FR2593431A1

FR2593431A1 - Procede de fabrication d'une preforme en polymere, telle qu'une preforme de fibres optiques polymeres, preforme obtenue par ce procede et utilisation de cette preforme pour la realisation de fibres optiques polymeres

Info

Publication number: FR2593431A1
Application number: FR8601108A
Authority: FR
Inventors: Benoit Bacle; Didier Ballot
Original assignee: Acome SCOP
Current assignee: Acome SCOP
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1986-01-27
Publication date: 1987-07-31

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une préforme en polymère comportant un cîoeur et une gaine entourant le cîoeur, telle qu'une préforme de fibres optiques polymères, qui comporte une étape de réalisation du cîoeur et une étape de réalisation de la gaine, l'étape de réalisation du cîoeur comprenant la polymérisation en masse d'un mélange polymérisable du polymère de cîoeur, caractérisé en ce que pendant ladite polymérisation on soumet la masse en réaction à un traitement de compensation du phénomène de retrait dû à la polymérisation pour obtenir un cîoeur homogène. Elle concerne également la préforme obtenue par ce procédé.

Description

Procédé de fabrication d'une préforme en polymère, telle qu'une préforme de fibres optiques polymères, préforme obtenue par ce procédé et utilisation de cette préforme pour la réalisation de fibres optiques polymères
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une préforme en polymère comportant un coeur et une gaine entourant le coeur, telle qu'une préforme de fibres optiques polymères, qui comporte une étape de réalisation du coeur et une étape de réalisation de la gaine, l'étape de réalisation du coeur comprenant la polymérisation en masse d'un mélange polymérisable du polymère de coeur.

Les préformes polymères à structure concentrique coeur-gaine sont à ce jour essentiellement utilisées pour la réalisation de fibres optiques polymères trouvant leur application dans les domaines les plus divers. Dans les préformes de fibres optiques polymères, le coeur est constitué par un matériau polymère (défini ci-après par polymère de coeur) transparent à la lumière destinée à être transmise par ces fibres, la gaine étant pour sa part constituée par un matériau polymère (défini ci-après par polymème de gaine) présentant un indice de réfraction inférieur à celui du matériau polymère constituant le coeur.

Il est bien certain que l'une des qualités essentielles des fibres optiques est de présenter un coefficient d'atténuation le plus faible possible.

Ce coefficient est fonction de plusieurs paramètres et notamment de la nature même des polymères de coeur et de gaine, du degré de pureté de ces polymères, de leur homogénéité et de l'état de l'interface coeur-gaine. Les trois derniers paramètres dépendent en fait essentiellement du procédé de fabrication des fibres et, partant, du procédé de fabrication de la préforme elle-même.

Parmi les procédés actuels de fabrication de préformes de fibres optiques polymères, on citera en particulier un procédé dans lequel on a cherché à améliorer la qualité de l'interface coeur-gaine et qui consiste à polymériser dans une enceinte cylindrique sous atmosphère contrôlée, un mélange polymérisable du polymère de gaine disposé autour d'un barreau cylindrique polymère destiné à former le coeur et fabriqué préalablement dans un réacteur distinct de ladite enceinte cylindrique, la surface dudit barreau cylindrique étant soumise à l'action d'un liquide de nettoyage avant la mise en place du mélange polymérisable autour de ce barreau cylindrique.Ce procédé exige donc, outre des opérations fastidieuses de nettoyage qui nécessitent un appareillage relativement complexe, une manipulation du barreau de coeur lors de son transfert du réacteur dans l'enceinte cylindrique, manipulation au cours de laquelle la surface externe dudit barreau risque d'être polluée, ce qui peut se traduire par une altération de l'état de l'interface coeur-gaine et, partant, par une perte optique non négligeable.

Il est à noter par ailleurs que les polymères mis en oeuvre pour la réalisation du coeur et de la gaine de la préforme devront nécessairement être exempts de toutes particules cristallines, de sorte que seuls les polymères amorphes et de préférence vitreux pourront être utilisés. Or, la plupart des mélanges polymérisables permettant l'obtention de ce type de polymères subissent une diminution de volume (retrait) au cours de la polymérisation.

Il s'ensuit que lorsque la polymérisation est conduite dans un récipient fermé en vue d'éviter toute pollution du mélange polymérisable, ce qui est le cas du procédé connu rappelé ci-dessus, le retrait se traduit par l'apparition de vides de formes aléatoires au sein des polymères formés. Ces vides, dont l'élimination est extrêmement difficile, compromettent très sérieusement l'homogénéité des polymères constituant la préforme et affectent donc les performances des fibres optiques réalisées à partir de cette préforme.

