ES2296958T3

ES2296958T3 - Fibra optica con atenuacion reducida.

Info

Publication number: ES2296958T3
Application number: ES02745258T
Authority: ES
Inventors: Giacomo Stefano Roba; Marco Arimondi; Lidia Terruzzi; Sabrina Fogliani; Sandra Joanna Nagelvoort; Johannes Adrianus Van Eekelen; Adrianus Gijsbertus Maria Abel; Gouke Dirk Jan Geus; Duurt Pieter Willem Alkema
Original assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: NZ535984A; DE60223597D1; DE60223597T2; KR100849975B1; US20060072889A1; CA2483308C; WO2003091177A1; CN1628082A; KR20040104630A; BR0210490A; AU2002316872A1; EP1497237A1; US7317858B2; EP1497237B1; BR0210490B1; CN1259270C; CA2483308A1; ATE378301T1; AU2002316872B2

Abstract

Fibra óptica que comprende una parte interna de vidrio, una primera capa de revestimiento dispuesta alrededor de dicha parte de vidrio y una segunda capa de revestimiento dispuesta alrededor de la citada primera capa de revestimiento, en la que la citada primera capa de revestimiento se forma a partir de un material polimérico curado obtenido mediante curado por radiación de una composición, que comprende un oligómero curado por radicación, que comprende un esqueleto derivado de un polipropilen glicol y de un poliol poliester basado en un ácido dimérico, y el citado material polimérico curado tiene: a. una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -10ºC hasta aproximadamente -20ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 5, 0 Mpa; o b. una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -20ºC hasta aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 20, 0 Mpa; o c. una temperatura de endurecimiento (Th) inferior a aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citadaTh inferior a 70, 0 Mpa.

Description

Fibra óptica con atenuación reducida.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una fibra óptica que tiene una atenuación reducida de la señal transmitida.

Antecedentes de la invención

Las fibras ópticas generalmente consisten en una parte de vidrio (típicamente con un diámetro de aproximadamente 120-130 \mum), en el interior de la cual se confina la señal óptica transmitida. Generalmente, la parte óptica está protegida por un revestimiento externo, típicamente de material polimérico. Este revestimiento protector generalmente comprende una primera capa de revestimiento posicionada directamente sobre la superficie del vidrio, también conocida como "revestimiento primario", y por lo menos también una segunda capa de revestimiento, también conocida como "revestimiento secundario", dispuesta de manera que rodea el citado primer revestimiento. En la técnica, la combinación del primer revestimiento y del segundo revestimiento, a veces se identifica también como "sistema de revestimiento primario", ya que ambas capas se aplican generalmente durante el procedimiento de fabricación del estiramiento de la fibra, en contraste con "las capas de revestimiento secundario" que se pueden aplicar a continuación. En este caso, el revestimiento que está en contacto con la parte de vidrio de la fibra se llama "revestimiento primario interno" mientras que el revestimiento de la superficie más exterior de la fibra se denomina "revestimiento primario externo". En la presente descripción y reivindicaciones, las dos capas de revestimiento se identificarán como revestimiento primario y secundario, respectivamente, y la combinación de las dos como "sistema de revestimiento".

De manera típica, el grosor del revestimiento primario va desde 25 \mum hasta aproximadamente 35 \mum, mientras que el grosor del revestimiento secundario generalmente va desde aproximadamente 10 \mum hasta aproximadamente 30 \mum.

Estos revestimientos poliméricos se pueden obtener a partir de composiciones que comprenden oligómeros y monómeros que generalmente se han reticulado mediante irradiación UV en presencia de un foto iniciador adecuado. Los dos revestimientos descritos anteriormente difieren, inter alia, en las propiedades mecánicas de los respectivos materiales. De hecho, mientras que el material que forma el revestimiento primario es un material relativamente blando, con un módulo de elasticidad relativamente bajo a temperatura ambiente, el material que forma el revestimiento secundario es relativamente más duro, y tiene valores más altos del módulo de elasticidad a temperatura ambiente. El sistema de revestimiento se selecciona para proporcionar protección medioambiental a la fibra de vidrio, y resistencia, inter alia, al bien conocido fenómeno del microdoblado, que puede dar lugar a una atenuación de la capacidad de la fibra para la transmisión de la señal y, por tanto, no resulta deseable. Además, el sistema de revestimiento se diseña para proporcionar la resistencia deseada a las fuerzas físicas de manejo, tales como las que aparecen cuando se somete la fibra a operaciones de cableado.

La fibra óptica así preparada generalmente tiene un diámetro de aproximadamente 250 \mum. Sin embargo, para aplicaciones particulares, este diámetro total también puede ser menor; en este caso, en general se aplica un revestimiento de grosor reducido.

Además, como el operador debe ser capaz de identificar con seguridad diferentes fibras cuando en el mismo receptáculo se encuentran diferentes tipos de las mismas, resulta conveniente colorear las diversas fibras con diferentes colores identificativos. De manera típica, una fibra óptica se identifica mediante un color rodeando el revestimiento secundario con una tercera capa de polímero coloreado, conocido comúnmente como "tinta", que tiene de manera típica un grosor de entre aproximadamente 2 \mum y aproximadamente 10 \mum, o alternativamente, introduciendo un pigmento de color directamente en la composición del revestimiento secundario.

Entre los parámetros que caracterizan los comportamientos de los revestimientos primario y secundario, el módulo elástico y la temperatura de transición vítrea de los materiales reticulados son aquellos que se usan generalmente para definir las propiedades mecánicas del revestimiento. Cuando nos referimos al módulo elástico, se debe clarificar que en la literatura de patentes a veces se refieren a dicho módulo como el módulo G "de cizalla" (o módulo medido en la cizalla), mientras que en otros casos se denomina módulo E "de tensión" (o módulo medido en tensión). La determinación de los citados módulos elásticos se puede llevar a cabo mediante medios de DMA (Análisis Mecánico Dinámico) que es una técnica de análisis térmico que mide las propiedades de los materiales mientras se deforman bajo stress periódico. Para materiales poliméricos, la relación entre los dos módulos generalmente es 1:3, es decir, el módulo de tensión de un material polimérico es aproximadamente tres veces el módulo de cizalla (ver por ejemplo la referencia del libro Mechanical Properties and Testing of Polymers, p. 183-186; Ed. G.M. Swallowe).

Ejemplos de sistemas de revestimiento se describen, por ejemplo, en la patente US 4962992. En dicha patente se describe que un revestimiento primario blando resulta más adecuado para resistir la carga lateral y por tanto el microdoblado. Se describe que un módulo de cizalla de equilibrio de aproximadamente 70-200 psi (0,48-1,38 MPa) es aceptable, mientras que se prefiere que dicho módulo sea de 70-150 psi (0,48-1,03 MPa). Estos valores corresponden a un módulo de tensión E' de 1,4-4,13 Mpa y 1,4-3,1 Mpa, respectivamente. Tal como se describe en la citada patente, un módulo de equilibrio demasiado bajo puede causar rotura de la fibra en el interior del revestimiento primario y deslaminación del sistema de revestimiento. Además, la citada patente sugiere que la temperatura de transición cristalina (Tg) del material del revestimiento primario no debe superar los -40ºC, definiéndose la citada Tg como la temperatura, determinada por medios de medida del stress/tensión, a la que el módulo del material cambia desde un valor relativamente alto que tiene lugar a la temperatura más baja, estado de vidrio del material, a un valor más bajo que ocurre en la región de transición a la temperatura más alta, estado elastomérico (o de goma) del material.

Otros ejemplos de composiciones de revestimiento se presentan, por ejemplo, en la patente WO 01/05724, que describe materiales de revestimiento de fibra óptica curados con radiación que comprenden un compuesto de (met)acrilato uretano derivado de un polipropilen glicol o que comprende un compuesto de (met)acrilato uretano derivado de un polipropilen glicol y un poliol adicional que incluye un poliester poliol. Estas composiciones pueden usarse, una vez curadas, como material de revestimiento para fibras ópticas y cintas de fibra óptica, incluyendo revestimientos primarios, revestimientos secundarios, revestimientos secundarios coloreados, tintas, materiales matrices y materiales envolventes. En la parte introductoria, el citado documento menciona que los revestimientos primarios deben tener en particular un Tg muy bajo.

