polfmeros de diseno mas costosos pueden ser necesarios para los tubos.
El uso de un producto "seco" puede eludir los problemas asociados con el gel y la grasa.
El documento US 5.157.752 anterior desvela un cable optico que define un paso que se extiende axialmente y un medio de fibra optica y un medio impermeable dispuestos dentro y que se extienden a lo largo del paso, comprendiendo el medio impermeable un elemento alargado que se hincha tras ponerse en contacto con el agua para bloquear el paso contra el flujo de agua.
El solicitante ha observado que la eleccion del material hinchable en agua "seco", por ejemplo un hilo hinchable en agua o un polvo hinchable en agua, opcionalmente soportado sobre un soporte alargado, para la obtencion de un micromodulo bloqueado con respecto a la propagacion de agua, es un problema.
El material hinchable en agua tiene que coexistir con las fibras opticas sin causar danos en las mismas. Por ejemplo, las tensiones que surgen a partir del contacto con el material hinchable en agua pueden inducir microflexion en las fibras opticas y poner en peligro el rendimiento de la transmision de las mismas.
En particular, el solicitante observo que los polvos hinchables en agua disponibles comercialmente, dispersos entre las fibras opticas o soportados, por ejemplo, por un filamento dispuesto dentro del elemento de retencion, pueden evitar eficazmente la propagacion de agua a lo largo del micromodulo, pero, debido a su grano tamano, normalmente del orden del micrometro de magnitud o mas grande, pueden afectar a las propiedades de transmision de la fibra optica por microflexion. El polvo puede producir tambien aglomerados que exacerban el fenomeno de la microflexion.
El solicitante ha observado tambien que la molienda de dichos polvos para disminuir su tamano de grano merma su capacidad de hinchamiento. Por otro lado, los polvos con tamano de grano en el orden de los nanometros, o bien obtenidos por molienda o por procedimientos distintos de la molienda, dan lugar a problemas relacionados con el coste y la manipulacion durante la produccion de cables, y con la salud del operario.
Ademas, el solicitante ha observado que una distribucion ffsica uniforme y controlada de dichos polvos en el interior del micromodulo es diffcil de obtener desde el punto de vista industrial.
Los hilos hinchables en agua se han considerado como una alternativa al polvo hinchable en agua.
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En la presente descripcion y en las reivindicaciones, como "hilo hinchable en agua" se entiende una banda o filamento hinchable en agua opcionalmente soportado por o trenzado con un soporte filamentoso, o un filamento cubierto con un material de no-polvo hinchable en agua, por ejemplo, una emulsion de polfmero hinchable en agua.
El documento US 5.157.752 ya informado propone que, si el diametro del paso debe ser mayor dos o mas elementos alargados hinchables en agua se deben incluir con las fibras segun sea necesario.
El documento US 6.633.709 (bajo el nombre de Sumitomo Electric Lightware Corp.) se refiere a un cable que comprende una pluralidad de listones de fibra optica apilados que tienen una pluralidad de hilos impermeables que se extienden generalmente a lo largo de la longitud de la pila de listones de fibra optica y situados alrededor al menos una porcion de la circunferencia de la pila en la que la pluralidad de hilos impermeables poseen caractensticas hinchables en agua. La pila de listones de fibra optica y la pluralidad de hilos impermeables que se extienden a lo largo de la longitud de la pila de listones de fibra optica se disponen libremente en un tubo de tampon que tiene un canal interior mas grande que la pila de listones de fibra optica. La capacidad de hinchamiento de la pluralidad de hilos impermeables debe ser superior a la masa cntica de agua que podna entrar en el tubo de tampon en un factor de 2,0 o mas. La capacidad de hinchamiento se determina como una funcion del numero de hilos impermeables, el denier del hilo y la capacidad de absorcion que, a su vez, se da como una funcion del denier del hilo y se expresa como masa hinchada por masa de hilo. Por lo tanto, para un numero dado de hilos N, de denier d, y capacidad de absorcion B, la capacidad total de absorcion de agua se ha expresado en masa por unidad de longitud. La masa cntica del agua se determina como una funcion del area abierta del tubo de tampon y la densidad del agua.
El solicitante observa que ni el diametro del elemento de retencion, ni su disposicion en terminos del numero de fibras alojadas en su interior se considera en este documento.
Sumario de la invencion
El solicitante ha notado que el hilo hinchable en agua debe, preferentemente, no solo ofrecer una capacidad de hinchamiento en agua adecuada para evitar la propagacion de agua dentro del micromodulo, sino que tambien debe mostrar una serie de caractensticas ffsicas de no menos importancia para la buena fabricacion y operacion del cable, ademas debe ser dimensionalmente compatible con el tamano del elemento de retencion y el numero de fibras opticas alojadas en su interior.