Le but de la présente invention est de pallier à tous les inconvénients ci-dessus et pour ce faire elle propose un procédé tel que défini au premier XragrapPle de cette description, qui se caractérise en premier lieu per le fait que pendant la polymérisation on soumet la masse en réaction à un traitement de compensation du phénomène de retrait dû à la polymérisation, ce traitement ayant pour effet de réduire substantiellement le nombre et/ou la taille des vides, voire de les éliminer totalement, ce qui permet d'obtenir un coeur d'une grande homogénéité.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour la fabrication d'une préforme dont le coeur présente la forme d'un tube de section circulaire, l'étape de réalisation du coeur consiste à introduire le mélange polymérisable du polymère de coeur dans une enceinte cylindrique, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et à polymériser ledit mélange polymérisable dont la vscost augmente au cours de la polymértsat on et qui vient adhérer à une surface cylindrique à l'intérieur de l'enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface.Comme indiqué précédemment, il se produit au cours de la polymérisation une diminution de volume (retrait) du mélange polymérisable, ce qui conduit, dans les procédés connus, à la formation de microcavités au sein du polymère formé. Or, on constate qu'avec le procédé qui vient d'être énoncé pour la réalisation du coeur, il n'y a pas ou pratiquement pas formation de telles microcavités de sorte qu'il en résulte la formation d'un coeur d'une très grande homogénéité.

Il est à noter que la surface cylindrique disposée à l'intérieur de l'enceinte peut être constituée par la surface cylindrique interne de l'enceinte elle-même. Dans ce cas, la gaine se présentant sous la forme d'un tube de section circulaire, est amenée autour du coeur par toute méthode classique et notamment par la technique de l'art antérieur rappelée ci-dessus suivant laquelle on polymérise un mélange polymérisable du polymère de gaine, disposé autour du coeur.On préfère toutefois selon l'invention que l'étape de réalisation de la gaine précède l'étape de réalisation du coeur et que l'étape de réalisation de la gaine consiste à introduire un mélange polymérisable du polymère de gaine dans ladite enceinte, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et à soumettre à une polymérisation en masse ledit mélange polymérisable dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface cylindrique interne de l'enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit# jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface. Là encore, et pour les raisons déjà explicitées précédemment, on obtient une gaine homogène, le coeur étant formé sur la surface cylindrique interne de cette gaine. En outre, étant donné d'une part, qu'il n'y a à aucun moment manipulation ni du coeur ni de la gaine et d'autre part, que toutes les opérations peuvent être effectuées dans une seule et même enceinte dont l'atmosphère peut être parfaitement contrôlée pour éviter toute introduction d'impuretés extérieures et dont l'ouverture à l'atmosphère environnante polluante n'est à aucun moment nécessaire, il est possible obtenir une préforme dont le coeur et la gaine sont non pollués et particulièrement homogènes et dont l'interface coeur-gaine est exempte de toutes impuretés ou défauts.

Le coeur et/ou la gaine peuvent être constitués par plusieurs couches successives de constitution différente. Pour obtenir une préforme comportant un tel coeur et/ou une telle gaine, il suffit de répéter l'étape de réalisation du coeur et/ou l'étape de réalisation de la gaine jusqu'à ce que l'on obtienne le nombre de couches désiré, en faisant varier à chaque fois la nature et/ou la composition du mélange polymérisable du polymère de coeur et/ou du mélange polymérisable du polymère de gaine.

De même, le coeur et/ou la gaine peuvent être à gradient d'indice de réfraction. Dans ce cas, l'étape de réalisation du coeur et/ou l'étape de réalisation de la gaine sont effectuées en introduisant en continu dans lten- ceinte un mélange polymérisable du polymère de coeur et/ou un mélange polymérisable du polymère de gaine dont les compositions varient au cours de leur introduction dans l'enceinte.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, pour la fabrication d'une préforme dont le coeur présente la forme d'un cylindre de révolution, l'étape de réalisation du coeur comprend l'introduction du mélange polymérisable du polymère de coeur dans une enceinte cylindrique disposée verticalement et la polymérisation progressive de bas en haut du mélange polymérisable. Ainsi, contrairement aux techniques habituelles de polymérisation selon lesquelles la polymérisation est induite simultanément dans toute la masse ou à tout le moins dans une partie substantielle de la masse du mélange polymérisable, l'invention prévoit de n'induire la polymérisation que dans des parties successives du mélange polymérisable en commençant par la partie inférieure du mélange pour finir par la partie supérieure de celui-ci.Lorsque l'on induit la polymérisation dans une partie substantielle du mélange polymérisable, toute cette partie voit sa viscosité augmenter fortement de sorte que la masse réactionnelle résultante ne peut pas, du fait de sa viscosité importante, venir combler les vides provoqués au sein de la masse par le phénomère de retrait dû à la polymérisation. De la même manière, le mélange polymérisable éventuellement situé au-dessus de la partie du mélange dans laquelle a été induite la polymérisation, ne peut pas venir combler ces vides, toujours en raison de la forte viscosité du milieu. Il en résulte l'obtention d'un polymère présentant en son sein un certain nombre de vides affectant fortement son homogénéité.Par contre, en réalisant la polymérisation de manière très progressive de bas en haut du mélange polymérisable, le front de polymérisation se déplace lentement et progressivement de bas en haut de sorte que jesvides formés par le retrait du mélange polymérisable soumis à polymérisation sont immédiatement comblés par le mélange polymérisable non soumis à polymérisation situé au-dessus de ce front de polymérisation. Il y a donc compensation du phénomène de retrait au fur et à mesure de son apparition.