Sin embargo, tal como indica el solicitante, aunque un revestimiento primario tenga un valor de Tg relativamente bajo (tal como se requiere en general en la técnica), el valor del módulo del material de revestimiento puede, no obstante, empezar a aumentar a temperaturas mucho mayores que la del Tg, de manera típica, alrededor de por encima de 0ºC. Por tanto, mientras que un valor bajo de Tg simplemente implica que la transición del citado revestimiento desde su estado de goma hasta el estado vítreo tiene lugar a temperaturas relativamente bajas, no se puede concluir ninguna información en el sentido de cual sería la variación del módulo con una disminución de la temperatura. De hecho, un aumento excesivo del módulo del revestimiento primario al disminuir la temperatura puede afectar negativamente el comportamiento óptico de la fibra óptica, en particular a los valores de temperatura bajos, dando lugar por tanto a una atenuación indeseable de la señal transmitida debido a microdoblamientos.

Así, tal como se observa por parte del solicitante, lo que parece importante para controlar los microdoblamientos de una fibra óptica es la temperatura a la cual el material de revestimiento empieza la transición desde el estado de goma (blanda) hasta su estado vítreo (duro), temperatura a la cual nos referiremos en las siguientes especificaciones y reivindicaciones como la "temperatura de endurecimiento" del material, o Th. En particular, se debe prestar atención a seleccionar una composición que muestre un módulo relativamente bajo a la citada Th, de manera que se pueda evitar un aumento excesivo del módulo debido a una adicional disminución de la temperatura.

En la presente descripción y reivindicaciones, el término "módulo" se refiere al módulo de un material polimérico tal como se determina mediante un ensayo de DMA en tensión, tal como se ilustra en detalle en la sección de procedimientos de ensayo de la parte experimental de la presente especificación.

En la presente descripción y reivindicaciones, el término "temperatura de endurecimiento" se refiere a la temperatura de transición a la que el material presenta un aumento apreciable de su módulo (al disminuir la temperatura), indicando así el inicio de un cambio apreciable desde un material blando y flexible (material similar a goma) hasta un material relativamente duro y frágil (material similar a vidrio). La determinación matemática de Th se explicará en detalle en la siguiente descripción.

Según la presente invención, el solicitante ha encontrado, por tanto, que las pérdidas por atenuación debidas al microdoblamiento en fibras ópticas revestidas, en particular a temperaturas de trabajo bajas, se pueden reducir mediante control de manera adecuada del aumento del módulo a temperaturas bajas. En particular, el solicitante ha encontrado que las citadas pérdidas por microdoblamiento se pueden reducir usando un material polimérico para el revestimiento primario que tenga una temperatura de endurecimiento baja y un módulo comparativamente bajo a la citada temperatura. Además, el solicitante ha encontrado que seleccionando composiciones de revestimiento que tengan un módulo de equilibrio relativamente bajo, las citadas pérdidas por atenuación se pueden controlar adicionalmente a lo largo de todo el rango de temperaturas de trabajo.

Resumen de la invención

Según un primer aspecto, la presente invención se refiere a una fibra óptica que comprende una parte interna de vidrio, una primera capa de revestimiento dispuesta alrededor de la citada parte de vidrio y una segunda capa de revestimiento dispuesta alrededor de la citada primera capa de revestimiento, en la que dicha primera capa de revestimiento está formada a partir de un material polimérico curado obtenido mediante curado por radiación de una composición, que comprende un oligómero curado por radicación, que a su vez comprende un esqueleto derivado de un polipropilen glicol y de un poliol poliéster basado en un ácido dimérico, y el citado material polimérico curado tiene:

a): una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde aproximadamente -10ºC hasta aproximadamente -20ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 5,0 Mpa; o

b): una Th que va desde -20ºC hasta aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 20,0 Mpa; o

c): una Th inferior a aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 70,0 Mpa.

Preferiblemente, el citado material que forma dicha capa de revestimiento tiene:

a): una Th desde aproximadamente -10ºC hasta aproximadamente -20ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 4,0 Mpa; o

b): una Th que va desde -20ºC hasta aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 15,0 Mpa; o

c): una Th inferior a aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 50,0 Mpa.

Preferiblemente, el módulo de equilibrio del citado material polimérico es menor de aproximadamente 1,5 Mpa, más preferiblemente menor de aproximadamente 1,4 Mpa, mucho más preferiblemente menor de aproximadamente 1,3 Mpa.

Según una realización preferida, la temperatura de transición vítrea del material no es superior a aproximadamente -30ºC, más preferiblemente no superior a -40ºC y mucho más preferiblemente no superior a -50ºC.

Preferiblemente, una fibra óptica standard única según la invención presenta una sensibilidad de microdoblamiento a 1550 nm a una temperatura de -30ºC, de menos de 1,5 (dB/km)(g/mm), más preferiblemente de menos de 1,2 (dB/km)(g/mm), incluso más preferido es que sea menor de 1,0 (dB/km)(g/mm), y todavía más preferido, menor de 0,8 (dB/km)(g/mm), cuando se somete al ensayo de microdoblamiento del tambor expansible.

El término fibra standard de modo único se refiere en este documento a fibras ópticas que tienen un perfil del índice de refracción del tipo de índice de paso, es decir, un perfil de segmento único, con una única variación del índice de refracción de 0,2%-0,4%, un radio del núcleo de aproximadamente 4,0-4,5 \mum y un valor de MAC de aproximadamente 7,8-8,6.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una sección transversal esquemática de una fibra óptica según la invención;

La Figura 2 muestra una gráfica de DMA ilustrativa de un material polimérico de una fibra óptica según la invención;

La Figura 3 muestra la curva correspondiente a la primera derivada de la gráfica de DMA de la figura 2;

Las Figuras 4a a 4c muestran las gráficas de DMA experimentales de tres materiales de revestimiento primario adecuados para una fibra óptica según la invención;

La Figura 5 muestra la gráfica de DMA experimental de un material de revestimiento primario conocido en la técnica;

La Figura 6 muestra una realización ilustrativa de un dibujo de una torre para la fabricación de una fibra óptica según la invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Tal como se muestra en la Figura 1, una fibra óptica según la invención comprende una parte interna de vidrio 101, una primera capa de revestimiento polimérico 102, también conocida como revestimiento primario, dispuesto alrededor de la citada parte de vidrio, y una segunda capa de revestimiento polimérico 103, también conocida como revestimiento secundario, dispuesto alrededor de citada primera capa polimérica.

Tal como se ha mencionado anteriormente, una fibra óptica según la presente invención comprende una capa de revestimiento primario formada por un material polimérico que tiene una temperatura de endurecimiento relativamente baja y un correspondiente módulo bajo a dicha temperatura.

Para explicar mejor el significado de la temperatura de endurecimiento, se hace referencia a la curva que se muestra en la Figura 1. Esta curva, obtenida de manera típica mediante un DMA (Dynamic Mechanical Analysis o Análisis Mecánico Dinámico), representa la variación del módulo de un material polimérico vs la temperatura. Tal como indica esta curva, el material polimérico tiene un valor relativamente alto del módulo a las temperaturas bajas (estado vítreo, parte "a" de la curva), mientras que dicho valor se vuelve mucho más bajo cuando el polímero se encuentra en estado de goma, a las temperaturas más altas (porción "b" de la curva, módulo de equilibrio). La parte oblicua "d" de la curva representa la transición del material desde el estado vítreo al estado de goma. La transición entre el estado vítreo y el estado de goma se conoce en la técnica como la "transición vítrea" del material y generalmente está asociada a una temperatura específica (Tg, temperatura de transición vítrea). Tal como resulta aparente a partir de la curva, la transición entre el estado vítreo y el estado de goma tiene lugar en un margen de temperaturas relativamente ancho. Por razones prácticas aparentes, se han desarrollado procedimientos para la determinación de un valor Tg específico para cada polímero. Uno de estos procedimientos (ver por ejemplo P. Haines, "Métodos Térmicos de Análisis", p. 133, Blackie Academic and Professionals ed.), que es el que se usa para determinar los valores de Tg indicados en la presente descripción y reivindicaciones, comprende la determinación del punto de intersección de dos líneas. La primera línea (identificada como "A" en la Fig. 2) se determina mediante interpolación de los puntos de la curva de DMA en la zona de meseta del estado vítreo (porción "a" de la curva). En la práctica, para las composiciones de revestimiento primario, se calcula la interpolación para los puntos en la región desde -60ºC hasta -80ºC. La segunda linea (identificada como "D" en la Fig. 2) se determina como la tangente al punto de inflexión de la curva de DMA en la porción oblicua "d" de la citada curva. El punto de inflexión y la inclinación de la tangente en este punto se pueden determinar de la manera usual mediante la primera derivada de la curva de DMA, tal como se muestra en la Fig. 3. Según la curva que se muestra en la Fig. 3, la abcisa del punto mínimo de la curva da la respectiva abcisa del punto de inflexión de la curva de DMA de la Fig. 2, mientras que la ordenada proporciona la inclinación (coeficiente angular) de la linea tangente en dicho punto de inflexión.