Mas particularmente, el hilo hinchable en agua debena, preferentemente:
a) mostrar una superficie tan lisa como para evitar la friccion contra la fibra optica, lo que puede dar lugar a la microflexion; normalmente, las fricciones pueden ocurrir durante el procedimiento de fabricacion, instalacion y vida del cable;
b) tener una estabilidad dimensional termica en toda la gama termica de funcionamiento del cable para no provocartensiones a las fibras opticas;
c) mostrar propiedades mecanicas adecuadas con el procedimiento de fabricacion del cable optico, en particular la resistencia a la traccion maxima;
d) tener una absorcion de agua efectiva en terminos tanto de volumen de hinchamiento como de la tasa de reaccion de hinchamiento.
El solicitante ha encontrado que entre las propiedades mencionadas anteriormente, el tamano dimensional y las caractensticas de hinchamiento son especialmente importantes para evitar la propagacion del agua a lo largo del micromodulo hasta el punto de hacer que el micromodulo cumpla con el requisito de la normativa internacional.
El solicitante ha percibido que cuando el elemento de retencion tiene un volumen interno reducido, en particular en el caso de micromodulos, es decir, cuando el elemento de retencion esta estrechamente cargado de fibras opticas y de hilo hinchable en agua, la capacidad de hinchamiento en terminos del aumento de volumen del hilo hinchable en agua se ve obstaculizada y, como consecuencia, la capacidad de evitar la propagacion de agua a lo largo del micromodulo se ve afectada.
El solicitante ha encontrado que la propagacion de agua en un cable optico y en un micromodulo que contiene fibras opticas se puede controlar por debajo de un valor cntico, sin introducir efectos de microflexion, mediante el uso de un hilo hinchable en agua dispuesto junto y en contacto con dichas fibras opticas. En particular, el hilo hinchable en agua se caracteriza por un volumen de hinchamiento en una relacion predeterminada con el volumen libre por fibra dentro del micromodulo.
En otras palabras, el solicitante ha encontrado que la capacidad de evitar la propagacion de agua no solo depende de la relacion del volumen de hinchamiento con respecto al volumen libre dentro del elemento de retencion, sino tambien de la relacion con el numero de elementos de transmision alojados dentro del elemento de retencion.
De acuerdo con otro aspecto, el solicitante ha descubierto que la presencia de tensiones mecanicas durante la
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fabricacion del cable puede causar dificultades.
Las tensiones se pueden generar durante la etapa de agrupar juntos los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua en la fabricacion del cable. En particular, la presencia de una diferencia significativa entre la resistencia a la traccion del hilo hinchable en agua y la de los elementos de transmision puede llevar a rupturas o danos de uno de ellos, o dificultades e irregularidades en la agrupacion.
Ademas, puesto que el elemento de retencion se produce normalmente por extrusion, existe la posibilidad de la adhesion de los elementos de transmision y del hilo hinchable en agua a la pared interna del elemento de retencion, especialmente antes de que el enfriamiento de esta ultima se haya completado.
Tal adhesion puede limitar la libertad de movimiento de los elementos de transmision, tanto durante la fabricacion como durante el uso del cable, por ejemplo, en relacion con el tendido del cable, excursiones termicas y similares.
El solicitante ha encontrado que un agente anti-friccion en polvo permite evitar este tipo de tensiones, sin requerir el uso de lubricantes fluidos.
En particular, el talco se ha encontrado adecuado para proporcionar el efecto anti-friccion deseado sin causar fenomenos de microflexion.
Un cable optico ejemplar para la comunicacion comprende:
- un elemento de retencion;
- al menos dos elementos de transmision alojados dentro de dicho elemento de retencion; y
- un hilo hinchable en agua alojado dentro de dicho elemento de retencion;
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TP ' i
en la que Vw es el volumen del hilo hinchable en agua despues del hinchamiento tras su contacto con agua;
Vtf es el volumen libre total en el elemento de retencion; k es una constante > 180 mm3/m R es una constante > 1,4; y
Vt es el volumen libre por cada elemento de transmision.
Para los fines de la presente descripcion y de las siguientes reivindicaciones, salvo que se indique lo contrario, todos los numeros que expresan cantidades, magnitudes, porcentajes, etc., han de entenderse como modificados en todos los casos por el termino "aproximadamente". Tambien, todos los intervalos incluyen cualquier combinacion de los puntos maximos y mmimos desvelados e incluyen cualquier intervalo intermedio, que puede o no enumerarse espedficamente en la presente memoria.