Il en résulte un polymère exempt de tout vide et donc très homogène.

Dans le cas où la polymérisation est une polymérisation thermique, la polymérisation progressive est obtenue par un déplacement lent d'une source d'énergie thermique de bas en haut le long de l'enceinte, cette dernière étant alors en un matériau transmettant l'énergie thermique. En variante, elle peut être obtenue par un déplacement lent de l'enceinte de haut en bas par rapport à la source d'énergie thermique, ou encore par un déplacement lent relatif de l'enceinte et de la source.

Dans le cas où la polymérisation est une polymérisation photochinique, la polymérisation progressive peut également être obtenue par un déplacement lent d'une source d'énergie rayonnante de bas en haut le long de l'enceinte, cette dernière étant alors en un matériau transmettant l'énergie rayonnante. En variante, elle peut être obtenue par un déplacement lent de l'enceinte de haut en bas par rapport à la source d'énergie rayonnante, ou encore par un déplacement lent relatif de l'enceinte et de la source.

Il est cependant préférable que la source soit animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal de l'enceinte ou encore que la source soit disposée tout autour de l'enceinte, de manière à ce que l'effet de la source porte uniformément sur toute la masse de la fraction considérée.

Toutefois, une variante particulièrement intéressante consiste à imposer à l'enceinte un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, ce qui non seulement permet d'utiliser une source d'énergie de conception simple, mais encore limite les tensions internes et favorise l'obtention d'un front de polymérisation bien régulier qui contribue à l'obtention d'une bonne homogénéité du polymère de coeur.

Il est à souligner que la polymérisation photochimique est de lorn préférable à la polymérisation thermique. En effet, la polymérisation thermique se déroule à des températures souvent très élevées et il en résulte l'apparition de contraintes mécaniques importantes dans le polymère de coeur lors de son refroidissement notamment lorsque le coeur est massif. Par contre, lorsque la polymérisation est de type photochimique, celle-ci est mise en oeuvre à des températures relativement basses, de sorte que les problèmes de contraintes mécaniques sont pratiquement inexistants en particulier si, de plus, on assure un contrôle thermique de la polymérisation par refroidissement externe de la masse réactionnelle, par exemple par une circulation convenable d'un fluide de réfrigération sur la surface externe de l'enceinte.

Lorsque la gaine destinée à entourer le coeur en forme de cylindre de révolution, se présente sous la forme d'un tube de section circulaire, on peut déposer cette gaine sur la surface extérieure du coeur par toute méthode classique et notamment par la technique de l'art antérieur rappelée au début de cette description (polymérisation d'un mélange polymérisable du polymère de gaine, disposé autour du coeur).

Toutefois, dans le but d'éviter toute manipulation du coeur et toute pollution de l'interface coeur-gaine, on préfère, selon l'invention, que l'étape de réalisation de la gaine précède l'étape de réalisation du coeur et que l'étape de réalisation de la gaine consiste à introduire un mélange polymérisable du polymère de gaine dans ladite enceinte, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et à soumettre à une polymérisation en masse ledit mélange polymérisable dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface cylindrique interne de l'enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface. La gaine une fois formée, on effectue l'étape de réalisation du coeur qui est de ce fait formé à l'intérieur de ladite gaine. Toutes ces opérations pouvant être effectuées dans une seule et même enceinte, elles conduisent aux avantages déjà soulignés précédemment lors de la description de l'étape de réalisation de la gaine dans le cadre du premier mode de réalisation de l'invention.

