MX2012014347A - Elemento de resistencia termoplastico reforzado por fibra, parcialmente impregnado. - Google Patents

Abstract

Los haces de fibra (10) comprenden fibras sueltas (11 revestidas dentro de un compuesto de fibra/resina (12). Los haces son útiles como elementos de resistencia para los cables de fibra óptica. En una modalidad, los haces son preparados mediante un que comprende los pasos de (A) formar un haz de fibras juntas, de manera que una porción de las fibras forma una parte interior del haz y una porción de las fibras forma una parte exterior del haz, y (B) impregnar la parte exterior del haz con una resina, de manera que (1) las fibras que forman la parte exterior del haz y la resina forman un compuesto de fibra/resina que revisten las fibras para la parte interior del haz, y (2) las fibras que forman la parte interior del haz no están impregnadas con la resina.

Description

ELEMENTO DE RESISTENCIA TERMOPLÁSTICO REFORZADO POR FIBRA. PARCIALMENTE IMPREGNADO Campo de la Invención La presente invención se refiere a alambres y cables. En un aspecto, la presente invención se refiere a un elemento de resistencia de un alambre o cable, mientras que otro aspecto, la presente invención se refiere a un elemento de resistencia que es reforzado por fibra. En todavía otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para elaborar un elemento de resistencia reforzado de fibra, mientras que en otro aspecto, la presente invención se refiere a alambres y cables que comprenden un elemento de resistencia reforzado por fibra.

Antecedentes de la Invención El cable de fibra óptica es una estructura compleja diseñada para proporcionar protección suficiente a las fibras de los niveles perjudiciales de los esfuerzos longitudinales y transversales. Además, la estructura también proporciona un ambiente químico y físico benigno para la vida de servicio de las fibras. Una diferencia fundamental entre el cable de fibra óptica y el cable de energía eléctrica es que los conductores metálicos en un cable de energía portan por lo menos una porción de los esfuerzos elásticos creados durante la instalación y las condiciones durante el servicio En contraste, los cables de fibra óptica contienen elementos de resistencia elástica integrados en el cable específicamente para aislar las fibras de los esfuerzos elásticos. Suficiente fuerza elástica y descompresión, la capacidad para soportar dobleces de radio pequeño, la facilidad para manejar la fibra y la instalación del cable y el costo competitivo son unos pocos criterios entre la lista que deben ser considerados al diseñar un cable de fibra óptica .

Muchos tipos de diseños están disponibles para cables de fibra óptica, el diseño de elección depende de la aplicación. Cualquiera que sea la elección, todas requieren de un tipo determinado de elementos de refuerzo para llevar los esfuerzos elásticos y de compresión del cable durante, tanto la instalación como el uso durante el servicio.

Los elementos de refuerzo que se utilizan hoy en día están elaborados principalmente de plástico reforzado de fibra (FRP, el cual también es conocido como plástico reforzado por vidrio (GRP), si la fibra de vidrio es el refuerzo) o acero inoxidable. Tradicionalmente, el FRP o GRP es fabricado a través de un procedimiento de extrusión inversa de fibra con una o más resinas termoajustables tales como éster vinílico o epoxi, aunque la velocidad del procedimiento es limitada. Como en el caso de acero inoxidable, éste es relativamente costoso y pesado. Además, los compuestos de GRP o FRP/resina termoajustable disponibles hoy en día tienden a tener una rigidez excesiva, y esto hace que la instalación del cable de fibra óptica que comprende estos elementos de resistencia sea difícil, especialmente alrededor de edificios y a lo largo de las calles de una ciudad ocupada, en donde los dobleces agudos del cables son necesarios con frecuencia.

El documento US 2010/0075144 describe un cable de remolque impregnado previamente de volumen bajo, flexible, el cual es el resultado de la impregnación de un haz de fibras de remolque no dispersas dispuestas en una forma de sección transversal previamente determinada. Durante los procesos de impregnación de baja presión, la resina no ingresa dentro del haz de fibra, sino que en su lugar sólo cubre las fibras de superficie que comprenden el remolque. El cable de remolque puede ser convertido a para desempeñar, y el desempeño puede ser consolidado en partes compuestas aplicando calor y presión.

