BRPI0622013A2

BRPI0622013A2 - fibra óptica tamponada, método para controlar a dispersão de calor de uma fibra óptica, e, uso de um material

Info

Publication number: BRPI0622013A2
Application number: BRPI0622013-4A
Authority: BR
Inventors: Alexis Debut; Davide Sarchi; Enrico Consonni; Martino Travagnin
Original assignee: Prysmian Spa
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2011-12-20
Also published as: EP2069253A1; CN101588999A; AU2006348909A1; CN101588999B; AU2006348909B2; AR062951A1; EP2069253B1; BRPI0622013B1; CA2664261A1; WO2008037291A1; CA2664261C; US20090274424A1; ES2745077T3; US8189979B2; PL2069253T3

Abstract

FIBRA óPTICA TAMPONADA, MéTODO PARA CONTROLAR A DISPERSãO DE CALOR DE UMA FIBRA óPTICA, E, USO DE UM MATERIAL. Uma fibra óptica tamponada compreendendo um guia de ondas ópticas, pelo menos um revestimento externo (2) circundando dito guia de ondas ópticas (1) e um revestimento tampão (4) circundando dito pelo menos um revestimento externo (2, 3), em que o dito revestimento tampão é um revestimento tampão hermético feito de um material tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm3, uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/mK e compreendendo uma matriz polimérica e uma carga inorgânica.

Description

"FIBRA ÓPTICA TAMPONADA, MÉTODO PARA CONTROLAR A DISPERSÃO DE CALOR DE UMA FIBRA ÓPTICA, E, USO DE UM MATERIAL"

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO Campo da invenção

A presente invenção refere-se a uma fibra óptica tamponada e um método para melhorar o seu tempo de vida.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se a uma fibra óptica tamponada, compreendendo um revestimento tampão hermético e um método para melhorar seu tempo de vida sob elevada potência e curvatura de pequeno diâmetro, melhorando a remoção de energia dela. Descrição Da Técnica Relacionada

Uma fibra óptica geralmente compreende um núcleo circundado por uma cobertura (a seguir ambos coletivamente referidos como "guia de ondas ópticas), ditos núcleo e cobertura sendo preferivelmente produzidos de vidro, e pelo menos um revestimento externo.

Em muitos exemplos, os revestimentos externos são dois. O revestimento externo contatando diretamente o guia de ondas ópticas é chamado de "primeiro revestimento" ou "revestimento primário" e o revestimento externo sobrejazendo o primeiro é chamado de "segundo revestimento" ou "revestimento secundário". Tipicamente, ditos primeiro e segundo revestimentos são produzidos de material polimérico.

Certas aplicações requerem que a fibra óptica seja ainda revestida por um revestimento tampão provido sobre o pelo menos um revestimento externo.

Tipicamente, uma fibra óptica tamponada pode ser usada como componente semiacabado para formar um cabo em associação com outros componentes quando requerido pelo uso.

Em algumas aplicações, a fibra óptica tamponada pode ser usada como tal para atuar como um cabo. Exemplos destas aplicações são aplicações internas e em prédios, terminação de cabo, fios flexíveis de conexão, fios com conectores em cada ponta e, mais geralmente, aquelas aplicações implicando em fibra óptica ser submetida a tensão mecânica e de atrito adicionais, com freqüência repetidas no tempo.

Quando dito revestimento tampão é fornecido em contato com o pelo menos um revestimento externo é dito "tampão apertado", quando dito revestimento tampão é na forma de um tubo tendo um diâmetro interno maior do que o diâmetro do revestimento externo total é dito "tampão folgado".

Sikora et al. ("Reduction in fibre reliability due to high optical power", Electronics Letters, 10 de Julho de 2003, vol. 39, No. 14) revela que testes de alta potência de curvatura de 180° em amostras de fibra óptica de modo único mostram que algumas fibras podem sofrer avaria catastrófica em potência óptica tão baixa quanto 0,5 W em diâmetros de curvatura de 13 mm. A avaria nas curvaturas da fibra é dirigida por um aumento na temperatura quando a potência perdida na curvatura é absorvida pelo revestimento.

O fenômeno causado, por exemplo, pela curvatura acidental de uma fibra em arcos com pequeno raio ou por um excesso de energia transmitida, pode ser também referido como "fuga térmica". Parte do raio de luz guiado escapa do núcleo da fibra e cruza as camadas protetoras, onde é, pelo menos parcialmente, absorvido e o processo de absorção aquece os materiais de revestimento.

