NL194896C - Vulstof voor optische vezelkabels, optische vezelkabel met een door de vulstof omringde optische vezel en onderdeel van een optische vezelkabel met een optische vezel in een met de vulstof gevulde buis. - Google Patents

Description

1 194896

Vulstof voor optische vezelkabels, optische vezelkabel met een door de vulstof omringde optische vezel en onderdeel van een optische vezelkabel met een optische vezel in een met de vulstof gevulde buis 5 De uitvinding heeft betrekking op een mengsel omvattende: - een onverzadigde siliconenverbinding met onverzadigde groepen in hoeveelheden van > 0,2 mmol per 100 g van deze verbinding, - een katalysator gekozen uit de overgangsmetalen, de anorganische en organometallische zouten van de overgangsmetalen, de organometallische zuren van genoemde overgangsmetalen, zowel alleen, als 10 aangebracht op een inerte drager, waarbij genoemde siliconenverbinding de volgende formule heeft: r ' 1 R"—I-Si-O+R'" L I Jn (1) 15 R’ n waarin R en R' gekozen zijn uit de verzadigde of onverzadigde alifatische radicalen en aromatische radicalen, R" een onverzadigd alifatisch radicaal voorstelt.

De uitvinding heeft ook betrekking op een optische vezelkabel met ten minste een optische vezel in een optische kern binnen de ommanteling, waarbij de optische vezel is omringd door een vulstof en op een 20 onderdeel van een optische vezelkabel met ten minste een optische vezel die losliggend is aangebracht in een buis, waarbij de buis is gevuld met een vulstof.

De uit een dergelijk mengsel gevormde vulstof wordt aangebracht in optische vezelkabels en onderdelen daarvan aangebracht om verslechtering van de eigenschappen van de optische vezels te voorkomen.

Bij de optische vezelkabels doet zich het probleem voor dat men moet voorkomen dat de optische vezels 25 gasvormig waterstof absorberen teneinde een aantal nadelen te vermijden, zoals bijvoorbeeld de verzwakking van de signalen die doorgegeven worden in het gebied van golflengte > 1 micron, dat wil zeggen een verzwakking juist in het gebied van de golflengten toegepast in de telecommunicatie, en de degradatie van de mechanische eigenschappen van de optische vezels.

De waterstof kan de optische vezels van een kabel bereiken zowel vanuit de omgeving buiten de kabel, 30 wegens diffusie ervan door de kabelcomponenten, en vanuit het binnenste van de kabel door emissie van waterstof uit de materialen die de kabel vormen, als genoemd materiaal waterstof geabsorbeerd heeft gedurende het vervaardigingsproces of uiteindelijk door decompositie van één of meer van de betrokken materialen.

Waterstof kan vrijkomen uit de metallische bewapeningen van de kabels en uit de eigenlijke beschermin-35 gen van de optische vezels gevormd bijvoorbeeld door buizen waarin deze laatste los aangebracht zijn. Waterstof kan ook gevormd worden als gevolg van chemische reacties die plaatsvinden tussen de kabelmaterialen met sporen water zowel in vloeibare toestand als in de vorm van stoom die toevallig in de kabels gepenetreerd zijn.

De uit een mengsel met een onverzadigde siliconenverbinding gevormde vulstof is in staat chemisch of 40 in zichzelf gasvormige waterstof te blokkeren binnen optische vezelkabels en onderdelen daarvan. De vulstof vormt een barrière, zodat de gasvormige waterstof de optische vezels niet kan bereiken.

Opgemerkt wordt dat uit het Amerikaanse octrooischrift US-A-4.380.367 een optische golfgeleider of vezel met een verstevigende beschermingslaag bekend is, waarbij de beschermingslaag gevormd is uit een mengsel dat polysiloxaanverbindingen met ten minste een vinylgroep aan de uiteinden van de keten en 45 methyl- en/of fenylgroepen aan de uiteinden van de zijketens, een vernettingsmiddel en platina als katalysator bevat. Het materiaal voor de beschermingslaag van de optische vezel wordt op de optische vezel aangebracht door de optische vezel in het mengsel te dompelen of door het mengsel op de optische vezel te spuiten. Door de optische vezel met het aangebrachte materiaal voor enige tijd in een stroom van hete lucht met een temperatuur in het bereik van 200° tot 900°C te houden wordt het aangebrachte 50 materiaal vernet voor het vormen van een beschermingslaag met goede mechanische eigenschappen.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 een perspectief beeld van een kabel waarin delen gedeeltelijk verwijderd zijn; en figuur 2 een perspectivisch beeld van een deel van een onderdeel van een optische vezelkabel.