El documento WO 96/28258 enseña un método para producir un cable de remolque de volumen bajo flexible, el cual involucra recubrimiento de polvo de un haz de fibras de remolque no dispersas dispuestas en una forma de sección transversal previamente determinada. Durante el procedimiento de recubrimiento con polvo, la partículas en polvo de resina no entran al interior del haz de fibra, sino que en su lugar cubre únicamente las fibras de la superficie que comprenden los remolques, dando como resultado fibras secas en el núcleo del cable de remolque. El cable de remolque puede ser convertido en una cinta unidireccional flexible.

La publicación Japonesa No. 07173778 describe un cuero artificial de tono de ante que comprende un haz de filamentos compuestos de filamentos delgados y filamentos ultra-finos mezclados de manera uniforme y son utilizados en la sección transversal del haz de filamentos. El polímero elástico utilizado para enlazar los filamentos juntos no penetra al interior del haz de filamentos.

El documento USP 7,603,011, enseña un cable de alambre y un método para su preparación. El cable incluye una varilla de compuesto polimérico previamente fabricada que comprende un canal, y fibra óptica dispuesta en el canal y un sujetador para asegurar la fibra óptica en el canal. Los componentes compuestos del cable de alambres puede ser reforzado con fibras, aunque las fibras de refuerzo no son integradas en el haz en la forma descrita en los documentos US 2010/0075144, WO 96/28258 o la Publicación Japonesa No. 07173778.

Breve Descripción de la Invención En una modalidad de la presente invención es un haz de fibra que comprende fibras sueltas revestidas dentro de un compuesto de fibra/resina. En una modalidad, el haz de fibra es un artículo extrudido de longitud indefinida. En una modalidad, las fibras comprenden por lo menos uno de vidrio, carbón, poliéster y aramido. En una modalidad, el componente de resina del compuesto de fibra/resina es una poliolefina. En una modalidad, el espesor promedio de la recolección de fibras sueltas revestidas con el compuesto es de por lo menos 1/10 del diámetro del haz de fibra. En una modalidad, el espesor promedio de la fibra/resina compuesta es de por lo menos 1/3 del radio del haz de fibra.

En una modalidad de la presente invención es un cable u otra estructura que comprende un haz de fibra que comprende fibras sueltas revestidas dentro de un compuesto de fibra/resina. En una modalidad, el cable es un cable de fibra óptica .

En una modalidad, la presente invención es un método para elaborar un haz de fibra, el método comprende los pasos de (A) formar haces de fibras juntos, de manera que una porción de las fibras forma una parte interior del haz y una porción de las fibra forma una parte exterior del haz, y (B) impregnar la parte exterior del haz con una resina, de manera que (1) las fibras que forman la parte exterior del haz y la resina forman un compuesto fibra/resina que revista las fibras en la parte interior del haz, y (2) las fibras que forman la parte interior del haz no están impregnadas con la resina. En una modalidad, el haz de fibra es procesado pasando por un haz de fibras sueltas (que comprende, sin limitación, por lo menos uno de fibras de vidrio, carbón, poliéster y aramido) a través de una línea de extrusión de cubierta de cable y aplicando una resina termoplástica (por ejemplo, de polipropileno o polietileno) al haz de fibras en cualquier forma conveniente. Las fibras únicamente son parcialmente impregnadas dentro del extrusor, y la mayoría de las fibras impregnadas están localizadas en la capa exterior del haz. Después de que el haz sale del troquel de extrusión y se enfría, se forma un compuesto de "cubierta dura" sobre la superficie exterior del haz, y esta capa de cubierta cubre de forma estrecha el resto de las fibras no impregnadas o impregnadas solo ligeramente en el centro.