A US 2004/0175086 ensina que uma parte da energia luminosa de entrada pode ser incidente sobre a interface núcleo/cobertura em um ângulo menor do que o ângulo crítico de incidência. Sob tal ocorrência, esta energia luminosa passa do núcleo e continua através da interface entre a cobertura e o revestimento, porque o revestimento convencional tem um índice mais elevado de refração do que aquele da cobertura. Esta energia luminosa pode ser absorvida pelo revestimento ou quaisquer materiais circundantes e convertida em energia térmica. A energia térmica pode causar avaria localizada na fibra óptica e materiais circundantes, o que reduz significativamente a vida operacional da fibra. Isto é particularmente resultante de aplicações de elevada potência, tais como, mas não limitadas àquelas em que o sinal de transmissão tem uma potência acima de 0,5 W. Da mesma forma, uma forte curvatura, tal como uma tendo um raio ou torcedura menor do que cerca de 10 mm, pode causar propagação de energia do sinal ao longo do núcleo a ser injetado dentro da cobertura. Repetindo, a energia luminosa escapando é convertida em calor ao deixar a cobertura, o que pode superaquecer uma parte localizada da fibra de transmissão óptica, resultando em falha prematura.

A US 2004/0175086 sugere resolver este problema com uma fibra de transmissão óptica, compreendendo:

um núcleo tendo um primeiro índice de refração; um material de cobertura localizado em torno de dito núcleo e tendo um segundo índice de refração menor do que dito primeiro índice de refração;

um primeiro material de revestimento localizado em torno de uma primeira parte de dito material de cobertura e tendo um terceiro índice de refração maior do que o segundo índice de refração; e

um segundo material de revestimento localizado em torno de uma segunda parte de dito material de cobertura e tendo um quarto índice de refração menor do que dito segundo índice de refração.

O requerente observa que uma desvantagem desta fibra é a necessidade de cuidadosamente selecionar os índices de refração das camadas de revestimento, o que claramente limita a escolha dos primeiro e segundo materiais de revestimento. Além disso, esta fibra tem também a desvantagem de não pode ser "completamente encamisada" com um revestimento tampão apertado, o que impediria a dissipação do escapamento de energia luminosa do segundo material de revestimento.

O WO 2004/066007 mostra uma fibra óptica que pode estabilizar-se e propagar luz de elevada potência sem causar avaria e similares à fibra óptica, mesmo se a fibra óptica for temporariamente curvada com diâmetros de pequena curvatura, através do uso de material de revestimento com pouca absorção da luz que escapou da fibra óptica, em particular através do uso de resina curada por UV transparente como o material de revestimento. Alternativamente, a camada de revestimento da fibra óptica é formada por uma camada de revestimento primária produzida de resina curada por ultravioleta, camada de revestimento secundária e camada colorida, em que a camada colorida intermitentemente não reveste a camada de revestimento secundária em uma parte da direção da circunferência.

O requerente observa também que esta fibra tem a desvantagem de não pode ser "completamente encamisada" com um revestimento tampão apertado, o que impediria a dissipação do escapamento da energia luminosa do segundo material de revestimento.

I.A. Davies et al. ("Optical fibres resilient to failure in bending under high power", ECOC 2005 Proceedings, Vol. 3, 471-472) propõe um revestimento primário interno de acrilato de índice refrativo reduzido para superar o modo de falha devido a elevada potência e curvatura hermética simultâneas. Entretanto, embora a resistência mais elevada deste modo de falha seja provida pelo revestimento com índice refrativo mais baixo, os Autores sugerem que um índice intermediário pode ser praticamente vantajoso, considerando-se a proteção de elementos de redes a jusante da curvatura.

O requerente assim observou que permanece uma necessidade de uma fibra óptica "completamente encamisada" com um revestimento tampão apertado não impedindo a dissipação da energia luminosa escapando do segundo material de revestimento e/ou dissipação de energia térmica derivada dele.

A US 2003/133679 refere-se a uma fibra óptica incluindo um núcleo de vidro ou plástico (ou guia de ondas), uma cobertura sobre o guia de ondas, um revestimento primário sobre a cobertura e um revestimento secundário sobre o revestimento primário. A fibra óptica é revestida com uma composição de revestimento tampão apertado retardante de chama. O revestimento tampão apertado pode ser livre de halogênio ou substancialmente livre de halogênio. Os retardantes de chama livres de halogênio que foram constatados serem úteis são plastificantes retardantes de chama e oligômeros de acrilato retardantes de chama.

A U.S. 6.215.931 refere-se a elastômeros de poliolefina termoplásticos flexíveis para tamponar um elemento de cabo de telecomunicação. Dito material de poliolefina termoplástico pode também conter cargas orgânicas ou inorgânicas. Uma redução na densidade do material é vantajosa por que permite uma redução no peso do cabo. O material de tampão é livre de halogênio e pode ser produzido de retardante de chama.