En la práctica, se calcula en primer lugar la derivada de cada punto experimental y a continuación se determina la curva interpolando los puntos de la derivada, tal como se conoce en la técnica. Para evitar cálculos innecesarios, sólo se tienen en cuenta para la regresión aquellos puntos que caen dentro de un margen de temperaturas relativamente estrecho, alrededor del punto mínimo. Dependiendo de la distribución de los puntos experimentales, este margen puede variar entre 40ºC (aproximadamente 20ºC alrededor del punto mínimo) y 60ºC (aproximadamente 20ºC alrededor del punto mínimo). En general se considera suficiente una curva polinomial de grado 6º para obtener una curva que se ajuste con la derivada de los puntos experimentales.

Tal como se muestra en la Fig. 2, la temperatura de transición vítrea determinada de este modo es aproximadamente -62ºC.

De manera similar a la Tg, también se puede determinar la temperatura de endurecimiento (Th) de un material polimérico mediante el anterior procedimiento. Por tanto, la Th se determina como el punto de intersección entre la linea "B" y la linea "D" anteriormente definida, tal como se muestra en la Fig. 2. La linea "B" se determina interpolando los puntos de la curva de DMA en la región de la meseta del estado de goma (porción "b" de la curva), es decir, en el módulo de equilibrio del material. En la práctica, para composiciones de revestimiento primario, la interpolación se calcula para los puntos en la región desde 20ºC y 40ºC.

Tal como se muestra en la Fig. 2, la Th calculada según el anterior procedimiento será de aproximadamente -13ºC.

Tal como se observa por parte del solicitante, cuando el material curado que forma el revestimiento primario de la fibra óptica tiene una Th menor de aproximadamente -1ºC y un módulo menor de 5,0 Mpa, preferiblemente menor de aproximadamente 4,0 Mpa, a la citada temperatura, el comportamiento óptico de la fibra óptica se puede mejorar, en particular mediante la reducción de su sensibilidad de microdoblamiento, en particular a las temperaturas bajas de trabajo, p.e., por debajo de 0ºC. Como consecuencia, la combinación de estos dos parámetros en un material polimérico curado aplicado como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención da lugar a un aumento relativamente suave del módulo como consecuencia de una disminución de la temperatura, permitiendo así el control de los fenómenos de microdoblamiento por debajo de los límites más bajos de la temperatura de trabajo, típicamente -30ºC. Tal como se observa adicionalmente por el solicitante, se puede conseguir también un análogo control de los fenómenos de microdoblamiento cuando el material polimérico curado tiene una Th inferior a -20ºC y un módulo a la citada temperatura inferior a 20 Mpa, preferiblemente inferior a 15 Mpa, o cuando el material polimérico curado tiene un Th inferior a -30ºC y un módulo a dicha temperatura inferior a 70 Mpa, preferiblemente inferior a 50 Mpa.

El solicitante ha observado también que si el módulo de equilibrio del citado revestimiento primario es inferior de aproximadamente 1,5 Mpa, preferiblemente inferior de aproximadamente 1,4 MPA, más preferiblemente inferior de 1,3 Mpa, la sensibilidad de microdoblamiento de la fibra se puede reducir adicionalmente, no solamente a las temperaturas más bajas del margen de trabajo, sino también a temperaturas más altas, p.e., a temperatura ambiente. Sin embargo, el citado módulo debe ser, preferiblemente, no inferior de aproximadamente 0,5 Mpa, más preferiblemente no inferior de 0,8 Mpa con el fin de no afectar negativamente otras propiedades de la fibra.

Además, la temperatura de transición vítrea del material polimérico curado aplicado como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención no es de manera preferida superior de aproximadamente -30ºC, más preferiblemente no superior de -40ºC y mucho más preferiblemente no superior de -50ºC.

Todos los parámetros indicados anteriormente, es decir, módulo, Th y Tg, se pueden determinar sometiendo un material polimérico a un DMA en tensión llevado a cabo según la metodología ilustrada en la parte experimental de la presente especificación, y evaluando el respectivo gráfico de DMA del material según el procedimiento definido anteriormente.

Los sistemas soporte curables por radiación que son adecuados para formar una composición para ser usada como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención contienen uno o más oligómeros o monómeros curables por radiación (diluyentes reactivos) que tienen por lo menos un grupo funcional capaz de polimerización cuando se expone a radiación ultravioleta. Oligómeros o monómeros adecuados y curables por radiación resultan bien conocidos ahora y dentro de la experiencia en la técnica. De manera común, la funcionalidad curable por radiación que se usa es la insaturación etilénica, que se puede polimerizar preferiblemente mediante polimerización radicalaria. Preferiblemente, por lo menos aproximadamente el 80% molar, más preferiblemente, por lo menos aproximadamente el 90% molar, y más preferiblemente, substancialmente todos los grupos funcionales curables mediante radiación presentes en el oligómero son acrilato o metacrilato. Con el objetivo de la simplicidad, el término "acrilato" tal como se usa en todo el presente documento de solicitud, cubre tanto la funcionalidad acrilato como la metacrilato.

Un revestimiento primario para una fibra óptica según la presente invención se prepara a partir de una composición de revestimiento curable mediante radiación y comprende un oligómero curable por radiación, y dicho oligómero comprende a su vez un esqueleto derivado de polipropilen glicol y un poliol poliester basado en un ácido dimérico. Preferiblemente, el oligómero es un oligómero de acrilato uretano que comprende el citado esqueleto, más preferiblemente un oligómero de acrilato uretano totalmente alifático.

El oligómero se puede preparar según los procedimientos que son bien conocidos en la técnica. Preferiblemente, el oligómero de acrilato uretano se puede preparar por reacción de

(A1): el polipropilen glicol, y

(A2): el poliol poliester basado en un ácido dimérico,

(B): un poliisocianato, y

(C): un (met)acrilato que contiene un grupo hidroxilo.

Como ejemplos del procedimiento para la fabricación del acrilato uretano mediante reacción de estos compuestos pueden ser:

(i): reacción del citado glicol (A1 y A2), el poliisocianato y el (met)acrilato que contiene el grupo hidroxilo, todos juntos; o

(ii): reacción del citado glicol y el poliisocianato y posterior reacción del producto resultante con el (met)acrilato que contiene el grupo hidroxilo; o

(iii): reacción del poliisocianato y el (met)acrilato que contiene el grupo hidroxilo, y reacción posterior del producto resultante con el citado glicol; o

(iv): reacción del poliisocianato y el (met)acrilato que contiene el grupo hidroxilo, y posterior reacción del producto resultante con el citado glicol, y reacción una vez más del (met)acrilato que contiene el grupo hidroxilo.

Tal como se usa en este documento, se entiende que polipropilen glicol (A1) se refiere a una composición que comprende polipropilen glicol que tiene muchas unidades de polipropilen glicol. Preferiblemente, el citado polipropilen glicol tiene un promedio de peso molecular de 1000 a 13000, más preferiblemente desde 1500 hasta 8000, incluso más preferiblemente desde 2000 hasta 6000, y todavía más preferiblemente desde 2500 hasta 4500. Según una realización preferida, la cantidad de insaturación (referida como meq/g de insaturación para la composición total) del citado polipropilen glicol es menor de 0,01 meq/g, más preferiblemente entre 0,0001 y 0,009 meq/g.

