IT8223342A1

IT8223342A1 - Cavo di fibre ottiche in guaina

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Publication number: IT8223342A1
Application number: ITMI1982A023342A
Authority: IT
Original assignee: Western Electric Co
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1982-09-20
Publication date: 1984-03-20
Also published as: US4859023A; CA1189367A; DE3234392A1; IT1191011B; JPS5862603A; GB2106266B; IT8223342A0; GB2106266A; FR2513388B1; NL8203635A; FR2513388A1

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

(EICHENBAUM B.R.7-3) "CAVO DI FIBRE OTTICHE IN GUAINA

WESTERN ELECTRIC COMPANY, -INCORPORATED, a

New York-, N.Y. (U.S.A.)

Inventori designati: Bernard Raymond EICHENBAUM, Manuel Roberto SANTANA

Depositata il 20 SET. 1982 al No. 23 3 4 2 A/ 82

O? O-O-O-O-O

RIASSUNTO

Cavi di fibre ottiche hanno una guaina interna estrusa o in altro modo applicata per circondare fibre ottiche. Se le fibre sono accoppiate alla guaina, allora contrazione sostanziale della guaina durante la fabbricazione induce perdite di microflessione nelle fibre ottiche. La tecnica inventiva comporta la scelta diun materiale della guaina avente

un basso modulo viscoelastico, tipicamente PVC, e l'applicazione di trazione ad esso durante o dopo l'estrusione, che impedisce tale contrazione. Questa soluzione elimina tipicat

mente la necessit? di includere elementi di resistenza a compressione longitudinale nel cavo. La tecnica dell'invenzione ? vantaggiosamente impiegata in un cavo di fibre ottiche a riempimento, avente un gel flessibile per impedire l'entrata dell'acqua.

O? O? O? O?O?O

DESCRIZIONE

.La presente invenzione riguarda un procedimento per produrre un cavo di fibre ottiche avente una o pi?

bre ottiche circondate<* >da una guaina.

Nella fabbricazione di cavi di fibre ottiche, una 0 pi? fibre ottiche sono tipicamente circondate da elementi a guaina e di rinforzo o resistenza, a seconda di quanto richiesto, per consentire la fabbricazione, l'installazione ed il funzionamento del cavo, impedendo nel contempo danneggiamento delle fibre ottiche. Ad esempio, sono tipicamente presi provvedimenti per impedire la deformazione delle fibre ottiche a causa di forze compressive longitudinali durante la fabbricazione, o, in seguito, durante l'impiego del cavo, al fine di impedire il verificarsi di significative perdite dovute a microflessi?ni. ?Le perdite dovute alle microflessioni fanno aumentare l'attenuazione della radiazione ottica nelle fibre, limitando la lunghezza di trasmissione in una fibra; si veda, ad esempio, l'articolo di Gardner, intitolato "Microbending Iosa in Optical Fibers^ Bell System Technical Journal, Voi. 54, N. 2, pagine 457-465 del febbraio 1975.

Un tipo di costruzione di cavo ? illustrata nel brevetto statunitense n. 4.241.979. In questo cavo, le perdite per microflessione sono sostanzialmente ridotte od impedite disaccoppiando le fibre ottiche dal cavo circostante. In altre parole, le fibre ottiche, tipicamente conformate in nastri, vengono disposte all'interno di una guaina interna con uno spazio fra 1 nastri e la guaina sufficiente ad impedire a forze longitudinali dalla guaina di agire sostanzialmente sulle fibre.VOstfl In aggiunta, ai nastri ? impartita una leggera torsione per -?.ridurre le sollecitazioni di flessione.

Per impedire l'entrata d'acqua nei cavi, compresi i cavi a fibre ottiche, pu? essere impiegato un composto di riempimento per riempire gli spazi circondanti le fibre allo interno del cavo; si veda, ad esempio, il brevetto statunitense n. 4.259.540. Il cavo risultante viene spesso chiamato "cavo riempito". Il composto di riempimento ? tipicamente sotto forma di un gel^il quale consente flessibilit? del cavo, impedendo nel contempo penetrazione significativa d'acqua.

Tuttavia, quando impiegati con i cavi di fibre ottiche, i composti di riempimento possono accoppiare le fibre ottiche alla guaina circostante, in modo tale che sollecitazioni longitudinali nella guaina sono trasmesse in un certo qual grado alle fibre. Perci?, se contrazione della guaina si verifica durante il processo di fabbricazione, oppure durante l'impiego del cavo, allora i cavi riempiti possono produrre un grado insoddisfacentemente elevato di perdite di microflessione per le fibre ottiche in essi. Questa contrazione ha maggiori possibilit? di risultare singificativa quando la guaina ? fatta di materiale polimerico, come ? tipico nella tecnica.

Nel passato, per impedire la trasmissione di queste sollecitazioni alle fibre ottiche, elementi di resistenza (ad esempio fili d'acciaio <^>longitudinali) venivano inclusi in cavi di fibre ottiche riempiti per impedire il verificarsi di contrazione sostanziale durante la fabbricsuzione. Tali elementi di resistenza sono tipicamente disposti nel centro del cavo, o entro un gruppo di fibre ottiche, oppure annegati nella guaina polimerica interna. Tuttavia, il procedimento precedente presenta notevoli inconvenienti. Ad esempio, in molti casi ? desiderabile evitare la complessit? ed il peso aggiuntivi che gli elementi di rinforzo comportano^ inoltre, tali elementi rendono complessa la struttura o progettazione di elementi di presa richiesti per la installazione. E' perci? desiderabile trovare un metodo alternativo per fabbricare un cavo di fibre ottiche avente una guaina circondante ed accoppiata ad una o pi? fibre ottiche, eliminante o riducente sostanzialmente le perdite per microflessione nelle fibre.

la Richiedente ha inventato un procedimento per fabbricare un cavo di fibre ottiche, in cui una guaina di materiale polimerico ? applicata in modo da circondare una o pi? fibre ottiche. La guaina ? accoppiata ad almeno una delle fibre, tipicamente tramite un composto di riempimento che ? previsto entro la guaina negli interstizi fra le fibre. Il procedimento dell?invenzione comprende la scelta di un materiale per la guaina avente un modulo viscoelastico in stato di equilibrio sufficientemente piccolo da far s? che sia prodotta deformazione sostanzialmente nulla delle fibre, e mantenendo pure una trazione longitudinale sulla guaina finch? non ? ottenuto il modulo di equilibrio. Il cavo ,?<;? >dell'invenzione in questa maniera ottenuto non contiene tipi-camente alcuno elemento entro la guaina interna od annegato - in essa, che si trova sotto una sollecitazione di compressione longitudinale sostanziale nelle condizioni di fabbricazione o di impiego previste del cavo 6 stesso.

Nei disegni:

la figura 1 illustra un tipico cavo a fibre ottiche realizzato secondo il procedimento dell'invenzione;

la figura 2 illustra un tipico procedimento di estrusione di guaine impiegante il procedimento inventivo?.

La seguente descrizione particolareggiata riguarda un procedimento per la fabbricazione di un cavo a fibre ottiche. Tale procedimento ? vantaggiosamente applicato per ridurre perdite di microflessione durante la fabbricazione, ogniqualvolta una guaina interna viene accoppiata a fibre ortiche disposte in essa. Tale accoppiamento viene prodotto, ad esempio, quando un composto di riempimento viene introdotto durante la fabbricazione negli interstizi fra le fibre.

Rappresentato in figura 1 ? un tipico cavo di fibre ottiche prodotto secondo la tecnica dell'invenzione. La struttura basilare di questo cavo ? peraltro illustrata nel summenzionato brevetto statunitense n. 4.241.979.

