FR2520266A1 - Procede et dispositif de revetement de fibre optique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA FABRICATION DES FIBRES OPTIQUES. UN DISPOSITIF DESTINE A L'APPLICATION D'UN REVETEMENT EXEMPT DE BULLES SUR UNE FIBRE OPTIQUE 21 COMPREND NOTAMMENT UN RESERVOIR DE MATIERE DE REVETEMENT LIQUIDE 65 QUI SE PROLONGE PAR UN PASSAGE CYLINDRIQUE 63 DEBOUCHANT SUR UNE PREMIERE FILIERE 35, SUIVIE PAR UNE CHAMBRE 62 A LA SUITE DE LAQUELLE SE TROUVE UNE SECONDE FILIERE 81. POUR DECOLLER LES POCHES D'AIR ENTRAINEES A LA SURFACE DE LA FIBRE, DE LA MATIERE DE REVETEMENT LIQUIDE EST INTRODUITE SOUS PRESSION DANS LA CHAMBRE PAR UN CONDUIT 61, DE FACON A REMONTER DANS LA PREMIERE FILIERE ET LE PASSAGE CYLINDRIQUE, EN CIRCULANT DANS LE SENS INVERSE DE CELUI DE LA FIBRE. APPLICATION AUX TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES.

Description

La présente invention concerne des procédés et des dispositifs pour

revêtir des corps allongés Elle porte plus particulièrement sur des procédés et des dispositifs

pour appliquer une couche de matière de revêtement pratique-

ment exempte de bulles, de manière concentrique, autour d'une fibre de guidage de lumière, ou fibre optique, qui est

étirée à partir d'une préforme optique.

La mise en oeuvre avec succès d'un système de communication par ondes lumineuses exige la fabrication de

fibres optiques de haute qualité ayant des propriétés méca-

niques suffisantes pour supporter les contraintes auxquelles elles sont soumises De façon caractéristique, la fibre a un diamètre extérieure de 0, 13 mm et elle est étirée à partir

d'une préforme en verre ayant un diamètre extérieur de 17 mm.

Chaque fibre doit être capable de supporter sur la totalité de sa longueur le niveau de contrainte maximal auquel elle

sera soumise pendant l'installation et l'utilisation L'impor-

tance de la résistance des fibres apparaît lorsqu'on considè-

re qu'une défaillance d'une seule fibre entraîne la perte de

plusieurs centaines de circuits.

La défaillance de fibres optiques en mode de trac-

tion est couramment associée à des défauts de surface qui entraînent des concentrations de contraintes et diminuent la

résistance à la traction par rapport à celle du verre d'ori-

gine, dépourvu de défauts La taille du défaut détermine le niveau de concentration de contraintes et donc la contrainte de défaillance Même des défauts de surface de la taille du

micron provoquent des concentrations de contraintes qui rédui-

sent notablement la résistance des fibres à la traction.

De grandes longueurs de fibres optiques ont une résistance potentielle considérable mais la résistance n'est obtenue effectivement que si la fibre est protégée par une couche d'une matière de revêtement telle par exemple qu'un polymère, aussitôt après qu'elle a été étirée à partir d'une

préforme Ce revêtement a pour but d'empêcher que des parti-

cules contenues dans l'air ne viennent en contact avec la sur-

face de la fibre étirée et adhèrent à cette surface, ce qui aurait pour résultat de l'affaiblir De plus, le revêtement protège la fibre contre l'abrasion de surface, qui pourrait être infligée par des traitements de fabrication ultérieurs et par la manipulation au cours de l'installation, il procure une protection contre des environnements corrosifs et il espace les fibres dans des structures de câble.

Dans un procédé, on applique la matière de revête-

ment en faisant avancer la fibre optique à travers un réser-

voir, dans un applicateur à cuvette ouverte contenant une matière polymère liquide De façon caractéristique, la fibre entre dans le réservoir en traversant une surface libre et sort en traversant un orifice de filière relativement petit qui se trouve au fond du réservoir On traite la matière de revêtement, on mesure le diamètre de la fibre revêtue et on

tire la fibre avec un cabestan approprié.

Le mouillage uniforme de la fibre pendant le pro-

cessus de revêtement est affecté dans une large mesure par le comportement d'un ménisque d'entrée qui existe à l'endroit auquel la fibre traverse la surface libre de la matière de revêtement contenue dans le réservoir Comme on le sait, les caractéristiques de mouillage de deux matières telles qu'un revêtement et le verre dépendent de la tension superficielle et des liaisons chimiques qui se développent entre les deux matières. Les caractéristiques de mouillage sont affectées par un pompage d'air dans le ménisque Pendant le processus de revêtement, la surface de la fibre comme la surface du polymère se déplacent à une vitesse relativement élevée Les surfaces en mouvement cisaillent l'air environnant, ce qui le fait circuler vers la pointe du ménisque La fibre étirée entralne une quantité d'air considérable dans la matière de revêtement au'mament o elle entre par la surface libre du

réservoir Ainsi, dans l'applicateur de revêtement, le ménis-

que d'entrée est entraîné vers le bas avec la fibre en mouve-

ment, au lieu'de monter le long de sa surface, comme il le

fait dans des conditions statiques.

On a trouvé que lorsque la vitesse d'étirage dépasse environ 0,2 m/s,ce qui est inférieure à la vitesse couramment utilisée d'environ 1 m/s, cette action de pompage entratne un

allongement du ménisque vers le bas et celui-ci prend essen-

tiellement la forme d'une colonne d'air longue et mince qui

entoure la fibre et qui est confinée par la tension super-

ficielle dans la matière de revêtement Des tests ont montré que la viscosité de l'air est suffisamment élevée pour main-

tenir une colonne d'air de profondeur considérable.