De acuerdo con la presente descripcion y reivindicaciones, los volumenes de los elementos de transmision, del hilo hinchable en agua y del elemento de retencion de la invencion estan destinados en volumen por unidad de longitud, por ejemplo, mm3/m, y se calculan basandose en el area de su seccion transversal. En el caso del elemento de retencion, el volumen Vi interno se calcula basandose en el area interna de la seccion transversal.
En un ejemplo, el elemento de retencion tiene un espesor de 0,3 a 0,8 mm, y se indica a continuacion como "tubo suelto". En este tipo de elemento de retencion, los elementos de transmision se pueden proporcionar en haces, en listones o en ambas configuraciones.
En otro ejemplo, el elemento de retencion tiene un espesor de 0,2 mm o menos, por ejemplo 0,15 mm, y se indica a continuacion como "micromodulo". Dentro de cada micromodulo, los elementos de transmision se pueden disponer con o sin separacion. Como "separacion" se entiende en la presente memoria, una diferencia entre el diametro interno del elemento de retencion y el diametro del drculo mas pequeno que envuelve los elementos de transmision igual o superior al 1 %.
Si no se deja separacion entre las fibras opticas y el elemento de retencion, el micromodulo se denomina "apretado", mientras que un micromodulo se denomina "de tipo suelto" cuando dicha separacion esta presente. A un valor de separacion > 1 %, preferentemente hasta 30 %, para una longitud adecuada de un micromodulo (por ejemplo, 1 m) que es posible extraer una sola fibra optica independientemente de las demas.
Se prefiere un micromodulo de tipo suelto. El volumen Vtf libre total es el volumen en el interior del elemento de retencion que quedo vacante despues de la insercion de los elementos de transmision. Se define de acuerdo con la relacion siguiente:
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en la que m es el numero de elementos de transmision; Vi es el volumen interno del elemento de retencion; y Vf es el volumen de un unico elemento de transmision.
Ventajosamente, el elemento de retencion se fabrica de un material polimerico.
Los materiales adecuados, segun las necesidades espedficas, incluyen: poKmeros y copolfmeros de a-olefinas, tales como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de ultra baja densidad (ULDPE); polipropileno; poli-1-buteno de alta y baja densidad; poli-4-metil-1-penteno; ultra; poli-4-metil-1-penteno; copolfmeros de etileno y propileno; copolfmeros de etileno- propileno-dieno (EPDM); copolfmero de etileno-1-butileno, copolfmero de etileno-acrilato de vinilo, copolfmero de etileno-acrilato de metilo, copolfmero de etileno-acrilato de butilo, copolfmero de etileno-acetato de etilo, copolfmero de etileno-acetato de vinilo, copolfmero de propileno-4-metil-1-penteno, copolfmero de etileno-alcohol vimlico; terpoKmeros de etileno-acrilato de metilo-acido acnlico; o mezclas de los mismos. Olefinas halogenadas, polfmeros y copoKmeros, se pueden utilizar tambien, cuando no se requiere la ausencia de halogenos. Copolfmero de etileno- acrilato de butilo, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), o mezclas de los mismos, se prefieren.
Ventajosamente, se anade una carga (b) inorganica al material polimerico. La carga inorganica puede incluir, por ejemplo, hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, oxido de aluminio, caolm, trihidrato de alumina, hidrato de magnesio de carbonato, carbonato de magnesio, hidrato de carbonato calcio magnesio, carbonato de calcio de magnesio, o mezclas de los mismos. El hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, trihidrato de alumina (Al2O3-3H2O), o mezclas de los mismos, son particularmente preferidos.
Otros aditivos, tales como coadyuvantes de procesamiento, lubricantes, pigmentos, otras cargas, pueden ventajosamente anadirse al material polimerico.
Como el volumen Vi interno del elemento de retencion se entiende aqrn el volumen por unidad de longitud confinado dentro del elemento de retencion. Preferentemente, el volumen Vi interno se calcula sobre un diametro interno de 1 mm a 1,2 mm. Preferentemente, el elemento de retencion tiene un diametro externo de 1,3 mm a 1,5 mm.
Como Vf se entiende aqrn el volumen por unidad de longitud de un elemento de transmision. Normalmente, en el caso de fibras opticas como elementos de transmision, su diametro individual de aproximadamente 0,25 mm. Preferentemente, el numero de elementos de transmision es de 4 a 12.
Los elementos de transmision se pueden disponer sustancialmente en paralelo o, preferentemente, de acuerdo con un patron de helice abierto (o trenzado SZ) alrededor del eje longitudinal del micromodulo, es decir, los elementos de transmision se trenzan alrededor de dicho eje en secciones con una primera direccion de trenzado (en forma de S), alternando con secciones con una direccion de trenzado opuesta (en forma de Z).