In questo cavo, la guaina interna 102 viene estm sa od in altro modo formata su fibre ottiche 100 che sono conformate in nastri 101. Un composto di riempimento 109 ? disposto nel-la guaina, tipicamente durante l'estrusione di essa sui na-stri, il composto accoppiando in tal modo la guaina interna sui nastri. Altri elementi a guaina e vari elementi di rin-forzo o resistenza 103 ?108 sono previsti attorno alla guaina interna, come ? ulteriormente illustrato nel brevetto summen-zionato. Ai fini della presente invenzione, l'espressione "guaina interna" significa la prima guaina che ? formata su una fibra ottica o nastro di esse, ed include il caso nel quale in un cavo ? presente solo un'unica guaina. Come impiegata in seguito, l'espressione "fibra ottica" vuole includere sia fibre ottiche rivestite che fibre ottiche non rivestite. Queste fibre possono essere conformate in nastri od altre configurazioni, in cui una molteplicit? di fibre sono unite assieme prima della formazione di una guaina, che ? di forma tipicamente cilindrica, su di esse.

Quando nel cavo ?.previsto un composto di riempimento costituito da un gel, tipicamente il coefficiente di accoppiamento fra la guaina interna e le fibre ? di sostanzialmente uno. In altre parole, una contrazione longitudinale dell'Iio nella guaina interna produce una compressione longitudinale dell delle fibre ottiche. Poich? il vetro, di cui le fibre ottiche sono tipicamente fatte, ? sostanzialmente incomprimibile , la compressione della fibra ottica ? solitamente effettuata deformando le fibre, il che deter- -mina le summenzionate perdite per microflessione. La presente invenzione viene spesso vantaggiosamente attuata ogni qualvolta il coefficiente di accoppiamento supera 0,lye in taluni casi ? vantaggiosa per coefficienti di 0,01 o coefficienti anche minori di questo valore. Nel caso di fibre ottiche multimodali, entro un cavo sono tipicamente previste una molteplicit? di fibre. Tuttavia, in alcuni casi, in particolare nel caso di fibre ottiche a modo singolo, in un cavo pub essere presente solo una fibra. La presente invenzione pu? essere vantaggiosamente attuata in entrambi i casi. In aggiunta, la guaina interna pu? essere accoppiata ad una fibra o a fibre senza la presenza di un composto di riempimento. Si noter? che la presente invenzione pu? essere pure attuata in queste situazioni.

Ai fini della presente invenzione, l'espressione "deformazione sostanzialment e zero" ? definita nei termini del grado ammissibile di perdite aggiunte a causa della mi? croflessione di una fibra ottica, rispetto alle perdite in assenza di microflessione. Nelle presenti operazioni di fabbricazione, ? desiderabile impedire che le perdite per microflessione abbiano a superare il 10^ delle perdite delle fibre ottiche prima della riunione in cavo, e preferibilmente abbiano a risultare inferiori al 5$. Ad esempio, una i?l ?Oj fibra ottica maltimodale avente una perdita di 6 dB/km per una lunghezza d?onda di radiazione di 0,85 micron prima delia formazione del cavo, dovr? avere perdite aggiunte dovute alla microflessione inferiori a 0,6 dB/km e preferibilmente inferiori a 0,3 dB/km dopo l'operazione di formazione del cavo. Altre perdite aggiunte presenti durante la fabbricazione (ad esempio perdite di giunzione) non sono comprese in questa quantit?.Per citare un altro esempio, una fibra ottica a modo singolo, operante con una lunghezza d'onda di 1,3 micron, dovr? tipicamente avere perdite aggiunte dovute alla microflessione inferiori a 0,1 dB/km e preferibilmente inferiori a 0,05 dB/km.

la presente invenzione consente di avere basse perdite per microflessione durante la fabbricazione delle fibre ottiche, in cui;una guaina interna ? estrusa su una o pi?.fibre scegliendo dapprima un materiale della guaina con elevata flessibilit? di scorrimento. Successivamente, dopo l'estrusione^ sul cavo viene mantenuto un carico in modo tale phe la contrazione termica della guaina abbia ad essere compensata dallo scorrimento. Questo carico viene mantenuto finch? per la guaina interna non ? ottenuta una sollecitazione longitudinale di equilibrio corrispondente sostanzialmente a zero.

Al fine di fornire una descrizione quantitativa . di tale metodo per evitare le deformazioni, viene fatta una analisi termoviscoelastica lineare. Come l'esperto del ramo comprender?, vari termini? correlati sono _ convenzionalmente impiegati nel descrivere il comportamento del materiale polimerico in presenza di sollecitazioni o sforzi, la espressione "modulo viscoelaatico<11 >significa il modulo del materiale in funzione del tempo, il quale tiene conto del flusso viscoso (fluido) del materiale polimerico. Quando sono pure inclusi gli eff?tti della temperatura sul modulo,viene impiegata l'espressione "modulo termoviscoelastico<,,>. L'espressione "cedevolezza di scorrimento" ? una misura delle deformazioni nel materiale in funzione di una sollecitazione costante applicata. |ssa ? pure tipicamente una funzione del tempo e della temperatura. L'espressione "modulo di rilassamento" viene anch'essa frequentemente impiegata, ed ? una misura delle sollecitazioni nel materiale per uno sforzo applicato costante. Anch'essa ? tipicamente dipendente dal tempo e dalla temperatura.

Una condizione sufficiente per evitare deformazione della fibra ? quella di far s? che il carico longitudinale supportato dalla guaina abbia ad essere inferiore ?i carico longitudinale totale sul cavo (l'anima entro la guaina deve portare parte di un qualsiasi carico) in ogni momento dopo l'accoppiamento. In altre parole, se (?(x, t) ? la sollecitazione longitudinale istantanea in corrispondenza di un certo punto x nella guaina, nell'istante t, allora per evitare deformazione od ingobbamento della fibra sufficiente avere:

F(t ) > ?(x, t)dA

(1)

As

per tutto il tempo di accoppiamento, in cui E(t) ? il carico longitudinale istantaneo sul cavo, e A ? la sezione trasvers

sale? della guaina. Qualsiasi eccesso sul membro di sinistra del la diseguaglianza (1) ? portato dalle fibre e da materiali associati nel nucleo.

La sollecitazione istantanea in un materiale termoviscoelaetico dipende dalla sua storia, come pure dallo stato attuale:in primo luogo, trascurando le variazioni di temperatura si ha, per un qualsiasi punto ^x,

?(<?>, t) E(t-r) dell)

dr ??, (2)

in cui E ? il modulo elastico^il quale solitamente diminuisce in maniera monotona con l'aumento dell'argomento, ? ? la sol lecitazione meccanica istantanea in corrispondenza del tempo ?? , e t ? il tempo^ji? remoto nella storia del campione che ? pertinente alla determinazione di & , ad esempio lo istante o tempo in corrispondenza del quale inizia l'accoppiamento fra nucleo e guaina o mantello.

Combinando la (?l) ? la ('2) si ottiene:

F(t ) E(t-r) U i?1 ?? dA

d? (3)

come una condizione sufficiente per assenza di deformazione della guida di luce. ?

Quando la guaina o mantello si raffredda dopo l'estrusione, la contrazione termica della guaina si verifica con una velocit? ck (T) dT/dt, in cui T ? la temperatura istantanea, e oC ? il coefficiente di dilatazione termica per ?. Per evitare la deformazione della fibra, tale contrazione viene compensata mediante una sollecitazione o sforzo meccanico, che pu? essere prodotto da un carico longitudinale (sollecitazione). Se la velocit? o grado di sollecitazione o sforzo meccanica/o viene adattata alla velocit? di contrazione termica^allora si ha

di 0 U<)>

dt

Si pu? quindi scrivere:

dT

F(t) > E(trT)tr(T) dr -dA (5)

dr

come una condizione sufficiente per non avere deformazione della fibra

L'equazione (2) non include esplicitamente variazioni di temperatura, ma risulta chiaro dalla natura dell'equazione (5) con la sua dipendenza esplicita dalla temperatura^ che l'equazione (2) deve essere generalizzata

tener conto di variazioni di temperatura i ? (6)

a(t) = _ flt_ deIli

ar(T-T )

I o d? d?