El polipropilen glicol incluye 1,2-polipropilen glicol, 1,3-polipropilen glicol y mezclas de los mismos, siendo 1,2-polipropilen glicol el preferido. Se pueden obtener comercialmente polipropilen glicoles bajo los nombres registrados de, por ejemplo, Voranol P1010, P 2001 y P 3000 (comercializados por Dow), Lupranol 1000 y 1100 (comercializados por Elastogran), ACCLAIM 2200, 3201, 4200, 6300, 8200 y Desmophen 1111 BD, 1112 BD, 2061 BD, 2062 BD (todos fabricados por Bayer), y similares. Estos compuestos de uretano se pueden preparar mediante cualquier reacción técnica adecuada para dicho propósito.

El término poliol poliester basado en un ácido dimérico (A2), tal como se usa en este documento, se refiere a un poliol poliester terminado en un grupo hidroxilo que se ha preparado por polimerización de un componente ácido y un componente hidroxilo y que tiene residuos de ácido dimérico en su estructura, en donde los citados residuos de ácido dimérico son residuos derivados del uso de un ácido dimérico como por lo menos parte del componente ácido y/o por el uso del derivado diol de un ácido dimérico como por lo menos parte del componente hidroxilo.

Los ácidos diméricos (y los ésteres de los mismos) son una clase de ácidos dicarboxílicos (o ésteres) bien conocidos que se pueden obtener comercialmente. Se preparan normalmente dimerizando ácidos monocarboxílicos de cadena alifática larga insaturada, generalmente de 13 a 22 átomos de carbono, o sus ésteres (p.e., ésteres alquílicos). Se piensa por parte de los expertos en la técnica que la dimerización tiene lugar mediante posibles mecanismos que incluyen mecanismos de Diels-Alder, radicales libres y iones carbonio. El material de ácido dimérico contiene generalmente de 26 a 44 átomos de carbono. En particular, los ejemplos incluyen ácidos diméricos (o ésteres) derivados de ácidos (o ésteres) monocarboxílicos insaturados C-18 y C-22 que dan lugar, respectivamente, a ácidos diméricos (o ésteres) C-36 y C-44. Los ácidos diméricos derivados de ácidos insaturados C-18, que incluyen ácidos tales como ácido linoléico y ácido linolénico resultan particularmente bien conocidos (dando lugar a ácidos dímeros C-36).

Los productos de ácido dimérico normalmente también contienen una proporción de ácidos trímeros (p.e., ácidos C-54 cuando se usan ácidos de partida C-18), posiblemente también oligómeros más altos y también pequeñas cantidades de los ácidos monómeros. Se pueden obtener diferentes grados de ácidos dímeros a partir de fuentes comerciales y se diferencian entre sí fundamentalmente en la cantidad de fracciones de ácidos monobásico y trimérico y en el grado de insaturación.

Generalmente, los productos de ácido (o éster) dimérico tal como se forman inicialmente son insaturados que podrían ser perjudiciales en su estabilidad oxidativa proporcionando puntos de reticulación o degradación, y dando lugar así a cambios en las propiedades físicas de las películas de revestimiento a lo largo del tiempo. Por tanto, es preferible (aunque no esencial) usar productos de ácido dimérico que se han hidrogenado para eliminar una parte importante de los dobles enlaces no reaccionados.

En este documento, el término "ácido dimérico" se usa para englobar colectivamente tanto el propio material diácido como los derivados ester que se forman a partir del mismo (tales como ésteres alquílicos inferiores) que podrían actuar como un componente ácido en la síntesis de poliester e incluye (si están presentes) cualquier trímero o monómero.

De manera preferida, el poliol poliester basado en ácido dimérico tiene como promedio un peso molecular de 1000 a 13000, más preferiblemente en el margen de 1500 a 8000, incluso más preferible desde 2000 hasta 6000, y todavía más preferido entre 2500 y 4000.

En la patente EP 0539030 B1 se dan ejemplos de polioles poliester basados en ácido dimérico, polioles que se incorporan en este documento como referencia. Como productos que se pueden obtener comercialmente, se pueden citar Priplast 3190, 3191, 3192, 3195, 3196, 3197, 3198, 1838, 2033 (fabricados por Uniqena), y similares.

La proporción de polipropilen glicol respecto a poliol poliester basado en ácido dimérico en el oligómero puede variar desde 1:5 hasta 5:1, preferiblemente entre 1:4 y 4:1, y más preferiblemente de 1:2 a 2:1, incluso más preferiblemente, el polipropilen glicol y el poliol poliester basado en ácido dimérico pueden estar presentes en una relación equimolecular.

Como ejemplos de poliisocianato (B) se pueden dar 2,4-tolilen diisocianato, 2,6-tolilen diisocianato, 1,3-xililen diisocianato, 1,4-xililen diisocianato, 1,5-naftalen diisocianato, m-fenilen diisocianato, p-fenilen diisocianato, 3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetano diisocianato, 4,4'-difenilmetano diisocianato, 3,3'-dimetilfenilen diisocianato, 4,4'-bifenilen diisocianato, 1,6-hexano diisocianato, isoforona diisocianato, metilene bis(4-ciclohexilisocianato), 2,2,4-trimetilhexametilen diisocianato, bis(2-isocianatetil) fumarato, 6-isopropil-1,3-fenil diisocianato, 4-difenilpropano diisocianato, difenilmetano diisocianato hidrogenado, xililen diisocianato hidrogenado, tetrametil xililen diisocianato, lisina isocianato, y similares. Estos compuestos de poliisocianato se pueden usar tanto individualmente como en combinaciones de dos o más. Los isocianatos preferidos son el tolilen diisocianato, isoforona diisocianato y metilen-bis (4-ciclohexilisocianato). Los más preferidos son los compuestos de poliisocianato completamente alifáticos, tales como isoforona diisocianato y metilen-bis (4-ciclohexilisocianato).

Los ejemplos de acrilato que contienen el grupo hidroxilo (C) incluyen (met)acrilatos derivados de ácido (met)acrílico y epoxi y (met)acrilatos que comprenden óxidos de alquileno, más en particular, (met)acrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de 2-hidroxipropilo y (met)acrilato de 2-hidroxi-3-oxifenilo. Los grupos funcionales acrilato se prefieren sobre los metacrilatos.

La relación del poliol (A) [dicho poliol (A) comprende (A1) y (A2)], el poliisocianato (B) y el acrilato que contiene el grupo hidroxilo (C) usados para la preparación del uretano acrilato se determina de manera que se usen de 1,1 a 3 equivalentes de un grupo isocianato incluido en el poliisocianato y 0,1 a 1,5 equivalentes de un grupo hidroxilo incluido en el (met)acrilato que contiene grupo hidroxilo por cada un equivalente del grupo hidroxilo incluido en el poliol.

El peso molecular promedio del oligómero del uretano (met)acrilato usado en la composición de la presente invención se encuentra preferiblemente en el margen de 1200 a 20000, y más preferiblemente de 2200 a 10000. Si el peso molecular promedio del oligómero del uretano (met)acrilato es menor de 100, la composición de la resina tiene tendencia a solidificar. Por otro lado, si el peso molecular promedio del oligómero del uretano (met)acrilato es superior a 20000, la viscosidad de la composición resulta alta, haciendo difícil el trabajar con la composición.

Preferiblemente, el oligómero del uretano (met)acrilato se usa en una cantidad del 10 al 90% en peso, más preferiblemente del 20 al 80% en peso, incluso más preferiblemente del 30 al 70% en peso, y el más preferido es del 40 al 70% en peso de la cantidad total de la composición de la resina. Cuando la composición se usa como un material de revestimiento para fibras ópticas, resulta particularmente preferido el margen de 20 a 80% en peso para asegurar un perfecto revestimiento, así como una superior flexibilidad y una seguridad a largo plazo del revestimiento
curado.

Una composición curable mediante radiación para ser aplicada como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención también puede contener uno o más diluyentes del reactivo (B) que se usan para ajustar la viscosidad. El puede ser un monómero de baja viscosidad que tiene por lo menos un grupo funcional capaz de polimerización cuando se expone a radiación ultravioleta. Este grupo funcional puede ser de la misma naturaleza que el usado en el oligómero curable mediante radiación. Preferiblemente, el grupo funcional del diluyente del reactivo es capaz de copolimerizar con el grupo funcional curable por radiación que está presente en el otro oligómero o diluyentes curables por radiación. Los diluyentes del reactivo usados pueden ser mono- y/o multifuncionales, preferiblemente funciones (met)acrilato.