El haz de fibra de la presente invención exhibe una rigidez de doblado reducida y una eficiencia de fabricación mejorada en comparación con un haz de fibra que está impregnado por completo con la resina y por consiguiente, sin fibras sueltas en el interior del haz. Los haces de fibra de la presente invención sirven como elementos de resistencia útiles para los cables de fibra óptica y otras aplicaciones de alambre y cable. Las fibras, tanto en el compuesto protector como en el centro contribuyen a la resistencia elástica del haz, aunque la resistencia de compresión y rigidez de doblado del haz es provisto únicamente por el compuesto de fibra/resina de la capa exterior. El haz de fibra puede exhibir una o más de las siguientes características: 1. Si es preparado por extrusión, las geometrías de sección transversal del haz pueden variarse según la demanda a través del diseño de la mecánica de flujo y el troquel de extrusión . 2. Debido a que la resistencia de compresión del haz de fibra es determinado por la cubierta del compuesto de fibra/resina, la variación en el espesor de la cubierta variará con la resistencia de compresión del haz. A través de una o más de las formulaciones de resina, el control de la presión de cabeza de extrusión, y el control de la velocidad de línea, el espesor de la capa de cubierta compuesta exterior puede variarse de acuerdo con las necesidades de la aplicación para la cual es aplicado el haz. 3. Ajusfando la proporción de volumen entre la capa compuesta de fibra/resina del haz y las fibras sueltas al centro, la rigidez de doblez y torsión del haz también puede ajustarse a medida de acuerdo con las necesidades de la aplicación para la cual es aplicado el haz. Más volumen en la cubierta compuesta significa más rigidez para el haz (tanto en doblez como en torsión). 4. Se pueden agregar los recubrimientos de bloqueo de agua a las fibras (especialmente, las fibras en el centro) para mejorar las características de bloqueo de agua del haz de fibra. 5. Las líneas de extrusión de cubierta de cable tienen velocidades de línea mucho mayores, por ejemplo, >10X en comparación con los procedimientos de extrusión inversa de fibras tradicionales. En consecuencia, la eficiencia de fabricación se mejora en gran medida. 6. Las técnicas de reticulación, tales como el curado de humedad, se pueden utilizar a lo largo de los procedimientos de extrusión para reticular ligeramente la matriz si se desea una resistencia alta al calor para una aplicación.

En una modalidad, los haces de fibra de la presente invención se utilizan como elementos de resistencia de reemplazo en los cables de fibra óptica para los elementos de resistencia FRP/GRP, de manera que proporcionan una flexibilidad mejorada al cable. Sin embargo, los haces de fibra de la presente invención también pueden utilizarse en otras aplicaciones en las cuales, se desea un módulo elástico alto en una dirección.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1, es un corte transversal esquemático de una modalidad de haz de fibra de la presente invención.

La figura 2, es una gráfica que reporta el módulo de la muestra preparada en el ejemplo.

La figura 3, es una gráfica que reporta el resultado de una prueba de tres dobleces de la muestra preparada en el ejemplo.

Descripción Detallada de la Invención Definiciones A menos que se establezca de otra forma, implícito del contexto, o lo acostumbrado en la materia, todas las partes y porcentajes se basan en el peso y todos los métodos de prueba son los existentes a la fecha de presentación de la presente descripción. Para los propósitos de la práctica de patente de los Estados Unidos, los contenidos de cualquier patente, solicitud de patente o publicación a la que se hace referencia están incorporadas como referencia en su totalidad (o su versión norteamericana equivalente es incorporada como referencia) especialmente con respecto a la descripción de las definiciones (hasta el alcance de no ser inconsistente con cualquiera de las definiciones provistas de manera específica en la presente descripción) y el conocimiento general en la materia .

Los rangos numéricos de la presente descripción son aproximados, y por consiguiente, pueden incluir valores fuera del rango a menos que sea indicado de otra forma. Los rangos numéricos incluyen todos los valores e incluyen los valores inferior y superior, en incrementos de una unidad, siempre que exista una separación de por lo menos dos unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor superior. Como un ejemplo, si una propiedad de composición, física u otra propiedad, tal como, por ejemplo, el espesor, etc., es desde 100 hasta 1,000, entonces todos los valores individuales, tales como 100, 101, 102, etc., y los sub-rangos, tales como de 100 hasta 144, desde 155 hasta 170, desde 197 hasta 200, etc., son enumerados en forma expresa. Para los rangos que contienen valores, los cuales son menores que uno o que contienen números en fracciones mayores que uno (por ejemplo, 1.1, 1.5, etc.,), una unidad es considerada 0.0001, 0.001, 0.01 o 0.1, según sea el caso. Para rangos que contienen números de un dígito menores que diez (por ejemplo, de 1 hasta 5), una unidad es considerada normalmente para ser 0.1. Estos son ejemplos únicamente de lo que se pretende de manera específica, y todas las combinaciones posibles de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados, serán considerados para ser establecidos en forma expresa en la presente descripción. Los rangos numéricos son provistos dentro de la presente descripción para, entre otras cosas, las cantidades de componente de las formulaciones, espesores, etc.