O requerente encarou o problema de proteção das fibras ópticas de avarias surgindo de calor originado no interior da fibras pela luz transportada através delas. Particularmente, o requerente encarou o problema de fornecer este tipo de proteção por meio de uma solução aplicável em uma fibra óptica sem alterar as características químicas ou físicas do pelo menos um revestimento ou revestimentos externos, e/ou da camada de cobertura da fibra.

O requerente percebeu que a função de proteger a fibra de dito calor gerado internamente pode ser realizada por um revestimento tampão feito de um material dotado com propriedades físicas específicas.

Sumário da Invenção

A presente invenção refere-se a uma fibra óptica tamponada compreendendo um revestimento tampão apertado e um método para melhorar seu tempo de vida, mesmo sob elevada potência e/ou na presença de curvatura de pequeno diâmetro.

O requerente observou que um tampão aplicado sobre a fibra não somente não impede a dissipação de calor, mas sem dúvida ajuda a transferir o calor para o exterior da fibra sem causar superaquecimento indesejado na fibra, contanto que tal tampão seja feito de um material capaz de suportar a temperatura e de efetivamente transmitir o calor.

O tempo de vida de uma fibra óptica pode ser melhorado fornecendo-se um revestimento tampão apertado com uma densidade maior do que um valor predeterminado, em combinação com uma condutividade térmica mais elevada do que um valor predeterminado. Outra propriedade física útil para caracterizar um material de revestimento tampão apertado capaz de remover a energia de uma fibra óptica é a difusibilidade térmica.

Nas presentes reivindicações da descrição, como "elevada potência" pretende-se significar um sinal de transmissão tendo uma potência de pelo menos 0,15 W, por exemplo, de 1 ou 2 W;

"curvatura de pequeno diâmetro" pretende-se significar uma curvatura em U tendo um raio igual a ou menor do que 15 mm; tipicamente, dito raio pode ser de 12 a 4 mm;

"densidade" pretende-se significar o raio de massa para volume; a unidade de medida é Kg/dm ;

"difusibilidade térmica" destina-se a relação de condutividade térmica para capacidade térmica volumétrica; a unidade de medida é m

2/(sec-10"6); a difusibilidade térmica é a medida da maneira que o calor flui através de um material para o outro lado; a condutividade térmica também fornece a indicação da capacidade de um material ajustar sua própria temperatura àquelas circundantes; "condutividade térmica" pretende-se significar a propriedade física de um material que denota sua capacidade para transferir calor através de sua espessura; a unidade de medida é W/m-K;

"fibra de modo único" pretende-se significar uma fibra óptica através da qual somente um modo propagar-se-á como definido em IIXJ-T G.652. B;

Para fins da presente descrição e das reivindicações que seguem, exceto onde de outro modo indicado, todos os números expressando valores, quantidades, porcentagens e assim por diante, são para ser entendidos como sendo modificados em todos os exemplos pelo termo "aproximadamente". Também, todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximo e mínimo descritos e incluem quaisquer faixas intermediárias deles, que podem ou não ser especificamente enumeradas aqui.

Descrição Detalhada da Invenção

Em um primeiro aspecto, a presente invenção provê uma fibra óptica tamponada compreendendo um guia de ondas ópticas, pelo menos um revestimento externo circundando dito guia de ondas ópticas e um revestimento tampão circundando dito pelo menos um revestimento externo, em que dito revestimento externo é um tampão apertado produzido de um material tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m-K.

Preferivelmente, a densidade do material de revestimento é de 1,2 a 1,7 Kg/dm3.

Mais preferivelmente, a densidade do material de revestimento é de 1,4 a 1,6 Kg/dm3.

Preferivelmente, a condutividade térmica do material de revestimento é de 0,4 a 0,8 W/mK, mais preferivelmente de 0,6 a 0,75 W/mK.

Vantajosamente, o material de revestimento do revestimento tampão apertado de acordo com a invenção, tem uma difusibilidade térmica de pelo menos 0,2 m2 /(sec-10^6 ).

Mais preferivelmente, a difusibilidade térmica do material de revestimento é de 0,2 a 0,3 m2 /(sec-10"6 ).

Preferivelmente, o guia de ondas ópticas de acordo com a invenção é uma fibra de modo único.

Preferivelmente, o guia de ondas ópticas da presente invenção é uma fibra de vidro incluindo um núcleo de vidro circundado por uma cobertura de vidro.

O revestimento tampão apertado da presente invenção pode ter uma espessura de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 650 a 1000 μm, mais preferivelmente de 800 a 900 μm.