Una composición adecuada de revestimiento primario curable por radiación comprende desde aproximadamente 1 hasta 80% en peso de por lo menos un diluyente curable por radiación. Las cantidades preferidas del diluyente curable por radiación incluyen desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 60% en peso, más preferiblemente desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 55% en peso, incluso más preferiblemente en el margen desde aproximadamente 25 hasta 40% en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento.

Generalmente, cada uno de los diluyentes del reactivo tiene un peso molecular de menos de aproximadamente 550 y una viscosidad de menos de aproximadamente 500 mPas.

El diluyente del reactivo puede ser, por ejemplo, un monómero o mezcla de monómeros que tienen una funcionalidad acrilato o éter vinílico y una estructura poliéter o alquilo C_{4}-C_{20}. Son ejemplos de diluyentes monofuncionales con funcionalidad acrilato los acrilatos que contienen una estructura alicíclica tal como el acrilato de isobornilo, acrilato de bornilo, acrilato de dicilopentanilo, acrilato de ciclohexilo, y similares, acrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de 2-hidroxipropilo, acrilato de 2-hidroxibutilo, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de propilo, acrilato de isopropilo, acrilato de butilo, acrilato de amilo, acrilato de isobutilo, acrilato de t-butilo, acrilato de pentilo, acrilato de isoamilo, acrilato de hexilo, acrilato de heptilo, acrilato de octilo, acrilato de isooctilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de nonilo, acrilato de decilo, acrilato de isodecilo, acrilato de undecilo, acrilato de dodecilo, acrilato de laurilo, acrilato de estearilo, acrilato de isoestearilo, acrilato de tetrahidrofurfurilo, acrilato de butoxietilo, acrilato de etoxidietilen glicol, acrilato de bencilo, acrilato de fenoxietilo, monoacrilato de polietilen glicol, monoacrilato de polipropilen glicol, acrilato de metoxietilen glicol, acrilato de etoxietilen glicol, acrilato de metoxipolietilen glicol, acrilato de metoxipropilen glicol, acrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, acrilato de 7-amino-3,7-dimetiloctilo, monómeros de acrilato representados por la siguiente fórmula (1),

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1

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donde R^{7} es un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, R^{8} es un grupo alquileno que tiene de 2 a 6, preferiblemente de 2 a 4 átomos de carbono, R^{9} es un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico que contiene de 1 a 12 átomos de carbono o un anillo aromático, y r es un número entero de 0 a 12, y preferiblemente de 1 a 8.

Con el fin de obtener un material polimérico curado que tenga una temperatura de endurecimiento adecuadamente baja y un adecuado módulo bajo a la citada temperatura, de entre los compuestos anteriores se prefiere los monoacrilatos substituidos con una larga cadena alifática, tales como, por ejemplo, el acrilato de decilo, acrilato de isodecilo, acrilato de tridecilo, acrilato de laurilo, y similares, y todavía son más preferidos los acrilatos de alquil fenol alcoxilados, tales como el acrilato de nonil fenol etoxilado y propoxilado.

Son ejemplos de diluyentes monoméricos funcionales, diferentes de acrilato, la N-vinil pirrolidona, N-vinil caprolactama, vinilimidazol, vinilpiridina y similares.

Estos N-vinil monómeros están presentes preferiblemente en cantidades entre aproximadamente 1 y 20% en peso, más preferiblemente en menos de aproximadamente 10% en peso, e incluso más preferido es el margen entre 2 y 7% en peso.

Según una realización preferida, el material polimérico aplicado como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención se prepara a partir de una composición curable mediante radiación que comprende por lo menos un diluyente del reactivo monofuncional (que tiene una funcionalidad acrilato o vinil éter), estando presente(s) el(los) citado(s) diluyente(s) monofuncionales en cantidades que van del 10 al 50% en peso, preferiblemente en el margen de 20 a 40% en peso, más preferiblemente del 25 al 38% en peso. Preferiblemente, la cantidad de diluyente del reactivo monoacrilato funcional está en el margen del 10 al 50% en peso, preferiblemente en el margen de 10 a 40% en peso y más preferiblemente del 20 al 30% en peso.

El diluyente del reactivo también puede comprender un diluyente que tenga dos o más grupos funcionales capaces de polimerización. Ejemplos de dichos monómeros incluyen diacrilatos de hidrocarbondiol C_{2}-C_{18}, divinil éteres hidrocarbonados C_{4}-C_{18},

triacrilatos hidrocarbonados C_{3}-C_{18} y los poliéter análogos de los mismos, y similares, tales como diacrilato de 1,6-hexanodiol, triacrilato de trimetilolpropano, hexanodiol diviniléter, diacrilato de trietilenglicol, triacrilato de pentaeritritol, diacrilato de bisfenol-A etoxilado y diacrilaro de tripropilenglicol.

Dichos diluyentes del reactivo multifuncionales son preferiblemente de funcionalidad (met)acrilato, preferiblemente difuncionales (componente (B1)) y trifuncionales (componente (B2)).

Preferiblemente se utilizan los poliacrilatos alifáticos alcoxilados, tales como diacrilato de hexanodiol etoxilado, triacrilato de glicerilo propoxilado o triacrilato de trimetilol propano.

Ejemplos preferidos de diacrilatos son los diacrilatos de glicol alifáticos alcoxilados, más preferiblemente, diacrilatos de glicol alifáticos propoxilados. Un ejemplo preferido de un triacrilato es el triacrilato de trimetilol
propano.

Según una realización preferida, el material polimérico aplicado como revestimiento primario en una fibra óptica según la invención se prepara a partir de una composición curable mediante radiación, que comprende un diluyente del reactivo multifuncional en una cantidad que va desde 0,5 al 10% en peso, más preferiblemente en el margen del 1 al 5% en peso, y todavía más preferiblemente desde 1,5 a 3% en peso.

Sin estar ligados a ninguna teoría en particular, los presentes inventores creen que la combinación del oligómero según la presente invención en cantidades inferiores a aproximadamente el 75% en peso (preferiblemente menos de aproximadamente 70% en peso) con una cantidad total de diluyentes del reactivo monofuncionales de por lo menos aproximadamente 15% en peso (más preferiblemente por lo menos aproximadamente 20% en peso, incluso más preferiblemente por lo menos aproximadamente 25% en peso y más preferido por lo menos 30% en peso) ayuda a conseguir una composición de revestimiento primario que, después de la curación, tenga una aceptable baja temperatura de endurecimiento y un módulo bajo a dicha temperatura.

Además, se prefiere que la composición comprenda una mezcla de por lo menos dos diluyentes del reactivo monofuncionales, más preferiblemente, que uno de los citados diluyentes del reactivo esté substituido con una larga cadena alifática, incluso más preferiblemente, que la composición contenga dos monoacrilatos substituidos con cadena alifática larga. Preferiblemente, el citado monoacrilato substituido con por lo menos una larga cadena alifática está presente en por lo menos 10% en peso, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 12% en peso.

Una composición de una resina líquida curable adecuada para ser aplicada como una capa de revestimiento primario en una fibra óptica según la presente invención se puede curar mediante radiación. En este documento, la radiación incluye la radiación infraroja, rayos visibles, radiación ultravioleta, rayos X, haces de electrones, rayos \alpha, rayos \beta, rayos \gamma y similares. Se prefiere la radiación visible y ultravioleta.

La composición de una resina líquida curable adecuada para ser aplicada como una capa de revestimiento primario en una fibra óptica según la presente invención comprende preferiblemente un iniciador de foto-polimerización. Además, se puede añadir, si se requiere, un fotosensibilizador. Como ejemplos de iniciadores de foto-polimerización se pueden citar 1-hidroxiciclohexil fenil cetona, 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona, xantona, fluorenona, benzaldehido, fluoreno, antraquinona, trifenilamina, carbazol, 3-metilacetofenona, 4-clorobenzofenona, 4,4'-dimetoxibenzofenona, 4,4'-diaminobenzofenona, cetona de Michler, benzoin propil éter, benzoin etil éter, benzil metil cetal, 1-(4-isopropilfenil)-2-hidroxi-2-metilpropan-1-ona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, tioxantona, dietiltioxantona, 2-isopropiltioxantona, 2-clorotioxantona, 2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]-2-morfolino-propan-1-ona, óxido de 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina, óxido de bis-(2,6-dimetoxibenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina, óxido de bis-(2,4,6-trimetilbenzoil)-fenilfosfina y similares.

