ITMI20012331A1 - Elemento di armatura per cavi e/o tubi e procedimento per la sua realizzazione, cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di arm - Google Patents

Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce sia ad un elemento di armatura per cavi e/o tubi e ad un procedimento per la sua realizzazione, sia ad un cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura e ad un procedimento per la sua realizzazione.

I cavi e/o tubi sono attualmente sempre provvisti di un elemento di armatura disposto in corrispondenza della loro superficie esterna, per la loro protezione.

Tali elementi di armatura solitamente comprendono elementi in acciaio e/o, in altri casi, fibre sintetiche.

In particolare le fibre sintetiche vengono connesse longitudinalmente alla struttura del tubo e/o del cavo oppure elicoidalmente.

In particolare i cavi a fibre ottiche comprendono un elemento portante centrale, solitamente realizzato mediante un cavo in acciaio o in vetroresina, che porta avvolte a spirale le fibre ottiche.

Sulle fibre ottiche è disposto un elemento di armatura, costituito da fibre sintetiche avvolte sulle fibre ottiche ed a loro volta coperte da un elemento esterno di copertura.

I cavi a fibre ottiche tradizionali vengono realizzati avvolgendo su un cavo in acciaio o vetroresina le fibre ottiche e su queste delle calze in fibre sintetiche, realizzate utilizzando di solito alcune decine di rocche per ottenere la corretta distribuzione delle fibre sul cavo.

Inoltre per realizzare l’elemento di armatura dei cavi a fibre ottiche di tipo tradizionale è necessario utilizzare fibre sintetiche molto sottili, altrimenti a causa della ridotta lunghezza delle fibre dovuta all’elevato spessore si avrebbero numerosi fermi macchina per la sostituzione delle rocche esaurite, con tempi morti inaccettabili.

Inoltre, la velocità delle rocche deve essere rigorosamente controllata poiché deve essere sincronizzata con la velocità del cavo e, inoltre, deve essere anche controllata la tensione delle fibre affinché sia sostanzialmente uguale ed omogenea su tutte le fibre per ottenere buone proprietà meccaniche.

Le fibre sintetiche utilizzate sono solitamente le fibre di vetro o le fibre aramidiche.

Le fibre di vetro in particolare presentano l’inconveniente che, prima di essere applicate, oltre all’usuale trattamento di apprettatura, devono essere sottoposte a dei trattamenti di finitura, solitamente consistenti nel rivestimento superficiale delle fibre per renderle adatte alla particolare applicazione.

Ciò ovviamente aumenta notevolmente i costi e la complessità del procedimento di produzione e, quindi, del prodotto finito. Il compito tecnico che si propone la presente invenzione è, pertanto, quello di realizzare un elemento di armatura per cavi e/o tubi ed un procedimento per la sua realizzazione, ed un cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed un procedimento per la sua realizzazione che consentano di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota. Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare un elemento di armatura per cavi e/o tubi ed un procedimento per la sua realizzazione che si possa applicare sul tubo e/o sul cavo in modo molto semplice e molto rapido (longitudinale o a spirale) e con le fibre disposte secondo una qualsiasi orientazione (longitudinale o trasversale). Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed un procedimento per la sua realizzazione che si possano realizzare in modo molto semplice e che, in particolare, non richiedano l’utilizzo di numerosissime rocche per avvolgere correttamente le fibre sul cavo a fibre ottiche e realizzare, quindi, l’elemento di armatura.

Un ulteriore scopo dell’ invenzione è quello di realizzare un cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed un procedimento per la sua realizzazione che non richiedano l’utilizzo di fibre molto sottili che, inoltre, devono essere applicate mediante rocche aventi una velocità e tensione rigorosamente controllata.

Inoltre, l’elemento di armatura ed il procedimento per la sua realizzazione secondo il trovato permettono di realizzare elementi di armatura aventi lunghezza anche sensibilmente maggiore di quella delle singole rocche con fibre aventi denaratura (misurata in tex - Kg/Km) superiore rispetto a quella delle fibre degli elementi tradizionali.

Ciò permette di ottenere sensibili vantaggi economici nella scelta del materiale e nel procedimento di produzione dei cavi. Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di realizzare un elemento di armatura per cavi e/o tubi ed un procedimento per la sua realizzazione, ed un cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed un procedimento per la sua realizzazione che si possano realizzare senza che le fibre sintetiche, in particolare le fibre di vetro, debbano essere preventivamente sottoposte a costosi trattamenti di preparazione per essere resi adatti alla particolare applicazione.

Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando elemento di armatura per cavi e/o tubi, caratterizzato dal fatto di comprendere un nastro realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre.