Vantajosamente, o material de revestimento tampão apertado da invenção compreende uma matriz polimérica e uma carga inorgânica.

Preferivelmente, a matriz polimérica é selecionada do grupo compreendendo copolímeros de polietileno, polipropileno, etileno-propileno, polímeros e copolímeros de C2 a C8 olefinas (α-olefina), tais como polibuteno, poli(4-metilpenteno-1) ou similares, copolímeros destas olefinas e dieno, copolímero de etileno-acrilato, poliestireno, resina ABS, resina AAS, resina AS, resina MBS, resina de acetato de vinila, resina de fenóxi, poliacetal, poliamida, poliimida, policarbonato, polissulfona, óxido de polifenileno, sulfeto de polifenileno, polietileno tereftalato, polibutileno tereftalato, resina metacrílica e suas misturas.

Em uma forma de realização preferida, dita matriz polimérica é selecionada do grupo consistindo de polímeros e copolímeros de C2 a C8 olefinas (α-olefina), resina de copolímero de etileno-vinil acetato, resina de copolímero de etileno-butil acrilato e suas misturas.

As mais preferidas são resinas baseadas em polipropileno, tais como homopolímeros de polipropileno e copolímeros de etileno-propileno; resinas baseadas em polietileno, tais como polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade, polietileno de cadeia reta de baixa densidade, polietileno de ultra baixa densidade, EVA (resina de etileno-vinil acetato), EEA (resina de etileno-etil acrilato), EBA (resina de etileno-butil acrilato), EMA (resina de copolímero de etileno-metil acrilato), EAA (resina de copolímero do ácido etileno-acrílico) e polietileno de peso molecular ultra elevado; e polímeros e copolímeros de C2 a C6 olefinas (α-olefina), tais como polibuteno e poli(4-metilpenteno-l).

Opcionalmente, as resinas termocuráveis, tais como resina de epóxi, resina de fenol, resina de melamina, resina de poliéster insaturada; resina de alquídio e resina de uréia e borrachas sintéticas, tais como EPDM, borracha de butila, borracha de isopreno, SBR, NIR5 borracha de uretano, borracha de polibutadieno, borracha de acrílico, borracha de silicone e NBR , são incluídas.

Preferivelmente, a carga inorgânica é selecionada de óxidos inorgânicos e hidróxidos, por exemplo, hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio e suas misturas.

Vantajosamente, o hidróxido de magnésio é um hidróxido de magnésio sintético.

Como empregado aqui e nas reivindicações, a expressão "hidróxido de magnésio sintético" destina-se a significar um hidróxido de magnésio em forma de cristalitos hexagonais substancialmente achatados, uniformes tanto em tamanho como na morfologia. Um tal produto pode ser obtido por várias vias sintéticas envolvendo a adição de álcalis em uma solução aquosa de um sal de magnésio e subsequente precipitação do hidróxido por aquecimento em alta pressão (vide, por exemplo, US-4.098.762 ou EP-780.425 ou US-4.145.404).

Vantajosamente, a quantidade de carga inorgânica é de pelo menos 30 % em peso, preferivelmente de 50 % a 80 % em peso, relativa ao peso total da composição do material de revestimento. Com o objetivo de melhorar a compatibilidade entre a carga inorgânica e a matriz polimérica, um agente de acoplamento é preferivelmente adicionado. No caso de a carga inorgânica compreender pelo menos um hidróxido, um agente de acoplamento capaz de aumentar a interação entre os grupos hidroxila e as cadeias de poliolefina, pode ser adicionado à mistura. Este agente de acoplamento pode ser selecionado de: compostos de silano saturados ou compostos de silano contendo pelo menos uma insaturação etilênica; epóxidos contendo uma insaturação etilênica; ácidos monocarboxílicos ou, preferivelmente, ácidos dicarboxílicos tendo pelo menos uma insaturação etilênica, ou seus derivados, particularmente anidridos ou ésteres.

Os compostos de silano preferidos adequados para este fim são: γ-met-acriloxipropil-trimetoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltris (2- metoxietóxi)silano, dimetildietoxissilano, viniltris (2-metoxietóxi)-silano, viniltrimetoxissilano, vinil-trietoxissilano, octiltrietoxissilano, isobutil- trietoxissilano, isobutiltrimetoxissilano e suas misturas.

Os epóxidos preferidos contendo uma insaturação etilênica são: glicidil acrilato, glicidil metacrilato, monoglicidil éster do ácido itacônico, glicidil éster do ácido maleico, vinil glicidil éter, alil glicidil éter ou suas misturas.