L'entratnement de l'air sous la forme de bulles sur la fibre en mouvement se produit lorsque des poches d'air relativement minces se séparent de la colonne et sont entratnées avec la fibre, à la surface de celle-ci Elles demeurent sur la fibre, en ressemblant à une peau, jusqu'à ce qu'elles atteignent une région de gradient de pression à

proximité de l'ouverture de filière, o elles sont compri-

mées Sous cet acti On les poches d'air s'arrondissent et forment des bulles qui peuvent être évacuées par les lignes d'écoulement environnantes qui s'éloignent de la fibre Si une poche d'air vient à être comprimée plus loin en aval, à un endroit o toutes les lignes d'écoulement sortent de la filière avec la fibre, la bulle peut sortir en compagnie de la fibre Lorsque la quantité de ces bulles augmente, un plus grand nombre d'entre elles tendent à traverser la

filière et à demeurer dans le revêtement, sur la fibre.

Lorsque la vitesse d'étirage augmente, le ménisque devient instable, et oscille entre un état complètement développé avec circulation, et un état relativement petit, avec peu ou pas de circulation A des vitesses plus élevées,

la colonne peut traverser complètement la matière de revête-

ment polymère Dans un tel cas, la fibre n'est plus en con-

tact avec le polymère, le ménisque s'éfondre et la fibre sort de la filière sans matière de revêtement ou avec un

revêtement perlé intermittent.

La présence de bulles dans le revêtement de la fibre, ou des revêtements perlés, peuvent créer plusieurs

problèmes Les plus grandes bulles peuvent traverser entiè-

rement le revêtement, exposant ainsi la fibre à l'environne-

ment et à des effets mécaniques tels que l'abrasion, tandis que les bulles de plus petite taille peuvent produire des pertes de transmission Dans le cas d'une structure perlée, des parties de la fibre peuvent être revêtues de façon

incorrecte, tandis que les perles elles-mêmes peuvent augmen-

ter les pertes par microcourbures lorsque la fibre est incor-

porée dans une structure en ruban Si la fibre n'est pas cen-

trée à l'intérieur du revêtement, des parties de sa périphé- rie peuvent être protégées de façon incorrecte contre l'environnement Des instabilités associées à l'entraînement d'air peuvent produire un défaut d'alignement de la fibre à

l'intérieur du revêtement, ainsi que des variations du diamè-

tre du revêtement De plus, comme dans le cas de bulles plus petites, un mauvais centrage peut entraîner des pertes de transmission. Au fur et à mesure du déroulement de l'opération de revêtement, des bulles s'accumulent dans le réservoir On a trouvé que ces bulles se déplacent rapidement avec les lignes d'écoulement dans le fluide et se rassemblent en bulles de plus grande taille Les grandes bulles rassemblées donnent lieu à une interaction mécanique avec la fibre, ce qui produit des instabilités en ce qui concerne l'alignement

de la fibre avec la filière.

On a tenté de résoudre ces problèmes dans l'art antérieur Par exemple, dans un procédé, on fait traverser à la fibre une ouverture dans une plaque déflectrice qui est

placée dans un réservoir pour atténuer ou éliminer pratique-

ment l'entraînement d'air et la formation résultante de bulles dans le revêtement de la fibre Les bulles sont décollées d'une région entourant la fibre sous l'effet d'une augmentation de pression hydrodynamique dans le fluide lorsque la fibre traverse la restriction dans le chemin du fluide qui

est produite par la plaque déflectrice On obtient des change-

ments de pression en changeant la configuration géométrique de la structure, comme par exemple la taille de l'ouverture de la

plaque déflectrice.

Le brevet U S 4 246 299 montre un autre applica-

teur de revêtement On fait passer une fibre à travers un applicateur comportant un corps de filière qui définit un petit

passage longitudinal, orienté verticalement et allant en dimi-

nuant, autour duquel se trouve un réservoir Une série d'ori-

252-0266

fices radiaux assurent la communication du fluide entre le

réservoir et le passage On réduit la turbulence à l'inté-

rieur de la matière de revêtement, qui entraîne la retenue de bulles d'air, en maintenant le niveau de la matière de revêtement dans le passage.

Dans un autre dispositif, la matière de revête-

ment est dirigée radialement vers l'intérieur, sous pression, en direction d'un passage cylindrique à travers lequel on fait avancer la fibre On maintient la pression à une valeur suffisamment élevée sur la longueur du passage pour empêcher pratiquement l'entrée de l'air dans le passage, pendant qu'on tire la fibre à travers ce dernier La diamètre du passage est suffisamment grand pour empêcher que la fibre ne vienne

en contact avec ses c 8 tés.

Dans l'opération familière d'extrusion pour former

un revêtement de matière plastique sur du cuivre, pour pro-

duire un conducteur isolé, on tire le conducteur à travers un tube central étroitement ajusté au conducteur, et on lui fait traverser une cavité de filière et l'étranglement de la filière, dans lequel un revêtement de polymère est appliqué avec une pression élevée Cependant, lorsqu'on procède au revêtement de fibres optiques, il faut prendre soin d'éviter

le contact entre la fibre étirée et le dispositif de revête-

ment.

Malgré l'existence de solutions proposées au problè-

me des bulles dans les revêtements de fibres optiques, il

apparaît toujours qu'il existe un besoin concernant des pro-

cédés et des dispositifs qui réduisent de telles bulles de

façon importante et sûre, s'ils ne les éliminent pas complè-

tement Chaque couche de matière de revêtement doit être con-

tinue, bien centrée autour de la fibre optique et uniformé-

ment épaisse.