De bescherming tegen de absorptie van waterstof door de optische vezels van de kabel wordt verkregen door middel van een vulstof die in staat is chemisch de waterstof uit zichzelf te fixeren, waardoor deze 55 194896 2 laatste verhinderd wordt de optische vezels te bereiken.

De vulstof wordt gevormd door een mengsel waarvan de twee essentiële componenten hieronder aangegeven zijn.

Een essentieel bestanddeel van het mengsel wordt gevormd door een onverzadigde siliconenverbinding 5 met onverzadigde groepen in hoeveelheden > 0,2 mmol per 100 g verbinding en bij voorkeur gelegen tussen 2 en 100 mmol per 100 g verbinding.

De siliconenverbinding komt overeen met formule 1 van het formuleblad, waarin R en R' gekozen zijn uit de verzadigde of onverzadigde alifatische radicalen en de aromatische radicalen, R" en R'" onverzadigde alifatische radicalen zijn en n is een willekeurig geheel getal en bij voorkeur een geheel getal gelegen 10 tussen 100 en 2000.

In het bijzonder zijn R en R', welke gelijk of verschillend van elkaar zijn, radicalen gekozen bij wijze van voorbeeld uit 'CH3, -C2Hs, -CH=CH2, -C6H5, R" en Rw, welke gelijk of verschillend van elkaar kunnen zijn, zijn radicalen die bij wijze van voorbeeld 15 gekozen zijn uit -CH=CH2l -CH2-Ch=CH2

In het bijzonder kan één van de siliconenverbindingen voor het mengsel een vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan zijn, welke vrij is van iedere onverzadiging in de keten, overeenkomend met formule 2 van het formuleblad.

20 Een andere bijzondere siliconenverbinding voor het mengsel kan een vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan zijn met ook vinyl-onverzadigingen in de keten, overeenkomend met formule 3 van het formuleblad, waarin a en b gehele getallen zijn, waarvan de som n is, en waarvan de respectieve waarden bepaald kunnen worden door een deskundige in het betreffende gebied zodra de waarden van n en het gehalte aan onverzadigde groepen gegeven zijn.

25 Het andere essentiële bestanddeel van het mengsel wordt gevormd door een hydrogeneringskatalysator gekozen uit de overgangsmetalen, de anorganische en organometallische zouten van de overgangsmetalen en de organometallische zuren van de overgangsmetalen. Genoemde katalysatoren kunnen als zodanig gebruikt worden of ook aangebracht op inerte dragermaterialen.

Voorbeelden van katalysatoren zijn bijvoorbeeld gepoederd platina, gepoederd palladium, gepoederd 30 nikkel, de organische of organometallische zouten van genoemde metalen, het ijzerpentacarbonyl en het chloroplatinizuur, zowel alleen, alsook aangebracht op inerte dragermaterialen met een groot specifiek oppervlak, bijvoorbeeld dierlijk of plantaardig koolstof, bekend aan de deskundige als "charcoal”.

Een mengsel kan in aanvulling op de twee bovengenoemde essentiële bestanddelen ook enkele additieven bevatten in het geval het noodzakelijk is genoemd mengsel viscositeitswaarden te verschaffen 35 teneinde de introductie ervan in optische vezelkabels mogelijk te maken welke kabels configuraties hebben welke een dergelijke eis stellen.

Het is echter van belang dat in het geval additieven aanwezig zijn in het mengsel dit laatste in staat moet zijn binnen een optische vezelkabel alle waterstof te blokkeren die genoemde optische vezels kan bereiken. In een optische vezelkabel varieert de hoeveelheid waterstof die gevormd kan worden of die van buiten 40 naar binnen kan penetreren in afhankelijkheid van de kabelstructuur, de materialen die de component van de kabelstructuur vormen en de karakteristieken van de omgeving waarin de kabel moet werken.

Een deskundige in het betreffende gebied is in staat de hoeveelheid waterstof te bepalen die de optische vezels kan bereiken voor elke kabel.

Zodra deze hoeveelheid vastgesteld is, is het mogelijk voor ieder mogelijk mengsel de minimum 45 hoeveelheid onverzadigde siliconenverbinding te definiëren, op de basis van het feit dat in genoemd mengsel elke mmol onverzadigde groepen chemisch 1 mmol waterstof blokkeert.