Il nuovo argomento di E, 5 dt '/a^(T?TQ), viene chiamato il "tempo ridotto". Eseo rappresenta la differenza temporale effettiva ed ? calcolato applicando una funzione ponderale dipendente dalla temperatura, a^ al ritardo di tempo d'orologio fra la generazione dello sforzo e la valutazione della sollecitazione. Questa forma pi? generalizzata conduce ad una versione pi? generalizzata dell'equazione (5)^ ossia la condizione di assenza :di deformazione, che ?

dt

F{t ) > / a_(T( t)-r ) P(T) -7<i?>' iT dA .j

QT

1 o

L'integrale temporale della disuguaglianza (7) viene ora separato in due intervalli di tempo e cio?:

I(quando T? ?<? >temperatura ambiente)

Nel caso in cui t > tr? l'integrale doppio nel membro di destra dell'equazione (8) Sparisce poich? dT/dr = 0 entro i suoi limiti. In generale, PL = P(t) anche dopo ? f poich? E = E(t). Tuttavia, dopo un certo periodo di tempo, il valore di E entro il primo integrale dell?equazione (8 ) ^ pu?, per taluni materiali, essere approssimato da una costan?

te del materiale, il modulo di equilibrio (E ). In auesti e

casi, F diviene una costante, e la diseguaglianza (7) pu? essere riscritta nel seguente modo

t27

F > -E O(T(T)) d ? d?

<dT >(9)

<A>s

per t sufficientemente > t . Orbene, poich? tutte le funzioni r

qui considerate sono . ovunque d?fferenziabili; si ha:

?T I

F > -E ?(T} dT dA'.

(10)

Trascurando a questo punto la dipendenza della temperatura dal raggio e azimut entro la parete della guaina e valutando l'integrale interno nei termini di un medio,

cio? GK = ck , si ha:

(li)

F > E A

e a d T

in cui ? T = T -T , A essendo l'area di sezione trasversale o r

della guaina 0 mantello.

A questo punto ? stata completata la descrizione quantitativa che era oggetto di ricerca, la quale ? insita nella diseguaglianza (7 ) e nell'importante caso speciale, della diseguaglianza (11). La diseguaglianza (7) indica che finche un carico, F(t), ? applicato alla guaina in corrispondenza di ogni momento t ed ? maggiore dell'integrale del mem ?ro di destra, allora non pu? verificarsi deformazione delle fibre. Si deve notare che ci? comporta che il carico non solo dipende dai valori istantanei dei parametri temporalmente dipendenti, ma anche dalla "storia" di questi parametri. Se ai attende finche la guaina ? a temperatura ambiente, e se un modulo di equilibrio pu? essere ascritto al materiale della guaina, allora il carico F richiesto per impedire deformazione della fibra non ? pi? dipendente dal tempo, e pu? essere determinato dalla espressione pi? semplice, cio? la diseguaglianza (il).

In realt?, se il modulo di equilibrio ? essenzialmente. zero, allora dopo che esso ? stato raggiunto, non suss?ste la necessit? di mantenere un carico per impedire deformazione della fibra. Questo comportamento ? proprio ci? che era ricercato: ossia non vi ? nessuna forza di sollecitazione rimanente tale da determinare deformazione delle fibre. Il termine "equilibrio" come qui impiegato, si riferisce allo stato della guaina, in corrispondenza di un tempo sufficientemente lungo dopo l'estrusione, in modo tale che non si verifica sostanzialmente alcuna variazione nel modulo entro la durata utile del cavo. Perci?, in seguito a rilascio del carico longitudinale, se il modulo di equilibrio (E ) ? basso, allora non si verifica sostanzialmente nessuna contrazione, ed alle fibre e impartita una forza di compressione sostanzialmente zero. ^ 'equilibrio ? solitamente ottenuto in seguito a raffreddamento della guaina estrusa alla temperatura ambiente, ma un ulteriore rilassamento pu? pure verificarsi dopo tale tempo* in taluni casi. Quanto rapidamente un materiale raggiunge il suo E^ e quanto basso ? il suo valore, sono considerazioni di importanza pratica critica. Il tempo dovr? essere ragionevolmente breve, dell'ordine del tempo di trattamento, e Ee dovr? essere prossimo a zero.

Un materiale che si ? trovato essere adatto relativamente a ci? per l'impiego in qualit? di una guaina interna ? il polivinil cloruro o FVC. Il processo di estrusione impiegante la tecnica inventiva sar? ulteriormente illustrato tramite il seguente esempio.

ESEMPIO

Facendo riferimento alla figura 2* nastri di fibre ottiche 21 passano attraverso l'estrusore 22, in cui viene iniettato il composto di riempimento.Questo composto di riempimento ha vantaggiosamente la composizione elencata nella seguente Tabella 1. L'estrusore estrude pure la guaina interna 23 sui nastri aventi il composto di riempimento disposto negli interstizi in essi, e la guaina passa quindi attraverso la filiera di dimensionamento 24. Il diametro esterno d?lia guaina ? di approssimativamente 0,310 pollici (7,87 mm) ed il diametro interno ? di approssimativamente 0,250 pollici (6,35 min). La guaina viene estrusa ad una tem-? *sv peratura di approssimativamente 193?C, con una velocit? di circa 5,9 pollici (15 cm) al secondo. La composizione del materiale della guaina ? indicata nella seguente Tabella 2.

La guaina ? quindi raffreddata facendola passare attraverso un canale d'acqua 25? avente una lunghezza di approssimativamente 40 piedi (circa 12 m). L' adatta una temperatura dell'acqua entro l'intervallo da 50 a 70?P (da 10 a 21?C). Altri strati del cavo, che possono includere altre guaine, elementi di resistenza, strati di armatura, camicie esterne, eccetera sono quindi applicati come ? illustrato schematicamente da 26. Il cavo passa quindi attraverso il rullo 28 di trascinamento, che mantiene una trazione adatta sulla guaina per impedire la summenzionata contrazione. Si ? trovato che una forza di trazione sulla guaina di approssimativamente da 0,5 a l libbra (da 2,2 a 4,4 Newton) ?; relativamente a ci?, adatta. -*-l cavo passa quindi sul rocchetto di avvolgimento 29. Si ? trovato che un periodo trascorso di approssimativamente 90 secondi dall'estrusione della guaina,interna alla uscita dall'argano di trascinamento ? sufficiente perch? la guaina di PVC risulti sostanzialmente completamente rilassata; in altre parole, sostanzialmente nessuna sollecitazione di compressione ? presente nella guaina, e perci? sostanzialmente nessuna perdita di microflessione ? indotta nelle fibre ottiche in essa.