Les procédés et les dispositifs de l'invention ont résolu les problèmes précédents Ur procédé de revêtement d'un corps allongé pour produire un revêtement pratiquement exempt de bulles comprend l'établissement d'un continuum de matière de revêtement liquide, qui s'étend depuis une surface libre dans un réservoir et traverse des première et seconde

filières aux extrémités opposées d'une chambre On fait avan-

cer le corps allongé, qui peut être une fibre optique étirée, en lui faisant traverser la matière de revêtement à une vitesse qui provoque l'entraînement d'air dans la matière de revêtement, et dans une direction allant du réservoir vers la seconde filière L'avance du corps allongé à travers la matière de revêtement provoque l'établissement d'un gradient de pression entre des parties de la première filière et entre la chambre et la seconde filière La pression dans la matière

de revêtement diminue depuis un orifice de sortie de la pre-

mière filière vers la surface libre et elle augmente depuis l'intérieur de la chambre jusqu'à un emplacement situé avant un orifice de sortie de la seconde filière La matière de revêtement est introduite dans la chambre à une pression qui

renforce suffisamment le gradient de pression entre les par-

ties de la première filière, pour transformer en bulles les poches d'air présentes sur le corps allongé L'introduction de la matière de revêtement dans la chambre établit également un écoulement volumétrique de la matière de revêtement de la chambre vers le réservoir, Ceci produit effectivement un dégagement des bulles et fait en sorte que la matière de revêtement présente dans la chambre et sur le corps allongé

revêtu soit-pratiquement exempte de bulles.

Dans un dispositif destiné à appliquer sur un corps

allongé une matière de revêtement exempte de bulles et dis-

posée pratiquement de façon concentrique, il existe un

récipient destiné à définir un réservoir de matière de revê-

tement La matière de revêtement comporte une surface libre et traverse un passage allongé d'une cavité d'une première filière, un orifice de sortie, une cavité d'une seconde filière et son orifice de sortie On fait avancer la fibre optique à travers le récipient, la première filière et la seconde filière à une vitesse qui est suffisamment élevée

pour que de l'air soit entraîné dans la matière de revête-

ment On établit un gradient de pression entre des parties de la première filière et entre la cavité de la seconde filière et un emplacement adjacent à son orifice de sortie La pression diminue dans une direction allant de l'orifice de sortie de la première filière vers la surface libre et, de plus, elle augmente depuis un emplacement situé à l'intérieur de la cavité de la seconde filière, vers un point adjacent à

l'orifice de sortie de la seconde filière Le dispositif com-

prend également des moyens destinés à diriger un écoulement de la matière de revêtement pour le faire pénétrer dans la seconde filière avec une pression suffisamment élevée pour

produire un écoulement volumétrique de la matière de revête-

ment vers le haut, de la cavité de la seconde filière vers le récipient La pression est également suffisamment élevée pour

renforcer notablement le gradient de pression entre des par-

ties de la première filière, en particulier entre le passage allongé et l'orifice de sortie Il en résulte que les bulles sont enlevées de la fibre et se déplacent vers le réservoir, dans lequel elles se rassemblent et se séparent ou sortent par un trop-plein La matière de revêtement qui se trouve dans la seconde filière est pratiquement exempte de bulles, ce qui donne un rev 8 tement pratiquement exempt de bulles sur

la fibre.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels:

La figure 1 est une vue en perspective d'un dispo-

sitif pour étirer une fibre optique à partir d'une préforme suspendue verticalement et pour revêtir la fibre étirée

La figure 2 est une représentation de côté en élé-

vation et en coupe d'un dispositif destiné à revêtir la fibre optique étirée La figure 3 est une représentation en élévation et en coupe d'une partie gauche du dispositif de revêtement représenté sur la figure 2, en compagnie d'un graphique de la pression dans la matière de revêtement le long d'un chemin que parcourt la fibre optique en traversant le dispositif de revêtement;

Les figures 4 A et 4 B sont deux graphiques qui con-

cernent la pression dans la matière de revêtement et le gra-

dient de pression relatifs à une partie de l'appareil de revêtement qui est représenté sur la figure 2; et

Les figures 5 A et 5 B sont deux graphiques de gra-

dient de pression qui concernent un dispositif de revêtement

de l'art antérieur.

On va maintenant considérer la figure 1 qui montre un dispositif qui est désigné de façon générale par la réfé- rence 20 et qui est utilisé pour étirer une fibre optique 21

à partir d'une préforme cylindrique 22 préparée spéciale-

mént, et pour revêtir ensuite la fibre On forme la fibre optique 21 en chauffant localement et symétriquement à une température d'environ 20000 C la préforme 22 qui mesure de

façon caractéristique 17 mm de diamètre et 60 cm de longueur.

Au fur et à mesure que la préforme est introduite dans un four 23 et traverse celui-ci, la fibre 21 est étirée à partir

de la matière en fusion.

Comme on peut le voir sur la figure 1, les élé-

ments du système d'étirage comprennent le four 23, dans lequel la préforme est étirée jusqu'à la taille de la fibre,

après quoi la fibre'21 est tirée à partir de la zone de cha-

leur Le diamètre de la fibre 21, qui est mesuré par un dis-

positif 24 à un point situé à peu de distance après le four

23, devient un paramètre d'entrée d'un système de commande.