In modo opportuno l’elemento di armatura viene realizzato mediante un procedimento per la realizzazione di un elemento di armatura per cavi e/o tubi in forma di nastro, caratterizzato dal fatto di consistere nell’ annegare una pluralità di fibre in una matrice in resina, applicare una pressione a detto nastro e polimerizzare la matrice in resina.

La presente invenzione si riferisce anche ad un cavo a fibre ottiche comprendente un elemento portante, una pluralità di fibre ottiche ed un elemento di armatura, caratterizzato dal fatto che detto elemento di armatura comprende un nastro realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre, detto nastro essendo avvolto su dette fibre ottiche.

L’invenzione si riferisce anche ad un procedimento per la realizzazione di un cavo a fibre ottiche, caratterizzato dal fatto di consistere nel realizzare un elemento portante presentante una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre e, contemporaneamente, realizzare almeno un elemento di armatura conformato a nastro comprendente una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre, nel connettere una pluralità di fibre ottiche a detto elemento portante e nell’ avvolgere su dette fibre ottiche detto elemento di armatura. Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle altre rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’ invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva dell’elemento di armatura per cavi e/o tubi e del procedimento per la sua realizzazione, del cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura e del procedimento per la sua realizzazione, ove l’elemento di armatura ed il cavo a fibre ottiche sono mostrati a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra una vista prospettica schematica di un elemento di armatura secondo il presente trovato;

- la figura 2 mostra un cavo a fibre ottiche che porta un elemento di armatura secondo il trovato;

- la figura 3 mostra una seconda forma di realizzazione di un cavo a fibre ottiche che porta Γ elemento di armatura secondo il trovato; e

- la figura 4 mostra una terza forma di realizzazione di un cavo a fibre ottiche che porta l’elemento di armatura secondo il trovato.

Con riferimento alle figure citate, viene mostrato un elemento di armatura per cavi e/o tubi, indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

L’elemento di armatura 1 comprende un nastro realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre.

Il nastro presenta sezione rettangolare o ovale con piccolo spessore e, in particolare, inferiore a 0,5 mm e contenuto di fibre superiore al 60% in volume.

La resina è del tipo termoindurente ad elevata flessibilità e resistenza meccanica dopo polimerizzazione, in modo che l’elemento di armatura finito si possa avvolgere in modo ottimale al tubo o cavo da proteggere, adattandosi alla sua conformazione e senza subire danneggiamenti.

Le fibre comprendono fibre di vetro vergini (cioè non sottoposte al trattamento di buratura) oppure fibre aramidiche, ciascuna comprendente fibrille aventi tra 300 e 2000 filamenti ognuna e preferibilmente tra 500 e 1000.

Le fibre sono disposte, nell’esempio mostrato, longitudinalmente nel nastro, ma in altri esempi sono orientate in un modo qualsiasi (ad esempio trasversalmente) oppure formano un tessuto.

Tale elemento di armatura può essere applicato in maniera molto semplice al cavo o tubo; infatti è sufficiente una sola rocca di nastro per ogni strato di armatura che si vuole realizzare.

In modo vantaggioso il nastro presenta lunghezza molto maggiore rispetto alla lunghezza delle singole fibre che lo costituiscono.

Utilizzando più rocche si possono realizzare armature a più strati, aventi ad esempio le fibre orientate in modo diverso per ottenere una struttura resistente alle sollecitazioni esterne più diverse.

La resina, preferibilmente, presenta almeno un catalizzatore reagente a raggi ultravioletti e le fibre sono disposte longitudinalmente o trasversalmente nella matrice.

Le fibre di vetro per essere utilizzate vengono sottoposte ad un trattamento di apprettatura (che costituisce una delle fasi di produzione della fibra).

Successivamente quando devono essere utilizzate nelle applicazioni tradizionali, solitamente vengono trattate ulteriormente mediante procedimento di ricopertura.

Vantaggiosamente, la presente invenzione permette di utilizzare fibre non trattate, cioè le quali non sono state sottoposte a procedimenti di ricopertura o ad altre lavorazioni dopo l’apprettatura.

Inoltre, in una forma di realizzazione preferita, l’elemento di armatura secondo il trovato presenta almeno una propria faccia con uno strato di ricopertura in materiale superassorbente e/o adesivo.

In particolare, una faccia dell’elemento di armatura è ricoperta in materiale superassorbente e l’altra faccia è ricoperta in materiale adesivo.

Naturalmente sono possibili anche altre combinazioni; ad esempio una sola delle facce può essere ricoperta con materiale superassorbente oppure adesivo oppure entrambe le facce sono ricoperte con materiale superassorbente oppure adesivo.