Si on le désire on peut, préalablement à la mise en oeuvre de l'étape de réalisation du coeur et postérieurement à la mise en oeuvre de l'étape de réalisation de la gaine, former sur la surface cylindrique interne de la gaine, une couche intermédiaire d'épaisseur uniforme de polymère identique à celui constituant le coeur. On disposera ainsi d'une couche intermé diaire permettant une meilleure compatibilité avec le coeur préparé subséquemment lors de la mise en oeuvre de l'étape de réalisation du coeur.Cette couche intermédiaire est de préférence préparée en introduisant un mélange polymérisable du polymère de coeur dans l'enceinte dont la surface cylindrique interne porte la gaine, en imposant un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et en soumettant à une polymérisation enmasse ledit mélange polymérisable du polymère de coeur, dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface interne de la gaine en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface.Bien entendu l'ensemble de ces opérations (réalisation de la gaine, réalisation de la couche intermédiaire et réalisation du coeur) pourront être effectuées sans manipulation aucune de la gaine, de la couche intermédiaire et du coeur, dans la même enceinte avec tous les avantages que cela comporte sur le plan de la qualité de la préforme obtenue jhomogénéité, non-pollution de la gaine, de la couche intermédiaire, du coeur et des interfaces gaine-couche intermédiaire et couche intermédiaire-coeur).

Pour toutes les raisons déjà exposées précédemment à propos de la polymérisation du mélange polymérisable du polymère de coeur, on préfère également que la polymérisation du mélange polymérisable du polymère de gaine et celle mise en oeuvre pour réaliser la couche intermédiaire soient du type polymérisation photochimique.

La notion de mélange polymérisable utilisée dans cette description et dans les revendications qui vont suivre, vise toute substance comprenant un ou plusieurs monomères ainsi que les additifs classiquement utilisés pour provoquer la polymérisation de ces monomères. A titre de monomeres, on peut citer en particulier les acrylates halogénés ou non, les méthacrylates halogénés ou non, les derives styreniques halogènes ou non, les dérivés vinyliques halogénés ou non et d'une manière générale tous les monomères dont la polymérisation conduit à l'obtention de polymères amorphes transparents à la lumière destinée à être transmise par ces polymères, étant entendu par ailleurs que le polymère de gaine devra posséder un indice de réfraction inférieur à celui du polymère de coeur.

En ce qui concerne maintenant les additifs, il s'agira essentiellement d'un ou plusieurs initiateurs de polymérisation choisis en fonction du type de polymérisation mise en jeu (thermique ou photochimique) et éventuellement d'un ou plusieurs agents de transfert de chaîne et régulateurs de grandeurs moléculaires.

Quant à la notion de polymérisation en masse, thermique ou photochimique, elle est bien connue de 11 Homme de Métier et n'appelle donc pas de développements particuliers.

La présente invention s'étend par ailleurs à la préforme obtenue par la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment. Elle s'étend en outre au procédé de fabrication de fibres optiques polymères, procédé qui se caractérise en ce qu'il consiste à soumettre -ladite préforme à une opération de fibrage #à chaud. Elle s'étend enfin aux fibres optiques polymères ainsi obtenues.

D'autre particularités de l'invention ressortiront de la description complémentaire faite ci-après avec référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe illustrant les différentes étapes du procédé selon 11 invention de fabrication de la préforme, et
- la figure 2 est la représentation schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.

La figure 1 illustre plus précisément l'étape de réalisation de la gaine Q, l'étape éventuelle de réalisation d'une couche intermédiaire Q, et l'étape de réalisation du coeur Q et Q. Ces différentes étapes sont mises en oeuvre dans un réacteur ayant la forme générale d'un cylindre de révolution 1 dont l'axe longitudinal a été symbolisé par un trait mixte.

Après introduction du mélange polymérisable 1 du polymère de gaine dans le réacteur 2, on place ce dernier en position horizontale, on l'anime d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal et on met en service une source de chaleur ou une source d'énergie rayonnante telle qu'une source de lumière 3, ledit réacteur étant en un matériau capable de transmettre la chaleur ou, dans le cas d'une source de lumière, transparent à la longueur d'onde irradiante (verre par exemple). Sous l'effet de la source 3, le mélange polymérisable 1 devient de plus en plus visqueux et finit par adhérer totalement à la surface interne du réacteur 2 en y formant un dépôt ayant la consistance d'un gel, dépôt qui s'uniformise sous l'effet du mouvement de rotation imposé au réacteur.La vitesse de rotation de ce dernier qui dépend en fait d'un grand nombre de paramètres (notamment diamètre du réacteur, taux de remplissage du réacteur, nature du mélange polymérisable, nature de la source 3, etc...), pourra être déterminée par quelques essais préalables. Cette vitesse se situera toutefois le plus généralement dans une plage de 10 à 50 tours/mn. On obtient ainsi une gaine 4 qui se présente sous la forme d'un tube. On notera que d'une manière générale la vitesse de rotation du réacteur 2 devra de préférence être supérieure en début d'opération, c'est-à-dire jusqu'au moment où le mélange polymérisable adhère totalement à la surface interne du réacteur, la vitesse étant ensuite ajustée pour obtenir l'uniformisation du dépôt.