Ácidos monocarboxílicos ou dicarboxílicos preferidos, tendo pelo menos uma insaturação etilênica ou seus derivados, como agentes de acoplamento são, por exemplo: ácido maleico, anidrido maleico, ácido fumárico, ácido citracônico, ácido itacônico, ácido acrílico, ácido metacrílico e similares, e anidridos ou ésteres derivados deles ou suas misturas. O anidrido maleico é particularmente preferido.

Os agentes de acoplamento podem ser usados como tal ou pré- enxertados em uma poliolefina, por exemplo, polietileno ou copolímeros de etileno com uma alfa-olefina, por meio de uma reação de radical (vide, por exemplo, a patente EP-530.940). A quantidade de agente de acoplamento enxertado é geralmente de 0,05 a 5 partes em peso, preferivelmente de 0,1 a 2 partes em peso, com relação a 100 partes em peso de poliolefina.

As poliolefinas enxertadas com anidrido maleico são disponíveis como produtos comerciais conhecidos, por exemplo, sob as marcas comerciais Fusabond® (Du Pont), Orevac® (EIf Atochem), Exxelor® (Exxon Chemical), Yparex® (DSM).

Alternativamente, os agentes de acoplamento do tipo carboxílico ou epóxido mencionados acima (por exemplo, anidrido maleico) ou os silanos com insaturação etilênica (por exemplo, viniltrimetoxissilano), podem ser adicionados à mistura em combinação com um iniciador de radical, a fim de enxertar o agente de compatibilidade diretamente na matriz polimérica. Um peróxido orgânico, tal como terc-butil perbenzoato, dicumil peróxido, benzoil peróxido, di-terc-butil peróxido e similares podem, por exemplo, ser utilizados como iniciadores.

A quantidade de agente de acoplamento que pode ser adicionada à mistura pode variar principalmente dependendo do tipo de agente de acoplamento usado e da quantidade de carga inorgânica adicionada, e é geralmente de 0,01 % a 5 %, preferivelmente de 0,05 a 2 % em peso, relativos ao peso total da mistura de polímeros de base.

Outros componentes convencionais, tais como antioxidantes, processando coadjuvantes, lubrificantes, pigmentos, outras cargas, e similares podem ser adicionados ao material de revestimento tampão da presente invenção.

Os antioxidantes convencionais que são adequados para este fim são, por exemplo: trimetildiidroquinolina polimerizada, 4,4'-tio-bis(3- metil-6-terc-butil)fenol; pentaeritritol tetracis[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidróxi- fenil)propionato], 2,2'-tio-dietileno-bis-[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidróxi- fenil)propionato] e similares ou suas misturas. Outras cargas que podem ser usadas na presente invenção incluem, por exemplo, partículas de vidro, fibras de vidro, caulim calcinado, talco e similares ou suas misturas. Os coadjuvantes processados usualmente adicionados à base polimérica são, por exemplo, estearato de cálcio, estearato de zinco, ácido esteárico, cera de parafina, borrachas de silicone e similares ou suas misturas.

A fibra óptica tamponada da invenção pode compreender pelo menos uns revestimentos externos. Preferivelmente, a fibra óptica tamponada da invenção compreende dois revestimentos externos que na seguinte descrição podem também ser referidos como primeiro e segundo revestimentos, o segundo revestimento sendo radialmente externo ao primeiro.

Vantajosamente, um primeiro revestimento externo adequado para a presente invenção pode ser produzido de uma composição de revestimento curável por radiação, compreendendo um oligômero curável por radiação, dito oligômero compreendendo uma cadeia principal derivada de polipropileno glicol e um poliéster poliol baseado em ácido dimérico. Preferivelmente, o oligômero é um oligômero de uretano acrilato compreendendo dita cadeia principal, mais preferivelmente um oligômero de uretano acrilato completamente alifático.

Vantajosamente, o material polimérico de dito segundo revestimento externo é também baseado em uma composição curável por radiação, preferivelmente compatível com a primeira formulação de revestimento. Por exemplo, se o primeiro revestimento primário externo tiver uma base acrílica, o segundo revestimento externo deve preferivelmente ter uma base acrílica também.

Em uma forma de realização da presente invenção, o diâmetro do guia de ondas ópticas pode ser de 120 μηι a 130 μηι. A espessura do primeiro revestimento externo pode ser de 25 μηι a 35 μηι, enquanto a espessura do segundo revestimento externo tipicamente pode ser de 10 μm a 30 μm.

Em outra forma de realização da invenção, o diâmetro do guia de ondas ópticas pode ser de 120 μηι a 130 μηι. A espessura do primeiro revestimento 2 pode ser de 18 μηι a 28 μηι, preferivelmente de 22-23 μm, enquanto a espessura do segundo revestimento 3 pode ser de 10 μm a 20 μm, preferivelmente de 15 μm.