El volumen Vt libre, en lo sucesivo tambien referido como "volumen libre por fibra" se define de acuerdo con lo siguiente:
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Ventajosamente, el hilo hinchable en agua tiene un tiempo de hinchamiento igual o menos de 2 minutos, entendiendose como el tiempo de hinchamiento el tiempo para alcanzar al menos el 90 % de la maxima expansion tras el contacto con agua.
Ejemplos del hilo hinchable en agua util para la presente invencion son filamentos o fibras de poliacrilato opcionalmente asociadas a filamentos o hilos de poliester, y filamentos o hilos de poliamida aromatica revestidos con un polfmero super-absorbente, tal como un poliacrilato.
En el cable optico ejemplar, el volumen Vw del hilo hinchable en agua (en adelante tambien referido como "volumen de hinchamiento") se selecciona de acuerdo con la ecuacion (1). La seleccion de Vw se correlaciona con el numero de elementos de transmision destinados a ser alojados en el elemento de retencion, y con el volumen Vi libre por fibra del elemento de retencion, como es evidente mediante la sustitucion de Vtf en la ecuacion (1) por Vt m de acuerdo con la ecuacion (3), para tener:
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Al multiplicar (4) por Vtm, se obtiene:
Vw = (£xm)+(i?*K, xm) (5)
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de un cable optico que comprende un elemento de retencion que aloja al menos dos elementos de transmision y un hilo hinchable en agua, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
- asociar los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua para formar un haz;
- extrudir el elemento de retencion alrededor de dicho haz;
en el que la etapa de asociar los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua entre sf comprende la etapa de aplicar un agente anti-friccion en polvo sobre los elementos de transmision.
En la presente descripcion y en las reivindicaciones, "agente anti-friccion" quiere decir un agente capaz de reducir la friccion y/o de evitar la adherencia entre los componentes del haz, es decir, elementos de transmision y el hilo hinchable en agua, y de los componentes del haz al elemento de retencion.
De acuerdo con el presente procedimiento, la aplicacion de un agente anti-friccion en forma de polvo evita los problemas ya mencionados anteriormente en relacion con las grasas o geles impermeables. Convenientemente, el agente anti-friccion en polvo debe cumplir con la especificacion de ser no higroscopico y no nutritivo para los hongos.
Preferentemente, en el procedimiento de la invencion, la etapa de asociar los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua entre sf comprende la etapa de trenzar los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua. Ventajosamente, dicha etapa de trenzado es una etapa de trenzado SZ.
Ventajosamente, la etapa de trenzado se efectua despues de la etapa de aplicacion de un agente anti-friccion en polvo.
Ventajosamente, la etapa de aplicacion de un agente anti-friccion en polvo comprende la etapa de hacer avanzar juntos los elementos de transmision a traves de un aplicador del agente anti-friccion en polvo.
De acuerdo con la invencion, la etapa de aplicar un agente anti-friccion en polvo comprende la etapa de proteger el hilo hinchable en agua de la aplicacion del agente anti-friccion en polvo. Por ejemplo, la etapa de proteccion puede efectuarse mediante el avance del hilo hinchable en agua a traves de un tubo de tampon situado en el interior del aplicador del agente anti-friccion en polvo. La etapa de proteccion se prefiere cuando la aplicacion de un agente anti- friccion en polvo sobre el hilo hinchable en agua podna poner en peligro la conformacion correcta de la unidad optica porque el hilo hinchable en agua, en vista de las caractensticas del mismo, podna arrastrar una cantidad excesiva de polvo.
Ventajosamente, el agente anti-friccion aplicador de polvo esta provisto de un dispositivo de limpieza neumatico. Dicho dispositivo de limpieza puede ser parte de o bien el aplicador o de un aparato separado, dispuesto corriente abajo del aplicador. El dispositivo de limpieza es util para eliminar cualquier cantidad excedente del agente anti- friccion en polvo de las superficies de los elementos de transmision y/o del hilo hinchable en agua.
Preferentemente, el agente anti-friccion en polvo es talco. El talco es ventajoso desde el punto de vista industrial como no toxico y economico.
Ventajosamente, el agente anti-friccion en polvo tiene un tamano de grano adecuado para evitar fenomenos de microflexion. De acuerdo con la invencion, el agente anti-friccion en polvo tiene un diametro de tamano de grano medio de D50< 5 pm.
Los elementos de transmision son fibras opticas.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se ilustrara adicionalmente a continuacion con referencia a los siguientes ejemplos y Figuras, en los que:
la Figura 1 muestra un micromodulo de tipo suelto;
la Figura 2 muestra esquematicamente un cable optico que contiene micromodulos de tipo suelto;
la Figura 3 ilustra esquematicamente un aparato para realizar el procedimiento de acuerdo con la presente invencion;
las Figuras 4 y 5 ilustran los resultados de las pruebas de propagacion de agua;
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- la Figura 6 ilustra un grafico de la relacion de acuerdo con la ecuacion (1).