La gaine 4 une fois réalisée, on met hors service la source 3, on immobilise le réacteur et on passe éventuellement à l'étape de réalisation d'une couche intermédiaire Q constituée par le même polymère que le polymère destiné à former le coeur. Le réacteur 2 étant toujours en position horizontale, on y introduit le mélange polymérisable 5 du polymère de coeur et on répète les opérations précédemment décrites (mise en rotation du réacteur à une vitesse appropriée et mise en service de la source 3).On obtient ainsi une couche intermédiaire 6 déposée sur la surface interne de la gaine 11. On pourra si nécessaire arroser la surface extérieure du réacteur 2, lors des étapes Q et Q , avec un fluide ayant une température adéquate, de manière à thermostater les opérations de polymérisation, ceci pouvant par exemple être réalisé par mise en oeuvre d'une rampe d'arrosage (non représentée) disposée au-dessus du réacteur 2.

En vue de la réalisation du coeur OI , on enlève la source 3, on arrête la rotation du réacteur, en place ce dernier en position verticale, on introduit dans le réacteur le mélange polymérisable 7 du polymère de coeur, on amène le réacteur en rotation autour de son axe longitudinal et on met en service la source 3 en ayant pris soin au préalable de disposer cette source dais une position telle qu'au départ seule la partie extrême inférieure du mélange polymérisable soit soumise à l'action de cette source. Cette partie extrême inférieure commence donc à polymériser, ce qui se traduit par l'apparition d'un ménisque 8 (correspondant au front de polymérisation au sein du mélange) entre la partie du mélange polymérisable soumise à l'action de la source et la partie du mélange polymérisable non soumise à cette action. La source 3 est ensuite déplacée lentement et régulièrement de bas en haut, le long du réacteur 2, la hauteur de la partie soumise à l'action de la source et la vitesse de déplacement de cette dernière étant choisies de manière à obtenir une polymérisation complète et progressive de tout le mélange polymérisable. La vitesse de rotation du réacteur est pour sa part ajustée pour réaliser un coeur 9 en forme de barreau cylindrique, aussi homogène que possible et présentant un minimum de tensions internes ; cette vitesse optimale pourra être déterminée aisément par quelques essais préalables.Par ailleurs, il est avantageux de prévoir un moyen de refroidissement 10 de la masse réactionnelle, ce moyen pouvant par exemple être constitué par un pulvérisateur de fluide de refroidissement se déplaçant de concert avec la source 3 (mode de réalisation représenté) ou encore par une rampe de pulvérisation entourant l'extrémité supérieure du réacteur 2. On obtient ainsi une préforme comprenant un coeur 9 entouré par deux couches concentriques, la couche intermédiaire 6, puis la gaine 4.

Au lieu de déplacer la source 3, on peut en variante déplacer le réacteur 2.

Par ailleurs, dans le cas où la couche intermédiaire n'est pas désirée, on peut directement passer de l'étape # à l'étape de réalisation du coeur Q. Pour ce faire, on répète sur le réacteur 2 tel qu'obtenu en fin d'étape @ , toutes les opérations de 11 étape Q , savoir mise hors service de la source 3, immobilisation du réacteur 2, amenée en position verticale du réacteur 2, introduction dans ce dernier du mélange polymérisable 7 du polymère de coeur, mise en rotation du réacteur autour de son axe longitudinal, mise en place de la source 3 à la partie extrême inférieure du réacteur 2, mise en place éventuelle du moyen de refroidissement 10, mise'en service de la source 3 et déplacement lent et régulier de bas en haut de cette der niée. Il en résulte une préforme constituée par un coeur 9 cylindrique entouré par la gaine 4.

Comme le montre la figure 2, le dispositif pouvant, à titre d'exemple, être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication de la préforme selon l'invention, comprend un réacteur 11 par exemple en verre et ayant la forme générale d'un cylindre de révolution, pourvu à l'une de ses extrémités d'un conduit de purge 12 pourvu d'une vanne 13 et à l'autre extrémité d'un conduit 14 de forme tubulaire pour l'introduction des mélanges polymérisables. A l'intérieur du conduit 14 est disposé un raccord tubulaire
15 se prolongeant hors du conduit 14, le conduit 14 étant apte à tourner
librement autour dudit raccord 15.Ce dernier est pourvu sur sa surface
cylindrique extérieure au conduit 14, d'une tubulure 16 sensiblement perpen
diculaire audit raccord 15 et portant une vanne 17, cette tubulure 16 abou
tissant à l'une des extrémités d'une première ampoule sensiblement cylindri
que 18 pourvue à son autre extrémité d'une tubulure 19 portant une vanne 20.