"Filamento" y los términos similares significan una hebra única, continua de material alargado que tiene una proporción de longitud a diámetro de más de 10.

"Fibra" y los términos similares, significa una columna alargada de filamento enredado que tiene una sección transversal generalmente redonda y una proporción de longitud a diámetro mayor que 10.

"Cable" y los términos similares significan por lo menos un cable o fibra óptica dentro de una cubierta o funda de protección. Normalmente, un cable son dos o más alambres o fibras ópticas unidas, normalmente en una cubierta o funda de protección. Los alambras individuales o fibras dentro de la cubierta pueden estar desnudas, cubiertos o aislados. La combinación de cables puede contener tanto alambres eléctricos como fibras ópticas. El cable, etc., puede esta diseñado para aplicaciones de voltaje bajo, medio y alto. Los diseños de cable típicos están ilustrados en los documentos USP 5,246,783, 6,496,629 y 6,714,707.

"Revestido" y los términos similares significan, en el contexto de un haz de fibra, que las fibras a la mitad del haz están rodeadas por un compuesto de fibra/resina.

"Espesor promedio" y los términos similares significan, en el contexto de componente compuesto de fibra/resina de un haz de fibras, el espesor del componente compuesto del haz como es determinado midiendo el espesor del compuesto mediante cualesquiera medios adecuados en dos o más ubicaciones alrededor del haz, y entonces se divide la suma de las mediciones entre el número de mediciones realizadas. "Espesor promedio" y los términos similares significan, en el contexto de componente de fibras sueltas de un haz de fibras, el espesor del componente de fibras sueltas del haz como es determinado midiendo el espesor del compuesto mediante cualesquiera medios adecuados en dos o más ubicaciones dentro del haz, y entonces se divide la suma de las mediciones entre el número de mediciones realizadas.

Fibra Los diversos tipos de fibra se pueden utilizar en la práctica de la presente invención, incluyendo, sin limitación, poliolefina, por ejemplo, fibra de polietileno y polipropileno, fibra de nylon, fibra de poliéster, fibra de vidrio, fibra de grafito, fibra de cuarzo, fibra metálica, fibra de cerámica, fibra de boro, fibra de aluminio, y combinaciones de dos o más de estas y otras fibras. La fibra, normalmente está disponible como un hilo o fibras para hilar, las cuales son un haz de filamentos individuales en una bobina. El denier de la fibra puede variar con la composición de la fibra y la aplicación en la cual es colocado el haz de fibra, aunque normalmente está entre 400 y 5,000TEX, más normalmente entre 600 y 3.000TEX, e incluso más normalmente entre 700 y 2.500TEX Las fibras de poliolefina representativas incluyen fibra de polietileno SPECTRA® 900 de Honeywell, DOW XLA™, fibras de poliolefina. Las fibras de vidrio representativas incluyen las fibras de E-vidrio de Owens Corning OC® SE 4121 (1200 o 2400 Tex), y John anville JM 473AT (2400 tex), 473A (2400 y 1200 tex), PPG 4599 (2400 tex). OC® SE 4121 es un elemento avanzado de la familia de Filamentos continuos de un extremo (tipo 30). Este producto está diseñado especialmente para utilizarse en aplicaciones termoplásticas de fibra larga de polipropileno (LFT). OC SE 4121 tiene una química que está diseñada para ser adecuada con los procedimientos Direct-LFT.