Le système de commande compare le diamètre mesuré à-la valeur désirée et il génère un signal de sortie pour régler la vitesse d'étirage de façon que le diamètre de la fibre

s'approche-de la valeur désirée.

Après la mesure du diamètre de la fibre 21, un dispositif 25 conforme à l'invention applique un revêtement

protecteur Ensuite, après que la fibre revêtue 21 a traver-

sé un calibre de centrage 26, un dispositif 27 destiné à traiter le revêtement et un dispositif 28 destiné à mesurer le diamètre extérieur de la fibre revêtue, elle traverse un cabestan 29 et est bobinée pour les tests et le stockage avant des opérations ultérieures La préservation de la

résistance mécanique intrinsèquement élevée des fibres opti-

ques est importante pendant les opérations d'assemblage en ruban, de gainage, de montage de connecteurs et de câblage

des fibres, et pendant leurs durées de vie de service.

La préservation de la résistance mécanique de la

fibre exige l'application du revêtement protecteur, qui pro-

tège la fibre qui vient d'être étirée contre les effets nui-

sibles de l'atmosphère Ce revêtement doit être appliqué d'une manière qui évite de détériorer la surface de la fibre 21 Si une fibre 21 est excentrée, sa surface peut être endommagée pendant le processus de revêtement, ce qui peut avoir un effet défavorable sur la résistance mécanique de la fibre et les pertes par microcourbures La fibre doit avoir

un diamètre prédéterminé et doit être protégée contre l'abra-

sion pendant lesopérations de fabrication suivantes, l'ins-

tallation et l'utilisation Pour minimiser l'atténuation, il

est nécessaire de choisir une matière de revêtement appro-

priée et d'appliquer cette matière à la fibre 21 de façon bien définie Il est également important que la couche de revêtement soit disposée de façon concentrique autour de la

fibre optique.

Comme on peut le voir sur la figure 2 des dessins, le dispositif 25 destiné à revêtir la fibre optique étirée 21 comprend un récipient cylindrique 30 comportant une partie

inférieure 32 et un élément rapporté 34 Une extrémité infé-

rieure de l'élément rapporté 34 comprend une filière 35, qu'on appelle la première filière et qui est constituée par

une matière rigide telle par exemple que du laiton Le réci-

pient 30 est conçu de façon à maintenir l'élément rapporté 34 pour établir une réserve de la matière de revêtement qui circule en permanence et reçoit en permanence un complément

de remplissage, avec évacuation du trop-plein.

En considérant encore la figure 2, on voit que le récipient 30 comporte une partie de paroi cylindrique 41, d'épaisseur constante, qui est reliée à une partie de paroi à faces divergentes, 42 La partie divergente 42 forme une cavité 44 ayant une forme tronconique qui communique avec une partie inférieure 46 ayant un diamètre approximativement constant.

L'élémént rapporté 34 comporte une partie supé-

rieure 51 munie d'un collet 52 qui est supporté sur la par-

tie de paroi 41 Une partie de diamètre constant 53 est logée à l'intérieur de la partie de diamètre constant 41 du récipient et est réunie à une partie 54 de forme conique

ayant une épaisseur de paroi qui augmente lorsqu'on se diri-

ge vers le bas Une extrémité inférieure 56 de la partie de

forme conique 54 est reliée à une partie 57 de diamètre cons-

tant qui pénètre dans une cavité cylindrique 58 de la partie 32, s'étendant vers le bas Une extrémité de la partie de

diamètr'e constant 57 comporte un chanfrein 59.

L'élément rapporté 34 est construit de façon à

faire communiquer le fluide constituant la matière de reve-

tement, entre un conduit d'alimentation 61 et un réservoir de l'élément rapporté, par l'intermédiaire d'une chaffibre 62 qui se trouve sous l'élément rapporté 34 Par conséquent,

l'élément rapporté 34 comporte un passage 63, dirigé verti-

calement, qui part de la chambre 62 et traverse la partie de

diamètre constant 57 Le passage allongé 63, qui a un dia-

mètre d'environ 0,30 cm et une longueur d'environ 4 cm, peut être considérée comme une partie d'une cavité de la première filière 35 Un étranglement 64 de la filière 35, qui a une longueur d'environ 0,6 cm, est réunie au passage allongé 63 par une section tronconique 66 L'étranglement 64 comporte

un orifice de sortie 7 ayant un diamètre d'environ 0,076 cm.

Comme on le voit le mieux sur la figure 2, l'orifice de sor-

tie 67 s'ouvre dans la chambre 62 qui se trouve à l'inté-

rieur de la partie inférieure 32 du récipient.

La cavité 58 et le diamètre de la chambre 62 à

l'intérieur de la partie inférieure 32 sont tels qu'ils éta-

blissent un passage d'écoulement 71 de section droite cons-

tante, depuis la région voisine d'une ouverture 72 du con-

duit d'alimentation 61, jusqu'à la région voisine de l'ori-

fice de sortie 67 de la filière Une partie inférieure 76 de la cavité 58 a une forme tronconique et elle est réunie à

une section de diamètre constant 77 de la chambre 62.

Une seconde filière 81, de forme conique, s'étend vers le bas à partir de la partie inférieure 32 et est reliée à cette dernière La seconde filière 81 peut être constituée par une matière semi-rigide telle par exemple que du caoutchouc aurfluorosilicones, et elle comprend une cavité 82 ayant une forme tronconique La cavité 82 communique avec il un orifice de sortie 86 par une ouverture cylindrique 83 d'un étranglement 84 de la seconde filière La partie de forme conique du passage comporte de façon caractéristique

un angle intérieur entre ses côtés d'environ 300 L'étran-

glement 84 de la partie cylindrique 83 a un diamètre d'envi- ron 0,025 cm, ce qui est le diamètre de la fibre revêtue, et une longueur d'environ 0, 10 cm On peut considérer que la

chambre 62 est une partie de la cavité de filière 82.