Los ejemplos de productos comerciales iniciadores de foto-polimerización incluyen IRGACURE 184,369, 651, 500, 907, CG/1700, 1750, 1850, 819, Darocur 116, 1173 (fabricado por Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd), Lucirin LR8728 (fabricado por BASF), Ubecryl P36 (fabricado por UCB), y similares.

La cantidad de iniciador de polimerización usada puede variar desde 0,1 hasta 10% en peso, y preferiblemente desde 0,5 hasta 7% en peso, respecto a la cantidad total de los componentes de la composición de la resina.

Además de los componentes anteriormente descritos se pueden usar en la composición de la resina curable de la presente invención, si se requiere, diferentes aditivos tales como antioxidantes, absorbentes UV, estabilizantes de luz, agentes de acoplamiento de silano, mejoradores de la superficie de revestimiento, inhibidores de la polimerización por calor, agentes de nivelación, tensioactivos, colorantes, conservantes, plastificantes, lubricantes, disolventes, filtros, inhibidores del envejecimiento y mejoradores de la humidificación. Los ejemplos de antioxidantes incluyen Irganox 1010, 1035, 1076, 1222 (fabricados por Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd), Antigene P, 3C, FR, Sumilizer GA-80 (fabricado por Sumitomo Chemical Industries Co., Ltd) y similares. Los ejemplos de absorbentes UV incluyen Tinuvin P, 234, 320, 326, 327, 328, 329, 213 (fabricados por Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd), Seesorb 102, 103, 110, 501, 202, 712, 704 (fabricados por Sypro Chemical Co., Ltd) y similares. Los ejemplos de estabilizantes de la luz incluyen Tinuvin 292, 144, 622LD (fabricados por Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd), Sanol LS770 (fabricado por Sankyo Co., Ltd), Sumisorb TM-061 (fabricado por Sumitomo Chemical Industries Co., Ltd) y similares. Ejemplos de agentes de acoplamiento de silano incluyen aminopropiltrietoxisilano, mercaptopropiltrimetoxi-silano, y metacriloxipropiltrimetoxisilano y productos comerciales tales como SH 6062, SH6030 (fabricados por Toray-Dow Corning Silicone Co., Ltd) y KBE903, KBE603, KBE403 (fabricados por Shin-Etsu Chemical Co., Ltd).

La viscosidad de la composición líquida de resina curable aplicada como revestimiento primario en una fibra óptica según la presente invención se encuentra generalmente en el margen de 200 a 20000 cP, y preferiblemente de 2000 a 15000 cP.

Las composiciones de revestimiento primario adecuadas para ser aplicadas como una capa de revestimiento primario en una fibra óptica según la presente invención, cuando está curada, generalmente tiene una elongación a la rotura mayor del 80%, más preferiblemente de por lo menos 110%, todavía más preferiblemente de por lo menos 150%, pero no típicamente superior al 400%.

Las composiciones adecuadas para ser aplicadas como una capa de revestimiento primario sobre una fibra óptica según la presente invención tienen preferiblemente una velocidad de curación de 1,0 J/cm^{2} (en el 95% del máximo módulo alcanzable) o menos, más preferiblemente aproximadamente 0,7 J/cm^{2} o menos, y más preferiblemente aproximadamente 0,5 J/cm^{2} o menos, y todavía más preferiblemente 0,4 J/cm^{2} o menos.

Una fibra óptica según la invención comprende una segunda capa de material polimérico (revestimiento secundario) que se dispone alrededor del citado revestimiento primario. Preferiblemente, el material polimérico de dicho revestimiento secundario se basa también en una composición curable mediante radiación. El anteriormente descrito revestimiento primario se recubre a su vez con un revestimiento secundario, de algún tipo conocido en la técnica, compatible con la formulación del revestimiento primario. Por ejemplo, si el revestimiento primario tiene una base acrílica, preferiblemente el revestimiento secundario también tendrá una base acrílica.

De manera típica, un revestimiento secundario con base acrílica comprende por lo menos un oligómero con grupos terminales acrilato o metacrilato, por lo menos un monómero diluyente acrílico y por lo menos un fotoiniciador.

El oligómero representa generalmente del 40 al 80% de la formulación en peso. El oligómero consiste comúnmente en un poliuretanoacrilato.

El poliuretanoacrilato se prepara por reacción entre una estructura poliol, un poliisocianato y un monómero que lleva la función acrílica.

El peso molecular de la estructura poliol tiene un valor, de manera indicativa, entre 500 y 6000 u.a. Puede ser totalmente de tipo hidrocarbonado, poliéter, poliester, polisiloxano o fluorado, o puede ser una combinación de los mismos. Se prefieren las estructuras hidrocarbonadas y de poliéter y las combinaciones de las mismas. Una estructura representativa de un poliéter poliol puede ser, por ejemplo, óxido de politetrametileno, óxido de polimetiltetrametileno, óxido de polimetileno, óxido de polipropileno, óxido de polibutileno, sus isómeros y sus mezclas. Estructuras representativas de un hidrocarbono poliol son polibutadieno o poliisobutileno, completa o parcialmente hidrogenados y funcionalizados con grupos hidroxilo.

El poliisocianato puede ser de tipo aromático o alifático, tal como, por ejemplo, un poliisocianato (B) tal como se ha descrito anteriormente.

El monómero que lleva la función acrílica comprende grupos capaces de reaccionar con el grupo isocianato. El citado monómero se puede seleccionar, por ejemplo, entre los acrilatos (C) que contienen grupo hidroxilo, tal como se ha ilustrado previamente.

El epoxiacrilato se prepara por reacción del ácido acrílico con un glicidil éter de un alcohol, típicamente bisfenol A o bisfenol F.

El monómero diluyente representa del 20 al 50% de la formulación en peso, siendo su principal finalidad el hacer que la formulación alcance una viscosidad de aproximadamente 5 Pas a la temperatura de aplicación del revestimiento secundario. El monómero diluyente que lleva la función reactiva, preferiblemente de tipo acrílico, tiene una estructura compatible con la del oligómero. Se prefiere la función acrílica. El monómero diluyente puede contener una estructura alquílica, tal como acrilato de isobornilo, diacrilato de hexano, acrilato de dicilopentadieno, tracrilato de trimetilolpropano, o una estructura aromática tal como acrilato de nonilfeniléter, acrilato de polietilenglicol feniléter y derivados acrílicos del bisfenol A.

Preferiblemente se añade a la composición un fotoiniciador tal como los ilustrados previamente. También se pueden añadir aditivos tales como inhibidores de la polimerización por efecto de la temperatura, estabilizantes de la luz, agentes niveladores y promotores de la desagregación.

Una formulación típica de un sistema reticulable para revestimientos secundarios comprende aproximadamente del 40 al 70% de acrilato de poliuretano, epoxiacrilato y sus mezclas, aproximadamente 30-50% de monómero diluyente, aproximadamente 1-5% de fotoiniciador y aproximadamente 0,5-5% de otros aditivos.

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Un ejemplo de una formulación que se puede usar como revestimiento secundario de la invención es la que se comercializa con el nombre de DeSolite® 3471-2-136 (DSM). Las fibras que así se obtienen se pueden usar como tales dentro de cables ópticos, o se pueden combinar, por ejemplo en forma de cinta, por incorporación en un revestimiento de polímero común, de un tipo conocido en la técnica (tal como Cablelite® 3287-9-53, DSM), para ser usada a continuación para formar un cable óptico.

De manera típica, el material polimérico que forma el revestimiento secundario tiene un módulo E' a 25ºC desde aproximadamente 1000 Mpa hasta aproximadamente 2000 Mpa y una temperatura de transición vítrea (medida tal como se ha definido anteriormente) superior a aproximadamente 30ºC, preferiblemente superior a 40ºC y más preferiblemente superior a aproximadamente 50ºC.

Una fibra óptica según la presente invención se puede fabricar, de acuerdo con las técnicas de estirado usuales, utilizando, por ejemplo, un sistema tal como el que se ilustra esquemáticamente en la Figura 2.