La cantidad de fibra en el haz de fibra, normalmente es de por lo menos 20, más normalmente de por lo menos 60 y todavía más normalmente de por lo menos 80, por ciento por peso (% peso) con base en el peso del haz. La cantidad máxima de fibra en el haz de fibra, normalmente no excede el 98, más normalmente no excede al 98 y todavía más normalmente no excede el 90, por ciento por peso con base en el peso del haz. Resina de impregnación Los diversos tipos de resinas termoplásticas comercialmente disponibles se pueden utilizar en la práctica de la presente invención que incluye, sin limitación, aquellas resinas conocidas comúnmente y utilizadas para la formación de fibra plástica polimérica reforzada. Las resinas termoplásticas típicas incluyen, sin limitación, resina de acrílico, resina de acrilato, resina epoxi, resina de carbonato, resina de poliolefina y combinaciones de dos o más de estas y/u otras resinas. Las resinas de poliolefina útiles en la práctica de la presente invención son termoplásticas, e incluyen tanto homopolímeros como interpolímeros de olefina. Los ejemplos de homopolímeros de poliolefina son los homopolímeros de etileno y propileno. Los ejemplos de los interpolímeros de poliolefina son los interpolímeros de etileno/a-olefina y los interpolímeros de propileno/a-olefina. La a-olefina preferentemente es una o olefina ramificada o cíclica, lineal de C3-20 (para los interpolímeros de propileno/a-olefina, el etileno es considerado una a-olefina). Los ejemplos de a-olefinas C3-20 incluyen propeno, 1-buteno, 4-metil-1 -penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1- deceno, 1-dodeceno, 1 -tetradeceno, 1 -hexadeceno , y 1-octadeceno. Las a-olefinas también pueden contener una estructura cíclica tal como ciciohexano o ciclopentando, dando como resultado una a-olefina, tal como 3-ciclohexil- 1 -propeno (alil ciciohexano) y vinil ciciohexano. Aunque las no a-olefinas en el sentido clásico del término, para los propósitos de la presente invención, determinadas olefinas cíclicas, tales como norborneno y las olefinas relacionadas, son a-olefinas y se pueden utilizar en lugar de algunas o todas las a-olefinas descritas anteriormente. De manera similar, el estireno y sus olefinas relacionadas (por ejemplo, a-metilestireno, etc.) son a-olefinas para los propósitos de la presente invención. Los copolímeros de poliolefina ilustrativos incluyen etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1 -hexeno, etileno/1-octeno, etileno/estireno, y los similares. Los terpolímeros ilustrativos incluyen etileno/propileno/1 -octeno, etileno/propileno/buteno , etileno/buteno/1 -octeno y etileno/buteno/estireno Los copolímeros pueden ser aleatorios o corpulentos Las resinas de poliolefina también pueden comprender uno o más grupos funcionales, tales como un éster insaturado o ácido, y estas poliolefinas son bien conocidas y pueden ser preparadas mediante las técnicas de alta presión convencionales. Los esteres insaturados pueden ser acrilatos de alquilo, metacrilatos de alquilo o carboxilatos de vinilo. Los grupos alquilo pueden tener de 1 a 8 átomos de carbono y preferentemente, tienen de 1 a 4 átomos de carbono. Los grupos carboxilato pueden tener de 2 a 8 átomos de carbono y preferentemente, tienen de 2 a 4 átomos de carbono. La porción del copolímero atribuido al comonómero de éster puede estar dentro del rango desde 1 hasta el 50 por ciento por peso con base en el peso del copolímero. Los ejemplos de los acrilatos y metacrilatos son acrilato de etilo, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de t-butilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de n-butilo y acrilato de 2-etilhexilo. Los ejemplos de carboxilatos de vinilo son acetato de vinilo, propionato de vinilo y butanoato de vinilo. Los ejemplos de ácidos insaturados incluyen ácidos acrílicos o ácidos maélicos. Los grupos funcionales también pueden estar incluidos en la poliolefina a través de un injerto, el cual puede lograrse como es conocido de manera común en la materia. En una modalidad, el injerto puede ocurrir por medio de la funcionalización de radicales libres, la cual incluye normalmente un mezclado de fusión de un polímero de olefina, un iniciador de radical libre (tal como un peróxido o los similares) y un compuesto que contiene un grupo funcional Durante el mezclado por fusión, el iniciador de radical libre reacciona (mezclado por fusión reactiva) con el polímero de olefina para formar los radicales poliméricos. El compuesto que contiene un grupo funcional se enlaza a la columna de los radicales poliméricos para formar un polímero funcionalizado. Los compuestos de ejemplo que contienen los grupos funcionales incluyen, sin limitación, alcoxisilanos, por ejemplo, trimetoxisilano de vinilo, trietoxisilano de vinilo y ácidos carboxílicos vinílicos y anhídridos , por ejemplo, anhídrico maléico Los ejemplos más específicos de poliolefinas útiles en la presente invención incluyen polietileno de densidad muy baja (VLDPE) (por ejemplo, polietileno de etileno/1 -hexeno FLEXOMER® elaborado por The Dow Chemical Company), copolímeros de etileno/a-olefina lineal, ramificado en forma homogénea, por ejemplo, TAFMER® por Mitsui Petrochemicals Company Limited y EXACT® por Exxon Chemical Company), polímeros de etileno/a-olefina substancialmente lineales, ramificados de manera homogénea (por ejemplo, polietileno AFFINITY® y ENGAGE® disponible de The Dow Chemical Company), y copolímeros de bloque de olefina, tales como aquellos descritos en el documento USP 7,355,089 (e.g., INFUSE® disponible de The Dow Chemical Company). Los copolímeros de poliolefina más preferidos son los copolímeros de etileno leñares ramificados en forma homogénea y substancialmente lineales. Los copolímeros de etileno substancialmente lineales son especialmente preferidos, y son descritos de manera más completa en las publicaciones USP 5,272,236, 5,278,272 y 5,986,028.