Conformément à l'invention, on établit un continuum de matière de revêtement 90, dans lequel on fait avàncer la fibre optique 21 En partant d'une surface libre 91 du réservoir 65 dans l'élément rapporté 34, la matière de revêtement 90 passe par le passage 63, la partie tronconique 66 et l'étranglement 64 de la première filière 35, puis elle traverse l' orifice de sortie 67, pénètre dans la chambre 62

et traverse la seconde filière 61.

Des moyens sont prévus pour empêcher l'écoulement

de la matière de revêtement vers le haut à partir du con-

duit d'alimentation 61 Une gorge 96 est formée autour de la partie de forme conique de l'élément rapporté 34 Un joint torique 97 est placé dans la gorge 96 et vient en contact avec la surface du récipient 30 qui est en contact avec

l'élément rapporté 34.

Des moyens sont également prévus pour l'évacuation du trop-plein de matière de revêtement 90 dans le réservoir , afin de maintenir un niveau de matière de revêtement

pratiquement constant A cet effet, une ouverture 98 est for-

mée dans la partie de diamètre constant 53 de l'élément

rapporté et dans la partie supérieure de la paroi 51 Un con-

duit 99 relie le réservoir à une cuve de recueil (non repré-

sentée), par l'intermédiaire d'une valve 101 Le conduit 61

est relié à une cuve d'alimentation 103 (voir la figure 1).

On fait avancer la fibre 21 à une vitesse qui pro-

voque l'entraînement d'air dans le réservoir 65 Le courbe de la figure 3 montre la pression en chaque point le long du

chemin de la fibre 21 L'avance de la fibre 21 établit éga-

lement un gradient de-pression le long de son chemin de

déplacement, entre la surface libre du réservoir et la filiè-

re de sortie 35, et le gradient est maximal au niveau de

l'orifice de sortie 67 de la filière 35.

Comme on peut le voir sur la figure 3, la pression à l'intérieur de la matière de revêtement 90 diminue de façon abrupte à partir de l'orifice de sortie 67 de la pre- mière filière 35, vers une sortie 110 du passage cylindrique 63, puis elle diminue progressivement vers une entrée 111 de ce dernier, et elle diminue ensuite avec une autre pente jusqu'à la surface libre 91 Contrairement aux configurations à une seule filière ou à celles comprenant un étranglement

allongé, la pression augmente également à partir de la cham-.

bre 62 qui fait suite à l'orifice de sortie 67 de la premiè-

re filière 35, jusqu'à un point 113 à proximité de la seconde filière 81 Ensuite, la pression tombe à zéro à l'orifice de

sortie 86 de la seconde filière 81.

La matière de revêtement qui provient de la cuve d'alimentation 103 (voir la figure 1) est dirigée dans la chambre 62 en circulant dans le conduit 61, puis en passant dans le passage d'écoulement 71 et en traversant le passage incliné 76 On communique à la matière de revêtement qui est

introduite dans la chambre 62 une pression positive suffi-

sante pour provoquer un écoulement volumétrique de la matière de revêtement vers le haut, pour qu'elle pénètre dans le réservoir 65 en traversant la première filière 35 Une pression appropriée est dans la plage d'environ 40 N/cm Pendant que la fibre avance dans le continuum de matière de revêtement 90, une partie du liquide est entraînée vers le bas à travers la première filière 35 et elle pénètre dans la chambre 62 La contre-pression qui est appliquée dans la chambre 62 au moyen du liquide entrant provoque un écoulement ascendant à travers la première filière 35 Dans un mode de réalisation préféré, le résultat global est un écoulement

résultant ascendant.

Les figures 4 A et 4 B montrent des courbes 121 et

123 qui représentent respectivement la pression et le gra-

dient de pression depuis l'entrée 111 du passage 63 jusqu'à la première filière 35 pour une contre-pression d'environ 48 N/cm, et pour un orifice de sortie 67 de la première

filière ayant un diamètre de 0,076 cm Il convient de remar-

quer que la pression et le gradient de pression sont tracés par rapport à un axe z qui représente une distance dans une

direction verticale à partir d'une valeur de zéro à l'orifi-

ce 67 de la première filière 35 Des points qui correspondent à des points le long du dispositif 25 sont indiqués le long de l'axe z sur chaquegraphique Le gradient de pression est la variation de pression, c'est-àdire la pente de la courbe, à chaque point le long de l'axe z Le signe négatif pour les

valeurs de gradient de pression est nécessaire, par conven-

tion, pour indiquer un gradient de pression décroissant dans

la direction de valeurs z croissantes Du fait que la pres-

sion pour une valeur z plus élevée est inférieure à la pression pour une valeur z moins élevée le long de la courbe 121, la différence divisée par la distance entre elles le

long de l'axe z est une valeur négative.

Les figures 5 A et 5 B montrent des courbes similai-

res 126 et 128 qui correspondent respectivement à la pression et au gradient de pression pour une seule filière La filière unique pour laquelle les courbes 126 et 128 sont été tracées était identique à l'élément rapporté 34, avec la filière 35

s'ouvrant dans les conditions ambiantes.

