ES2293918T3 - Cable de fibra optica dotado de componentes con compatibilidad mejorada con composiciones de relleno bloqueadoras del agua. - Google Patents
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Abstract
Cable de fibra óptica que comprende un tubo amortiguador que comprende por lo menos una fibra óptica alojada en el interior del mismo, estando en contacto dicho tubo amortiguador con una composición de relleno de bloqueo del agua y estando realizado con un material poliolefínico donde dicho material poliolefínico que forma dicho tubo amortiguador presenta una densidad de por lo menos 0, 940 g/ml o mayor, medida según el estándar ASTM D792 sobre el material enfriado en agua a 15 oC después de haber sido calentado hasta su temperatura de fusión, y un índice de flujo de fusión a 190 oC y 2, 16 kg menor que aproximadamente 3 g/10 min, siendo la relación entre el índice de flujo de fusión a 190 oC y 21, 6 kg y el índice de flujo de fusión a 190 oC y 2, 16 kg de dicho material poliolefínico mayor que aproximadamente 40.
Description
Cable de fibra óptica dotado de componentes con
compatibilidad mejorada con composiciones de relleno bloqueadoras
del agua.
La presente invención se refiere a un cable de
fibra óptica que presenta una compatibilidad mejorada con una
composición de relleno bloqueadora del agua. En concreto, la
presente invención se refiere a un cable de fibra óptica que
comprende un tubo amortiguador realizado con un material
poliolefínico que presenta una alta compatibilidad con un relleno
bloqueador del agua que se encuentra dispuesto en su interior.
Ejemplos de estructuras de cables de fibra
óptica que se conocen en la técnica se describen por ejemplo en la
patente de Estados Unidos número 5.911.023, y comprenden la
estructura de tubo múltiple (que se conoce también como estructura
de "tubos holgados"), la estructura de tubo único (o de tubo
central holgado) y la estructura de diseño ranurado del núcleo.
Según la estructura de tubo múltiple, un número
de tubos amortiguadores que contienen una o más fibras ópticas
(como fibras individuales o en forma de haces o cintas de fibras) se
disponen alrededor de un elemento central, que puede ser un miembro
de refuerzo (por ejemplo realizado con fibra de vidrio o cable de
acero revestido con material polimérico) o de otro tubo
amortiguador. Las fibras ópticas o las cintas de fibras ópticas
preferiblemente se alojan de forma holgada dentro del tubo
amortiguador, para minimizar las tensiones causadas por la
elongación de la estructura del cable. Los tubos amortiguadores
típicamente se trenzan alrededor del elemento central con una
hélice continua o en S-Z (alternada). Uno o más
tubos amortiguadores se pueden substituir en la configuración por
una o más varillas (típicamente de material plástico) para
proporcionar simetría en el caso de cantidades de fibras menores
que las de un cable con una cantidad completa de fibras. Los tubos
amortiguadores se rellenan generalmente con un material de bloqueo
del agua como un gel o grasa, el cual rodea a las fibras ópticas y
evita la propagación longitudinal del agua a lo largo del tubo.
Según el diseño de tubo central holgado, las
fibras ópticas se disponen dentro de un tubo polimérico central el
cual se encuentra relleno generalmente con algún tipo de compuesto
bloqueador del agua. En todas estas estructuras, el tubo
amortiguador o núcleo proporciona la estructura primaria para
proteger a las fibras ópticas delgadas contenidas en su
interior.
Según el diseño de núcleo ranurado, se
proporcionan sobre la superficie exterior de la varilla polimérica
dispuesta en el centro de la estructura del cable un número de
canales o ranuras que forman una ruta helicoidal. Las fibras
ópticas se disponen dentro de dichos canales o ranuras que se
rellenan generalmente con un gel bloqueador del agua.
Típicamente los tubos amortiguadores o el núcleo
se envuelven con una capa protectora adicional.
Adicionalmente se pueden disponer entre la
envoltura y las capas internas del cable hilos o fibras de refuerzo
así como materiales de bloqueo del agua en forma de geles o
materiales fundidos calientes, pólvoras hinchables por agua, fibras
o cintas, y/o una armadura corrugada.
Como se describe en la patente de Estados Unidos
número 5.911.023, los tubos amortiguadores de fibra óptica o los
núcleos se han fabricado principalmente con "resinas de
ingeniería" como teraftalato de polibutileno (PBT),
policarbonato (PC), una poliamida como nylon-12, o
alguna combinación en capas de los anteriores. Generalmente, estos
materiales se han escogido debido a su alto módulo y bajo CTE en
relación con otros polímeros.
Además, la patente de Estados Unidos número
4.153.332 sugiere la utilización de polietileno o polipropileno
como material adecuado para la fabricación de los tubos
amortiguadores holgados trenzados.
Además, la patente de Estados Unidos número
5.574.816 sugiere la utilización de tubos amortiguadores de
poliolefina realizados con un copolímero nucleado de polietileno y
polipropileno.
Como se describe en la patente de Estados Unidos
número 5.911.023, dicho copolímero nucleado de polietileno y
polipropileno debería presentar sin embargo un alto índice de flujo
de fusión (MFI mayor que aproximadamente 3 g / 10 min) para
aumentar su facilidad de procesado a altas velocidades de línea.
Según la patente arriba citada, la presencia de dicho agente de
nucleación da como resultado una contracción reducida después de la
extrusión del tubo amortiguador y permite un desarrollo más rápido
de un alto nivel de cristalinidad en el interior del polímero.
La patente de Estados Unidos número 5.737.468
describe una composición de resina de polietileno para un núcleo
ranurado, presentando la composición una densidad de 0,941 + 0,955
g/ml y un índice de flujo de fusión a 190ºC y 2,16 kg de 0,01 a
0,30 g/10 min. La relación entre el índice de flujo de fusión a
190ºC y 21,6 kg y a 190ºC y 5,0 kg es de 20 a 25.
El solicitante ha observado que la
compatibilidad de un componente del cable con el material de relleno
bloqueador del agua se puede mejorar substancialmente si dicho
componente del cable se fabrica utilizando un material
poliolefínico adecuado, en concreto polietileno, con una densidad
del componente terminado de por lo menos 0,940 g/ml,
preferiblemente de aproximadamente 0,942 g/ml o mayor, hasta
aproximadamente, por ejemplo, 0,975 g/ml.
El solicitante ha encontrado que dicha densidad
se puede obtener por medio de utilizar materias primas con una
densidad nominal (es decir la que aparece en la hoja de datos del
material) de por lo menos 0,950 g/ml o mayor.
El solicitante ha observado además que si dicho
material es polietileno con una densidad nominal mayor que 0,950
g/ml, dicho material es capaz de desarrollar un grado de
cristalinidad relativamente alto (mayor que 60%), también si se
enfría rápidamente desde su estado fundido hasta la temperatura
ambiente (por ejemplo en 10 segundos), sin ninguna adición
substancial de agente de nucleación.
Por el contrario, otras poliolefinas, como
propileno o copolímeros de etileno-propileno,
requieren la presencia de un agente de nucleación (por ejemplo
desde 0,05 por ciento hasta 1 por ciento en peso, como se menciona
en la anteriormente citada EP 890.860) para alcanzar un grado de
cristalinidad suficiente en dicho tiempo relativamente corto.
El solicitante ha observado que con los
materiales polietilénicos de la presente invención, la presencia de
dicho agente de nucleación en las cantidades anteriores no aumenta
sustancialmente el grado de cristalinidad del polímero
extrusionado.
Se apreciará por parte de los expertos en la
técnica que por medio de evitar dicho agente de nucleación dentro
de las composiciones poliméricas, el procedimiento de fabricación
del componente del cable es bastante más simple. De hecho, si se
utiliza dicho agente de nucleación, debería dispersarse muy bien
dentro de la matriz polimérica. Sin embargo, para alcanzar un grado
de dispersión aceptable, no es posible introducir el agente de
nucleación y el polímero directamente dentro de la extrusora, sino
que debería prepararse separadamente por adelantado una mezcla
previa de los dos componentes. Se puede apreciar por tanto que el
procedimiento anterior introduce de forma no ventajosa otra etapa
en el procedimiento de fabricación.