TABELLA I

Composizione <?el gel di riempimento

Componenti Parti in peso Copolimero a blocchi di stireneetilene-butilene (Kraton G 1650)

?lio minerale (naftenico)

(Drakeol 35)

Antiossidante

(Irganox 1035)

Tabella 2

Composizione della guaina

Componenti Parti in peso Polivinil cloruro 100 Diundecil ftalato 30 solfato di piombo tribasico 7 triossido di antimonio 2 Stearato di piombo bibasico 0,4 N,N*-etilene bis stearammide 0,4

E* pure possibile avvolgere il cavo in guaina direttamente su un rocchetto di avvolgimento prima di altre operazioni di formazione del cavo. Xn questo casoj una porzione del tempo di rilassamento richiesto pu? essere ottenuta dopo l'avvolgimento sul rocchetto. Ci? riduce od elimina il raffreddamento richiesto tramite il canale di acqua, ad esempio, la guaina potr? quindi essere avvolta con <">una trazione sufficiente ad impedire deformazione, come si ? osservato precedentemente, quando il cavo si raffredda a temperatura ambiente sul rocchetto. Alternativamente, od addizionalmente, possono essere impiegati altri metodi di raffreddamento e tensionatura. Nel caso in cui le altre operazioni di formazione del cavo siano eseguite in linea, come ? illustrato, prima dellfavvolgimento su rocchetto, allora ? desiderabile che la guaina interna abbia a subire "rilasseumento " per ottenere sollecitazione di compressione sostanzialmente nulla prima della applicazione degli strati rimanenti del cavo. Ci? pu?Jessere facilmente ottenuto nel caso del PVC per i tempi di trattamento tipicamente interessati. Tuttavia, anche dopo la fabbricazione, gli strati esterni alla guaina interna possono in taluni casi supportare pure sollecitazioni di compressione residue prodotte dalla guaina interna, impedendo la trasmissione delle sollecitazioni alle fibre.

In ogni caso, al fine di impedire deformazione di una fibra ottica di silice tipica avente un diametro esterno (del rivestimento) nell'intervallo da 90 a 150 micron^? desiderabile mantenere la forza di compressione longitudinale trasmessa a ciascuna fibra ad almeno 0,001 libbre (455 dine) e preferibilmente inferiore a 0,0001 libbre (44,5 dine).

Si deve notare che questa forza ?<'>una funziona della sollecitazione residua della guaina interna all'equilibrio, mol-tiplicata per il coefficiente di accoppiamento della guaina alla fibra. La summenzionata sollecitazione sostanzialmente nulla della guaina interna ? tipicamente ottenuta per un tempo di rilassamento che ? inferiore al tempo di fabbricazione rimanente del cavo dopo l'estrusione della guaina interna; questo tempo ? tipicamente inferiore a due minuti. Tuttavia, rilassamento parziale pu? verificarsi durante l<e>operazione di applicazione della guaina, come si ? osservato precedentemente, ulteriore rilassamento verificandosi dopo che il

cavo ? stato avvolto su un rocchetto, come si ? in precedenza osservato. Ci? ? in contrasto con la. struttura di cavo riempita della tecnica nota, in cui la sollecitazione ? tipicamente mantenuta nella guaina interna per lunghi periodi di tempo dopo la fabbricazione e 1'installazione^ad essa contrapponendosi elementi di rinforzo nel cavo. Nella presente struttura, t?picamente nessun elemento entro la guaina interna, od annegato in essa, mantiene un carico longitudinale complessivo sostanziale nelle condizioni di servizio previste del cavo.

La scelta di un materiale per la guaina avente una sollecitazione sostanzialmente zero all'equilibrio (prodotta tramite elevata flessibilit? a scorrimento o, in altre parole, tramite un basso modulo viscoelastico) pu? essere attuata secondo tecniche di analisi note; si veda

I

ad esempio Strain Control and Stress Measurement for

PzI OJ

Relaxation" in Creep And Relaxation of Nonlinear Viscoelasti<r^!?v3 Materials, W.N; Findley et al,, North-Holland Publishing Company, ,;T _>.New York (1976). Possono pure essere impiegate misurazioni

del modulo in funzione della frequenza delle sollecitazioni applicate. Vantaggiosamente, il valore del modulo nella cosiddetta zona "di tetto o costante" per il materiale ? sufficientemente basso da produrre deformazione sostanzialmente nulla delle fibre; si vedano i capitoli 13-14 di Viscoelastic Properties Of Polymers, Third Edition J.D. Ferry, Wiley &

Sons Publishers, New York (1976).

Materiale polimerico di guaina viene tipicamente applicato tramite estrusione ad una temperatura elevata. Tuttavia, una guaina pu? pure essere formata applicando un nastro longitudinale, tipicamente a temperatura ambiente; si veda

lo strato 103 di figura 1. Il rilassamento di un nastro di polivinil cloruro pu? verificarsi a temperatura ambiente

entro pochi minuti o meno, in dipendenza da composizione, spessore, trazione applicata, eccetera. Altri metodi di applicazione di guaine utilizzanti vantaggiosamente la presente invenzione possono pure essere messi a punto dagli esperti del ramo.

Bench? il cavo a fibre ottiche riempito dello esempio precedente costituisca una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione, esso pu? pure

essere impiegato in altre situazioni. Ad esempio, tenendo

presente il fatto che una guaina a basse sollecitazioni essere applicata'su una fibra ottica, il requisito di mantenere un gioco fra una o pi? fibre e la guaina circostante risulta eliminato od almeno ridotto, anche in cavi in cui non viene impiegato un materiale di riempimento. Ci?, ad esempio, pu? fornire un cavo pi? compatto oppure libert? di fabbricazione o progettazione, in quanto non ? necessario un gioco o spazio interno per le fibre. In aggiunta, bench? in qualit? di forma di realizzazione esemplificativa sia stata rappresentata una guaina interna, altri strati di guaina possono pure vantaggiosamente impiegare la presente invenzione. In altre parole, uno strato di guaina successivo pu? essere applicato sugli strati sottostanti del cavo, in modo tale che la guaina sia accoppiata a fibre ottiche. La tecnica presente pu? essere vantaggiosamente impiegata per eliminare deformazioni che,in caso contrario,si verificherebbero a causa dell'applicazione di anche tale strato di guaina. Come si ? osservato precedentemente, la presente tecnica e la struttu ra di cavo risultante eliminano tipicamente la necessit? $i avere elementi di rinforzo a compressione longitudinale. Tuttavia, possono essere impiegati elementi di rinforzo per altri scopi, come ad esempio per aumentare la resistenza tensile. Tutte queste variazioni e deviazioni dagli insegnamenti della <' >presente invenzione sono considerate rientranti entro -lo spirito ed ambito protettivo dell'invenzione stessa.

RIVENUIC AZIONI oMV )? OJ

?.?. Procedimento per fabbricare un cavo a fibre ot-'<'?>tiche, tramite fasi comprendenti 1<1>applicazione di una guaina di materiale polimerico per circondare una o pi? fibre ottii che, in modo da accoppiare almeno una di dette fibre a detta guaina, caratterizzato dal fatto che la sollecitazione di comprensione longitudinale di detta guaina all<1 >equilibrio ? sufficientemente. piccola da produrre deformazione sostanzialmente zero di dette fibre, e dal fatto che una trazione longitudinale viene applicata a detta guaina finche non ? sostanzialmente ottenuto detto equilibrio.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il coefficiente di accoppiamento di detta guaina e di detta almeno una fibra ? di almeno 0,01.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guaina ? una guaina interna comprendente polivinil cloruro.

4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto equilibrio ? ottenuto sostanzialmente entro due minuti di tempo da detta applicazione.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guaina ? applicata ad una temperatura elevata e detto equilibrio ? raggiunto so

\o>? stanzialmente in seguito a raffreddamento di detta guaina<v>-?SV-> sino alla temperatura ambiente,

6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guaina viene applicata mediante estrusione,

7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guaina ? costituita da un nastro longitudinale.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta sollecitazione di compressione all'equilibrio produce una forza di compressione longitudinale inferiore a 445 dine su dette fibre, aventi un diametro del rivestimento nell'intervallo da 90 a 150 micron,

9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento di detta guaina e di dette fibre viene prodotto tramite materiale flessibile disposto negli interstizi entro detta guaina.

10. Apparecchiatura per realizzare il procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente una guaina interna di un materiale polimerico circondante una o pi? fibre ottiche ed avente un coefficiente di accoppiamento con almeno una di dette,fibre di almeno 0,01, caratterizzata dal fatto che detta guaina, in assenza di elementi di rinforzo a compressione longitudinali entro

detta guaina od annegati in essa, trasmette a dette fibre una sollecitazione di compressione longitudinale sufficien? temente 'piccola da determinare deformazione sostanzialmente nulla di dette fibre.