El sistema, conocido comúnmente como "torre de estirado", comprende de manera típica un horno (302) en el interior del cual se coloca una preforma del vidrio óptico que se debe estirar. La parte inferior de la citada preforma se calienta hasta el punto de reblandecimiento y se estira hasta una fibra óptica (301). A continuación se enfría, preferiblemente hasta una temperatura de por lo menos 60ºC, preferiblemente en un tubo de enfriamiento adecuado (303), del tipo descrito, por ejemplo, en la solicitud de patente WO 99/26891, y se pasa a través de un dispositivo de medida de diámetro (304). Este dispositivo está conectado por medio de un microprocesador (313) a un tambor (310) que regula la velocidad de hilado. En el caso de cualquier variación del diámetro de la fibra, el microprocesador (313) actúa para regular la velocidad rotacional del tambor (310) de manera que se mantenga constante el diámetro de la fibra óptica. A continuación, la fibra pasa a través de un aplicador de revestimiento primario (305), que contiene la composición del revestimiento en forma líquida, y se cubre con esta composición hasta un grosor de aproximadamente 25 \mum-35 \mum. A continuación se pasa la fibra recubierta a través de un horno de UV (o una serie de hornos)(306) en el que se cura el revestimiento primario. La fibra recubierta con el revestimiento primario curado se pasa a continuación a través de un segundo aplicador (307) en el que se recubre con el revestimiento secundario y se cura a continuación en el correspondiente horno (o serie de hornos) de UV (308). Alternativamente, la aplicación del revestimiento secundario se puede llevar a cabo directamente sobre el revestimiento primario antes de curar éste último, según la técnica del "húmedo sobre húmedo". En este caso, se usa un único aplicador, que permite la aplicación secuencial de las dos capas de revestimiento, por ejemplo, del tipo descrito en la patente US 4474830. La fibra así recubierta se cura a continuación usando uno o más hornos de UV similares a los que se usan para curar los revestimientos
individuales.

Después del revestimiento y de la curación, opcionalmente se puede hacer pasar la fibra a través de un dispositivo capaz de dar una torsión predeterminada a esta fibra, por ejemplo, del tipo descrito en la solicitud de patente internacional WO 99/67180 con el propósito de reducir el valor de PMD ("Polarization Mode Dispersion") de esta fibra. El tambor (310) colocado aguas debajo de los dispositivos ilustrados previamente controla la velocidad de hilado de la fibra. Después de este tambor de estirado, la fibra pasa a través de un dispositivo (311) capaz de controlar la tensión de la fibra, del tipo descrito, por ejemplo, en la solicitud de patente EP 1112979, y finalmente se recoge en un carrete (312).

Una fibra óptica así fabricada se puede usar en la producción de cables ópticos. La fibra se puede usar ya sea como tal o en forma de cintas que comprenden varias fibras combinadas conjuntamente mediante medios de revestimiento comunes.

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Ejemplos

La presente invención se explica con más detalle a continuación por medio de ejemplos, que se pretende que no sean limitantes de la presente invención.

Composiciones de Revestimiento

Las composiciones de revestimiento se preparan para ser aplicadas como revestimiento primario sobre fibras ópticas. Las composiciones que se han de aplicar como revestimiento primario sobre una fibra óptica según la invención se indican en los Ejemplos Ex.1, Ex. 2 y Ex. 3 en la siguiente Tabla 1.

TABLA 1 Composiciones de revestimiento primario curables por radiación

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2

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El revestimiento primario comercial DeSolite® 3471-1-129 se ha ensayado también como comparación en un experimento comparativo (Comp. Exp. A en la Tabla 2)

El módulo de equilibrio, la Tg, la Th y el módulo a la Th de cada una de las composiciones primarias curadas anteriores son los que se dan en la Tabla 2 (para detalles sobre el ensayo de DMA y la determinación de los respectivos parámetros sobre la curva de la DMA ver la sección del procedimiento de los ensayos). Las correspondientes curvas de DMA de las citadas composiciones de revestimiento curadas se describen en las Figs 4A, 4B, 4C (Ejemplos 1, 2 y 3) y 5 (Comparativa Experimental A) respectivamente.

TABLA 2 Parámetros de las composiciones de revestimiento primario curado

3

Preparación de fibras ópticas

Se han fabricado fibras ópticas con revestimiento único tal como se indica en la sección de procedimientos de ensayo, usando composiciones de revestimiento primario de los Ejemplos 1-3 (correspondientes a las fibras ópticas F1, F1a, F2 y F3 en la Tabla 3) o del Experimento Comparativo A (fibra Fc en la Tabla 3). Para todas las fibras se ha usado el revestimiento secundario comercial DeSolite® 3471-2-136.

Se han fabricado las siguientes fibras ópticas de modo único:

4

El valor MAC para cada fibra se determina tal como se indica en la sección de procedimiento del ensayo.

Ensayos de microdoblamiento

Los resultados del ensayo de microdoblamiento (ver detalles en la sección de procedimientos de ensayo) en fibras ópticas de modo único se presentan en la siguiente Tabla 4

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TABLA 4 Microdoblamiento en fibras SM

5

Tal como se muestra en los anteriores resultados, una fibra óptica según la invención es menos propensa a las pérdidas por atenuación causadas por el fenómeno del microdoblamiento, tanto a temperaturas bajas como a temperaturas altas de trabajo.

Procedimientos de Ensayo y Procedimientos de Fabricación Curado de los revestimientos primarios para ensayos mecánicos (preparación de la muestra)

Se efectúa el estirado del material que se ha de ensayar sobre una placa de cristal y se cura usando un procesador de UV en atmósfera inerte (con una dosis de UV de 1 J/cm^{2}, lámpara D Fusión medida con EIT Uvicure o Luz Internacional IL 390 B Radiometer). La película curada se somete a las condiciones de 23\pm2ºC y 50\pm5% RH durante un mínimo de 16 horas antes del ensayo.

A partir de la película curada se cortan un mínimo de 6 muestras de ensayo que tienen un ancho de 12,7 mm y una longitud de 12,5 cm.

Ensayo Mecánico Dinámico

El ensayo de DMA se lleva a cabo en tensión según la siguiente metodología.

Las muestras de ensayo de las composiciones de revestimiento curado de los Ejemplos 1-3 y del Experimento Comparativo A se miden usando un Analizador de Sólidos Rheometrics (RSA-11), equipado con:

1.: un ordenador personal que dispone de un sistema operativo Windows y tiene cargado el software RSI Orchestrator® (Version V.6.4.1), y

2.: un sistema controlador con nitrógeno líquido para trabajar a temperaturas bajas.

Las muestras de ensayo se preparan poniendo una película del material, que tiene un grosor en el margen de 0,02 mm hasta 0,4 mm, sobre una placa de cristal. La película de la muestra se cura usando un procesador de UV. Se corta, de una zona de la película curada libre de defectos, una muestra de aproximadamente 35 mm (1,4 pulgadas) de largo y aproximadamente 12 mm de ancho. En el caso de películas blandas, que tienen tendencia a tener las superficies enganchosas, se usa un aplicador acabado en algodón para revestir la muestra cortada con polvos talco.

Se mide el grosor de la película de la muestra en cinco o más puntos a lo largo de dicha muestra. Se calcula que el promedio del grosor de la película es \pm0,001 mm. El citado grosor no puede variar en más de 0,01 mm en su longitud. Si no se cumple esta condición, se toma otra muestra. Se mide el grosor de la muestra en dos o más puntos y se calcula el valor promedio en \pm0,1 mm.

Se introduce en el instrumento la geometría de la muestra. El campo longitud se establece en un valor de 23,2 mm y los valores medidos de anchura y grosor de la muestra se introducen en los campos apropiados.