Además, el solicitante ha observado que para
seleccionar otros materiales poliolefínicos adecuados, debería
prestarse una atención especial al índice de flujo de fusión (MFI)
del material y a la sensibilidad al cizallamiento del mismo, es
decir la relación entre el MFI medido a 190ºC y 21,6 kg y el MFI
medido a 190ºC y 2,16 kg, según el procedimiento ASTM D1238.
La presente invención se refiere por tanto a un
cable de fibra óptica que comprende un tubo amortiguador que
comprende por lo menos una fibra óptica alojada en su interior,
estando dicho tubo amortiguador en contacto con una composición de
relleno bloqueadora del agua y siendo realizado con material
poliolefínico extrusionado en el que el material poliolefínico que
forma dicho componente presenta una densidad de por lo menos 0,940
g/ml o mayor, preferiblemente de por lo menos 0,942 g/ml o mayor
medido según el estándar ASTM D792, sobre el material que se ha
enfriado en agua a 15ºC después de haber sido calentado hasta su
temperatura de fusión. Preferiblemente, dicha composición de
relleno bloqueadora del agua es una composición basada en aceite de
poliolefina.
Según la presente invención, dicho tubo
amortiguador se realiza a partir de un material poliolefínico que
presenta un índice de flujo de fusión a 190ºC y 2,16 kg menor que
aproximadamente 3 g/10 min, preferiblemente menor que
aproximadamente 2 g/10 min.
Además según la presente invención, la relación
entre el índice de flujo de fusión a 190ºC y 21,6 kg y el índice de
flujo de fusión a 190ºC y 2,16 kg de dicho material poliolefínico es
mayor que aproximadamente 40, preferiblemente mayor que
aproximadamente 70.
Preferiblemente, dicho material poliolefínico es
polietileno.
En la presente invención, el término polietileno
pretende comprender homopolímeros obtenidos por polimerización de
monómero de etileno o copolímeros obtenidos por copolimerización de
etileno con cantidades menores (por ejemplo menores que
aproximadamente 5% por mol respecto a la cantidad de monómeros) de
otros monómeros insatu-
rados, como olefinas (por ejemplo propileno, buteno, isopreno, hexeno), estireno, acetato de vinilo, acrilato de etilo.
rados, como olefinas (por ejemplo propileno, buteno, isopreno, hexeno), estireno, acetato de vinilo, acrilato de etilo.
Según una realización preferida dicha por lo
menos única fibra óptica se encuentra inmersa dentro de una
composición de relleno bloqueadora del agua en contacto con dicho
tubo amortiguador.
Según una realización preferida, dicha
composición de relleno bloqueadora del agua en contacto con dicho
tubo amortiguador de poliolefina comprende un aceite de base de
poliolefina, siendo preferiblemente dicho aceite de base de
poliolefina una poliolefina interna.
Según un aspecto preferido de la presente
invención, el material poliolefínico que forma dicho tubo
amortiguador presenta una densidad de 0,950 g/ml o mayor cuando se
somete a un enfriamiento natural desde su estado fundido.
Preferiblemente, dicho material poliolefínico
presenta una solubilidad en n-heptano a 85ºC después
de 24 horas menor que aproximadamente 2%.
Preferiblemente dicho material poliolefínico
presenta un aumento de peso menor que 10%, preferiblemente menor
que aproximadamente 8% cuando se pone en contacto a 85ºC con un
aceite de poliolefina que presenta una viscosidad cinemática de
aproximadamente 30 cSt a 40ºC, un índice de viscosidad de
aproximadamente 128 y un peso molecular medio en peso dentro del
campo desde aproximadamente 400 Dalton hasta aproximadamente 600
Dalton.
La presente invención se comprenderá más
claramente a partir de la siguiente descripción detallada, con
referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
- la figura 1 muestra esquemáticamente una
sección transversal de un cable de fibra óptica del tipo de tubo
múltiple con un soporte central, según la presente invención;
- la figura 2 muestra esquemáticamente una
sección transversal de otro cable de fibra óptica, con un núcleo
ranurado;
- la figura 3 muestra esquemáticamente una
sección transversal de un cable de fibra óptica del tipo de tubo
central holgado según la presente invención;
- la figura 4 muestra esquemáticamente una
sección transversal de un cable de fibra óptica del tipo de tubo
central holgado con cintas de fibra, según la presente
invención;
- la figura 5 representa los valores de MFI de
algunos materiales polietilénicos respecto a la sensibilidad al
cizallamiento de los mismos.
Según la presente invención, se proporcionan
componentes de cable óptico que presentan una compatibilidad
mejorada con los rellenos de tipo graso que se utilizan típicamente
en dichos cables. Dichos rellenos de tipo graso se conocen también
como "rellenos bloqueadores del agua", debido a que se disponen
generalmente en el interior de la estructura del cable para limitar
o bloquear el flujo longitudinal del agua que haya podido penetrar
accidentalmente en el interior del cable.
La composición de los rellenos conocidos
comprende típicamente un aceite de base, por ejemplo de tipo
silicona, de tipo mineral (nafténico o parafínico) o de tipo
sintético (aceite de poliolefina). Este aceite de base requiere
típicamente la adición de un "mejorador de viscosidad" como un
polímero elastómero con un punto de transición vítrea bajo que, por
medio de impartir una mayor viscosidad a la composición, mejora su
rendimiento como material de relleno. La composición de relleno
puede contener también un agente antioxidante y un agente espesante
/ tixotrópico, por ejemplo sílice pirogénico silanizado.
Existen varios tipos conocidos de cable que
comprende alojamientos adecuados para las fibras ópticas,
encontrándose dichos alojamientos rellenos con una composición de
relleno.
Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos número
5.455.881 describe un cable de fibra óptica que comprende, dentro
de un alojamiento adecuado, las fibras ópticas empotradas dentro de
una composición capaz de proteger a las fibras de fenómenos de
atenuación, en el cual dicha composición comprende un compuesto
hidrocarburo (por ejemplo poliisobutileno), un catalizador y un
espesante tixotrópico como sílice.
Otro ejemplo de una composición de relleno se
describe en la solicitud de patente EP 811864, la cual describe una
composición para rellenos que comprende un aceite mineral o una
poliolefina como aceite de base, un copolímero de bloque, un
antioxidante y opcionalmente un estabilizante del tipo
"desactivador de metales".
En las patentes de Estados Unidos 5.285.513 y
5.187.763 y en la patente EP 541007 se describen otros ejemplos de
cables ópticos con rellenos conocidos.
Otro relleno adecuado para cables ópticos se
describe en la solicitud de patente europea número EP 0 969 301 A.
Dicha composición de relleno comprende una poliolefina interna como
aceite de base, en una cantidad por ejemplo desde aproximadamente
45% hasta aproximadamente 95% en peso de la composición total,
siendo dicha poliolefina una mezcla de oligómeros (dímeros,
trímeros, tetrámeros y pequeñas cantidades de oligómeros más altos)
producida por polimerización de mezclas de monómeros insaturados
comprendiendo desde 10 hasta 20 átomos de carbono y un enlace doble
distribuido aleatoriamente a lo largo de la cadena de hidrocarburo.
Dichas poliolefinas internas presentan preferiblemente un peso
molecular medio en peso dentro del campo desde aproximadamente 400
hasta aproximadamente 600 Dalton; una viscosidad cinemática dentro
del campo desde 15 hasta 400 mPa\cdots a 40ºC y dentro del campo
desde 1 hasta 40 mPa\cdots a 100ºC; un punto de congelación dentro
del campo desde -100ºC hasta -40ºC; un índice de viscosidad que se
encuentra preferiblemente dentro del campo desde aproximadamente
120 hasta 160; una densidad, medida a 15ºC, dentro del campo desde
aproximadamente 0,820 g/ml hasta aproximadamente 0,835 g/ml.