11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione IO , caratterizzata dal fatto che detta guaina interna comprende polivinil cloruro.

12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10 , caratterizzata dal fatto che l 'accoppiamento di d etta guaina e di dette fibre viene prodotta sostanzialmente tramite materiale flessibile disposto negli interstizi entro detta guaina, detto materiale impedendo sostanzialmente la entrata dell ' acqua in detta -guaina.

Il Mandatario

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JOJ AMWUL?I0VLL? %J^KGcrij?x\j Juuu. hwceoU/iteti,? per produrre un cavo di fibre ottiche avente una o pi?. fibre ottiche circondate da una guaina.

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<1 >Nella fabbricazione'di cavi di fibre ottiche, una 0 pi? fibre ottiche sono tipicamente circondate da elementi a guaina e di rinforzo o resistenza, a seconda di quanto richiesto, per consentire la fabbricazione, l'installazione ed il funzionamento del cavo, impedendo nel contempo danneggiamento delle fibre ottiche. Ad esempio, sono tipicamente presi provvedimenti per impedire la deformazione delle fibre ottiche a causa di forze compressive longitudinali durante la fabbricazione, o, in seguito, durante l'impiego del cavo, al fine di impedire il verificarsi di significative perdite dovute a microflessi?ni . 'Le perdite dovute alle microflessioni fanno aumentare l'attenuazione della radiazione ottica nelle fibre, limitando la lunghezza di trasmissione in una fibra; si veda, ad esempio, l'articolo di Gardner, intitolato "Microbending Loss in Optical Fibers^ Bell System Technical Journal, Voi. 54, N. 2, pagine 457-465 del febbraio 1975.

Un tipo di costruzione di cavo ? illustrata nel brevetto statunitense n. 4.241.979. In questo cavo, le perdite per microflessione sono sostanzialmente ridotte od impedite disaccoppiando le fibre ottiche dal cavo circostante. In altre parole, le fibre ottiche, tipicamente conformate in nastri, vengono disposte all'interno di una guaina interna con uno spazio fra 1 nastri e la guaina sufficiente ad impedire a forze longitudinali dalla guaina di agire sostanzialmente sulle fibre.

<

In aggiunta, ai nastri ? impartita una leggera torsione per - -.ridurre le sollecitazioni di flessione.

<* >Per impedire l'entrata d'acqua nei cavi, compresi i cavi a fibre ottiche, pu? essere impiegato un composto di riempimento per riempire gli spazi circondanti le fibre allo interno del cavo; si veda, ad esempio, il brevetto statunitense n. 4.259.540* Il cavo risultante viene spesso chiamato "cavo riempito". Il composto di riempimento ? tipicamente sotto forma di un gel^il quale consente flessibilit? del cavo, impedendo nel contempo penetrazione significativa d'acqua. Tuttavia, quando impiegati con i cavi di fibre ottiche, i composti di riempimento possono accoppiare le fibre ottiche alla guaina circostante, in modo tale che sollecitazioni longitudinali nella guaina sono trasmesse in un certo qual grado alle fibre. Perci?, se contrazione della guaina si verifica durante il processo di fabbricazione, oppure durante l'impiego del cavo, allora i cavi riempiti possono produrre un grado insoddisfacentemente elevato di perdite di microflessione per le fibre ottiche in essi. Questa contrazione h? maggiori possibilit? di risultare singificativa quando la guaina ? fatta di materiale polimerico, come ? tipico nella tecnica.

Nel passato, per impedire la trasmissione di queste sollecitazioni alle fibre ottiche, elementi di resistenza (ad esempio fili d'acciaio <u >longitudinali) venivano inclusi in cavi di fibre ottiche riempiti per impedire il < ?

verificarsi di contrazione sostanziale durante la fabbrica^? zione. Tali elementi di resistenza sono tipicamente disposti nel centro del cavo, o entro un gruppo di fibre ottiche, oppure annegati nella guaina polimerica interna. Tuttavia, il procedimento precedente presenta notevoli inconvenienti. Ad esempio, in molti casi ? desiderabile evitare la complessit? ed il peso aggiuntivi che gli elementi di rinforzo comportano^ inoltre, tali elementi rendono complessa la struttura o progettazione -di elementi di presa richiesti per la installazione. E? perci? desiderabile trovare un metodo alternativo per fabbricare un cavo di fibre ottiche avente una guaina circondante ed accoppiata ad una o pi? fibre ottiche, eliminante o riducente sostanzialmente le perdite per microflessione nelle fibre.

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La Richiedente ha inventato un procedimento per fabbricare un cavo di fibre ottiche, in cui una guaina di materiale polimerico ? applicata in modo da circondare una o pi? fibre ottiche. La guaina ? accoppiata ad almeno una delle fibre, tipicamente tramite un composto di riempimento che ? previsto entro la guaina negli interstizi fra le fibre. Il procedimento dell'invenzione comprende la scelta di un materiale per la guaina avente un modulo viscoelastico in stato di equilibrio sufficientemente piccolo da far s? che sia prodotta deformazione sostanzialmente nulla delle fibre, e mantenendo pure una trazione longitudinale sulla guaina finche non ? ottenuto il modulo di equilibrio. Il cavo ' ,<'>-<r >'-dell'invenzione in questa maniera ottenuto non contiene tipi-camente alcuno elemento entro la guaina interna od annegato in essa, che si trova sotto una sollecitazione di compressione longitudinale sostanziale nelle condizioni di fabbricazione o di impiego previste del cavo 6 stesso.

Rappresentato in figura 1 ?<A >un tipico cavo di fibre ottiche prodotto secondo la tecnica dell'invenzione. La struttura basilare di questo cavo ? peraltro illustra? ta nel summenzionato brevetto statunitense n. 4.241.979.

In questo cavo , la guaina interna 102 viene ogtmsa od in ? ?

altro modo formata su fibre ottiche 100 che sono conformate i-<n >nastri 101. Un composto di riempimento 109 ? disposto nel-? la guaina, tipicamente durante l ' estrusione di essa sui na-stri , il composto accoppiando in tal modo la guaina interna sui nastri . Altri elementi a guaina e vari elementi di rinforzo o resistenza 103 ? 108 sono previsti attorno alla guaina interna, come ? ulterio rmente illustrato nel brevetto summenzionato . Ai fini della presente invenzione , l ' espressione "guaina interna" significa la prima guaina che b formata su una fibra ottica o nastro di esse , ed include il caso nel quale in mi cavo ? presente solo un 'unica guaina. Come impiegata in seguito , l ' espressione "fibra ottica" vuole include-re sia fibre ottiche rivestite che fibre ottiche non rive-stite. Queste fibre possono essere conformate in nastri od altre configurazioni , in cui una molteplicit? di fibre sono unite assieme prima della formazione di una guaina , che ? di forma tipicamente cilindrica , su di esse.

Quando nel cavo ?. previsto un composto di riempimento costituito da un gel , tipicamente il coefficiente di ac-coppiamento fra la guaina interna e le fibre ? di sostanzial-<r >mente uno. In altre parole , una contrazione longitudinale dell'ijfc nella guaina interna produce una compressione longitu -dinale dell ?l^ delle fibre ottiche. Poich? il vetro , di cui le fibre ottiche sono tipicamente fatte , ? sostanzialmente incomprimibilie , compressione della fibra ottica ? solitamente effettuata deformando le fibre, il che determina le summenzionate perdite per microflessione. La presente invenzione viene spesso vantaggiosamente attuata ogni qualvolta il coefficiente di accoppiamento supera 0,1^e in taluni casi e vantaggiosa per coefficienti di 0,01 o coefficienti anche minori di questo valore. Nel caso di fibre ottiche mul? timodali, entro un cavo sono tipicamente previste una molteplicit? di fibre. Tuttavia, in alcuni casi, in particolare nel caso di fibre ottiche a modo singolo, in un cavo pu? essere presente solo una fibra. La presente invenzione pu? essere vantaggiosamente attuata in entrambi i casi. In aggiunta, la guaina intern a pu? essere accoppiata ad una fibra o a fibre senza la presenza di un composto di riempimento. Si noter? che la presente invenzione pu? essere pure attuata in queste situazioni.