Par ailleurs, une tubulure 21 est disposée coaxialement à l'intérieur du
raccord 15, cette tubulure 21 étant solidarisée par l'une de ses extrémités
à l'extrémité du raccord 15 extérieure#au conduit 14. Cette tubulure 21 se
prolonge hors dudit raccord 15 par une section de tube 22 portant une vanne 23 et aboutissant à l'une des extrémités d'une deuxième ampoule 24 dont l'autre extrémité est pourvue d'une tubulure 25 portant une vanne 26. Le dispositif ainsi décrit est complété par un élément à joint tournant 27 solidaire du conduit 14 et venant enserrer la surface cylindrique du raccord 15.

Ce dispositif est utilisé comme suit. On purge tout d'abord le dispositif par un gaz inerte purifié (azote par exemple) par introduction de ce gaz par les tubulures 19 et 25, les vannes 13, 17, 20, 23 et 25 étant ouvertes. On ferme ensuite les vannes 13, 17 et 23 et on introduit dans les ampoules 18 et 24, respectivement le mélange polymérisable du polymère de gaine 28 et le mélange polymérisable du polymère de coeur 29, Puis, on raccorde à nouveau les tubulures 19 et 25 à une source de gaz inerte purifié, on ouvre la vanne 17 et on amène le dispositif dans une position telle que le mélange 28 puisse s'écouler dans le réacteur 11 par gravité et sous la poussée du gaz inerte. Pour faciliter cette introduction, on ouvre légèrement la vanne 13.L'introduction une fois terminée, on ferme la vanne 13 et amène le dispositif en position horizontale (réacteur 11, raccord 15, tubulures 21 et 22 et ampoule 24 en position horizontale). On amène ensuite le réacteur 11 en rotation autour de son axe longitudinal au moyen d'un moteur rotatif (non représenté) et on le soumet à l'action d'une source d'énergie (par exemple une source de rayons UV). Il en résulte la formation d'une gaine tubulaire déposée sur la surface cylindrique interne du réacteur 11. Le dispositif est ensuite amené en position verticale (réacteur 11, raccord 15, tubulures 21 et 22 et ampoule 24 en position verticale), on ouvre la vanne 23, ce qui provoque l'introduction du mélange 29 dans le réacteur 11 à l'intérieur de la gaine préalablement formée.On dispose ensuite une source d'énergie (par exemple source de rayons UV) à la partie extrême inférieure du réacteur 11, source que l'on déplace ensuite lentement et régulièrement de bas en haut le long dudit réacteur 11, ce qui conduit à la polymérisation du mélange 29 et, partant, à la formation d'un coeur cylindrique à l'intérieur de la gaine.

Il est à noter que l'introduction respective des mélanges 28 et 29 peut se faire soit en une seule fois, soit en continu ou en discontinu.

En outre, les vannes 20 et 26 restant ouvertes pendant les opérations de polymérisation, on opère en légère surpression en gaz inerte ce qui évite toute introduction d'impuretés extérieures. Enfin, on peut, si nécessaire, prévoir des moyens de refroidissement (non représentés) au niveau du réacteur 11 en vue de thermostater à volonté les opérations de polymérisation.

Dans le but de compléter l'illustration de la présente invention, on donne encore ci-après un certain nombre d'exemples non limitatifs.

Exemple 1
Dans un réacteur (tel que le réacteur 11 décrit précédemment) en verre Pyrex soigneusement nettoyé, d'un diamètre intérieur de 40 mm et d'une longueur d'environ 500 mm, on introduit un mélange polymérisable 28 comprenant 300 ml de méthacrylate de méthyle, 3 ml d'hydroxy-2 méthyl-2 phényl-1 propanone-1 et 0,3 ml de dodécanethiol.

Le réacteur est placé horizontalement et mis en rotation à environ 50 tours/minute. Il est éclairé sur toute sa longueur par une source de rayonnement UV riche en longueurs d'onde proches de 365 nm. Le contrôle thermique est assuré par une circulation extérieure de fluide froid (air ou eau).

Lorsque la polymérisation provoque une augmentation sensible de la viscosité du contenu du réacteur, la vitesse de rotation est ajustée de façon à obtenir la répartition régulière de la matière sur la paroi intérieure du réacteur (environ 15 tours/minute).

La polymérisation est complète en quelques heures (selon la puissance de la source UV et son éloignement du réacteur). On obtient selon ce procédé une "préforme creuse" d'un diamètre extérieur égal à 40 mm, d'une longueur voisine de 45-48 cm et d'un diamètre intérieur proche de 32 mm.

Exemple 2
On répète les opérations de l'exemple 1, mais en utilisant un mélange polymérisable 28 ayant la composition suivante : 100 ml de trifluoro2,2,2 éthyl méthacrylate, 1 g de diméthoxy-2,2 phényl-2 acétophénone et 0,25 g de dodécanethiol. La polymérisation est complète après 20 heures de réaction environ. La répartition régulière de la matière sur la paroi interne du réacteur est obtenue avec une vitesse de rotation ajustée à 18 tours/minute. La préforme creuse en polymère ainsi obtenue tapisse l'intérieur du réacteur et mesure environ 1 mn d'épaisseur.