Ejemplos de dichas poliolefinas son los que se comercializan por
parte de MixOil-Enichem Augusta bajo las
denominaciones comerciales MX 2104, MX 2106 y MX
210-8. La composición de relleno que se describe en
la solicitud de patente europea co-pendiente número
EP 0 969 301 A puede además comprender ventajosamente aceites
minerales, en concreto aceites nafténicos refinados (por ejemplo
Nytex 800, Nytex 810, Nyflex 800 y Nyflex 810, fabricados por
Nynas) que pueden substituir parcialmente a las poliolefinas
internas en la mezcla de relleno. Se pueden añadir también a la
composición mejoradores de viscosidad (por ejemplo copolímeros
elastómeros de bloque como Kraton G1701 y Kraton G1702 fabricados
por Shell Chemical), antioxidantes (por ejemplo Irganox 1010,
Irganox 1076, Ciba-Geigy) y agentes tixotrópicos
(por ejemplo sílice pirogénico).
El solicitante ha encontrado que por medio de
utilizar un material poliolefínico adecuado, preferiblemente
polietileno, con una densidad nominal mayor que aproximadamente
0,950 g/ml, para la fabricación de los componentes del cable que
pueden sufrir un contacto físico con las composiciones de relleno
anteriores, se puede mejorar substancialmente la compatibilidad de
dichos componentes con dichas composiciones de relleno.
Ejemplos de componentes de cable que pueden
entrar en contacto con dichas composiciones de relleno son, por
ejemplo, tubos amortiguadores o núcleos ranurados, como se ilustra
en detalle con referencia a las figuras adjuntas.
El cable que se muestra en la figura 1 presenta
en su posición más interior un elemento de refuerzo (101),
realizado típicamente con plástico reforzado con fibra de vidrio,
revestido con una capa (102) de material polimérico, por ejemplo
una poliolefina, en concreto polietileno, según la presente
invención. El cable presenta uno o más elementos tubulares
plásticos (103) ("tubos amortiguadores") que según la presente
invención pueden realizarse ventajosamente con el material
poliolefínico seleccionado, comprendiendo dichos tubos un número de
fibras ópticas (104) que se encuentran empotradas dentro de un
material de relleno (105), como los que se han mencionado
anteriormente.
Las fibras ópticas pueden ser, por ejemplo,
fibras monomodo, fibras multimodo, fibras con desplazamiento de
dispersión (DS), fibras sin dispersión cero (NZD), o fibras con una
gran área efectiva y similares, dependiendo de los requerimientos
de la aplicación del cable. Generalmente son fibras con un diámetro
exterior normalmente entre 230 y 270 \mum.
La composición de relleno presenta típicamente
una viscosidad suficientemente baja para poder introducirse
fácilmente dentro de los tubos amortiguadores durante el
procedimiento de fabricación y para permitir un movimiento relativo
substancialmente libre de las fibras dentro del tubo pero
suficientemente alta para oponer una barrera física suficiente
contra el flujo longitudinal del agua que haya penetrado
accidentalmente en el interior del tubo. Típicamente, dicho
material de tipo gelatinoso presentará por tanto una viscosidad
cinemática (que se determina utilizando un viscosímetro Rheomat 115
Contraves a una velocidad de cizallamiento de 1,56 seg^{-1})
desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 220 Pa\cdots,
preferiblemente desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 100
Pa\cdots. Ejemplos de composiciones de relleno adecuadas para la
utilización como relleno bloqueador del agua en el interior de los
tubos amortiguadores arriba mencionados son las que se han
mencionado anteriormente.
El número de elementos tubulares (103) presentes
en el interior del cable (que se pueden disponer también en varias
capas superpuestas) y las dimensiones de dichos elementos tubulares
depende de la capacidad que debe tener el cable, así como de las
condiciones bajo las cuales se utilizará este cable. Por ejemplo,
seis, ocho o más elementos tubulares, dispuestos en una o más capas
(por ejemplo hasta 48 tubos), se pueden disponer alrededor del
elemento central.
Los elementos tubulares (103) se disponen en un
tendido helicoidal alrededor del miembro central, siendo dicho
tendido en forma de hélice continua o de hélice abierta obtenida por
medio de trenzado alternado (S-Z) del tubo. Si se
desea, se pueden substituir uno o más tubos por una o más varillas,
para preservar la simetría de la configuración helicoidal en el
caso de que la cantidad de fibras sea menor que la cantidad de
fibras completa. Alternativamente, el elemento central se puede
substituir por otro elemento tubular como los que se han mencionado
anteriormente, apto para contener fibras ópticas.
Los intersticios (106) entre los tubos
amortiguadores se puede rellenar también con composiciones de
relleno como las que se han mencionado anteriormente o,
preferiblemente, con una composición con una viscosidad mayor.
La viscosidad de dicho segundo material de tipo
gelatinoso puede ser desde aproximadamente 200 hasta
aproximadamente 500 Pa\cdots, preferiblemente desde
aproximadamente 300 hasta 400 Pa\cdots. Materiales de tipo
gelatinoso adecuados se comercializan, por ejemplo, por parte de
Amoco (CI500®) o por parte de BP (NAPTEL® 997). Opcionalmente,
dichas composiciones de tipo gelatinoso para rellenar los
intersticios (106) se pueden dotar de medios adsorbentes de
hidrógeno como, por ejemplo, las composiciones que se describen en
la patente de Estados Unidos número 4.741.592 y 5.455.881. Para
mejorar todavía las propiedades de bloqueo del agua de dicho
material de relleno, se puede añadir ventajosamente a la composición
de tipo gelatinoso una pólvora hinchable por agua (por ejemplo un
compuesto con la propiedad de gelificación / hinchado después de la
absorción de agua), como poliacrilato de sodio o polimetacrilato. La
cantidad de dicha pólvora hinchable por agua se puede encontrar
dentro del campo desde aproximadamente 20% hasta aproximadamente 70%
en peso de la composición total, preferiblemente en una cantidad de
aproximadamente 50%. Ejemplos de materiales adecuados de tipo
gelatinoso para el relleno de los intersticios (106) que contienen
pólvoras hinchables por agua se describen, por ejemplo, en la
patente de Estados Unidos número 5.715.343.
\newpage
Los tubos trenzados se unen juntos generalmente
con un hilo o cinta polimérico (que no se muestra), por ejemplo un
hilo de poliéster o polipropileno, para mantenerlos firmemente en su
configuración helicoidal durante los procedimientos de
fabricación.
Otra cinta polimérica (que no se muestra) se
pueden opcionalmente devanar con superposición alrededor de los
tubos amortiguadores trenzados para permitir una contención efectiva
del relleno intersticial bloqueador del agua. Dicha cinta
polimérica, por ejemplo de poliéster (por ejemplo Mylar®), presenta
un grosor de aproximadamente 25 a 50 \mum y se puede devanar de
forma helicoidal alrededor de los tubos amortiguadores trenzados con
una superposición de aproximadamente 3 mm.
Una cinta (107) bloqueadora del agua (o
hinchable por agua) se puede devanar alrededor de la estructura
completa. Dichas cintas de bloqueo del agua comprenden generalmente
una cinta de base polimérica sobre la superficie de la cual se fija
químicamente o térmicamente un material hinchable superabsorbente en
forma de pólvora (por ejemplo poliacrilato o polimetilmetacrilato).
La cinta polimérica puede ser tanto una cinta única, por ejemplo de
material no tejido (por ejemplo poliéster) sobre el cual se fija el
material superabsorbente, o una película polimérica de doble capa,
por ejemplo con una capa de material no tejido y otra de material
laminado (por ejemplo teraftalato de polietileno) en la cual la
pólvora superabsorbente se dispone entre las capas. Ejemplos de
cintas hinchables por agua adecuadas son las que comercializa
Freudenberg bajo la denominación comercial Viledon®, por ejemplo
Viledon® K3415, K3416, K3417 o K3516.