Il procedimento per realizzare l’elemento di armatura in forma di nastro suddetto consiste nell’ annegare una pluralità di fibre nella matrice in resina e nell’ applicare una pressione tramite calandratura al nastro e polimerizzare la matrice in resina.

In modo vantaggioso la resina è di tipo termoindurente, presenta un catalizzatore reagente alla radiazione ultravioletta e, in modo vantaggioso, è trasparente.

In questo modo, infatti, le radiazioni ultraviolette che attivano la catalizzazione fotochimica penetrano in profondità nella matrice e permettono di ottenere una polimerizzazione completa ed uniforme.

Nella figura 2 è mostrato un cavo a fibre ottiche, indicato complessivamente con il riferimento 20, che comprende un elemento portante 21 costituito da un cavo centrale che porta una pluralità di fibre ottiche 22 contenute a gruppi in elementi tubolari.

Il cavo 20 comprende anche un elemento di armatura 23 che ricopre le fibre ottiche 22 e l’elemento portante 21.

L’elemento di armatura 23 comprende il nastro, realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate le fibre, avvolto sulle fibre ottiche.

La matrice è realizzata in resina termoindurente ad elevata flessibilità, per adattarsi in modo ottimale alla conformazione del cavo 20.

Le fibre, invece, sono fibre di vetro, che non ostacolano la diffusione della radiazione luminosa all’ interno della matrice per il processo di catalizzazione fotochimica, oppure, in altri esempi, fibre aramidiche, che permettono di realizzare cavi antibalistici, cioè in grado di resistere ai colpi di arma da fuoco. Inoltre le fibre di vetro garantiscono la protezione contro l’attacco dei roditori.

In una forma di realizzazione preferita, inoltre, la superficie interna 24 della struttura di armatura e/o la superficie esterna 25 dell’elemento portante 21 e/o la superficie esterna dell’elemento di ispessimento 26, presentano uno strato in materiale superassorbente, per prevenire la diffusione di umidità che dovesse insinuarsi all’ interno del cavo 20.

Inoltre la superficie esterna dell’elemento di armatura 23 è ricoperta mediante uno strato in materiale che favorisce l’adesione con uno strato di ricopertura esterno.

L’elemento portante 21 è realizzato anch’esso mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre; preferibilmente l’elemento portante è realizzato per poltrusione. In una forma di realizzazione preferita, le fibre dell’elemento di armatura 23 e le fibre dell’elemento portante 21 sono dello stesso materiale; preferibilmente tali fibre sono fibre di vetro, poiché presentano comportamento analogo a quello delle fibre ottiche quando sottoposte a variazioni termiche o a sollecitazioni.

In questo modo, infatti, tutti gli elementi del cavo si deformano nello stesso modo e sostanzialmente non si generano tensioni all’ interno del cavo 20.

In un altro esempio, il cavo 20 presenta un elemento di ispessimento 26 (figure 3, 4) interposto tra l’elemento portante 21 e le fibre ottiche 22, presentante sezione anulare.

Sull’elemento di ispessimento 26 sono disposti (solitamente avvolti a spirale, figura 3) gli elementi tubolari contenenti le fibre ottiche oppure in un diverso esempio (figura 4) l’elemento 26 presenta sedi 27 scanalate per il contenimento delle fibre ottiche in forma di nastro.

Il cavo 20 comprende uno strato di ricopertura esterno 28 in polietilene che copre tutti gli elementi interni del cavo.

In modo vantaggioso, il cavo a fibre ottiche 20 è completamente realizzato in materiale dielettrico.

L’elemento di ispessimento 26 è vantaggiosamente rivestito da uno strato in materiale superassorbente.

Il procedimento per realizzare il cavo a fibre ottiche 20 consiste nel realizzare l’elemento portante 21 presentante una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre.

Contemporaneamente si realizza almeno un elemento di armatura 23 conformato a nastro comprendente una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre.

Si connettono le fibre ottiche 22 all’elemento portante 21 e si avvolge l’elemento di armatura 23 sulle fibre ottiche 22.

In modo vantaggioso l’elemento di armatura 23 viene avvolto ad elica oppure a libro, affinché le fibre abbiano lo stesso passo che avrebbero avuto se fossero state applicate per cordatura oppure se fossero state disposte longitudinalmente.

In modo opportuno, la resina costituente la matrice dell’elemento di armatura 23 e la matrice dell’elemento portante 2 1 è di tipo termoindurente presentante un catalizzatore reagente a raggi ultravioletti.

In questa situazione, infatti, l’elemento di armatura 23 e l’elemento portante 21 si possono produrre con velocità sufficientemente elevate (anche 100 m/min) da garantire la contemporaneità delle fasi di realizzazione del cavo, senza che a causa della loro limitata velocità di produzione, sia necessario produrre e stoccare l’elemento di armatura e l’elemento portante ed utilizzarli in successivi processi di produzione del cavo a fibre ottiche.