Ai fini della presente invenzione, l'espressione "deformazione sostanzialmente zero" ? definita nei termini del grado ammissibile di perdite aggiunte a causa della microflessione di una fibra ottica, rispetto alle perdite in assenza di microflessione. Nelle presenti operazioni di fabbricazione, ? desiderabile impedire che le perdite per microflessione abbiano a superare il 10$ delle perdite delle fibre ottiche prima della riunione in cavo, e preferibilmente abbiano a risultare inferiori al 5$? Ad esempio, una fibra ottica raultimodale avente una perdita di 6 dB/km per una lunghezza d'onda di radiazione di 0,85 micron prima della formazione del cavo, dovr? avere perdite aggiunte dovute alla microflessione inferiori a 0,6 dB/km e preferibilmente inferiori a 0,3 dB/km dopo l'operazione di formazione del cavo. Altre perdite aggiunte presenti durante la fabbricazione (ad esempio perdite di giunzione) non sono comprese in questa quantit?*Per citare un altro esempio, una fibra ottica a modo singolo, operante con una lunghezza d'onda d? 1,3 micron, dovr? tipicamente avere perdite aggiunte dovute alla microflessione inferiori a 0,1 dB/km e preferibilmente inferiori a 0,05 dB/km.

la presente invenzione consente di avere basse perdite per microflessione durante la fabbricazione delle fibre ottiche, in cui;una guaina interna ? estrusa su una o pi? fibre scegliendo dapprima un materiale della guaina con elevata flessibilit? di scorrimento. Successivamente, dopo 1 'estrusione^sul cavo viene mantenuto un carico in modo tale <j;he la contrazione termica della guaina abbia ad essere compensata dallo scorrimento. Questo carico viene mantenuto finch? per la guaina interna non ? ottenuta una sollecitazione longitudinale di equilibrio corrispondente sostanzialmente a zero.

Al fine di fornire una descrizione quantitativa di tale metodo per evitare le deformazioni, viene fatta una analisi termoviscoelastica lineare. Come l?esperto del ramo comprender?, vari termini correlati sono convenzional-<e>-mente impiegati nel descrivere il comportamento del materiale polimerico in presenza di sollecitazioni o sforzi. La espressione "modulo viscoelastico" significa il modulo del materiale in funzione del tempo, il quale tiene conto del flusso viscoso (fluido) del materiale polimerico. Quando sono pure inclusi gli effetti della temperatura sul modulp,viene impiegata l'espressione "modulo termoviscoelastico ". L'espressione "cedevolezza di scorrimento" ? una misura delle deformazioni nel materiale in funzione di una sollecitazione costante applicata. |ssa ? pure tipicamente una funzione del tempo e della temperatura. L'espressione "modulo di rilassamento" viene anch'essa frequentemente impiegata, ed ? una misura delle sollecitazioni nel materiale per uno sforzo applicato costante. Anch'essa ? tipicamente dipendente dal tempo e dalla temperatura.

Una condizione sufficiente per evitare deformazione della fibra ? quella di far s? che il carico longitudinale supportato dalla guaina abbia ad essere inferiore al carico longitudinale totale sul cavo (l'anima entro la guaina deve portare parte di un qualsiasi carico) in ogni momento dopo l'accoppiamento. In altre parole, se tf(x, t) ? la sollecitazione longitudinale istantanea in corrispondenza di un certo punto x nella guaina, nell'istante t, allora per evitare,, deformazione od ingobbamento della fibra ? sufficiente avere:

I FU ) > ? (x/ t)dA

(1)

As

per tutto il tempo di accoppiamento, in cui !F(t) ? il carico longitudinale istantaneo sul cavo, e A ? la sezione trasvers

sale della guaina. Qualsiasi eccesso sul membro di sinistra del la diseguaglianza (1) ? portato dalle fibre e da materiali associati nel nucleo.

La sollecitazione istantanea in un materiale termovisco elastico dipende dalla sua storia, come pure dallo stato attuale:in primo luogo, trascurando le variazioni di temperatura si ha, per un qualsiasi punto x,

t

o<(>x, t) E(t-T) de(? )

dr~~ <dr>' (2)

in cui E ? il modulo elastico^il quale solitamente diminuisce in maniera monotona con l'aumento dell'argomento, ? ? la sollecitazione meccanica istantanea in corrispondenza del tempo ?? ? <e >t & il tempo remoto nella storia del campione che ? pertinente alla determinazione di ^ , ad esempio lo istante o tempo in corrispondenza del quale inizia l'accoppiamento fra nucleo e guaina o mantello.

Combinando la (?l) ? la ('2) si ottiene:

<F(t> >*~f f <E(t?T) ">d?<11 dT dA (3)>

A t ?

S O |

come una condizione sufficiente per assenza di deformazione<' >della guida di luce. ?

Quando la guaina o mantello si raffredda dopo 1 ?estrusione, la contrazione termica della guaina si verifica con una velocit? ?? (T) dl/dt, in cui T ? la temperatura istantanea, e ??. ? il coefficiente di dilatazione termica per T. Per evitare la deformazione della fibra, tale? contrazione viene compensata mediante una sollecitazione o sforzo meccanico, che pu? essere prodotto da un carico longitudinale (sollecitazione). Se la velocit? o grado di sollecitazione o sforzo meccanica/o viene adattata alla velocit? di contrazione termica^ allora si ha

de (4)

0

dt

Si pu? quindi scrivere:

F(t) > dT

Eit-?) o(T) dT -dA (5)

df

come una condizione sufficiente per non avere deformazione della fibra

L'equazione (2) non include esplicitamente variazioni di temperatura, ma risulta chiaro dalla natura dell'equazione (5) con la sua dipendenza esplicita dalla tem? peratura, che l'equazione (2) deve essere generalizzata per

tener conto di variazioni di temperatura

t (6)

o(t) / _ ?t__ deiri

a_ (?-? ) d?.

Il nuovo argomento di E,S dt'/aT(T-T0), viene chiamato il "tempo ridotto". Esso rappresenta la differenza temporale effettiva ed ? calcolato applicando una funzione ponderale dipendente dalla temperatura, al ritardo di tempo d'orologio fra la generazione dello sforzo e la valutazione della sollecitazione* Questa forma pi? generalizzata conduce ad una versione pi? generalizzata dell'equazione (5)^ ossia la condizione di assenza :.di deformazione, che ?

_ d _

F(t) > /

(T(t)-I ) (TT), dTdITii ir dA.j7)

o

?

A t

s o

](quando T? temperatura ambiente)

(8)

Nel caso in cui t > tr? l'integrale doppio nel membro di destra dell'equazione (8) Sparisce poich? dT/dr = 0 entro i suoi limiti. In generale, PL = P(t) anche dopo t , poich? E = E(t). Tuttavia, dopo un certo periodo di tempo, il valore di E entro il primo integrale dell'equazione (8)

pu?, per taluni materiali, essere approssimato da una costan-

te del materiale, il modulo di equilibrio (E ). In questi e

casi, P diviene una costante, e la diseguaglianza (7) pu?

essere riscritta nel seguente modo

tr

F > -E ? (T(?)) dilli dT d

e dx A

(9)

A t

5 O

per t sufficientemente > t . Orbene, poich? tutte le funzioni r

qui considerate sono ovunque differenziabili; si ha:

T

r

F > ? (T) dT dA-,

(10)

Trascurando a questo punto la dipendenza della tem-

peratura dal raggio e azimut entro la parete della guaina e

valutando l'integrale interno nei termini di un medio,

cio? ck = ck, si ha:

(li)

F > Ee A cr ?L T

in cui ? T = T ?T , A essendo l'area di sezione trasversale o r

della guaina o mantello.