Los tubos trenzados se pueden envolver a
continuación con una capa de refuerzo (108), por ejemplo realizada
con fibras aramidas (Kevlar®) o fibra de vidrio, conteniendo
opcionalmente dos hilos de corte de la cubierta (109) dispuestos
longitudinalmente respecto al cable. A continuación se dispone, para
rodear a la estructura del cable, una capa polimérica externa, por
ejemplo de poliolefina (por ejemplo según la presente invención).
Opcionalmente, se puede disponer una cinta metálica (que no se
muestra), preferiblemente corrugada, entre la cubierta exterior
(110) y la capa de refuerzo.
La figura 2 muestra otro ejemplo de un cable de
fibra óptica, presentando en su posición radial más interna un
elemento de refuerzo (201) sobre el cual se extrusiona un núcleo
ranurado (202), estando realizado ventajosamente dicho núcleo
ranurado con material poliolefínico como el que se utiliza en la
presente invención. Los surcos (203) se forman longitudinalmente
sobre la superficie exterior de dicho núcleo, y dichos surcos se
extienden como una hélice continua o con una configuración
S-Z a lo largo de la totalidad de la superficie
exterior de dicho núcleo. Las ranuras (203) se rellenan con un
relleno (204) como el que se ha indicado anteriormente, y las
fibras ópticas en forma de cintas (205) se empotran en el interior
de las mismas. El núcleo ranurado (202) se envuelve a continuación
con una cinta de contención (206), por ejemplo de poliéster, rodeada
por una cinta de bloqueo del agua (207) como la que se ha indicado
anteriormente. Una envoltura polimérica (208), por ejemplo de
poliuretano o de material poliolefínico como se utiliza en la
presente invención, se puede disponer para rodear al núcleo
ranurado envuelto. Una capa de refuerzo (208), por ejemplo realizada
con fibras aramidas (Kevlar®) o fibra de vidrio, se puede disponer
para rodear a dicha cubierta polimérica (208), conteniendo
opcionalmente dos hilos de corte de la cubierta (109) dispuestos
longitudinalmente respecto al cable. Una capa polimérica exterior,
por ejemplo de poliolefina (por ejemplo como la que se utiliza en la
presente invención), se dispone a continuación para rodear a la
estructura del cable. Opcionalmente, se puede disponer una cinta
metálica (211), preferiblemente corrugada, entre la cubierta
exterior (110) y la capa de refuerzo.
La figura 3 muestra una vista en sección
transversal de un cable de fibra óptica que comprende un tubo
central de plástico (301) que se puede realizar ventajosamente con
un material poliolefínico según la presente invención, conteniendo
dicho tubo un número de fibras ópticas (302) que se disponen
preferiblemente de forma holgada dentro de un material de relleno
(303) como se ha mencionado anteriormente. Según esta realización
alternativa, se pueden agrupar grupos de por ejemplo doce fibras
ópticas en sub-unidades y envolverse con una capa
delgada de material polimérico de bajo módulo de tracción (por
ejemplo cloruro de polivinilo, polímero de acetato de
etileno-vinilo, polietileno o polipropileno) para
formar un sub-módulo (304). Ventajosamente, para
formar dicha cubierta se puede utilizar un material poliolefínico
como el que se utiliza en la presente invención. La cubierta
polimérica se puede colorear para facilitar la identificación de las
fibras.
El número de elementos ópticos (304) presentes
(que se pueden disponer también en varias capas) y las dimensiones
de dichos elementos dependen de la capacidad que se requiere del
cable, así como de las condiciones bajo las que se utilizará el
cable. Por ejemplo, se contemplan tanto los cables con un único
elemento óptico (304) como los cables con seis, ocho o más
elementos ópticos, dispuestos en una o más capas (por ejemplo con
hasta 48 tubos).
Los elementos ópticos se pueden disponer dentro
del tubo interior (301) en un patrón continuo o de hélice abierta
alrededor del eje del cable.
Alrededor del tubo amortiguador (301) se puede
devanar una cinta de bloqueo del agua (305) en un tendido
helicoidal como anteriormente se ha descrito, formando de esta forma
el núcleo óptico. Alrededor de la cinta de bloqueo del agua se
puede disponer una capa de refuerzo (306) y a continuación se
dispone una cubierta de polietileno (307) para rodear a la
estructura del cable.
Uno o más de los miembros de refuerzo (308) que
se disponen longitudinalmente a lo largo del cable se insertan en
el interior del grosor de dicha cubierta tubular exterior (307). En
una realización preferida, como se ilustra en la figura 3, existen
dos miembros de refuerzo (308) dispuestos ventajosamente opuestos
de forma diametral uno respecto al otro. Además, se puede disponer
alternativamente o adicionalmente un miembro de refuerzo dentro del
tubo interior (301) en una posición axial.
Dichos miembros se encuentran preferiblemente
inmersos completamente dentro de dicha cubierta y preferiblemente
consisten en varillas de refuerzo de un material de alta
resistencia, típicamente de un tamaño entre 0,5 y 2,5 mm. Dichos
miembros de refuerzo se pueden realizar con un material compuesto,
como resina de vidrio, fibra de carbono reforzada o fibras aramidas
(Kevlar®), o alternativamente con un material metálico como acero y
materiales similares.
En una realización específica, se puede omitir
el tubo (301) y una única cubierta tubular (307) realizada con un
material poliolefínico según la presente invención, puede realizar
la doble función de cubierta protectora exterior y de tubo
interior.
La figura 4 muestra otro ejemplo de un cable de
fibra óptica que comprende un tubo plástico central (401) como
anteriormente, en el cual se alojan las cintas de fibra óptica
(402), empotradas dentro del material de relleno (403). El tubo
central (401) se encuentra envuelto con una capa de material
hinchable por agua (404) y con una cinta contenedora (405)
realizada típicamente con poliéster, y entre dichas cintas se
encuentran contenidos hilos de corte de la cubierta (406) y
varillas de refuerzo (407). Una capa polimérica exterior (408), por
ejemplo de poliolefina, se dispone para rodear a la estructura
anterior.
En relación con los requerimientos específicos,
pueden encontrarse presentes también otras capas protectoras, por
ejemplo otras capas metálicas o poliméricas o una armadura metálica,
tanto dentro como fuera de la estructura descrita
anteriormente.
El solicitante ha encontrado que si uno o más de
los componentes de cable arriba mencionados se realizan con un
material poliolefínico, preferiblemente polietileno, que presenta
una densidad mayor que aproximadamente 0,940 g/ml cuando se
extrusiona como dicho componente del cable, se aumenta
substancialmente la compatibilidad de dicho componente con el
material de relleno en contacto con el mismo.
El solicitante ha observado que la densidad del
material poliolefínico que forma el componente del cable puede
depender de las condiciones de enfriamiento a las que se somete al
material. En concreto, si se somete al material a un enfriamiento
rápido desde su estado fundido, por ejemplo cuando el material se
extrusiona como el componente del cable y se enfría súbitamente, la
densidad final del material puede ser relativamente más baja que la
densidad nominal original del material en bruto. El solicitante ha
observado que el material poliolefínico de partida debería
presentar por tanto una densidad nominal de por lo menos 0,950 g/ml
o mayor, para obtener la densidad adecuada del material que forma
el componente del cable final. De hecho, cuanto más rápido es el
enfriamiento del material poliolefínico, tanto más baja resulta la
densidad del material polimérico del componente, como se muestra en
la siguiente tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Los materiales que se representan en la tabla 1
son todos polietilenos disponibles comercialmente, como se listan a
continuación:
\vskip1.000000\baselineskip
1 = Finathene SR572 (Fina)
2 = Eraclene BC 92 (Polimeri Europa)
3 = Eraclene BF 92 (Polimeri Europa)
4 = Eraclene MP 90 (Polimeri Europa)
5 = DGDK 3364 (Union Carbide)
\vskip1.000000\baselineskip
La densidad de los materiales de la tabla 1 se
mide según el estándar ASTM D792.