Las poliolefinas útiles en la práctica de la presente invención, también incluyen propileno, buteno y otros copolímeros basados en alqueno, por ejemplo, copolímeros que comprenden una mayor parte de unidades derivadas de propileno y una menor parte de unidades derivadas de otra a-olefina (que incluye etileno). Los polímeros de propileno d ejemplo útiles en la práctica de la presente invención incluyen los polímeros VERSIFY® disponibles de The Dow Chemical Company, y los polímeros VISTAMAXX® disponibles de ExxonMobil Chemical Company.

Las mezclas de cualquiera de los elastómeros olefínicos anteriores también puede utilizarse en la presente invención, y los elastómeros de olefina pueden ser mezclados o diluidos con uno o más de otros polímeros hasta el alcance en que, en un modo preferido, los elastómeros de olefina de la presente invención constituyen por lo menos aproximadamente el 50, preferentemente por lo menos aproximadamente el 75 y más preferentemente por lo menos aproximadamente el 80, por ciento por peso del componente de polímero termoplástico de la mezcla y retener su flexibilidad. En un modo menos preferido y que depende de otras propiedades que pueden buscarse, el contenido de elastómero de olefina puede ser menor que el 50% del componente de polímero termoplástico. En una modalidad, la resina de impregnación es polímero de desempeño INSPIRE® 404 o DOW® H734-52RNA (polipropileno) ambas disponibles de The Dow Chemical Company, o grados similares de resina de polipropileno disponibles de otros proveedores.

Las resinas utilizadas en la práctica de la presente invención pueden incluir uno o más aditivos para facilitar su procesamiento y/o uso. Los aditivos típicos incluyen agentes de compatibilidad/acoplamiento, por ejemplo, FUSABOND® P353 de DuPont o OREV AC® CA 100 de Arkema o POLYBOND® 3200 de Chemtura; promotores de flujo, por ejemplo, Borealis BORFLOW® 405 o 805 o Dow AFFINITY® GA 1950; pigmento, e.g., Hubron Black Masterbatch PPB o Cabot PLASBLAK® 4045; y antioxidantes, por ejemplo, IRGANOX® 1010, IRGAFOS® 168 y/o IRGANOX® PS 802 (como los suministrados por Ciba Specialty Chemicals). Estos y otros aditivos se utilizan en cantidades convencionales y en formas convencionales.