Antes de efectuar el barrido de temperaturas, se elimina la humedad de las muestras del ensayo sometiendo dichas muestras a una temperatura de 80ºC en una atmósfera de nitrógeno durante 5 minutos. El barrido de temperaturas usado incluye el enfriar las muestras del ensayo hasta aproximadamente -60ºC o hasta aproximadamente -90ºC y aumentar después la temperatura a razón de aproximadamente 2ºC/minuto hasta que la temperatura alcanza aproximadamente de 100ºC a 120ºC. La frecuencia usada en el ensayo es 1,0 radianes/segundo. En una medida del DMTA, que es una medida dinámica, se miden los siguientes módulos: el módulo de almacenamiento E' (también conocido como módulo elástico), y el módulo de pérdida E'' (también conocido como módulo viscoso). El valor más bajo del módulo de almacenamiento E' en la curva de DMTA en el margen de temperaturas entre 10 y 100ºC medidos a una frecuencia de 1,0 radianes/segundo bajo las condiciones descritas anteriormente en detalle, se toma como el módulo de equilibrio del revestimiento.

Las correspondientes curvas de DMA se presentan en las Figs. 4a a 4c (Ejemplos 1-3, respectivamente) y Fig. 5 (Ej. Comp. A).

Determinación de la Temperatura de Transición Vítrea (Tg) y Temperatura de Endurecimiento (Th)

En base a las respectivas gráficas de DMA de cada uno de los materiales de revestimiento primario curado, se han determinado los valores de Tg, Th y el módulo a la Th del material, del modo como se ha mencionado en la parte descriptiva.

Así, en referencia a la Fig. 2, la Tg se determina mediante el punto de intersección de la linea A con la linea D. La linea A se determina interpolando los puntos de la curva de DMA en la región meseta del estado vítreo de la siguiente manera. En primer lugar se calcula el valor medio de log E' en la zona desde -60ºC hasta -80ºC. A continuación, se determina la linea A como la linea horizontal (paralela al eje x) que pasa a través del citado valor de logE'. La linea D se determina como la tangente en el punto de inflexión de la curva de DMA en la parte oblícua "d" de la citada curva. El punto de inflexión y la inclinación de la tangente en este punto se determinan mediante la primera derivada de la curva de DMA. La abcisa del punto mínimo de la derivada de la curva proporciona las respectivas abcisas del punto de inflexión sobre la curva de DMA, mientras que la ordenada proporciona la inclinación (coeficiente angular) de la linea tangente en dicho punto de inflexión. La curva derivada se ha determinado calculando la derivada de cada punto experimental de la curva de DMA y a continuación se ajustan estos puntos mediante una curva polinomial de grado 6º en el margen +20/-40ºC alrededor del mínimo de los puntos de la derivada calculados.

De manera similar, también se ha determinado la Th como el punto de intersección de la linea B con la linea D (ver Fig. 1). La linea D se determina al igual que anteriormente, mientras que la linea B se determina interpolando los puntos de la curva de DMA en la región meseta del estado de goma de la siguiente manera. En primer lugar se calcula el valor medio de log E' en la zona desde 20ºC hasta 40ºC. A continuación, se determina la linea B como la linea horizontal (paralela al eje x) que pasa a través del citado valor de logE'.

Fabricación de Fibras Ópticas

Todas las fibras ópticas usadas en la presente sección experimental se han fabricado de acuerdo con las técnicas comunes de estirado, mediante la aplicación de una primera composición de revestimiento (primario) sobre la fibra óptica estirada, curación de la citada composición de revestimiento y aplicación subsiguiente de la capa de revestimiento secundario y curación de ésta. La fibra se estira a una velocidad de aproximadamente 20 m/s y el grado de curación de las capas de revestimiento es aproximadamente del 90%. El grado de curación se determina mediante la técnica de MICRO-FTIR, determinando el porcentaje de las funciones acrilato reaccionadas en la resina final reticulada con respecto a la composición inicial foto-curable (p.e., tal como se describe en la patente WO 98/50317).

Ensayos de Microdoblamiento

Los efectos de microdoblamiento sobre las fibras ópticas se determinan mediante el "procedimiento del tambor expandible" tal como se ha descrito, por ejemplo, en G. Grasso y F. Meli "Pérdidas por microdoblamiento de fibras de modo único cableadas", ECOC'88, pag. 526-f, o tal como se define por IEC standard 62221 (Fibras ópticas-Procedimientos de medida-Sensibilidad de microdoblamiento-Procedimiento A, tambor expandible; octubre 2001). El ensayo se lleva a cabo hilando una fibra de 100 m de longitud con una tensión de 55 g sobre una bobina metálica expandible de 300 mm de diámetro, revestida con material crudo (3M Imperial® grado-PSA 40 \mum).

La bobina se conecta con un ordenador personal que controla:

- la expansión de la bobina (en términos de variación de la longitud de la fibra); y

- la pérdida de transmisión de la fibra

A continuación, se expande la bobina gradualmente mientras se monitoriza la pérdida de transmisión de la fibra frente a la tensión de la fibra.

Se calcula la presión ejercida sobre la fibra a partir de la elongación de la misma fibra mediante la siguiente fórmula:

p = EA \varepsilon /R

donde E es el módulo elástico del vidrio, A es el área de la fibra revestida y R es el radio de la bobina.

Para cada fibra óptica, la MAC se ha determinado como sigue:

MAC = MFD/ \lambda _{CO}

donde MFD (Mode Field Diameter según la definición de Petermann) a 1550 nm y \lambda_{CO} (corte de la fibra lambda- 2m de longitud) se determina según el standard ITUT G650.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante se incluye solamente para la conveniencia del lector. No forman parte del documento de la patente Europea. Aunque se ha tenido mucho cuidado en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y el EPO niega cualquier responsabilidad al respecto.

Documentos patentes citados en la descripción

\bullet US 4962992 A [0008]

\bullet WO 0105724 A [0009]

\bullet EP 0539030 B1 [0045]

\bullet WO 9926891 A [0090]

\bullet US 4474830 A [0090]

\bullet WO 9967180 A [0091]

\bullet EP 1112979 A [0091]

\bullet WO 9850317 A [0112]

Literatura diferente de patentes que se cita en la descripción

\bullet El libro de referencia: Mechanical Properties and Testing of Polymers, 183-186 [0007]

\bullet P. HAINES. Thermal Methods of Analysis. Blackie Academic and Professionals ed. 133 [0024]

\bullet G. GRASSO; F. MELI. Microbending losses of cabled single-mode fibers. ECOC'88, 526. [0113]

\bullet Optical fibers. Measurement methods. Microbending sensitivity. Method A. Expandable drum, October 2001 [0113]

Claims

1. Fibra óptica que comprende una parte interna de vidrio, una primera capa de revestimiento dispuesta alrededor de dicha parte de vidrio y una segunda capa de revestimiento dispuesta alrededor de la citada primera capa de revestimiento, en la que la citada primera capa de revestimiento se forma a partir de un material polimérico curado obtenido mediante curado por radiación de una composición, que comprende un oligómero curado por radicación, que comprende un esqueleto derivado de un polipropilen glicol y de un poliol poliester basado en un ácido dimérico, y el citado material polimérico curado tiene:

a.: una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -10ºC hasta aproximadamente -20ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 5,0 Mpa; o

b.: una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -20ºC hasta aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 20,0 Mpa; o

c.: una temperatura de endurecimiento (Th) inferior a aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 70,0 Mpa.

2. Fibra óptica según la reivindicación 1 en la que el citado material que forma la citada capa de revestimiento tiene:

a.: una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -10ºC hasta aproximadamente -20ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 4,0 Mpa; o

b.: una temperatura de endurecimiento (Th) que va desde -20ºC hasta aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 15,0 Mpa; o

c.: una temperatura de endurecimiento (Th) inferior a aproximadamente -30ºC y un módulo medido a la citada Th inferior a 50,0 Mpa.

3. Fibra óptica según la reivindicación 1 o 2, en la que el módulo de equilibrio del citado material polimérico es inferior a aproximadamente 1,5 Mpa.

4. Fibra óptica según la reivindicación 1 o 2, en la que el módulo de equilibrio del citado material polimérico es inferior a aproximadamente 1,4 Mpa.

5. Fibra óptica según la reivindicación 1 o 2, en la que el módulo de equilibrio del citado material polimérico es inferior a aproximadamente 1,3 Mpa.

6. Fibra óptica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la temperatura de transición vítrea del material polimérico no es superior a aproximadamente -30ºC.

7. Fibra óptica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la temperatura de transición vítrea del material polimérico no es superior a aproximadamente -40ºC.

8. Fibra óptica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la temperatura de transición vítrea del material polimérico no es superior a aproximadamente -50ºC.