CH647081A5 - Apparecchiatura per la realizzazione del primo rivestimento di fibre ottiche. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un'apparecchiatura per la realizzazione del primo rivestimento di fibre ottiche.

Come è noto, il processo di produzione di fibre ottiche comprende una fase in cui un sottile strato di resina viene steso sulla superficie della fibra per la sua protezione. Ciò è necessario perché il materiale costituente la fibra, in genere vetro di silice, presenta caratteristiche di notevole durezza insieme a caratteristiche di elevata fragilità. In queste condizioni la presenza di polvere o le stesse imperfezioni superficiali possono dare origine ad azioni localizzate che, innescando microrotture nella fibra, ne degradano le caratteristiche meccaniche. Si ovvia a ciò ricoprendo la superficie con un primo rivestimento di resina la quale, grazie al minor modulo di elasticità, assorbe le sollecitazioni a rottura, consentendo la manipolazione e l'immagazzinamento della fibra senza rischi di rotture.

Questo rivestimento viene generalmente realizzato utilizzando il metodo ad immersione, secondo il quale la fibra viene immersa in resina liquida contenuta in un serbatoio comunicante in basso con un condotto di forma conica. L'insieme formato dal serbatoio e dal condotto costituisce l'ugello per la realizzazione del primo rivestimento. La fibra ottica, nel corso della stessa fase di filatura, scorre nel serbatoio ed esce attraverso il condotto completa di rivestimento, non ancora compatto. In linea viene poi effettuata l'essiccazione o la polimerizzazione della resina.

Per la buona riuscita del procedimento risultano particolarmente importanti i parametri geometrici del condotto dell'ugello. Fra questi è da ricordare la lunghezza minima del condotto, da cui dipende l'assenza di effetti di turbolenza della resina e quindi la regolarità dello spessore del rivestimento.

Un altro parametro è il diametro dell'apertura minore del condotto, dal quale dipende lo spessore del rivestimento. Generalmente ha un valore compreso tra 150 300 [im e dipende dal tipo di resina impiegata. Con resine ad alto modulo di elasticità si effettuano rivestimenti a film sottile (spessore massimo di 5 p,m), mentre con resine a modulo medio-basso si effettuano rivestimenti a film spesso (spessore compreso fra 20 •+- 40 [im).

Infine è importante l'angolo al vertice del condotto dell'ugello, da cui dipende la concentricità tra rivestimento e fibra. L'effetto di centraggio è dovuto alle forze radiali che nascono dalla composizione delle azioni dovute alla velocità di scorrimento della fibra stessa con quelle dovute alla viscosità della resina. L'effetto è nullo se l'angolo al vertice è di 0° (condotto cilindrico) o di 180°, mentre produce i risultati voluti in un intervallo di valori compresi fra 2° ■+■ 8°.

L'ugello può essere costruito agevolmente in un unico pezzo, però in questo caso risulta più difficile il suo impiego. Infatti, la fibra ottica deve essere infilata nel condotto dell'ugello nella fase iniziale di filatura, quando le sue dimensioni non sono ancora esattamente definite. Ciò può causare la rottura della fibra e quindi l'occlusione del condotto stesso.

Una alternativa a ciò è rappresentata dall'ugello diviso in due parti uguali, simmetriche rispetto ad un piano assiale del condotto. In tal modo si può avviare la filatura ed iniziare la stesura del rivestimento quando si sono raggiunte le condizioni stazionarie, chiudendo l'ugello attorno alla fibra e versando resina nel serbatoio.

Un inconveniente riscontrato nella fase di realizzazione del rivestimento consiste nella notevole usura dell'ugello in corrispondenza del condotto. Ciò è dovuto all'abrasione prodotta dalla superficie laterale della fibra durante la filatura, in particolare nella fase iniziale quando non vi è ancora resina nel serbatoio e in seguito a causa di vibrazioni della fibra non completamente smorzate dalla resina. Come si è detto precedentemente, le tolleranze sulle dimensioni e sul profilo geometrico del condotto sono molto strette, quindi, per mantenere costanti le caratteristiche delle fibre in fase di produzione l'ugello deve essere frequentemente sostituito.

L'uso di materiali con durezza superiore a quella del vetro di silice e con superficie estremamente liscia, come il rubino, il corindone, il carburo di tungsteno, ecc., non risolve completamente i problemi presentati dalla costruzione dell'ugello: infatti, la lavorazione meccanica di precisione risulta molto difficile, specialmente se si vuole realizzare un ugello diviso in due parti.

Ovvia a questi inconvenienti l'apparecchiatura per la realizzazione del primo* rivestimento di fibre ottiche secondo il procedimento ad immersione, costituita da un serbatoio per resina e da un ugello posto in comunicazione con detto serbatoio e atto a permettere il passaggio di una fibra ottica nella fase di filatura, la quale è costruita in alluminio e almeno la superficie interna di detto ugello è ricoperta da uno strato di ossido di alluminio.

In particolare essa può essere adeguatamente composta da due parti simmetriche rispetto ad un piano passante per l'asse del condotto e presenta una superficie del condotto adeguatamente dura e liscia.

Queste caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione della stessa, data a titolo esemplificativo e non limitativo, presa in connessione con i disegni annessi in cui:

— la fig. 1 è una vista prospettica dell'apparecchiatura;

— la fig. 2 è una vista frontale della parte dell'apparecchiatura indicata con A in fig. 1.