Em um segundo aspecto, a presente invenção provê um método para controlar a dispersão de calor de uma fibra óptica, compreendendo um guia de ondas ópticas, fornecendo-se a fibra óptica com um revestimento tampão em contato direto com dita fibra óptica, dito revestimento tampão sendo produzido de um material de revestimento tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m.K.

Em outro aspecto a presente invenção refere-se ao uso de um material tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m.K como a energia removendo o revestimento tampão apertado de uma fibra óptica tamponada.

Preferivelmente, a condutividade térmica do material de revestimento é de 0,4 a 0,8 W/m.K, mais preferivelmente de 0,6 a 0,75 W/m.K.

Vantajosamente, o material de revestimento do revestimento tampão apertado de acordo com a invenção tem uma difusibilidade térmica de pelo menos 0,2 m /(sec-10^6).

Mais preferivelmente, a difusibilidade térmica do material de revestimento é de 0,2 a 0,3 m /(sec-10-6 ).

Vantajosamente, o material acima descrito é usado como revestimento tampão apertado com uma espessura de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 650 a 1000 μm, mais preferivelmente de 800 a 900 μm.

A presente invenção deve ser ainda descrita com referência aos seguintes exemplos e figuras em que:

A Figura 1 esquematicamente mostra uma fibra óptica tamponada de acordo com a invenção:

A Figura 2 mostra a instalação experimental usada para investigar o comportamento de uma fibra óptica tamponada.

Como na Figura 1, uma fibra óptica tamponada de acordo com a invenção compreende um guia de ondas ópticas de vidro 1 (núcleo + cobertura), um primeiro revestimento externo 2, também conhecido como revestimento primário, disposto para circundar dito guia de ondas 1, e um segundo revestimento externo 3, também conhecido como revestimento secundário, disposto para circundar dito primeiro revestimento 2. Um revestimento tampão apertado 4 é disposto para contato direto circundante com dito segundo revestimento externo 3.

O diâmetro da fibra óptica é de 250 μm com a espessura do primeiro revestimento externo de 32,5 μm, enquanto a espessura do segundo revestimento externo tipicamente pode ser de 27,5 μm.

Em outra forma de realização da invenção, a espessura dos primeiro e segundo revestimentos externos pode ser reduzida a um diâmetro total de 200 μm. Em cada caso a espessura do primeiro revestimento 2 pode ser de 22-23 μm, enquanto a espessura do segundo revestimento 3 pode ser de 15 μm. Tipicamente, a espessura do revestimento tampão apertado 4 é de modo a trazer o diâmetro da fibra óptica tamponada a um valor de 0,8 ou 0,9 mm.

Por exemplo, o primeiro revestimento 2 é feito de uma composição curável por radiação, compreendendo um oligômero curável por radiação como descrito pelo WO 01/05724.

Um exemplo de uma formulação utilizável como segundo revestimento da invenção é aquela comercializada sob o nome DeSolite® 3471-2-136 (DSM).

A fibra óptica tamponada da invenção pode ser produzida de acordo com técnicas conhecidas. Por exemplo, o processo de produção pode ser realizado em duas etapas, a primeira compreendendo as subetapas de retirar o guia de ondas ópticas e revesti-la com pelo menos um revestimento externo. No final desta primeira etapa a fibra óptica não tamponada resultante é coletada em um carretei e preparada para a segunda etapa. Dita segunda etapa compreende a deposição do revestimento tampão apertado, por exemplo, por extrusão.

Exemplos de parâmetros para realizar a extrusão do tampão apertado da invenção são como a seguir:

diâmetro interno da ponta 0,35 mm diâmetro externo da ponta 0,45 mm

diâmetro interno da matriz cônica 0,85mm (para fibra tamponada de 0,8 mm)

diâmetro interno da matriz cônica 0,95mm (para fibra tamponada de 0,9 mm)

velocidade da linha: 100 m/min - perfil térmico: Zona 1:150°C / Zona 2:160°C / Zona 3:170°C / Colar: 180°C / Cabeça: 180°C / Matriz: 180 0C

Cuba de resfriamento: 9m de água a 25 0C Tensão de desenrolar da fibra: 60 g

Tensão de enrolar da fibra tamponada: 150 g

Exemplo 1

Composição 1-4

Os materiais de revestimento tampão apertado de acordo com a invenção foram produzidos como exposto na Tabela 1.

Tabela 1

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Escorene™ UL = Vinil acetato de etileno com 19 % de vinilacetato (da ExxonMobil);

Kisuma™ 5-A = hidróxido de magnésio sintético (da KYOWA Chemical Industry Co., LTD);

Martinal™ OL-107/LE = hidróxido de alumínio (da Albemarle);

Vestamide™ 1670 = poliamida 12;

Grilamid™ L 20 LF = poliamida carregada de grafite 12.