Como se muestra en la tabla 1, la densidad
nominal de un polímero es aproximadamente igual a la densidad de
los materiales sometidos a enfriamiento lento, mientras que la
densidad de los polímeros extrusionados es aproximadamente igual a
la densidad del material sometido a un enfriamiento rápido.
Según la presente invención, los tubos
amortiguadores realizados con un material poliolefínico que
presenta una densidad de por lo menos 0,940 g/ml o mayor, son
particularmente adecuados para disponerse en contacto con los
materiales de tipo gelatinoso que se utilizan típicamente como
rellenos en cables de fibra óptica. Por otro lado, los materiales
poliolefínicos que presentan una densidad menor que 0,940 g/ml
cuando se extrusionan como los tubos amortiguadores arriba
mencionados presentan una compatibilidad pobre con dichos
materiales de relleno de bloqueo del agua.
El solicitante cree que dicho comportamiento
mejorado de dichos materiales puede deberse a la mayor
cristalinidad de los mismos (mayor que aproximadamente 60%),
respecto a la baja cristalinidad de los materiales de densidad
menor.
El solicitante ha observado además que las
diferencias que arriba se muestran en lo que respecta a la densidad
del polímero, debidas a las formas diferentes en las que se enfría
el material, pueden dar como resultado diferencias similares en la
cristalinidad de los polímeros, como se perfila en la siguiente
tabla 2. La cristalinidad de los materiales de la tabla 2 se mide
utilizando un DSC (calorímetro de exploración diferencial) Mettler
TA-4000. El calor de fusión del material
extrusionado y del material enfriado lentamente se han determinado
según ASTM D3417 durante el siguiente ciclo térmico:
\vskip1.000000\baselineskip
a) calentamiento desde 25ºC hasta 180ºC a
10ºC/min,
b) mantenimiento a 180ºC durante 10 min,
c) enfriamiento desde 180ºC hasta 25ºC a
10ºC/min,
d) calentamiento desde 25ºC hasta 180ºC a
10ºC/min.
\vskip1.000000\baselineskip
El nivel de cristalinidad se considera
proporcional al calor de fusión determinado por DSC, utilizando el
valor de 290 J/g como factor de conversión que corresponde al calor
de fusión teórico de un polietileno 100% cristalino (véase también
el libro "Polymer Handbook, J. Brandup y E.H. Immergut, 1999,
4^{a} edic., edit. Wiley Interscience"). Por tanto:
El área generada por la curva durante el primer
ciclo de calentamiento (a) corresponde al calor de fusión del
polímero extrusionado, mientras que el área generada por la curva
durante el segundo ciclo de calentamiento (d) corresponde al calor
de fusión del polímero enfriado lentamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se desprende de la tabla 2, la
cristalinidad de los polímeros se reduce ligeramente cuando el
material se somete a un enfriamiento rápido (por ejemplo durante la
fabricación después de la extrusión de los componentes de cable)
respecto a la cristalinidad medida sobre un componente del cable
sometido a un enfriamiento lento (por ejemplo después de un
enfriamiento natural en el aire).
El solicitante ha observado además que entre los
materiales poliolefínicos que presentan una densidad nominal mayor
que aproximadamente 0,950, se pueden utilizar ventajosamente los que
presentan un índice de flujo de fusión (MFI) a 190ºC y 2,16 kg
menor que aproximadamente 3. En concreto, los materiales que se
prefieren son los que presentan un MFI menor que aproximadamente 2,
siendo preferidos particularmente los que presentan un MFI menor
que aproximadamente 1. El MFI (expresado en g/10 min) es el índice
de flujo de fusión del material medido a una temperatura de 190ºC y
un peso de 2,16 kg, según el procedimiento ASTM D1238.
De hecho, el solicitante ha observado que los
tubos amortiguadores realizados con un material polietilénico que
presenta un MFI mayor que aproximadamente 5 y relleno con una
composición de relleno basada en aceite de poliolefina presentan un
comportamiento bastante pobre ante el envejecimiento.
Además, entre los materiales que presentan un
MFI menor que aproximadamente 3, la presente invención utiliza los
que presentan una sensibilidad al cizallamiento mayor que
aproximadamente 40, preferiblemente mayor que aproximadamente 70,
donde la sensibilidad al cizallamiento (SS) es la relación entre el
MFI del material medido a 190ºC y 21,6 kg y el MFI del material
medido a 190ºC y 2,16 kg según el procedimiento ASTM D1238.
El solicitante ha observado de hecho que, debido
a las altas viscosidades en fusión a las altas velocidades de
cizallamiento asociadas con altas velocidades de línea (por ejemplo
150 m/min), si la sensibilidad al cizallamiento de un material
polietilénico que presenta un MFI menor que aproximadamente 3 es
menor que aproximadamente 40, el procedimiento de extrusión es
relativamente engorroso y puede dar como resultado irregularidades
remarcables en el tubo extrusionado. Por otro lado, si dicho valor
de sensibilidad al cizallamiento es suficientemente alto, el
procedimiento de extrusión se puede lograr más fácilmente, incluso a
altas velocidades de línea. En concreto, el solicitante ha
observado que valores más elevados de sensibilidad al cizallamiento
deberían asociarse con valores de MFI más bajos. Por ejemplo, a
continuación se da una correlación indicativa entre el MFI y la
sensibilidad al cizallamiento de los materiales, para una extrusión
realizada a una velocidad de aproximadamente 150 m/min:
\vskip1.000000\baselineskip
Después de reducir la velocidad de la línea de
extrusión, los valores anteriores de sensibilidad al cizallamiento
se reducirán de forma correspondiente.
Aunque sin desear encontrarse atado a ninguna
teoría concreta, el solicitante sugiere la siguiente interpretación
de los resultados observados.
Mientras que el índice de flujo de fusión se
encuentra correlado con el peso molecular del material, (en
general, valores de MFI menores corresponden a mayores pesos
moleculares, y viceversa) la sensibilidad al cizallamiento es una
indicación de la distribución de peso molecular del material (en
general, valores más altos de sensibilidad al cizallamiento se
corresponden con distribuciones más amplias de peso molecular, y
viceversa). Esto ocurre en concreto para los materiales que
presentan un bajo MFI y un valor bajo de sensibilidad al
cizallamiento (es decir, una distribución de peso molecular
relativamente estrecha). Sin embargo, el solicitante ha observado
que por medio de utilizar polímeros de MFI bajo (por ejemplo con un
MFI menor que 1 g/10 min) que presentan un valor de sensibilidad al
cizallamiento relativamente alto (por ejemplo mayor que
aproximadamente 80), es decir con una distribución de pesos
moleculares relativamente amplia, la presencia de las fracciones de
bajo peso molecular da como resultado unas mejores propiedades de
facilidad de procesado del material fundido.
Las observaciones anteriores se pueden resumir
por medio de la figura 5, que muestra la correlación gráfica entre
el MFI y la sensibilidad al cizallamiento de materiales
polietilénicos.
Como se muestra en la figura 5, cuanto más alto
es el valor del MFI, más bajo es el valor de la sensibilidad al
cizallamiento. Los materiales que se encuentran cercanos a la curva
o dentro del área por encima de la misma se considera que presentan
buenos comportamientos de facilidad de procesado.
Como se ha mencionado anteriormente, un tubo
amortiguador según la presente invención es adecuado particularmente
para entrar en contacto con composiciones de relleno basadas en
aceite de hidrocarburo. Típicamente, dichas composiciones de
relleno comprenden desde aproximadamente 50% hasta aproximadamente
95% de su peso de dicho aceite de base de hidrocarburo, en general
de tipo mineral (nafténico o parafínico) o de tipo sintético (aceite
poliolefínico).
El solicitante ha observado que, mientras que
otros constituyentes de las composiciones de relleno son
relativamente inertes respecto a los materiales poliolefínicos que
forman un componente del cable que entra en contacto con la
composición de relleno, estos aceites de base de hidrocarburo pueden
causar sin embargo una disolución parcial de dichos materiales.