La cantidad de resina (incluyendo cualesquiera aditivos y/o materiales de relleno) en el haz de fibra, normalmente es de por lo menos el 3, más normalmente de por lo menos el 5 y todavía más normalmente de por lo menos el 8, por ciento por peso (% peso) con base en el peso del haz. La cantidad máxima de resina en el haz de fibra, normalmente no excede el 80, más normalmente no excede al 60 y todavía más normalmente no excede el 40, por ciento por peso con base en el peso del haz. Para concentraciones más altas de resina en el haz, y por consiguiente, una cubierta dura más gruesa o exterior, es decir, compuesta, la velocidad de la línea del extrusor se disminuye para permitir a la resina más tiempo para penetrar el haz.

Método para elaborar un haz de fibra.

En una modalidad, cualquier línea de cubierta de alambre utilizada actualmente en la extrusión de cubierta de alambre puede utilizarse en la práctica de la presente invención. Estas líneas ofrecen gran flexibilidad a los fabricantes de cables, debido a la disponibilidad del equipo. Normalmente, las resinas son formuladas con todos los componentes mediante la formación de compuestos directa en el extremo frontal del extrusor. Los alimentadores de medidas múltiples pueden ser utilizados para alimentar la resina y los aditivos dentro del extrusor. Los tornillos del extrusor pueden ser ajustados con una proporción de compresión mayor que 2.5: 1. La mezcla de los elementos en los tornillos debe utilizarse si es adecuado, y normalmente, sólo se requiere un mínimo de elementos de mezclado. Las temperaturas de la cámara normalmente se establecen a una temperatura de 100-220°C para las diferentes zonas en el extrusor, y la temperatura del troquel, normalmente es la más alta de todas las zonas. La velocidad de extrusión, normalmente es de 0.9144 a 4.572 metros por minuto dependiendo del diámetro de la fibra. La determinante principal de la velocidad de línea es la profundidad de impregnación deseada. La resina penetra normalmente en un promedio de por lo menos un tercio del radio medido desde la circunferencia exterior de la fibra (o si es una sección transversal diferente de circular, entonces el equivalente de 1/3 del radio), y normalmente no más del promedio de 1/2 del radio de la medida desde la circunferencia exterior.

Especificaciones de haz de fibra La figura 1, ilustra una sección transversal de un haz de fibra de la presente invención. El haz comprende fibras sueltas 11 revestidas en el compuesto de fibra/resina 12. Como se muestra en la figura 1, el espesor del compuesto 12 no necesariamente es uniforme alrededor de las fibras sueltas 11. Normalmente todas, o esencialmente todas las fibras en el compuesto son continuas, de manera que aumenta al máximo el modulo del haz. El espesor promedio del compuesto de fibra/resina puede variar, aunque normalmente es de por lo menos 1/3 del radio del haz de fibra. A más grueso el compuesto, menos flexible es el haz. El centro del haz comprende fibras que no han sido, o únicamente han sido en forma mínima, impregnadas con la resina y por consiguiente no están unidas entre sí a través de una matriz de resina.

Para funcionar como un elemento de resistencia en un cable de fibra óptica, normalmente el haz de fibra tendrá una o más de las siguientes propiedades. 1. Módulo de por lo menos 49 gigaPascales (GPa). El módulo alto es una función de las cargas de fibra (fibra de vidrio), y la adhesión entre la fibra y la matriz. 2. La fibra es continua dentro del compuesto Con el objeto de alcanzar el requerimiento de módulo alto, normalmente de por lo menos 95% de las fibras debe ser continuo en el compuesto. 3. Las fibras son orientadas en la dirección longitudinal del haz. 4. El compuesto de fibra/resina comprende por lo menos 1/3 del radio del haz de fibra medido desde la circunferencia exterior. 5. La adhesión fuerte entre la resina y las fibras del compuesto.

La presente invención es descrita más completamente a través de los siguientes ejemplos. A menos que se observe de otra forma, todas las partes y porcentajes son por peso.

Modalidades Específicas Materiales La fibra es SPECTRA® 900, un hilo de polietileno de peso molecular ultra alto de 1,200 denier y 120 filamentos, disponible de Honeywell. La temperatura de fusión de la fibra es de 150°C y las otras propiedades de la fibra se reportan en la Tabla 1.