L'apparecchiatura rappresentata in fig. 1 è costituita da due parti A e B, di cui la parte B è mobile entro due supporti C e D. Mediante una vite E la parte B, guidata da spinotti Fj, F2, F3, F4, può essere spinta con estrema precisione contro la parte A, vincendo la reazione delle molle antagoniste avvolte sugli spinotti stessi.

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In ciascuna parte A, B è ricavata una cavità semiconica terminante, in corrispondenza del vertice con un'altra cavità semiconica di dimensioni notevolmente inferiori. Dopo l'unione delle due parti, la cavità maggior costituisce un serbatoio, mentre quella minore costituisce un ugello. Per la realizzazione dell'apparecchiatura vengono dapprima realizzate le due parti in alluminio prive di cavità e chiuse nella struttura definitiva, quindi si procede alla lavorazione meccanica del serbatoio e del condotto. In tal modo si evitano errori di centraggio.

Nella parte A è ancora rappresentato un foro laterale G, attraverso il quale viene introdotta la resina mediante opportune tubazioni. Altre strutture sono possibili, purché il materiale con cui sono realizzate sia alluminio.

In fig. 2 è visibile con maggiori dettagli il profilo del serbatoio e del condotto.

Dopo la lavorazione meccanica dell'apparecchiatura si procede al processo di indurimento della superficie, rivestendola di uno strato di ossido. Benché quest'ultimo abbia un effetto trascurabile sulle caratteristiche meccaniche del pezzo, infatti può essere facilmente rimosso in caso di urti, essendo supportato da un materiale più tenero presenta tuttavia caratteristiche di durezza e resistenza all'abrasione paragonabili a quelle del coridone. Per l'impiego qui descritto la facilità di asportazione non costituisce una limitazione perché le forze in gioco nel processo di filatura sono assai modeste, dell'ordine di IO-2 kg. Anche la resina esercita una forza trascurabile, non essendo mantenuta in pressione.

Lo strato di ossido viene formato mediante un processo elettrochimico di ossidazione anodica o anodizzazione dell'alluminio, ottimizzato ai fini di impiego particolare dell'ugello.

Infatti, volendo migliorare le prestazioni di resistenza all'abrasione dello strato, occorre fare in modo che esso presenti un piccolo numero di pori di piccola dimensione.

Ciò può essere ottenuto controllando i parametri che intervengono nel bagno elettrochimico quali la natura dell'elettrolita e la sua concentrazione, la temperatura, la tensione applicata, la densità di corrente, la durata del trattamento.

Gli elettroliti normalmente utilizzati sono acido cromico e acido solforico. Con acido cromico si ottiene uno strato 5 più sottile, con pochi pori ma di dimensioni molto maggiori di quelle ottenute con acido solforico.

Risulta quindi più conveniente l'uso dell'acido solforico, con tensioni intorno a 30 V. Il pezzo viene introdotto sotto tensione nel bagno, che deve essere termostatizzato e conti-io nuamente agitato per rimuovere le bollicine di gas che si formano sugli elettrodi. Per compensare l'effetto di leggere fluttuazioni termiche, di concentrazione e di composizione dell'elettrolita occorre apportare variazioni alla tensione applicata mantenendo costante la densità di corrente. 15 Anche la durata del trattamento è importante, in quanto lo spessore dello strato è proporzionale al tempo di permanenza nella soluzione elettrolitica. Inoltre, anche la porosità del primo ossido generato, quello più esterno, dipende dal tempo di contatto con l'elettrolita, quindi un opportuno va-20 lore di compromesso fra queste esigenze contrastanti deve essere determinato. Infine bisogna tener conto che dimensioni e numero dei pori sono inversamente proporzionali alla tensione applicata.

Condizioni operative particolarmente vantaggiose pos-25 sono essere le seguenti:

— elettrolita: H2S04;

— concentrazione: 12 20% in peso;

— temperatura del bagno: —5 +5°C;

— tensione: 20 40 V;

30 — densità di corrente: 12 16 mA/cm2;

— tempo: 20' 30'.

Terminato il processo di ossidazione è necessario sigillare i pori con acqua per evitare adsorbimento di impurezze. Ciò si ottiene immergendo immediatamente il pezzo estratto 35 sotto tensione in acqua deionizzata a temperatura elevata per un tempo di circa 15' e mantenendo il pH a livelli 6 -5- 6,5.

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1 foglio disegni

Claims (3)

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1. Apparecchiatura per la realizzazione del primo rivestimento di fibre ottiche secondo il procedimento ad immersione, costituita da un serbatoio per resina e da un ugello posto in comunicazione con detto serbatoio e atto a permettere il passaggio di una fibra ottica nella fase di filatura, caratterizzata da ciò che è costruita in alluminio e almeno la superficie interna di detto ugello è ricoperta da uno strato di ossido di alluminio.

2. Apparecchiatura come nella rivendicazione 1, caratterizzata da ciò che è suddivisa in due parti (A, B), simmetriche rispetto ad un piano passante per l'asse di detto condotto ed atte ad essere avvicinate o allontanate mediante una vite di regolazione (E) e molle antagoniste, spinotti di guida (Fu F2, F3, F4) essendo previsti per evitare errori di centraggio.

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RIVENDICAZIONI

3. Procedimento per la fabbricazione dell'apparecchiatura come nella rivendicazione 1, caratterizzata da ciò che detto strato di ossido di alluminio è realizzato in bagno elettrochimico utilizzante come elettrolita acido solforico ed operante con i seguenti parametri:

— concentrazione: 12 -j- 20% in peso; — temperatura del bagno: —5 +5°C; — tensione: 20 40 V; — densità di corrente: 12 16 mA/Cm2; — tempo: 20' 30'.