Exemple 3
Le mélange 28 peut en variante avoir les compositions suivantes a) hexafluoro-isopropyl méthacrylate (80 ml), diméthoxy-2,2 phényl-2 acéto
phénone (1,7 g), butanethiol (0,15 g) b) méthacrylate de méthyle (200 ml), acrylate d'éthyle (15,5 ml), hydroxy-2
méthyl-2 phényl-1 propanone-1 (2 ml), tert-butanethiol (0,4 ml).

Exemple 4
Dans un réacteur en verre Pyrex soigneusement nettoyé, d'un diamètre intérieur de t mn et d'une longueur de 750 mm, on introduit un mélange polymérisable de polymère de coeur comprenant 800 ml de méthacrylate de méthyle, 15 ml d'acrylate d'éthyle, 5 ml d'hydroxy-2 méthyl-2 phényl-l propanone-1, 1 ml de dodécanethiol et 0,3 ml de bronotrichlorométhane.

Le réacteur est placé verticalement et mis en rotation à environ 100 tours/mn en maintenant un refroidissement par fluide externe. Une source d'UV est placée initialement à l'extrémité inférieure du réacteur et déplacée lentement et régulièrement de bas en haut le long du réacteur ; la longueur de la zone irradiée et la vitesse de déplacement de la source sont ajustées de façon à permettre la polymérisation complète du mélange polymérisable. Dans ces conditions, on obtient un barreau plein qui se sépare sans problème du réacteur. En variante, on réalise les opérations qui viennent d'être décrites, dans le réacteur revêtu intérieurement de la préforme creuse obtenue conformément à l'exemple 2, l'ensemble des opérations Lréalisation de la préforme creuse (gaine) et réalisation du barreau plein (coeur) ] pouvant notamment être effectuées dans le dispositif objet de la figure 2.La vitesse de rotation du réacteur placé verticalement est dans ce cas de l'ordre de 50 tours/minute. il en résulte une préforme à structure gaine-coeur particulièrement appropriée à la production de fibres optiques.

Exemple 5
On répète les opérations de l'exemple 1, mais en utilisant un mélange polymérisable ayant la composition suivante : 115 ml de méthacrylate de trifluoro-2,2,2 éthyle, 6 ml d'acide méthacrylique, 6 ml de méthacrylate de méthyle, 1,5 g de diméthoxy-2,2 phényl-2 acétophénone, 0,3 ml de dodécanethiol, avec une vitesse de rotation pour répartir régulièrement la matière sur la paroi interne du réacteur de l'ordre de 18 à 20 tours/minute. La polymérisation est complète après 15 heures de réaction. La gaine ainsi préparée tapisse la paroi intérieure du réacteur. On poursuit la manipulation par les opérations de l'exemple 4, en utilisant le réacteur précédemment gainé et en y introduisant un mélange polymérisable comprenant 450 ml de méthacrylate d'isopropyle, 50 ml de méthacrylate de méthyle, 0,75 g de dodécanethiol et 5 ml de diméthoxy-2,2 phényl-2 acétophénone.

La polymérisation s'effectue alors avec le réacteur en position verticale (vitesse de rotation environ 50 tours/minute). Elle est complète après 20 heures de réaction.

On obtient ainsi, après démoulage, une préforme coeur-gaine.

Claims

REVENDiCATiONS

1. Procédé de fabrication d'une préforme en polymère comportant un coeur et une gaine entourant le coeur, telle qu'une préforme de fibres optiques polymères, qui comporte une étape de réalisation du coeur et une étape de réalisation de la gaine, l'étape de réalisation du coeur comprenant la polymérisation en masse d'un mélange polymérisable du polymère de coeur, caractérisé en ce que pendant ladite polymérisation on soumet la masse en réaction à un traitement de compensation du phénomène de retrait dû à la polymérisation pour obtenir un coeur homogène.

2. Procédé selon la revendication 1 de fabrication d'une préforme dont le coeur présente la forme d'un tube de section circulaire, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du coeur consiste à introduire le mélange polymérisable du polymère de coeur dans une enceinte cylindrique, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe long#tudins1 à cette enceinte disposée horizontalement et à polymériser ledit mélange polymérisable, dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et vient adhérer à une surface cylindrique à l'intérieur de enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface, ce mouvement de rotation assurant la compensation dudit phénomène de retrait.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface cylindrique est la surface cylindrique interne de l'enceinte.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la gaine présente la forme d'un tube de section circulaire entourant le coeur, et dans lequel l'étape de réalisation de la gaine précède l'étape de réalisation du coeur, caractérisé en ce que l'étape de réalisation de la gaine consiste à introduire un mélange polymérisable du polymère de gaine dans ladite enceinte, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et à soumettre à une polymérisation en masse ledit mélange polymérisable du polymère de gaine, dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface cylindrique de l'enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface, le coeur étant de ce fait formé sur la surface cylindrique interne de la gaine ainsi obtenue.