Como ha observado el solicitante, la disolución
de dichos materiales poliolefínicos dentro de la composición de
relleno puede causar un aumento no deseado de la viscosidad de la
composición de relleno. De hecho, si la composición de relleno se
vuelve demasiado viscosa (por ejemplo con una viscosidad mayor que
aproximadamente 180-200 Pa\cdots), las fibras
ópticas se pueden encontrar privadas de su movimiento libre en el
interior de las estructuras del cable y por tanto pueden aparecer
fenómenos de microcurvaturas, causando una atenuación de la señal
transmitida. Según la presente invención, un material poliolefínico
que forma un tubo amortiguador debería presentar por tanto una
solubilidad reducida en los aceites de base de hidrocarburo de las
composiciones de relleno bloqueadoras del agua. En concreto, el
solicitante ha encontrado que los materiales particularmente
adecuados para entrar en contacto con dicho aceite de base de
hidrocarburo son los que presentan una solubilidad menor que
aproximadamente 2% después de 24 horas en n-heptano
a 85ºC.
Además de disolverse parcialmente por medio de
los aceites de base de hidrocarburo de las composiciones de
relleno, los materiales poliolefínicos del componente del cable
pueden hincharse después del contacto con dichos aceites,
incluyendo por tanto cierta cantidad de dichos aceites en el
interior de su matriz polimérica. Como ha observado el solicitante,
la inclusión del aceite de base en el interior de la matriz
polimérica puede determinar dos inconvenientes principales, que
son:
- todavía otro aumento de la viscosidad de la
composición de relleno, debido a la reducción de la porción fluida
(aceite) de la composición;
- un empeoramiento de las propiedades mecánicas
del material polietilénico.
Según la presente invención, un material
poliolefínico que forma un tubo amortiguador debería por tanto
mostrar un hinchado reducido cuando se pone en contacto con dichos
aceites de base. En concreto, un material poliolefínico
extrusionado como tubo amortiguador según la presente invención
debería mostrar un aumento de peso menor que aproximadamente 10%,
preferiblemente menor que aproximadamente 8% cuando se pone en
contacto a 85ºC con un aceite poliolefínico que presenta una
viscosidad cinemática desde aproximadamente 30 cSt a 40ºC, un
índice de viscosidad de aproximadamente 128 y un peso molecular
medio en peso dentro del campo desde aproximadamente 400 hasta
aproximadamente 600 Dalton.
A continuación se dan los siguientes ejemplos,
para una mejor comprensión del sujeto de la presente invención. En
los ejemplos, se hará referencia a los siguientes materiales
polietilénicos:
\vskip1.000000\baselineskip
PE1 = Finathene SR572 (Fina)
PE2 = Eraclene BC 92 (Polimeri Europa)
PE3 = Eraclene BF 92 (Polimeri Europa)
PE4 = Eraclene MP 90 (Polimeri Europa)
PE5 = DGDK 3364 (Union Carbide)
PE6 = Eraclene MM84 (Polimeri Europa)
PE7 = Eraclene ML 74 (Polimeri Europa)
PE8 = Riblene MP30 (Polimeri Europa)
PE9 = Hostalen GF 7750 M2
(Elenac-Hoechst)
\vskip1.000000\baselineskip
La tabla 3 muestra las características
principales de dichos materiales.
Como se desprende de la tabla 3, los materiales
PE5 y PE8 presentan una densidad nominal menor que 0,950 g/ml,
mientras que para PE5 se ha determinado una densidad menor que 0,940
sobre el material sometido a enfriamiento rápido.
Los materiales polietilénicos que se listan en
la tabla 3 se han probado como materiales en bruto (en gránulos)
para encontrar su solubilidad en los aceites de base de los
materiales de relleno.
La solubilidad de los materiales polietilénicos
en gránulos se ha probado en n-heptano a una
temperatura de 85ºC, que es la temperatura de referencia para las
pruebas de envejecimiento rápido de los cables.
El n-heptano, aunque no sea un
aceite de base que se utilice comúnmente en la composición de
relleno de cable de fibra óptica, se ha escogido debido a su fácil
disponibilidad y similaridad con los aceites de base de poliolefina
que se utilizan generalmente. Las pruebas de solubilidad realizadas
con n-heptano son también más sencillas de realizar
puesto que dicho disolvente hierve a una temperatura más baja
(aproximadamente 98ºC) que los aceites de poliolefina.
Para determinar la solubilidad del material
polietilénico, se extractaron 30 g del material en gránulos en un
dispositivo Soxhlet modificado a 85ºC durante 24 horas. La
modificación del dispositivo Soxhlet consistió en separar la cámara
de extracción (volumen total 280 ml), donde se dispone el material
polimérico, del matraz de ebullición donde se dispone el
disolvente, para evitar el sobrecalentamiento del material
polimérico. De esta forma, el matraz de ebullición se podía
mantener a una temperatura apta para que hirviera el disolvente
(aproximadamente 100ºC), sin dañar al material polimérico que se
probaba. El vapor de disolvente que se producía se condensaba a
continuación y se enviaba a la cámara de extracción separada, que se
mantenía a una temperatura de aproximadamente 85ºC por medio de la
utilización de un fluido termostático externo. La disolución de la
cámara de extracción (disolvente y polímero extractado) se recicló a
continuación al matraz de ebullición. Las condiciones de reciclado
se establecieron para permitir un vuelco total del volumen de
disolvente contenido dentro de la cámara de extracción en un
periodo de aproximadamente 15 minutos.
Al final de las 24 horas, la disolución
contenida dentro del matraz de ebullición se recuperó dentro de una
copa, se secó y se midió el peso del sólido residual.
La tabla 4 muestra los resultados de la
prueba.
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\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la tabla 4, el material PE8
se disolvió completamente en n-heptano, mientras que
el material PE5 presentó una solubilidad relativamente mayor que
los demás materiales probados.
Según las observaciones del solicitante, los
materiales que presentan en la prueba anterior una solubilidad en
n-heptano menor que aproximadamente 2% son
particularmente adecuados para la fabricación de componentes de
cables ópticos que pueden verse sometidos a contactos con las
composiciones de relleno basadas en aceite del cable. Por otro
lado, los materiales que presentan una solubilidad de
aproximadamente 3% o mayor se han mostrado menos adecuados, puesto
que la cantidad de material polimérico extraído tendería, con el
envejecimiento, a aumentar de forma no deseada la viscosidad de la
composición de relleno. Se puede apreciar que estos últimos
materiales, PE5 y PE8, presentan una densidad nominal mayor que
0,950 g/ml.
\vskip1.000000\baselineskip
Para determinar la tendencia a hincharse de los
materiales probados, se fabricó un número de placas partiendo de
los materiales en bruto en forma de gránulos.
Se obtuvo una primera placa (150 x 150 x 3 mm)
de cada material por medio de moldeado del material en bruto a
190ºC. La placa moldeada se dejó enfriar lentamente en el molde,
para obtener un material con una densidad substancialmente igual a
la nominal. A continuación se obtuvieron cinco placas más pequeñas
(38 x 13 x 3 mm) a partir de cada una de las placas anteriores y se
pesaron.
El hinchado de las placas obtenidas de esta
forma se probó respecto a los siguientes aceites de base:
\vskip1.000000\baselineskip
MX 2106® (Mixoil-Enichem
Augusta);
Nesbase® 2006 (Nynas);
Nyflex® 810 (Nynas).
\vskip1.000000\baselineskip
MX® 2106 es un aceite de poliolefina interna que
presenta una viscosidad cinemática desde aproximadamente 30 cSt a
40ºC, un índice de viscosidad de aproximadamente 128 y un peso
molecular medio en peso dentro del campo desde aproximadamente 400
Dalton hasta aproximadamente 600 Dalton. Nesbase 2006® es un aceite
de polialfaolefina con propiedades físicas similares a la
poliolefina interna anterior, y que presenta un índice de viscosidad
de aproximadamente 138. Nyflex® es un aceite nafténico.