A questo punto ? stata completata la descrizio-

ne quantitativa che era oggetto di ricerca, la quale ? insi-

ta nella diseguaglianza (7 ) e nell'importante caso speciale,

della diseguaglianza (11). La di?eguaglianza (7) indica che finche un carico, ,F(t)if ? applicato alla guaina in corrispondenza di ogni momento t ed ? maggiore dell'integrale del mem ?ro di destra, allora non pu? verificarsi deformazione delle fibre. Si deve notare che ci?<- >comporta che il carico non solo dipende dai valori istantanei dei parametri temporalmente dipendenti, ma anche dalla "storia" di questi parametri. Se si attende finche la guaina ? a temperatura ambiente, e se un modulo di equilibrio pu? essere .ascritto al materiale della guaina, allora il ?arico P richiesto per impedire deformazione della fibra non ? pi? dipendente dal tempo, e pu? essere determinato dalla espressione pi? semplice, cio? la diseguaglianza (11).

In realt?, se il modulo di equilibrio ? essenzialmente. zero, allora dopo che esso ? stato raggiunto, non sussiste la necessit? di mantenere un carico per impedire deformazione della fibra. Questo comportamento ? proprio ci? che era ricercato: ossia non vi ? nessuna forza di sollecitazione rimanente tale da determinare deformazione delle fibre. Il termine "equilibrio" come?qui impiegato, si riferisce allo stato della guaina, in corrispondenza di un tempo sufficientemente lungo dopo l'estrusione, in modo tale che non si verifica sostanzialmente alcuna variazione nel modulo entro la durata utile del cavo. Perci?, in seguito a rilascio del carico longitudinale, se il modulo di equilibrio (E ) ? basso, allora non si verifica sostanzialmente nessuna contrazione, ed alle fibre ?t impartita una forza di compressione sostanzialmente zero, l?equilibrio ? solitamente ottenuto in segui-?<*?? >to a raffreddamento della guaina estrusa alla temperatura ambiente, ma un ulteriore rilassamento pub pure verificarsi dopo tale tempo, in taluni casi. Quanto rapidamente un ma^-teriale raggiunge il suo EQ e quanto basso ? il suo valore, sono considerazioni di importanza pratica critica. Il tempo dovr? essere ragionevolmente breve, dell'ordine del tempo di trattamento, e E e dovr? essere prossimo a zero.

Un materiale che si ? trovato essere adatto relativamente a ci? per l?impiego in qualit? di una guaina interna ? il polivinil cloruro o FVC. Il processo di estrusione impiegante la tecnica inventiva sar? ulteriormente illustrato tramite il seguente esempio.

ESEMPIO

Facendo riferimento alla figura 2, nastri di fibre ottiche 21 passano attraverso l'estrusore 22, in cui viene iniettato il composto di riempimento.Questo composto di riempimento ha vantaggiosamente la composizione elencata nella seguente Tabella 1. l?estrusore estrude pure la guaina interna 23 sui nastri aventi il composto di riempimento disposto negli interstizi in essi, e la guaina passa quindi attraverso la filiera di dimensionamento 24. Il diametro esterno d?lia guaina ? di approssimativamente 0,310 pollici (7,87 mm) ed il diametro interno ? di approssimativamente 0,250 pollici (6,35 ima). La guaina viene estrusa ad una teraperatura di approssimativamente 193?C, con una velocit? di , circa 5,9 pollici (15 cm) al secondo. La composizione del ma-- teriale della guaina ? indicata nella seguente Tabella 2.

La guaina ? quindi raffreddata facendola passare attraverso un canale d'acqua 25, avente una lunghezza di approssimativamente 40 piedi (circa 12 m). E* adatta una temperatura dell'acqua entro l'intervallo da 50 a 70?P (da 10 a 21?C). Altri strati del cavo, che possono includere altre guaine, elementi di resistenza, strati di armatura, camicie esterne, eccetera sono quindi applicati come ? illustrato schematicamente da 26. Il cavo passa quindi attraverso il rullo 28 di trascinamento, che mantiene una trazione adatta sulla guaina per impedire la summenzionata contrazione. Si ? trovato che una forza di trazione sulla guaina di approssimativamente da 0,5 a 1 libbra (da 2,2 a 4,4 Newton) ?^relativamente a ci?, adatta. ^1 cavo passa quindi sul rocchetto di avvolgimento 29. Si ? trovato che un periodo trascorso di approssimativamente 90 secondi dall'estrusione della guaina,interna alla uscita dall'argano di trascinamento ? sufficiente peroh? la guaina di PVC risulti sostanzialmente completamente rilassata; in altre parole, sostanzialmente nessuna sollecitazione di compressione ? presente nella guaina, e perci? sostanzialmente nessuna perdita di microflessione ? <? >indotta nelle fibre ottiche in essa

TABELLA I

Composizione <?el gel di riempimento<-- >? -Componenti Parti in peso Copolimero a blocchi di stireneetilene-butilene (Kraton G 1650) 7

Olio minerale (naftenico)

(Drakeol 35) 93 Antiossidante

(Irganox 1035) 0,2

Tabella 2

Composizione della guaina

Componenti Parti in peso P?livinil cloruro 100 Diundecil ftalato 30 solfato di piombo tribasico 7 triossido di antimonio 2 Stearato di piombo bibasico 0,4 N,N '-etilene bis stearammide 0,4

E<1 >pure possibile avvolgere il cavo in guaina direttamente su un rocchetto di avvolgimento prima di altre operazioni di formazione del cavo. In questo caso} una porzione del tempo di rilassamento richiesto pu? essere ottenuta dopo l'avvolgimento sul rocchetto. Ci? riduce od elimina il raffreddamento richiesto tramite il canale di acqua, ad esempio, la guaina potr? quindi essere avvolta con <'? >una trazione sufficiente ad impedire deformazione, come si ? osservato precedentemente, quando il cavo si raffredda a temperatura ambiente sul rocchetto. Alternativamente, od addizionalmente, possono essere impiegati altri metodi di raffreddamento e tensionatura. Nel caso in cui le altre operazioni di formazione del cavo siano eseguite in linea, come ? illustrato, prima dell?avvolgimento su rocchetto, allora ? desiderabile che la guaina interna abbia a subire "rilassamento " per ottenere sollecitazione di compressione sostanzialmente nulla prima della applicazione degli strati rimanenti del cavo. Ci? pu?Jessere facilmente ottenuto nel caso del PVC per i tempi di trattamento tipicamente interessati. Tuttavia, anche dopo la fabbricazione, gli strati esterni alla guaina interna possono in taluni casi supportare pure sollecitazioni di compressione residue prodotte dalla guaina interna, impedendo la trasmissione delle sollecitazioni alle fibre.

In ogni caso, al fine di impedire deformazione di una fibra ottica di silice tipica avente un diametro esterno (del rivestimento) nell'intervallo da 90 a 150 micron^ desiderabile mantenere la forza di compressione longitudinale trasmessa a ciascuna fibra ad almeno 0,001 libbre (455 dine) e preferibilmente inferiore a 0,0001 libbre (44,5 dine).