Pour le graphique de la figure 4 A, on voit que la pression présente une valeur maximale à l'orifice de sortie 67 de la première filière 35 La pression diminue de façon

abrupte sur une distance allant jusqu'à l'extrémité de sor-

tie 110 du passage cylindrique 63, après quoi elle diminue progressivement jusqu'à l'entrée 111 Bien que ceci ne soit pas représenté sur le graphique de la figure 4 A, la pression diminue ensuite encore plus progressivement depuis l'entrée

111 jusqu'à la surface libre 91.

En retournant maintenant au graphique de la figure A, on voit que pour la fiière de revêtement unique sans contre-pression, la pression augmente dans la filière depuis une valeur z d'environ 52 mm, qui correspond à l'entrée 111

du passage 63, et en particulier dans une section conver-

gente, jusqu'à une pression maximale d'environ 13 N/cm puis elle tombe à zéro à l'ouverture de la filière La pression augmente de façon abrupte en position adjacente à l'orifice de sortie de la filière, à cause de la convergence,

mais elle tombe ensuite à zéro à l'orifice de sortie.

Une comparaison des graphiques des figures 4 A et SA montre non seulement l'effet de l'introduction de matière de revêtement sous pression, mais également que cet effet se manifeste sur une plus longue distance Par exemple, dans la configuration à double filière de l'invention, la partie de la courbe de pression 121 ayant la pente la plus élevée, qui correspond à la partie des gradients les plus élevés, se

* trouve entre des valeurs de z de O et environ 10 mm Au con-

traire, la partie de la courbe 126 ayant la plus forte pente,

qui correspond à la partie de cette courbe le long de laquel-

le les gradients sont les plus élevés, apparait entre des

valeurs de z de 5 et environ 10 mm.

En considérant maintenant le graphique de la figure 4 B pour la filière 35, on voit que le gradient de pression est d'environ -7,5 N/cm 2 /mm en position adjacente à l'orifice de sortie 67, après quoi il diminue vers la sortie 110 du passage 63 Le gradient est ensuite pratiquement constant

jusqu'à l'entrée 111 du passage 63.

Au contraire, pour le graphique de la figure SB, on voit que le gradient de pression est d'environ + 4,3 N/cm 2/m M en position adjacente à l'orifice de sortie et il atteint une valeur de -1,5 seulement, ce qui est sa valeur maximale en ce qui concerne le décollement des bulles, à environ 5 mm de l'orifice Il diminue ensuite jusqu'à environ 0,2 à la sortie du passage 63 et est ensuite pratiquement constant Il

apparait clairement que l'introduction de matière de rev 9 te-

ment sous pression dans la chambre 62 renforce notablement le gradient de pression dans la première filière 35, entre

l'orifice 67 et la sortie 110 du passage 63.

Il est important de noter que du fait de la conven-

tion de signe qui est adoptée pour ces graphiques, un gra-

dient de pression négatif contribue au décollement des bulles à partir de la fibre 21, tandis qu'un gradient positif est nuisible dans la mesure o il pousse les bulles hors de la filière unique, le long de la fibre Par conséquent, sur la figure 5 B, le gradient de pression positif maximal de + 4,6 NI cm 2/mm, bien que supérieur à la moitié du gradient de pression maximale de la figure 4 B, en valeur absolue, est nuisible en ce qui concerne l'enlèvement des bulles à partir de la surface de la fibre. Il résulte de la configuration-à double filière de l'invention qu'il y a deux barrières formées par des gradients

de pression qui deviennent fonctionnellement importantes.

L'une est celle qui apparaît entre des régions situées à l'in-

térieur de la première filière 35, tandis que l'autre apparaît entre la chambre 62 et un point situé juste avant l'orifice 86 de la seconde filière 81 La circulation de la matière de

revêtement sous pression vers la chambre 62 renforce le pre-

mier grandient de pression entre des régions de la première filière 35 La partie du graphique de la figure 3 juste avant la première filière 35 représente la pression accrue le long de régions de la première filière, à cause de l'introduction

de la matière de revêtement sous pression dans la chambre 62.

Chacune de ces barrières contribue à l'enlèvement

des bulles à partir de la région proche de la fibre qui avan-

ce Le gradient de pression renforcé entre les régions de la

première filière, entre la sortie 110 du passage 63 et l'ori-

fice de sortie 67 de la première filière 35,a pour effet d'arrondir en forme de bulles les poches d'air qui ont été entraînées le long de la fibre 21 et de les lier à des lignes de courant divergentes correspondant à une circulation en sens inverse Du fait de la contre-pression dans le revêtement qui est introduit dans la chambre 62, les lignes de courant correspondant à une circulation en sens inverse s'approchent davantage de la fibre qui avance Par conséquent, les bulles n'ont pas à traverser autant de lignes de courant avant d'en

atteindre une qui correspond à une circulation en sens inver-

se et qui enlève les bulles de la fibre 21 Le gradient de pression renforcé entre des régions de la première filière 35

coopère avec la circulation volumétrique ascendante de matiè-

re de revêtement pour enlever les poches d'air et les bulles

éventuelles résultantes qui se trouvent sur la fibre qui avan-

ce.

Les bulles qui sont enlevées par la première filiè-

re 35 et sont libérées dans les lignes de courant sont entraînées vers le haut jusqu'au réservoir 65 Les bulles qui

sont ramenées vers le haut dans le réservoir 65 se rassem-

blent, se séparent ou sortent du réservoir par le conduit 99. Il en résulte que la matière de revêtement présente dans la chambre 62 est pratiquement exempte de bulles A titre de garantie supplémentaire d'un revêtement exempt de bulles, la

seconde barrière située entre un point se trouvant à l'inté-

rieur de la chambre 62 et un point se trouvant avant l'orifi-

ce de sortie 86 de la seconde filière 81, décolle toute bulle

susceptible de se trouver dans la chambre 62 entre les filiè-

res 35 et 81.