La resina es un elastómero de poliolefina ENGAGE® 8200EG, un copolímero de etileno-octeno con una densidad de 0.870 g/cc, un índice de fusión de 5 g/10 min, un punto de fusión de 60°C y está disponible de The Dow Chemical Company.

Tabla 1 Propiedades de la fibra SPECTRA® 900 Método de construcción de haz El haz de fibra es construido utilizando un extrusor de línea de mini-alambre con un motor de cinco caballos de fuerza y cuatro zonas de calentamiento. La fibra y la resina son mezcladas a una proporción de peso de 1. La "cubierta dura" o compuesto impregnado es controlado a 0.4-0.75 mm de espesor.

El extrusor es equipado con un tornillo único y es operado a una proporción de compresión de 3:1 con una proporción de longitud/diámetro de 25. No se empleó la mezcla de elementos. El perfil de temperatura de zona del extrusor es de 105°C para la zona 1 , 110°C para la zona 2, 115°C para la zona 3 y 120°C para el troquel. El troquel y punta guía es colocado a 0.13462 centímetros de abertura y el tornillo se gira a 15 revoluciones por minuto (rpm). La fibra producida tiene un diámetro exterior de 0.072 pulgadas (1.829 mm). La cubierta dura es medida como 0.71 mm de espesor.

Métodos de prueba Las propiedades elásticas del haz de fibra son medidas de acuerdo con los procedimientos de ASTM D638-03 y el Método de Prueba Estándar para las Propiedades Elásticas de los Plástico 1008, Libro anual de los Estándares ASTM, Sección 8, Vol. 08.01, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2008 Resultados de prueba La figura 2, reporta los datos de módulo obtenidos. El resultado excede 49 GPa (la cual es la especificación actual para CRP/FRP utilizado en cable de fibra óptica y es representado por la línea negra en la gráfica). La figura 3, reporta los datos de prueba de deflexión de carga de una prueba de doblado de 3 puntos simples con 2.54 centímetros de intervalos de prueba. Las pruebas son realizadas sobre las muestras elaboradas en este ejemplo, y en las muestras FRP convencionales (2.5 mm de diámetro) utilizadas en la industria hoy en día.

Los datos de carga contra desviación (prueba de tres puntos de doblado) mostrados en la figura 3, demuestran que las muestras elaboradas por este ejemplo son mucho más flexibles que el haz de fibra FRP convencional (mientras que su módulo elástico todavía está sobre la especificación industrial, como se muestra en la Figura 2).

Aunque la presente invención se ha descrito con ciertos detalles a través de la descripción precedente de las modalidades preferidas, este detalle tiene el propósito primario de ilustración. Un experto en la materia puede realizar muchas variaciones y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la presente invención como se describió en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un cable, caracterizado porque comprende un elemento de resistencia reforzado de fibra que comprende un haz de fibra (10), el haz comprende fibras sueltas (11), revestidas dentro de un compuesto de fibra/resina (12).

2. El cable tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque el haz de fibra (10) tiene un radio, y el compuesto comprende un espesor promedio que es de por lo menos 1/3 del radio del haz.

3. El cable tal y como se describe en la reivindicación 2, caracterizado además porque el haz de fibra (10) tiene un diámetro, y las fibras sueltas dentro del haz comprenden por lo menos 1/10 del diámetro promedio del haz.

4. El cable tal y como se describe en la reivindicación 3, caracterizado además porque las fibras comprenden entre el 20 y el 95 por ciento del haz (10) con base en el peso total del haz (10).

5. El cable tal y como se describe en la reivindicación 4, caracterizado además porque la resina comprende entre el 5 y el 80 por ciento del haz (10) con base en el peso total del haz (10).

6. El cable tal y como se describe en la reivindicación 5, caracterizado además porque las fibras tanto de las fibras sueltas (11) como del compuesto de fibra/resina (12) comprenden por lo menos uno de poliolefina, nylon, poliéster, vidrio, grafito, cuarzo, metal y cerámica.

7. El cable tal y como se describe en la reivindicación 6, caracterizado además porque la resina es un polímero de poliolefina.

8. Un cable tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque es un cable de fibra óptica.