In modo vantaggioso, sull’elemento portante viene preventivamente disposto l’elemento di ispessimento 26 dotato delle sedi 27 per le fibre ottiche 22.

Si è in pratica constatato come l’elemento di armatura per cavi e/o tubi ed il procedimento per la sua realizzazione, il cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed il procedimento per la sua realizzazione secondo l’invenzione risultino particolarmente vantaggiosi perché permettono di realizzare prodotti in modo economico, rapido e flessibile.

L’elemento di armatura per cavi e/o tubi ed il procedimento per la sua realizzazione, il cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura ed il procedimento per la sua realizzazione così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di armatura per cavi e/o tubi, caratterizzato dal fatto di comprendere un nastro realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre.
2. 2. Elemento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta resina è del tipo termoindurente ad elevata flessibilità e resistenza meccanica dopo polimerizzazione.
3. 3. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fibre comprendono fibre di vetro o fibre aramidiche.
4. 4. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fibre comprendono fibrille aventi tra 300 e 2000 filamenti ognuna e preferibilmente tra 500 e 1000.
5. 5. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta resina presenta almeno un catalizzatore reagente a raggi ultravioletti.
6. 6. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fibre sono disposte longitudinalmente e/o trasversalmente.
7. 7. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fibre di vetro comprendono fibre non trattate.
8. 8. Elemento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno una propria faccia presenta uno strato di ricopertura in materiale superassorbente e/o adesivo.
9. 9. Procedimento per la realizzazione di un elemento di armatura per cavi e/o tubi in forma di nastro, caratterizzato dal fatto di consistere nell’ annegare una pluralità di fibre in una matrice in resina, applicare una pressione a detto nastro e polimerizzare la matrice in resina.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta resina è di tipo termoindurente presentante almeno un catalizzatore reagente a raggi ultravioletti.
11. 1 1. Procedimento secondo le rivendicazioni 9 o 10, caratterizzato dal fatto che detta resina è trasparente.
12. 12. Cavo a fibre ottiche comprendente un elemento portante, una pluralità di fibre ottiche ed un elemento di armatura, caratterizzato dal fatto che detto elemento di armatura comprende un nastro realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre, detto nastro essendo avvolto su dette fibre ottiche.
13. 13. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta matrice è realizzata in resina termoindurente ad elevata flessibilità e dette fibre comprendono fibre di vetro o fibre aramidiche.
14. 14. Cavo a fibre ottiche secondo le rivendicazioni 12 o 13, caratterizzato dal fatto che una superficie interna di detta struttura di armatura presenta uno strato in materiale superassorbente e/o una superficie esterna di detto elemento portante presenta uno strato in materiale superassorbente e/o una superficie esterna di un eventuale elemento di ispessimento presenta uno strato in materiale superassorbente, per prevenire la diffusione di umidità che dovesse insinuarsi nel cavo.
15. 15. Cavo a fibre ottiche secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 14, caratterizzato dal fatto che detto anche elemento portante è realizzato mediante una matrice in resina in cui sono annegate una pluralità di fibre.
16. 16. Cavo a fibre ottiche secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 15, caratterizzato dal fatto che detto elemento portante è realizzato per poltrusione.
17. 17. Cavo a fibre ottiche secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 16, caratterizzato dal fatto che dette fibre di detto elemento di armatura e dette fibre di detto elemento portante sono dello stesso materiale.
18. 18. Cavo a fibre ottiche secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 17, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento di ispessimento interposto tra detto elemento portante e dette fibre ottiche.
19. 19. Procedimento per la realizzazione di un cavo a fibre ottiche, caratterizzato dal fatto di consistere nel realizzare un elemento portante presentante una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre e, contemporaneamente, realizzare almeno un elemento di armatura conformato a nastro comprendente una matrice in resina che porta annegate una pluralità di fibre, nel connettere una pluralità di fibre ottiche a detto elemento portante e nell’ avvolgere su dette fibre ottiche detto elemento di armatura.
20. 20. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta resina costituente detta matrice di detto elemento di armatura e detta matrice di detto elemento portante è di tipo termoindurente presentante un catalizzatore reagente a raggi ultravioletti.
21. 21. Procedimento secondo le rivendicazioni 19 o 20, caratterizzato dal fatto che su detto elemento portante viene preventivamente disposto un elemento di ispessimento.
22. 22. Elemento di armatura per cavi e/o tubi e procedimento per la sua realizzazione, cavo a fibre ottiche presentante il suddetto elemento di armatura e procedimento per la sua realizzazione, il tutto come descritto e rivendicato.