Twee bijzondere uitvoeringsvormen van een vulstof voor optische vezelkabels en onderdelen of componenten daarvan worden nu aangegeven.

50 Voorbeeld I

De vulstof volgens dit voorbeeld heeft de volgende samenstelling: - vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan volgens formule 2, vrij van onverzadigingen in de keten, waarin n 360 is en het gehalte aan onverzadigde groepen 7,4 mmol per 100 g verbinding bedraagt 90 g 55 - gepoederd palladium met korrels met gemiddelde afmetingen van 48 pm 0,2 g - colloïdaal silica (additief) 10 g » 3 194896

Deze vulstof is bereid door het bovengenoemde vinyl-getermineerde polydimethylsiloxaan, te mengen mef het gepoederd palladium dat de katalysator vormt en vervolgens het additief eraan toe te voegen, welk additief gevormd wordt door het colloïdale silica.

Hoewel de bovengegeven formulering van de vulstof het colloldaal silica-additief mee omvat, geeft 5 afwezigheid van deze laatste ook een geschikte vulstof.

Proeven zijn uitgevoerd met de vulstof van voorbeeld I teneinde de capaciteit ervan voor het absorberen van waterstof te bepalen.

De proeven zijn als volgt uitgevoerd.

De toegepaste apparatuur omvat een glazen kolf van 175 cm3, vastgebonden aan een kleine glazen buis 10 die in een tweewegskraan eindigt, waarvan één uitgang verbonden is met een vacuümpomp en de andere met een waterstof-bevattende fles.

Een kwikbuis is aangebracht op een tussenpositie van de kleine buis.

De wanden van de glazen kolf zijn bedekt met 15 g van bovengenoemde vulstof, en vervolgens is middels de vacuümpomp barometrisch vacuüm aangebracht, hetgeen gecontroleerd is middels de kwikbuis. 15 In dit stadium is de vacuümpomp afgesloten, en is de glazen kolf in verbinding gebracht met de waterstof-bevattende fles, zodat deze laatste in de glazen kolf kan stromen en in contact kan komen en chemisch kan reageren met de vulstof aanwezig in genoemde glazen kolf.

De proeven zijn uitgevoerd bij een temperatuur van 20oC, waarbij een van tevoren vastgestelde hoeveelheid waterstof in de glazen kolf gebracht is, hetgeen gemeten is op basis van de druk van de 20 waterstof in de glazen kolf en het vaststellen van de vermindering van de druk in de glazen kolf die plaatsvindt met verloop van tijd, aan de hand waarvan de asymptotische waarde voor genoemde druk vastgesteld is.

Op basis van deze gegevens is het mogelijk geweest de overeenkomstige waterstofhoeveelheden te verkrijgen die gereageerd hebben met de vulstof, en in het bijzonder de maximum hoeveelheid gereageerd 25 waterstof, en de tijd na welke dit verkregen is, dat wil zeggen het bereiken van de asymptotische waarde.

In het bijzonder zijn twee proeven uitgevoerd met verschillende uitgangshoeveelheden waterstof die ingebracht zijn in de glazen kolf.

De eerste proef is uitgevoerd door in de glazen kolf waterstof met een druk van 101325 Pa (760 mm kwik) in te brengen, hetgeen overeenkomt met een hoeveelheid van 1,45 x 10'2 g waterstof.

30 Na 48 uur was de waterstofdruk gedaald tót 90126 Pa (676 mm kwik), hetgeen overeenkomt met een chemische absorptie door de vulstof van 1 x 10‘2 g waterstof per 100 g vulstof.

Na 100 uur had de waterstofdruk praktisch de asymptotische waarde van 87326 Pa (655 mm kwik) bereikt, hetgeen overeenkomt met 1,34 x 10'2 g waterstof chemisch geabsorbeerd per 100 g vulstof, hetgeen de maximum hoeveelheid waterstof is die de vulstof chemisch aan zichzelf kan binden.

35 Een tweede experiment is uitgevoerd waarbij waterstof in de glazen kolf gebracht is bij een druk van 26664 Pa (200 mm kwik), hetgeen overeenkomt met een hoeveelheid van 0,38 x 10'2 g waterstof.

Na 48 uur was de waterstofdruk gedaald tot 17331 Pa (130 mm kwik), hetgeen overeenkomt met een chemische absorptie van 0,89 x 10'2 g waterstof per 100 g vulstof.