Las placas se sumergieron a 85ºC dentro de una
cantidad de aceite que corresponde a aproximadamente siete veces el
peso de las placas, y se midió el hinchado de las placas por medio
de determinar el cambio del peso (en porcentaje) de las placas
después de 7 y después de 15 días. Cada prueba se ha repetido sobre
cinco placas diferentes, obteniéndose de esta forma un valor medio
del hinchado del material en las diferentes condiciones de
prueba.
La tabla 5 muestra los resultados de las
pruebas.
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\vskip1.000000\baselineskip
Como se desprende a partir de la tabla 5, los
materiales poliméricos PE5 y PE8, con una densidad nominal (o una
densidad medida después de un enfriamiento lento) menor que 0,950
g/ml, presentan valores de hinchado relativamente mayores que otros
materiales que presentan una densidad mayor que 0,950. Como arriba
se ha mencionado, estos valores de hinchado más altos, además de
determinar un aumento de la viscosidad final de la composición de
relleno, pueden también deteriorar las propiedades mecánicas del
material poliolefínico que forma el tubo amortiguador.
En concreto, los materiales que presentan un
aumento de peso menor que aproximadamente 10%, preferiblemente
menor que aproximadamente 8% cuando se ponen en contacto a 85ºC con
los aceites poliolefínicos anteriores son particularmente adecuados
para obtener la forma de tubo amortiguador según la presente
invención.
Como se muestra en la tabla 5, los mismos
materiales presentan un aumento de peso relativamente mayor en
aceites nafténicos (Nyflex®). Sin embargo, la compatibilidad de
estos materiales en aceites nafténicos todavía es mayor que la
compatibilidad de los materiales polietilénicos (PE5) que presentan
una densidad nominal menor que 0,950 g/ml, habiéndose disuelto
estos últimos durante la prueba.
Los materiales PE1 a PE5 como arriba se ha
mencionado se extrusionaron en forma de tubos con un diámetro
interior de 1,8 mm y un diámetro exterior de 2,5 mm. La línea de
extrusión se estableció a una velocidad de 150 m/min, la
temperatura del material fundido a la salida de la extrusora era de
aproximadamente 190ºC. Se utilizaron cuatro vasos de enfriamiento
(de 5 m cada uno, para una longitud de enfriamiento total de
aproximadamente 20 m), con una temperatura descendiente desde
aproximadamente 30ºC en el primero, aproximadamente 25ºC en el
segundo, aproximadamente 20ºC en el tercero y aproximadamente 15ºC
en el último.
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La tabla anterior 6 lista las características
(densidad y porcentaje de cristalinidad) de los tubos obtenidos.
Como anteriormente se ha mencionado (véase también la tabla 1),
dichos valores medidos sobre los componentes extrusionados a una
velocidad relativamente alta son generalmente ligeramente menores
que los nominales que se dan para el material en bruto o que los
que se miden sobre el material enfriado lentamente.
Se rellenaron longitudes de 25 m de los tubos
amortiguadores obtenidos con los siguientes aceites de base:
\vskip1.000000\baselineskip
MX 2106® (Mixoil-Enichem
Augusta),
Nesbase 2006® (Nynas),
Nyflex 810® (Nynas),
y se mantuvieron a una temperatura
de 85ºC durante 7 días o durante 15 días, permitiendo de esta forma
la medida de la viscosidad del aceite de base en contacto con los
diferentes materiales extrusionados después de 7 y después de 15
días. La viscosidad se determinó con un reómetro digital Brookfield
modelo DV-III con un huso SC4-29
(velocidad 250 r.p.m., temperatura de
25ºC).
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\vskip1.000000\baselineskip
La tabla 7 anterior muestra los resultados de la
prueba. Como se desprende de dicha tabla, cuando los aceites de
base se ponen en contacto con un tubo realizado con el material PE5,
para el cual se ha medido una densidad menor que 0,940, su
viscosidad se vuelve substancialmente mayor que la viscosidad de los
mismos aceites en contacto con aquellos materiales para los que se
ha medido una densidad mayor que 0,940 g/ml.
Además, a partir de los resultados de la tabla
7, se puede observar que un tubo amortiguador según la presente
invención muestra una compatibilidad particularmente mejorada cuando
se pone en contacto con un aceite de base de poliolefina interna
(MX 2106®).
\vskip1.000000\baselineskip
Para evaluar los cambios de la viscosidad de las
composiciones de relleno y de las propiedades mecánicas del
material polietilénico en contacto con dicho material de relleno, se
han extrusionado algunos materiales en forma de tubos
amortiguadores que contienen las siguientes composiciones de
relleno:
\vskip1.000000\baselineskip
FC1: LA444®, una composición basada en
polialfaolefina comercializada por HUBER, que presenta una
viscosidad de aproximadamente 55 Pa\cdots;
y
FC2: una composición basada en poliolefina
interna que comprende aproximadamente 91% (peso/peso) de MX 2106
(Mixoil), aproximadamente 8,5% de Kraton G 1702 (Shell) y
aproximadamente 0,5% de antioxidante, con una viscosidad de
aproximadamente 92 Pa\cdots.
\vskip1.000000\baselineskip
Las viscosidades anteriores se miden por medio
de un viscosímetro Rheomat 115 Contraves con una configuración de
cilindro concéntrico a una velocidad de cizallamiento de 1,56
seg^{-1} a 25ºC.
Las condiciones de extrusión de los tubos
amortiguadores eran las que arriba se han indicado. Además, durante
la extrusión del tubo amortiguador, se insertaron 4 fibras ópticas
dentro del tubo que se extrusionaba, mientras que la composición de
relleno se alimentaba en el interior del tubo a una temperatura de
aproximadamente 85ºC.
Los tubos de relleno obtenidos se envejecieron a
continuación a una temperatura de 85ºC según la siguiente
metodología.
Se dispuso un tubo relleno de 10 metros de
longitud en el interior de un horno a 85ºC (una pieza para cada
medida). Después de un periodo de envejecimiento predeterminado, se
sacó el tubo del horno y se dejó enfriar a temperatura ambiente. A
continuación se extrajo la composición de relleno del tubo y se
realizaron las medidas relevantes de viscosidad (de la composición
de relleno) y módulo (del material polietilénico) a 25ºC y 50% de
humedad relativa.
De forma general un envejecimiento de
aproximadamente 150 días bajo las condiciones arriba indicadas
corresponde a un envejecimiento de aproximadamente 20 años bajos las
condiciones de funcionamiento.
Las tablas 8 y 9 muestran la variación del
módulo de tracción de los materiales polietilénicos y de la
viscosidad de las composiciones de relleno FC1 y FC2,
respectivamente, con el envejecimiento. Igual que para el material
polietilénico, el valor y el porcentaje de variación del módulo de
tracción se da después de 120 días de envejecimiento, puesto que
éste es generalmente el periodo de prueba para determinar la
idoneidad de los materiales para realizar componentes de cable.
Igual que para las composiciones de relleno, el valor de viscosidad
se da después de 180 días de envejecimiento.
El valor de inicio del módulo de tracción de los
materiales polietilénicos que forman los tubos amortiguadores se
midió sobre una pieza de 60 mm de longitud de un tubo vacío
fabricado como arriba se ha indicado (sin material de relleno),
utilizando un dinamómetro Instron modelo 4501, con una célula de
carga de 1 kN, según el siguiente procedimiento.
Dos varillas metálicas (de aproximadamente 20 mm
de longitud) se insertaron a cada extremo del tubo para evitar que
el tubo se aplastara entre las sujeciones del dinamómetro. A
continuación se insertaron los dos extremos del tubo en las
sujeciones del dinamómetro, que se establecieron a una distancia
inicial de 25 mm la una de la otra. Después se separaron las
sujeciones a una velocidad de 25 mm/min. El módulo de tracción se
determinó por medio de la utilización del software Instron Series IX
Materials Testing System.
Los valores obtenidos de esta forma son los
valores iniciales del módulo de tracción como se presentan en las
tablas 8 y 9.
La misma metodología se aplicó para determinar
el módulo de tracción del material polimérico de los tubos rellenos
después del envejecimiento.