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
La Figura 1 representa un micromodulo 1 de tipo suelto. El elemento 2 de retencion tiene un diametro externo de 1,46 mm, un diametro interno de 1,23 mm y un espesor de 0,115 mm. El elemento 2 de retencion encierra doce elementos 3 de transmision en forma de fibras opticas que tienen un diametro de 0,245 mm, y un hilo 4 hinchable en agua con un diametro de 0,5 mm. El hilo 4 hinchable en agua se muestra de forma arbitraria en el centro del elemento 2 de retencion, pero en la practica es libre de moverse en el interior del elemento de retencion en la medida de lo permitido por los elementos de transmision alojados en su interior.
Los materiales polimericos termoplasticos adecuados para el elemento de retencion, de acuerdo con las necesidades espedficas, incluyen: polfmeros y copolfmeros de alfa-olefina, tales como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de ultra baja densidad (ULDPE); polipropileno; poli-1-buteno de alta y baja densidad; poli-4-metil-1-penteno; ultra; poli-4-metil-1- penteno; copolfmeros de etileno y propileno; copolfmeros de etileno-propileno-dieno (EpDM); copolfmero de etileno- 1 -butileno, copolfmero de etileno-acrilato de vinilo, copolfmero de etileno-acrilato de metilo, copolfmero de etileno- acrilato de butilo, copolfmero de etileno-acetato de etilo, copolfmero de etileno-acetato de vinilo, copolfmero de propileno-4-metil-1-penteno, copolfmero de etileno-alcohol vimlico; terpolfmeros de etileno-acrilato de metilo-acido acnlico; o mezclas de los mismos. Olefinas halogenadas, polfmeros y copolfmeros, se pueden utilizar tambien, cuando no se requiere la ausencia de halogenos. Copolfmero de etileno-acrilato de butilo, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), o mezclas de los mismos, se prefieren.
Los ejemplos de olefinas que se pueden utilizar y que estan disponibles comercialmente son el producto conocido con el nombre de Lotryl® de Atofina, FLEXIRENE® de Polimeri Europa.
Ventajosamente, se anade una carga (b) inorganica al material polimerico. La carga inorganica puede incluir, por ejemplo, hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, oxido de aluminio, caolm, trihidrato de alumina, hidrato de magnesio de carbonato, carbonato de magnesio, hidrato de carbonato calcio magnesio, carbonato de calcio de magnesio, o mezclas de los mismos. El hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, trihidrato de alumina (Al2O3-3H2O), o mezclas de los mismos, son particularmente preferidos.
Los ejemplos de cargas inorganicas que se pueden utilizar para el elemento de retencion y que estan disponibles comercialmente son los productos conocidos por el nombre de Hydrofy® de Sima o Atomfor® de Omya.
Otros aditivos, tales como coadyuvantes de procesamiento, lubricantes, pigmentos, otras cargas, pueden ventajosamente anadirse al material polimerico.
La Figura 2 ilustra esquematicamente un cable 100 optico que contiene doce micromodulos 101 de tipo suelto, alojados en un tubo 102 de tampon de un material polfmero termoplastico, tal como el que se conoce en la tecnica como LS0H (halogeno de baja emision de humos) o polietileno de alta o media densidad (MDPE o HDPE), anadido opcionalmente con una carga mineral, tal como hidroxido de magnesio o aluminio, y con un diametro interno de 6,4 mm y un diametro externo de 8,4 mm.
Una banda 103 longitudinal se aplica en la posicion radialmente externa sobre el tubo 102 de tampon, y separa este ultimo de la funda 106. La funda 106 puede ser de MDPE o HDPE, anadido opcionalmente con carga mineral, o de un material LS0H. En el presente ejemplo, el espesor de la funda es de 2,30 mm.
La banda 103 longitudinal facilita la compensacion de extraccion de la funda 106 del tubo 102 de tampon durante la terminacion del cable. Dos cordones 104 de apertura se proporcionan en contacto con la banda 103 longitudinal, incrustados en la funda 106, y en posicion diametralmente opuesta entre sf.
Refuerzos 105 longitudinales se integran en la funda 106, paralelos entre sf. Dichos refuerzos 105 longitudinales restringen las alteraciones longitudinales del cable debido a las tensiones termo-mecanicas. Preferentemente, los refuerzos 105 longitudinales se situan de forma tangencial con respecto a la circunferencia del diametro interno de la funda 106 para minimizar la dimension cable. En el presente ejemplo, el diametro de los refuerzos 105 longitudinales es de 1,6 mm. El material de estos componentes se puede seleccionar, por ejemplo, de fibra de vidrio reforzada con plastico, aramida/resina (de aramida: poliamida aromatica) o acero.