A quantidade do material é fornecida em ppc

As composições 3 e 4 são fornecidas como comparações.

Na seguinte Tabela 2 são fornecidas algumas propriedades das composições da Tabela 1.

Tabela 2

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Exemplo 2 Análise das falhas da fibra óptica tamponada

As fibras ópticas tamponadas foram testadas pela instalação descrita por I. M. Davies et ai. supra, e esboçadas na Figura 2. A fibra óptica tamponada (6) a ser testada foi conectada em um laser (5) com uma saída de energia de IW e posicionada com um raio de curvatura mínimo de 4 mm por um dispositivo de curvar (8). O aquecimento da parte curvada da fibra óptica tamponada foi medido por uma câmera térmica (9), enquanto a aparência da fibra óptica tamponada durante o teste foi registrada por uma câmera de formação de imagem (7). A temperatura máxima alcançada pelas fibras e o seu comportamento foram medidos.

Duas fibras ópticas comerciais SM Light (da Prysmian Cavi e Sistemi Telecom) com DeSolite® 3471-1-129, como primeiro revestimento externo, e DeSolite® 3471-2-136, como segundo revestimento externo, foram testadas de acordo com a instalação examinada acima. A primeira (Fl) foi provida com um revestimento tampão folgado produzido com a composição 1 do Exemplo 1, enquanto a segunda (F2) foi provida com um revestimento tampão apertado (diâmetro final: 900 μηι) produzido com a mesma composição.

As duas fibras tamponadas foram testadas na instalação citada acima. Fl queimou após 3 horas, enquanto F2 resultou apenas plastificada, isto é, amolecida ao ponto de tornar-se moldável, porém sem deterioração substancial do formato, 20 horas.

O experimento mostrou que uma fibra revestida de tampão folgado não é capaz de suportar a quantidade de energia dissipada provida no teste, enquanto a fibra revestida de tampão apertado é capaz de suportar as condições experimentais com apenas insignificante alteração do tampão, que não comprometeria operação adicional da fibra.

Uma possível interpretação de tal resultado de teste é que o revestimento tampão apertado, com os valores de densidade e condutividade térmica selecionados, é capaz de permitir que o calor gerado internamente pela elevada energia de transmissão seja dissipado no para fora da fibra, enquanto a construção de tampão folgado provê uma espécie de isolação térmica da fibra, resultando no superaquecimento e queima do revestimento.

A mesma espécie de fibra óptica comercial como acima foi provida com um revestimento tampão apertado (diâmetro final: 900 μηι) produzido com a composição 3 do Exemplo 1 (F3) e testada de acordo com a instalação examinada acima. O revestimento tampão de F3 fundiu em pouco tempo e queimou após 1,5 horas.

Numerosas diferentes fibras ópticas tamponadas herméticas foram testadas de acordo com a instalação examinada acima e os resultados são fornecidos na seguinte Tabela 3.

Tabela 3

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SM Light (1): com DeSolite® 3471-1-129 como primeiro revestimento externo e DeSolite® 3471-2-136 como segundo revestimento externo (da Prysmian Cavi e Sistemi Telecom); SF-SMF: da Samsung; Allwave™: da Lucent Technologies; Anywave®: fibra de modo único de baixo pico de água da Optomagic;

SMF28™: fibra óptica de modo único da Corning;

SM Light (2): com DeSolite® 6D1-78 como primeiro revestimento externo e DeSolite® 3471-2-136 como segundo revestimento externo (da Prysmian Cavi e Sistemi Telecom)

Independente das características do revestimento ou revestimentos externos, as fibras ópticas tamponadas com um tampão apertado de acordo com a invenção são capazes de suportar elevada energia enquanto em configuração de pequena curvatura sem avarias substanciais, tais como fundição da camada de tampão ou queima.

Claims

1. Fibra óptica tamponada, caracterizada pelo fato de compreender um guia de ondas ópticas, pelo menos um revestimento externo circundando dito guia de ondas ópticas e um revestimento tampão circundando dito pelo menos um revestimento externo, em que o dito revestimento tampão é um revestimento tampão apertado produzido de um material tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm3 e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m.K.

2. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da densidade do material de revestimento ser de 1,2 a 1,7 Kg/dm3.

3. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato da densidade do material de revestimento ser de 1,4 a 1,6 Kg/dm3.

4. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da condutividade térmica do material de revestimento ser de 0,4 a 0,8 W/m.K.

5. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato da condutividade térmica do material de revestimento ser de 0,6 a 0,75 W/m.K.

6. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do material de revestimento do revestimento tampão apertado ter uma difusibilidade térmica de pelo menos 0,2 m2 /(sec-10^6 ).

7. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato da difusibilidade térmica do material de revestimento ser de 0,2 a 0,3 m2/(sec-10"6).

8. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do guia de ondas ópticas ser uma fibra de modo único.

9. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do revestimento tampão apertado ter uma espessura de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 450 a 1000 μm.

10. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato do revestimento tampão apertado ter uma espessura de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 800 a 900 μm.

11. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do material de revestimento tampão apertado compreender uma matriz polimérica e uma carga inorgânica.

12. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato da matriz polimérica ser selecionada do grupo compreendendo copolímeros de polietileno, polipropileno, etileno-propileno, polímeros e copolímeros de C2 a C8 olefinas (α-olefina), copolímeros destas olefinas e dieno, copolímero de etileno-acrilato, poliestireno, resina ABS, resina AAS, resina AS, resina MBS, resina de acetato de vinila, resina de fenóxi, poliacetal, poliamida, poliimida, policarbonato, polissulfona, óxido de polifenileno, sulfeto de polifenileno, polietileno tereftalato, polibutileno tereftalato, resina de metacrílica e suas misturas.

13. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato da matriz polimérica ser selecionada do grupo consistindo de polímeros e copolímeros de C2 a Cs olefinas (α-olefina), resina de copolímero de etileno-vinil acetato, resina de copolímero de etileno-butil acrilato e suas misturas.

14. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato da carga inorgânica ser selecionada de óxidos e hidróxidos inorgânicos.

15. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato da carga inorgânica ser hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio ou suas misturas.

16. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato da carga inorgânica ser hidróxido de magnésio, um hidróxido de magnésio sintético.

17. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato da carga inorgânica estar em uma quantidade de pelo menos 30% em peso em relação ao peso total da composição do material de revestimento.

18. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato da carga inorgânica estar em uma quantidade de 50% a 80% em peso em relação ao peso total da composição do material de revestimento.

19. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender um primeiro revestimento externo produzido de uma composição de revestimento curável por radiação compreendendo um oligômero curável por radiação, dito oligômero compreendendo uma cadeia principal derivada de polipropileno glicol e um poliéster poliol baseado em ácido dimérico.

20. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender um segundo revestimento externo produzido de uma radiação curável compatível com um primeiro material de revestimento.

21. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do guia de ondas ópticas ter um diâmetro de 120 μm a 130 μm.

22. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato do primeiro revestimento externo ter uma espessura de 25 μm a 35 μm.

23. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato do segundo revestimento externo ter uma espessura de -10 μm a 30 μm.

24. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do guia de ondas ópticas ter um diâmetro de 120 μηι a -130 μm.

25. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato do primeiro revestimento externo ter uma espessura de -18 μm a 28 μm.

26. Fibra óptica tamponada de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato do segundo revestimento externo ter uma espessura de -10 μm a 20 μm.

27. Método para controlar a dispersão de calor de uma fibra óptica, caracterizado pelo fato de compreender um guia de ondas ópticas, fornecendo-se a fibra óptica com um revestimento tampão em contato direto com dita fibra óptica, dito revestimento tampão sendo produzido de um material de revestimento tendo uma densidade de pelo menos 1,2 Kg/dm3 e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m.K.

28. Uso de um material tendo uma densidade de pelo menos -1,2 Kg/dm e uma condutividade térmica de pelo menos 0,4 W/m.K., caracterizado pelo fato de ser como revestimento tampão apertado removedor de energia para uma fibra óptica tamponada.

29. Uso de um material de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato do material ter uma densidade de 1,2 a 1,7 Kg/dm .

30. Uso de um material de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato do material ter uma densidade de 1,4 a 1,6 Kg/dm3.

31. Uso de um material acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato do material ter uma condutividade térmica de 0,4 a 0,8 W/mK.

32. Uso de um material de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato do material ter uma condutividade térmica de 0,6 a -0,75 W/raK.

33. Uso de um material de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de ter uma difusibilidade térmica de pelo menos 0,2 m2/(sec-10"6).

34. Uso de um material de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de ter uma difusibilidade térmica de 0,2 a 0,3 m /(sec- -10"-6).

35. Uso de um material de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato da espessura do revestimento tampão apertado ser de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 650 a 1000 μm.

36. Uso de um material de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato da espessura do revestimento tampão apertado produzido dele ser de modo a prover uma fibra óptica tamponada com um diâmetro de 800 a 900 μm.