Las viscosidades de las composiciones de relleno
después del envejecimiento dentro de los tubos amortiguadores se
midieron utilizando el viscosímetro anterior Rheomat 115 Contraves
bajo las mismas condiciones.
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Como se puede apreciar a partir de los
resultados que se muestran en las tablas 8 y 9, el material PE5
(que presenta una densidad nominal menor que 0,950 g/ml y una
densidad del componente del cable terminado menor que 0,940)
muestra una mayor reducción del módulo de tracción con el
envejecimiento, respecto a los demás materiales probados.
Además, el aumento de la viscosidad de la
composición de relleno en contacto con el mismo es generalmente
mayor respecto al aumento que se observa en los otros
materiales.
Según los datos que se muestran en las tablas 8
y 9, los mejores resultados se pueden obtener, tanto en términos de
propiedades mecánicas del material poliolefínico como en términos de
viscosidad de la composición de relleno, si se dispone un tubo
amortiguador según la presente invención en contacto con una
composición basada en aceite de poliolefina interno.
Los tubos amortiguadores realizados con los
materiales PE4 y PE6 (es decir materiales con un índice de flujo de
fusión de aproximadamente 7 y aproximadamente 5,5, respectivamente),
se fabricaron también como arriba se ha descrito.
Sin embargo, después de solamente 45 días de
envejecimiento, todos los tubos amortiguadores probados realizados
con dichos materiales mostraron fenómenos de agrietado grave con
rotura del tubo y por tanto se interrumpió la prueba. La aparición
de dichas grietas sugiere que los materiales PE4 y PE6 presentan una
compatibilidad reducida después del envejecimiento con las
composiciones de relleno basadas en poliolefina.
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Como arriba se ha mencionado en la descripción,
el solicitante ha observado que entre los materiales poliolefínicos
que presentan una densidad nominal mayor que aproximadamente 0,950
g/ml, se prefieren particularmente los que presentan una relación
predeterminada entre el MFI y la sensibilidad al cizallamiento,
específicamente en lo que respecta a la facilidad de procesado de
los materiales.
En la tabla 11 se presentan los valores del
índice de flujo de fusión y de la sensibilidad al cizallamiento de
los materiales junto con una observación sobre la calidad de los
tubos amortiguadores extrusionados.
Basándose en los datos experimentales arriba
indicados, el solicitante ha encontrado que se puede establecer una
relación entre el índice de flujo de fusión y la sensibilidad al
cizallamiento de los materiales para una velocidad de la línea de
extrusión de aproximadamente 150 m/min. Dicha relación, que se
representa gráficamente por medio de la curva de la figura 5, se
puede aproximar a grandes rasgos por medio de la siguiente
fórmula:
SS = - 22
Ln(MFI) +
66
donde MFI (expresado en g/10 min)
es el índice de flujo de fusión del material a 190ºC y 2,16 kg (es
decir medido a una temperatura de 190ºC y un peso de 2,16 kg según
el procedimiento ASTM D1238) y SS es la sensibilidad al
cizallamiento del material, que es la relación entre el MFI a 190ºC
y 21,6 kg y el MFI a 190ºC y 2,16
kg.
Como se puede apreciar por medio de la figura 5,
los materiales que presentan propiedades de facilidad de procesado
preferidas (PE1-PE6 y PE8) se encuentran en una
buena aproximación sobre o por encima de la curva ilustrada,
mientras que otros materiales se encuentran, más o menos, fuera de
dicha curva.
En concreto, PE7 y PE9 presentan propiedades de
facilidad de procesado insuficientes, debido al valor bajo de la
sensibilidad al cizallamiento en combinación con el valor bajo de
MFI; la distribución de peso molecular relativamente estrecha y el
peso molecular relativamente elevado del polímero causan que la
viscosidad del material fundido sea demasiado elevada para las
altas velocidades de cizallamiento asociadas con velocidades de
línea elevadas.
Debería también prestarse atención al hecho de
que aunque los materiales PE4 y PE6 muestran relativamente buenos
comportamientos de facilidad de procesado a velocidades de línea
elevadas, su uso debería evitarse preferiblemente en vistas a los
resultados negativos de la prueba de envejecimiento que se muestran
en el ejemplo 4.
Además, PE8, aunque muestra un buen
comportamiento de facilidad de procesado, presenta una densidad
menor que la deseada de 0,940 g/ml y por tanto muestra una
compatibilidad pobre con las composiciones de relleno.
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Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se muestra únicamente para conveniencia del lector. No
forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tenido
una gran precaución a la hora de recopilar las referencias, no se
pueden excluir errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes
declina cualquier responsabilidad al respecto.
\bullet US 5911023 A [0002] [0008] [0011]
\bullet US 4153332 A [0009]
\bullet US 5574816 A [0010]
\bullet US 5737468 A [0012]
\bullet EP 890860 A [0016]
\bullet US 5455881 A [0034] [0046]
\bullet EP 811864 A [0035]
\bullet US 5285513 A [0036]
\bullet US 5187763 A [0036]
\bullet EP 541007 A [0036]
\bullet EP 0969301 A [0037] [0037]
\bullet US 4741592 A [0046]
\bullet US 5715343 A [0046]
\bullet J. BRANDRUP; E.H
IMMERGUT. Polymer Handbook. Wiley Interscience,
1999 [0068]
Claims (10)
1. Cable de fibra óptica que comprende un tubo
amortiguador que comprende por lo menos una fibra óptica alojada en
el interior del mismo, estando en contacto dicho tubo amortiguador
con una composición de relleno de bloqueo del agua y estando
realizado con un material poliolefínico donde dicho material
poliolefínico que forma dicho tubo amortiguador presenta una
densidad de por lo menos 0,940 g/ml o mayor, medida según el
estándar ASTM D792 sobre el material enfriado en agua a 15ºC
después de haber sido calentado hasta su temperatura de fusión, y
un índice de flujo de fusión a 190ºC y 2,16 kg menor que
aproximadamente 3 g/10 min, siendo la relación entre el índice de
flujo de fusión a 190ºC y 21,6 kg y el índice de flujo de fusión a
190ºC y 2,16 kg de dicho material poliolefínico mayor que
aproximadamente 40.
2. Cable de fibra óptica según la reivindicación
1 en el que dicho índice de flujo de fusión es menor que
aproximadamente 2 g/10 min.
3. Cable de fibra óptica según la reivindicación
1 en el que dicha relación es mayor que aproximadamente 70.
4. Cable de fibra óptica según la reivindicación
1 en el que dicho tubo amortiguador está realizado con
polietileno.
5. Cable de fibra óptica según la reivindicación
1 en el que dicha por lo menos única fibra óptica se encuentra
inmersa dentro de una composición de relleno de bloqueo del agua en
contacto con dicho tubo amortiguador.
6. Cable de fibra óptica según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que dicha composición de relleno
de bloqueo del agua comprende un aceite de base de poliolefina.
7. Cable de fibra óptica según la reivindicación
6 en el que dicho aceite de base de poliolefina es una poliolefina
interna.
8. Cable de fibra óptica según la reivindicación
1 en el que el material poliolefínico que forma dicho tubo
amortiguador presenta una densidad de 0,950 g/ml o mayor cuando se
somete a un enfriamiento natural a partir de su estado fundido.
9. Cable de fibra óptica según la reivindicación
8 en el que dicho material poliolefínico presenta una solubilidad
en n-heptano a 85ºC después de 24 horas menor que
aproximadamente 2%.
10. Cable de fibra óptica según la
reivindicación 9 en el que dicho material poliolefínico muestra un
aumento de peso menor que 10%, preferiblemente menor que
aproximadamente 8% cuando se pone en contacto a 85ºC con un aceite
de poliolefina que presenta una viscosidad cinemática de
aproximadamente 30 cSt a 40ºC, un índice de viscosidad de
aproximadamente 128 y un peso molecular medio en peso dentro del
campo desde aproximadamente 400 Dalton hasta aproximadamente 600
Dalton.
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