El procedimiento para la fabricacion del cable se describe en a continuacion con referencia al aparato 200 de fabricacion, representado esquematicamente en la Figura 3. Soportes 201a, 201b verticales de compensacion se proporcionan para desenrollar, respectivamente, un hilo hinchable en agua y un numero de elementos de transmision, cuatro en el presente caso. El hilo hinchable en agua y los elementos de transmision se transportan hacia un aplicador 202 de talco provisto placas 203, 204 distribuidoras de entrada y salida estacionarias, para guiar y mantener el posicionamiento redproco entre los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua.
La carga de traccion aplicada a las fibras opticas se encuentra, por lo general, en el intervalo de 50 a 100 g, y la carga de traccion aplicada al hilo hinchable en agua tiene normalmente del mismo orden de magnitud.
5
10
15
20
25
30
35
La presencia del talco permite un movimiento relativo quetendra lugar entre los componentes de la unidad optica, es dedr, fibras, hilos hinchables en agua y elementos de retencion, lo que evita o al menos reduce la posibilidad de que las tensiones mecanicas inaceptables se transmitan entre los componentes de la unidad optica como resultado de diferentes tensiones posteriores resultantes o de diferentes cargas de alargamiento/contraccion.
El talco se ha encontrado particularmente adecuado, en particular porque ningun efecto significativo de microflexion se detecta en relacion con su uso en el cable resultante. La ausencia de efectos significativos de microflexion se ha encontrado privilegiada con un diametro de tamano de grano medio de polvo de D50 ^ 5 pm.
D50 significa que el 50 % del material pasa un tamiz de tamano predeterminado (5 pm en el caso).
Despues de la aplicacion del agente anti-friccion en polvo, los elementos de transmision y el hilo hinchable en agua se transportan a una placa 205 distribuidora, preferentemente motorizada, donde son atrapados en una colocacion trenzada SZ varada. Por ejemplo, para doce elementos de transmision y un hilo hinchable en agua, la placa 205 distribuidora puede proporcionar un posicionamiento 1 + 6 + 6 geometrico.
El haz resultante de la placa 205 distribuidora entra en una extrusora 206 en la que se inserta en un elemento de retencion para proporcionar, por ejemplo, un micromodulo. Dicha extrusora 206 comprende un cabezal de extrusion, la distancia entre el dispositivo de trenzado y el cabezal de extrusion esta comprendida entre 280 mm y 700 mm. El micromodulo se hace pasar despues a traves de un paso 207 de enfriamiento, que comprende agua a una temperatura, ventajosamente, de 20 °C. El micromodulo se conduce despues a un sistema 209 de recogida mediante un cabrestante 208 de traccion de lmea.
Ejemplo 1
Cables opticos
Tres cables opticos con el diseno de la Figura 2 y un diametro externo de 13,8 mm fueron fabricados con micromodulos impermeables, de acuerdo con las siguientes especificaciones:
- tubo de proteccion de HDPE internamente tamponado con polvo hinchable en agua y talco; el tubo de proteccion tema un diametro externo de 6,1 mm y un diametro interno de 4,6 mm;
- coraza de refuerzo dispuesta en posicion radialmente externa sobre la funda, y fabricada de fibras de vidrio, que conteman filamentos tratados con polvo hinchable en agua;
- banda longitudinal hinchable en agua;
- dos cordones de apertura;
- dos refuerzos longitudinales en fibra de vidrio reforzada con plastico con un diametro de 1,7 mm;
- funda termoplastica que envuelve los refuerzos longitudinales, fabricandose de HDPE con un espesor de aproximadamente 2,4 mm;
- cuatro micromodulos de trenzado SZ con un angulo de oscilacion de ± 280° y un paso de 2 m, cada uno comprendiendo:
- doce fibras opticas Pirelli NEON® teniendo cada uno un diametro de aproximadamente 0,245 mm;
- un elemento de retencion de material LS0H, basado en LLDPE y EVA como materiales termoplasticos polimericos e hidroxido de magnesio como carga inorganica, con diametros y volumen interno de acuerdo con la Tabla 3; e
- hilo hinchable en agua como uno de la siguiente Tabla 1.