L'introduction d'une matière de revêtement sous pression dans la chambre 62 entre les deux filières 35 et 80 change également le caractère abrupt du gradient de pression entre des régions de la première filière On rappelle qu'alors que le gradient de pression dans les applicateurs à cuvette ouverte couramment utilisés est le plus grand sur une

longueur d'environ 5 mm, les gradients correspondant à la con-

figuration de l'invention se manifestent sur une distance de mm Ceci est avantageux du fait que l'efficacité du décollement des bulles est directement proportionnelle à la

distance sur laquelle le gradient de pression est appliqué.

En outre, la valeur absolue du gradient de pression dans la configuration de l'invention est supérieure à celle qui correspond à l'applicateur à cuvette ouverte utilisée de

façon classique.

Il est important de noter que c'est le gradient et non simplement la valeur absolue de la pression qui provoque

le décollement En fait, l'existence simplement d'une pres-

sion élevée peut être désavantageuse, du fait qu'elle produit une compression des bulles se trouvant dans la matière de revêtement, et ces bulles se dilateront dans le revêtement final, en l'absence de pression, et elles pourront former des

cratères à la surface de la fibre.

L'application d'une contre-pression commandée permet de commander le débit volumétrique résultant à travers

la première filière 35, de 0,076 cm, et conduit à des gra-

dients de pression notablement différents dans toute la région critique située à proximité de l'orifice de filière

67 Dans les configurations de revêtement couramment utili-

sées, il n'existe qu'une pression statique qui ne permet pas

ce genre de commande, sans changement de la forme géométri-

que.

Pour une vitesse d'étirage donnée et pour l'appli-

cation d'une contre-pression particulière, on obtient un débit volumétrique résultant particulier de la matière de revêtement dans l'orifice de 0,076 cm de la première filière

Il y aura également un gradient de pression caractéris-

tique à la pression particulière considérée Pour obtenir une configuration de revêtement appropriée pour plusieurs bancs de fabrication de produits, on peut appliquer une gamme de contre-pressions pour une vitesse d'étirage donnée, afin d'obtenir une famille de débits volumétriques résultants et

de profils de gradient de pression.

Les bulles qui sont décollées de la fibre 21 et qui s'élèvent dans le réservoir 61 et se rassemblent en bulles beaucoup plus grandes, peuvent entraîner un défaut de centrage de la fibre dans le revêtement La fibre 21 présente une certaine tendance à être décentrée lorsqu'elle traverse la première filière 35, mais cette tendance est supprimée par

la seconde filière 81, ce qui fait que, finalement, le revê-

tement est disposé de façon pratiquement concentrique autour de la fibre La pression dans l'orifice de 0,076 cm de la première filière 35 et la matière de revêtement entrante coopèrent et agissent à la manière d'un agent amortisseur de

façon à stabiliser la fibre 21 On peut considérer le passa-

ge allongé 63 et d'autres parties de la cavité de filière de la première filière comme un "tube central" à travers lequel la fibre 21 avance vers la filière 81 Du fait de l'existence

de forces de positionnement produites par la matière de revê-

tement dans la première filière 35, les vibrations produites par les grandes bulles rassemblées dans le réservoir 65 n'apparaissent pas dans la filière finale 81 La première filière 35 a été appelée "tube central" lubrifié, par rapport à la seconde filière 81 Elle est lubrifiée du fait que, contrairement au tube central ajusté étroitement d'une extrudeuse de matière plastique classique pour fil de cuivre,

elle est traversée par un écoulement de matière de revête-

ment. La première filière 35 à également pour action de pré-centrer la fibre 21 Du fait que le diamètre de l'orifice de la première filière 35 est de 0,076 cm et que le diamètre de la fibre est de 0,013 cm, la fibre 21 ne peut subir qu'une excursion maximale de 0,032 cm Dans un applicateur à une seule filière, la fibre 21 peut subir des excursions de forte amplitude dans son chemin à travers la cuvette de

l'applicateur, avant la filière.

Il est également important que le passage 63 de la chambre supérieure ait une longueur importante pour éviter l'effondrement du ménisque Avec une telle configuration, le

ménisque pourrait toujours s'effondrer, mais la partie rela-

tivement longue de 0,30 cm de diamètre avant la filière de

0,076 cm l'empoche de s'effondrer.

Bien que dans le mode de réalisation préféré, la

configuration à double filière associée aux filières conver-

gentes évite les augmentations hydrodynamiques abruptes des configurations de l'art antérieur qui étaient maîtrisées en agissant sur les caractéristiques géométriques, il peut exister des cas dans lesquels une augmentation abrupte est désirée Le dispositif de l'invention permet également de réaliser ceci en commandant de façon appropriée la pression de la matière de revêtement liquide injectée La commande

est accomplie indépendamment des caractéristiques géométri-

ques du dispositif.

Un autre avantage de ce dispositif consiste en ce

que le réservoir 65 a pour fonction de recueillir et d'éli-

miner les bulles qui sont enlevées de la fibre Dans certains dispositifs de l'art antérieur, le revêtement est accompli le long d'un cylindre allongé ou d'un étranglement tronconique

d'une structure qui constitue une seule filière effective.