Si deve notare che questa forza ?<L>una funziona della sollecitazione r^siduja della guaina interna all ' equilibrio , moltiplicata per il coefficiente di accoppiamento della guaina alla fibra. La summenzionata solle citazione sostanzialmente nulla della guaina interna ? tipicamente ottenuta per un tempo di rilassamento che ? inferiore al tempo di fabbricazione rimanente del cavo dopo l ' estrusione della guaina interna; questo tempo ? tipicamente inferiore a due minuti. Tuttavia, rilassamento parziale pu? verificarsi durante l<e>operazione di applicazione della guaina, come si b osservato precedentemente , ulteriore rilassamento verificand osi dopo che il

cavo ? stato avvolto su un rocchetto , come si ? in precedenza osservato . Ci? ? in contrasto con la struttura di cavo riempita della tecnica nota, in cui la sollecitazione ? tipicamente mantenuta nella guaina interna per lunghi periodi di tempo dopo la fabbricazione e l ' installazione^ ad essa contrapponendo -si elementi di rinforzo nel cavo. Nella presente struttura, tipicamente nessun elemento entro la guaina interna, od annegato in essa, mantiene un carico longitudinale complessivo sostanziale nelle condizioni di servizio previste del cavo.

La scelta di un materiale per la guaina avente una sollecitazione sostanzialmente zero all ' equilibrio ( prodotta tramite elevata flessibilit? a scorrimento o, in altre parole, tramite un basso modulo viscoelastico) pu? essere attuata secondo tecniche di analisi note; si veda

ad esempio '' Strain Control and Stress Measurement for

Relaxation" in Greep And Relaxation of Nonlinear Viscoelastic i

Materials, W.N. Findley et al., North-Holland Publishing Company-, ,.New York (1976). Possono pure essere impiegate misurazioni

? del modulo in funzione della frequenza delle sollecitazioni ' applicate. Vantaggiosamente, il valore del modulo nella cosiddetta zona "di tetto o costante" per il materiale ? sufficientemente <">basso da produrre deformazione sostanzialmente nulla delle fibre; si vedano i capitoli 13-14 di Viscoelastic Properties Of Polymers, Third Edition J.De Ferry, Wiley &

Sons Publishers, New York (1976).

essere impiegato in altre situazioni. Ad esempio, tenendo presente il fatto che una guaina a basse sollecitazioni pu? essere applicata su una fibra ottica, il requisito ?i mante-nere un gioco fra una o pi? fibre e la guaina circostante risulta<, >eliminato od almeno ridotto, anche in cavi in cui non viene impiegato un materiale di riempimento. Ci?, ad esempio, pu? fornire un cavo pi? compatto oppure libert? di fabbricazione o progettazione, in quanto non ? necessario mi gioco o spazio interno per le fibre. In aggiunta, bench? in qualit? di forma di realizzazione esemplificativa sia stata rappresentata una guaina interna, altri strati di guaina possono pure vantaggiosamente impiegare la presente invenzione. In altre parole, uno strato di guaina successivo pu? essere applicato sugli strati sottostanti del cavo, in modo tale che la guaina sia accoppiata a fibre ottiche. La tecnica presente pu? essere vantaggiosamente impiegata per eliminare deformazioni che,in caso contrario,si verificherebbero a causa dell'applicazione di anche tale strato di guaina. Come si ? osservato precedentemente, la presente tecnica e la strutili ra di cavo risultante eliminano tipicamente la necessit? di avere elementi di rinforzo a compressione longitudinale. Tuttavia, possono essere impiegati elementi di rinforzo per altri scopi, come ad esempio per aumentare la resistenza tensile. Tutte queste variazioni e deviazioni dagli insegnamenti della presente invenzione sono considerate rientranti entro -lo spirito ed ambito protettivo dell?invenzione stessa.

o C*u& c> KU/si\Jincm c=>

1'. Procedimento per fabbricare un cavo a fibre ot-<?>-tiche, tramite fasi comprendenti 1<1 >applicazione di una guaina di materiale polimerico per circondare una o pi? fibre ottiche, in modo da accoppiare almeno una di dette fibre a detta guaina, caratterizzato dal fatto che la sollecitazione di compressione longitudinale di detta guaina all?equilibrio ? sufficientemente, piccola da produrre deformazione sostanzialmente zero di dette fibre, e dal fatto che una trazione longitudinale viene applicata a detta guaina finche non h sostanzialmente ottenuto detto equilibrio.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guaina ? applicata ad una temperatura elevata e detto equilibrio ? raggiunto sostanzialmente in seguito a raffreddamento di detta guaina sino alla temperatura ambiente.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta guaina viene applicata mediante estrusione .

7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta guaina ? costituita da un nastro longitudinale .

8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta sollecitazione di com-pressione all ' equilibrio produce <? >una forza di compressione longitudinale inferiore a 445 dine su dette fibre, aventi un diametro del rivestimento nell ' intervallo da 90 a 150 micron.

9 . Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che l 'accoppiamento di detta guaina e di dette fibre viene prodotto tramite materiale flessibile disposto negli interstizi entro detta guaina. x cfcefcte juuaaJte^xoAe. X E<j>uLfcTa?<Q>u dU j?.v d&BSt 'S^U&? ? 10. Apparecchiatura per realizzare il ' ^ <?>????<1??? mento secondo la rivendicazione 1 , comprendente una guaina int cimac i i un materiale polimer^erT circondante una o pi? fibre ottiche e?^a?gnt^cm coefficiente di accoppiamento con almenp^t?fia di d ette ^fi^re di almeno 0 ,01 , caratterizzata dal fatto che detta guaina, irT"a??enza di e-.ementi di rinforzo a compressione longitudinali entro'

stanzialmente in seguito a raffreddamento di detta guai]

\ t t

STJ?O alla temperatura ambiente.

6. Procedimento secondo la rivend^??zione 1 , caratterlvzzato dal fatto che detta guaina viejtfe applicata mediante est>cusione ?

Jl . Procedimento secondo/la rivendicazione 1 , caratterizzato dal\fatto che detta guaina ? costituita da un nastro longitudinajsa .

8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto ydhe\detta sollecitazione di compressione all <1 >equilibri<l>o producV una forza di compressione longitudinale inferiore a 445 dine >eu dette fibre , aventi un diametro del/ri vestimento nell ' intervallo da 90 a 150 micron.

9 . Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che l 'accoppiamento detta lina e di dette fibre viene prodotto tramite materiale -?? n e .zi i

Jio , JCJUuU GCt?fo ^ i'ta'TCL ottACa> ^?UbCcu ??.?&???*> ?fi puze&G?? smeri-h) f?.V . <i ; --- ? ? , M - / ???'?' n r n<?i >vrrhr<p>n <T>^t?l<B>U<Q>i'l<, >il ? -Uu O?AJZ? .m ji<'>Dna- ofcti<?>ce^

prnr.pdi mpntn a?aoa4a la ri v UJI? 1 ??^???? r> 1 , comprendente una guaina interna di un materiale polimerico circondante una o pi? fibre ottiche ed avente un coefficiente di accoppiamento con almeno una di d ette fibre di almeno 0 ,01 , caratterizzata dal fatto che detta guaina, in assenza di e-* L

lementi di rinforzo a compressione longitudinali entro

Claims

detta guaina od annegati in essa, trasmette a dette fibre

una sollecitazione di compressione longitudinale sufficien-

temente piccola da determinare deformazione sostanzialmente

nulla di dette fibre.

?d? eedb?> ^ C&UJCLO Jk* tjV(U*-cU ca -lti, Apparecchiatura aecundu-l?a plvea&XiilA-nsL XX

????? IO , caratterizzata dal fatto che detta guaina interna

comprende polivinil<" >cloruro.

? CCiira

l?^. fippnrncrhintn m secondo la rivendicazione

44. caratterizzata dal fatto che 1'accoppiamento di detta

guaina e di dette fibre viene prodotta sostanzialmente

tramite materiale flessibile disposto negli interstizi entro

detta guaina, detto materiale impedendo sostanzialmente la

entrata dell'acqua in detta guaina?.

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