5
10
15
20
25
30
35
Tabla 1
Cable
Hilo hinchable en agua Vw [mm3/m] Hinchamiento despues de 2 minutos (%)
1
GTB 150 (667 dtex) 3023 100
2
GTB 200 (500 dtex) 1915 100
3
Twaron® 1052 (1750dTex) 1897 88
El volumen Vw de hinchamiento y el porcentaje de hinchamiento en el tiempo (hinchamiento de velocidad) se evaluaron por medio de un recipiente cilmdrico (diametro = 75 mm) que alojaba un piston con peso conocido (60 g), siendo este ultimo libre para moverse verticalmente. Una longitud conocida del hilo hinchable en agua para la prueba (muestra seca) fue colocada entre el piston y la parte inferior del recipiente cilmdrico, para componer una urdimbre monocapa. El hilo se dejo hinchar en contacto con agua bidestilada que flrna a traves de orificios en la base del piston. Un comparador micrometrico midio el movimiento del piston en el tiempo.
Los hilos hinchables en agua fueron tambien probados para sus caractensticas mecanicas. Los resultados se exponen en la Tabla 2.
Tabla 2
Cable
Hilo hinchable en agua Resistencia a la traccion (N) Alargamiento a la rotura (%)
1
150 GTB 7 11
2
200 GTB 6 11
3
Twaron® 1052 350 2,7
GTB 150-667 dtex y GTB 200-500 dTex son hilos hinchables en agua compuestos por fibras hinchables de poliacrilato en fibras de soporte de poliester (Geca-Tapes). Twaron® 1052-1750dTex es un hilo hinchable en agua impregnado con un polfmero super-absorbente (Twaron Products V.o.F., Pafses Bajos).
Ejemplo 2
Pruebas de propagacion de agua a lo largo de micromodulos impermeables
Las pruebas de propagacion de agua se realizaron de acuerdo con el procedimiento F5B proporcionado por la normativa internacional IEC 60794-1-2 (2001). En particular, la resistencia a la propagacion de agua a lo largo de los micromodulos se evaluo mediante la aplicacion de 1 m columna de agua durante 24 horas en un extremo de muestras micromodulos con una longitud de 1-4 m. Las muestras de cable contienen micromodulos como se identifica en el Ejemplo 1, pero con diferente numero de fibras opticas, como se especifica en los resultados y comentarios de la prueba.
Se observo que las muestras micromodulos con las mismas caractensticas en terminos de hilo hinchable en agua y de numero de fibras opticas, pero con diferentes longitudes no facilito significativamente diferentes resultados de las pruebas.
Las pruebas se efectuaron en micromodulos que conteman un hilo hinchable en agua y un numero de fibras opticas que iba de 1 a 12, asf como solo el hilo hinchable en agua. El volumen Vi interno de cada elemento de retencion probado se mantuvo sin cambios, mientras vario el numero de elementos de transmision alojados en su interior y, en consecuencia, el volumen Vt libre por fibra.
Las Figuras 4 y 5 muestran los resultados de la serie de pruebas realizadas en los cables de acuerdo con el Ejemplo 1. Para cada tipo de cable, identificado tanto por el tipo de hilo hinchable en agua como por el numero de fibras alojadas en los micromodulos, las muestras de micromodulo n.° 8 se han probado y los valores reportados son el promedio de los resultados de las pruebas individuales.
El efecto impermeable realizado por cada hilo hinchable en agua probado fue satisfactoria en ausencia de fibras opticas en el micromodulo. Al aumentar el numero de fibras opticas alojadas en el micromodulo, la propagacion del agua se alargo. Esto es sorprendente, porque al contrario de la hipotesis de que la propagacion de agua debe reducirse disminuyendo progresivamente la separacion (el volumen Vtf libre total y el volumen Vt libre por fibra) dejada para la propagacion longitudinal del agua.
5
10
15
20
25
En particular, la Figura 4 muestra la influencia del numero de elementos de transmision sobre la capacidad impermeable del hilo hinchable en agua. Al aumentar el numero de elementos de transmision, la propagacion de agua a lo largo de cada micromodulo aumento. En el cable 1 que contema el GTB 150 como hilo hinchable en agua, la propagacion del agua estaba confinada en aproximadamente 1 m, incluso cuando los elementos de transmision ascendieron a 12; en los otros cables, que conteman un hilo hinchable en agua con un Vw notablemente menor que el del GTB150, se observo una penetracion de agua limitada de este tipo con un numero de elementos de transmision de hasta 3-4.
Las pruebas del cable 1 se prolongaron durante 14 dfas (prueba suspendida en el 15° dfa) y la propagacion del agua nunca llego a la longitud de 200 cm. Mas espedficamente, las muestras del cable 1 que contema 12 fibras opticas mostraron una longitud de propagacion de agua superior de 68-145 cm a partir del 14 dfa de prueba.
La Figura 5 muestra que la propagacion del agua a lo largo de los micromodulos probados cambia en funcion del volumen Vt libre por fibra. La adicion de fibras opticas redujo progresivamente el Vt. El volumen de hinchamiento del hilo hinchable en agua es uno de los factores que limita la propagacion de agua. El grafico de la Figura 5 indica que hilos hinchables en agua con bajo Vw pueden alcanzar de manera eficaz solo para volumen libre por elemento de transmision un Vt mayor que el valor predeterminado.