5. Procédé selon la revendication 2, 3 ou 4 dans lequel le coeur et/ou la gaine sont constitués par plusieurs couches successives de constitution différente, caractérisé en ce que l'on répète l'étape de réalisation du coeur et/ou l'étape de réalisation de la gaine jusqu'à ce que l'on obtienne le nombre de couche désiré, en faisant varier à chaque fois la nature et/ou la composition du mélange polymérisable du polymère de coeur et/ou du mélange polymérisable du polymère de gaine.

6. Procédé selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel le coeur et/ou la gaine sont à gradient d'indice de réfraction, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du coeur et/ou l'étape de réalisation de la gaine sont effectuées en introduisant en continu dans l'enceinte un mélange polymérisable du polymère de coeur et/ou un mélange polymérisable du polymère de gaine dont les compositions varient au cours de leur introduction dans l'enceinte.

7. Procédé selon la revendication 1 de fabrication d'une préforme dont le coeur présente la forme d'un cylindre de révolution, caractérisé en ce que l'étape de réalisation du coeur comprend l'introductioh du mélange polymérisable du polymère de coeur dans une enceinte cylindrique disposée verticalement et la polymérisation progressive de bas en haut du mélange polymérisable, cette polymérisation progressive permettant la compensation du phénomène de retrait.

8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la polymérisation est une polymérisation thermique, caractérisé en ce que la polymérisation progressive est obtenue par un déplacement lent d'une source d'énergie thermique de bas en haut le long de l'enceinte, cette dernière étant alors en un matériau transmettant l'énergie thermique.

9. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la polymérisation est une polymérisation thermique, caractérisé en ce que la polymérisation progressive est obtenue par un déplacement lent de l'enceinte de haut en bas par rapport à une source d'énergie thermique, l'enceinte étant alors en un matériau transmettant l'énergie thermique.

10. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la polymérisation est une polymérisation photochimique, caractérisé en ce que la polymérisation progressive est obtenue par un déplacement lent d'une source d'énergie rayonnante de bas en haut le long de l'enceinte, cette dernière étant alors en un matériau transmettant l'énergie rayonnante.

#11. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la polymérisa tion est une polymérisation photochimique, caractérisé en ce que la polymérisation progressive est obtenue par un déplacement lent de l'enceinte de haut en bas par rapport à une source d'énergie rayonnante, l'enceinte étant alors en un matériau transmettant l'énergie rayonnante.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la source est animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal de l'enceinte.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la source est disposée tout autour de l'enceinte.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que l'on impose à l'enceinte un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal.

15. Procécé selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, dans lequel la gaine présente la forme d'un tube de section circulaire entourant le coeur et dans lequel l'étape de réalisation de la gaine précède l'étape de réalisation du coeur, caractérisé en ce que l'étape de réalisation de la gaine consiste à introduire un mélange polymérisable du polymère de gaine dans ladite enceinte, à imposer un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et à soumettre à une polymérisation en masse ledit mélange polymérisable du polymère de gaine, dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface cylindrique interne de l'enceinte en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur la dite surface, le coeur étant de ce fait formé à l'intérieur de la gaine ainsi obtenue.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, préalablement à la mise en oeuvre de l'étape de réalisation du coeur et postérieurement à la mise en oeuvre de l'étape de réalisation de la gaine, on forme sur la surface cylindrique interne de la gaine une couche intermédiaire d'épaisseur uniforme de polymère identique à celui constituant le coeur.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on forme ladite couche intermédiaire en introduisant un mélange polymérisable du polymère de coeur dans l'enceinte dont la surface cylindrique interne porte la gaine, en imposant un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal à cette enceinte disposée horizontalement et en soumettant à une polymérisation en masse ledit mélange polymérisable du polymère de coeur, dont la viscosité augmente au cours de la polymérisation et qui vient adhérer à la surface interne de la gaine en y formant un dépôt au sein duquel la polymérisation se poursuit jusqu'à son terme, la vitesse de rotation de l'enceinte étant choisie de manière à assurer une répartition uniforme de ce dépôt sur ladite surface.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 et 15 à 17, caractérisé en ce que la polymérisation du mélange polymérisable du polymère de gaine est une polymérisation photochimique.

19. Préforme obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.

20. Procédé de fabrication de fibres obtiques polymères, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre à un fibrage à chaud la préforme selon la revendication 19.

21. Fibres optiques polymères obtenues par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 20.