Sans le stockage des bulles, il y a une possibilité accrue de circulation de celles-ci en compagnie de la fibre Grâce à

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l'apport continu de matière de revêtement fra Tche dans le réservoir 65, la fibre revêtue est pratiquement exempte de bulles. Le système de tropplein permet l'utilisation des pressions préférées de circulation en sens inverse, sans débordement hors du récipient 30 En l'absence d'un tel système, la contre-pression doit être réduite, avec une réduction des possibilités de décollement de bulles de la

configuration à double filière.

Des tests ont montré l'efficacité de la configura-

tion à double filière de l'invention Pour un essai portant sur 7 longueurs de fibres, on a trouvé qu'environ 30 % des fibres contenaient environ 46 bulles par mètre, environ 28 % contenaient environ O bulle par mètre, tandis qu'environ 42 % se répartissaient de façon égale entre 3, environ 12 et bulles par mètre Avec le dispositif 25 décrit ci-dessus, on a trouvé O bulle par mètre pour 100 % de 57 longueurs de fibre Comnme on le voit, le nombre de bulles est réduit à l'extrême, jusqu'au point auquel elles sont pratiquement éliminées Il faut noter que dans l'opération de mesure des

bulles, seules sont mesurées les bulles de 0,025 mm ou plus.

Le traitement de revêtement de l'invention convient pour le revêtement primaire d'une fibre optique en verre ou en matière plastique, ou pour le revêtement secondaire d'une

telle fibre qui est déjà revêtue On peut appliquer le trai-

tement à une ou plusieurs des opérations d'un traitement de revêtement double ou multiple en ligne, ou à n'importe quelle opération d'un traitement de revêtement multiple séquentiel, dans lequel la fibre est bobinée entre des opérations de

revêtement Le traitement est également utile pour l'appli-

cation de fluides à la fibre, pour effectuer une modifica-

tion de surface avant le revêtement, pour l'application de colorants pour effectuer un codage de couleur, ou pour l'application de matières fluides dans d'autres buts Il est également utile pour le revêtement de fibres consistant

en matières autres que du verre, comme des fibres de poly-

mères, des fibres de cristal et des fibres de métal.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits

et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Procédé de revêtement d'un corps allongé pour

former un revêtement pratiquement exempt de bulles, caracté-

risé en ce qu'on fait avancer le corps allongé à travers un continuum de matière de revêtement liquide, qui s'étend depuis une surface libre dans un réservoir et traverse des première et seconde filières aux extrémités opposées d'une chambre ( 62), de façon à établir un premier gradient de pression à l'intérieur de la première filière ( 35) et un second gradient de pression entre la-chambre et la seconde filière ( 81); et on fait circuler la matière de revêtement de façon qu'elle pénètre dans la chambre ( 62) à une pression

qui renforce suffisamment le gradient de pression à l'inté-

rieur de la première filière et qui établisse un écoulement volumétrique suffisant de la matière de revêtement de la

chambre vers le réservoir.

2 Dispositif pour revêtir un corps allongé afin de former un revêtement pratiquement exempt de bulles, ce dispositif comprenant un récipient destiné à contenir une matière de revêtement; une première structure de filière qui communique avec le récipient et qui comporte un orifice de sortie à l'une de ses extrémités; et des moyens destinés à faire avancer le corps allongé à travers le dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend: une seconde structure de filière ( 81) dont une extrémité communique avec l'orifice de sortie de la première structure de filière et qui comporte un orifice de sortie ( 86) à son extrémité opposée, qui est

aligné avec l'orifice de sortie ( 67) de la première structu-

re de filière ( 35); et une chambre ( 62) qui est intercalée entre les première et seconde structures de filière, cette chambre étant conçue de façon à recevoir la matière de

revêtement à une pression suffisante pour renforcer le gra-

dient de pression à l'intérieur de la première filière et

pour établir un écoulement volumétrique suffisant de la cham-

bre vers la première structure de filière, pour enlever les

bulles adjacentes au corps allongé.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière de revêtement qui entre dans la chambre est à une pression dans une plage voisine de 40 N/cm

4 Dispositif selon la revendication P, caractéri-

sé en ce que l'orifice de sortie de la première structure de filière est plus grand que l'orifice de sortie de la seconde

structure de filière.

Dispositif selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la première structure de filière ( 35) comprend un passage ( 63) ayant une entrée ( 111) qui communique avec un réservoir destiné à contenir de la matière de revêtement, et une sortie ( 110), un étranglement ( 64) qui se termine par l'orifice de sortie ( 67) de la première structure de filière ( 35) et une partie tronconique ( 66) qui est intercalée entre

la sortie du passage ( 63) et l'étranglement ( 64).

6 Dispositif selon la revendication 5, caractéri-

sé en ce que la longueur du passage cylindrique ( 63) est

supérieure à la longueur de l'étranglement ( 64) de la pre-

mière structure de filière.

7 Dispositif selon la revendication 5, caractéri-

sé en ce que la partie tronconique ( 66) est telle que

l'angle intérieur entre ses côtéssoit d'environ 300.

8 Dispositif selon la revendication 5, caractéri-

sé en ce que la réservoir communique avec un orifice de

trop-plein situé au-dessus de l'entrée du passage cylindri-

que.

9 Dispositif selon la revendication 5, caractéri-

sé en ce que le gradient de pression entre l'orifice de sor-

tie ( 67) de la première structure de filière et la sortie du passage, ( 110) est supérieur au gradient de pression entre la

sortie ( 110) et l'entrée ( 111) du passage ( 63).

Dispositif selon la revendication 5, caracté-

risé en ce que l'ouverture du passage et l'ouverture de la première structure de filière sont toutes deux notablement

plus grandes que la section droite du corps allongé.