La siguiente Tabla 3 resume las caractensticas geometricas de los componentes de micromodulos, la relacion de volumen descrita por la ecuacion (1), y los resultados obtenidos de las pruebas de propagacion de agua.
Tabla 3
Elemento de retencion OD/ID [mm]
Vi [mm3/m] Hilo hinchable en agua Vw [mm3/m] m Vfxm [mm 3/m] Vt [mm3/m] Vtp [mm3/m] Vw/Vtf Longitud de propagacion de agua (media) [m] ID Fig. 6
1,46/1,21
1149,9 GTB 150 3023 12 565,7 48,68 584,2 5,17 1,02 A
10
471,4 67,85 678,5 4,45 0,84 L
8
377,1 96,59 772,8 3,91 0,69 M
6
282,6 144,51 867,0 3,49 0,59 N
1,46/1,18
1093,59 GTB200 1915 12 565,7 43,99 527,9 3,63 4,19 B
10
471,4 62,22 622,2 3,06 3,04 G
8
377,1 89,55 716,4 2,67 2,12 H
6
282,6 135,12 810,7 2,36 1,44 I
4
188,6 226,25 905,0 2,12 0,99 C
1,46/1,18
1093,59 Twaron®1897 12 565,7 43,99 547,9 3,56 4,75 D
3
141,4 317,39 952,2 1,99 0,96 E
1,46/1,23
1188,23 GTBJ50 3023 12 565,7 51,88 622,5 4,86 1,02 F
OD = diametro externo ID = diametro interno
El hilo Twaron ® hilo es un tipo 1052 como el de las Tablas 1 y 2 anteriores.
Los datos de propagacion de agua subrayados son aquellas de acuerdo con el F5B de la normativa internacional IEC 60794-1-2 (2001).
La Figura 6 ilustra la relacion Vw/V tf como una funcion del volumen Vt libre por fibra que, a su vez, depende del numero de elementos de transmision alojados en el elemento de retencion. La curva de la Figura 6 es para la ecuacion (1) en la que k = 182 mm3/m y R = 1,42. Algunos de los puntos de la Figura 6 corresponden a los experimentos que se detallan en la Tabla 3 y se identifican con la letra de identificacion. Los puntos D, B, G, H e I, debajo de la curva, se corresponden con los experimentos que dan como resultado una migracion de agua apreciablemente mas de 1 m. Los puntos L, M y N, por encima de la curva, se corresponden con los experimentos que dan como resultado una migracion de agua inferior a 1 m.
En particular, para altos valores de Vt, tfpicos del diseno de tubo suelto, Vw/Vtf es casi constante, mientras que para bajos valores de Vt, propios de la construccion de micromodulo, Vw/Vtf se ve fuertemente afectada por la variacion de Vt. A Vtf constante, el comportamiento es significativamente diferente en el caso de algunos elementos de transmision o muchos elementos de transmision alojados en el elemento de retencion.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de fabricacion de un cable (100) optico que comprende un elemento (2) de retencion que aloja al menos dos fibras (3) opticas individuales y un hilo (4) hinchable en agua, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
    - asociar las fibras (3) opticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua entre sf para formar un haz;
    - extrudir el elemento (2) de retencion alrededor de dicho haz;
    caracterizado porque la etapa de asociar las fibras (3) opticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua entre sf comprende la etapa de aplicar un agente anti-friccion en polvo sobre las fibras (3) opticas individuales, en el que la etapa de aplicar un agente anti-friccion en polvo sobre las fibras (3) opticas individuales comprende la etapa de proteger el hilo (4) hinchable en agua de la aplicacion del agente anti-friccion en polvo, y en el que el agente anti- friccion en polvo tiene un diametro de tamano de grano medio D50 ^ 5 pm.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de asociar las fibras (3) opticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua entre sf comprende la etapa de trenzar las fibras (3) opticas individuales y el hilo (4) hinchable en agua.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la etapa de trenzado se efectua despues de la etapa de aplicacion de un agente anti-friccion en polvo.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de aplicar un agente anti-friccion en polvo comprende la etapa de hacer avanzar juntas las fibras (3) opticas individuales a traves de un aplicador (202) del agente anti-friccion en polvo.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la etapa de trenzado es una etapa de trenzado SZ.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el agente anti-friccion en polvo es talco.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende la etapa de eliminar un exceso del agente anti- friccion en polvo de las superficies de al menos una de las fibras (3) opticas individuales y del hilo (4) hinchable en agua.
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