Na 100 uur had de waterstof praktisch de asymptotische waarde van 12666 Pa (95 mm kwik) bereikt, 40 hetgeen correspondeert met 1,34 x 10'2 g waterstof gereageerd per 100 g vulstof, dat wil zeggen dezelfde maximum hoeveelheid waterstof chemisch gereageerd met de vulstof verkregen met de eerste proef.

Voorbeeld II

De vulstof volgens dit voorbeeld heeft de volgende samenstelling: 45 - vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan met vinyl-onverzadigingen in de keten met formule 3 van het formuleblad, waarin de waarde n, gelijk aan de som van a en b, 1500 is en het gehalte aan onverzadigde groepen 17 mmol per 100 g verbinding is 100 g - palladium op plantaardige houtskool in een concentratie van 7 g palladium per 100 g plantaardige houtskool 0,6 g 50

Een proef is uitgevoerd met de vulstof volgens dit voorbeeld II, teneinde de capaciteit voor het absorberen van waterstof te bepalen middels dezelfde apparatuur beschreven in voorbeeld I.

Het enige verschil is dat de wanden van de glazen kolf zijn bedekt met 3,5 g van de vulstof van voorbeeld II.

55 Teneinde de proef uit te voeren, werd waterstof bij een druk van 101325 Pa (760 mm kwik), overeenkomend met een hoeveelheid van 1,45 x 10 2 g waterstof, in de glazen kolf gebracht.

Na 48 uur was de waterstofdruk verminderd tot 91459 Pa (686 mm kwik), hetgeen overeenkomt met een 194896 4 chemische absorptie door de vulstof van 2,7 x 10'2 g waterstof per 100 g vulstof.

Na 100 uur had de waterstofdruk praktisch de asymptotische waarde van 89593 Pa (672 mm kwik), overeenkomend met 3,2 x 102 g waterstof chemisch geabsorbeerd per 100 g vulstof, bereikt.

De resultaten van de proeven uitgevoerd bij kamertemperatuur met de vulstoffen volgens de voorbeelden 5 tonen aan dat zowel de maximum hoeveelheid waterstof die chemisch geblokkeerd kan worden door de vulstof en de tijd voor het bereiken van dit resultaat, niet afhankelijk zijn van de beginhoeveelheid en begindruk van het gas dat in de glazen kolf gebracht is; dit betekent dat de snelheid van de chemische reactie tussen waterstof en vulstof niet afhankelijk is van genoemde hoeveelheden.

Het voorgaande heeft aannemelijk gemaakt dat deze vulstoffen effectief kunnen reageren, ook met 10 sporen waterstof.

Teneinde dit vast te stellen, heeft men een aanvullende proef uitgevoerd voor beide vulstoffen van de twee voorbeelden, door in de glazen kolf waterstof bij een druk van 173,32 Pa (1,3 mm kwik), overeenkomend met 2,5 x 10'5 g waterstof, toe te voeren.

Onder deze condities is opgemerkt dat na 100 uur de druk in de glazen kolf in beide gevallen tot 0 15 gedaald was, welke waarde correspondeert met de totale absorptie van de waterstof die toegevoerd was.

Dit resultaat betekent dat de vulstof, na inbrengen in de kabels, het mogelijk maakt in deze een effectieve barrière tegen waterstof te realiseren.

Figuur 1 toont in perspectief een deel van een speciale optische vezelkabel die is voorzien van een optische kern omvattende een profielsectie 1 van een kunststofmateriaal met een veelheid van groeven 2 20 met een spiraalvormig pad, waarin de optische vezels 3 los aangebracht zijn.

De groeven die de optische vezels bevatten, zijn gevuld met een mengsel dat een vulstof omvat.

Een kabelmantel 4 welke de groeven 2 naar de buitenkant afsluit is aangebracht rondom de kern 1 van de kabel.

Zoals getoond in figuur 1 zijn de optische vezels aangebracht in de groeven van de kern 1 onbeschermd, 25 maar in een andere uitvoeringsvorm kunnen zij voorzien zijn van een bescherming zowel van het hechtende als van het losse type. In dit laatste geval zijn de optische vezels los aangebracht in een buis niet getoond in figuur 1.

In dit geval zal de buis ook gevuld zijn met een mengsel dat een vulstof vomit.

De aldus verkregen kabel omvat in de optische kern een mengsel, welke verhindert dat de waterstof de 30 optische vezels bereikt en er door geabsorbeerd wordt.

De bovenbeschreven kabel, getoond in figuur 1, is slechts een bijzondere uitvoeringsvorm van een kabel, aangezien deze laatste optische vezelkabels van iedere structuur omvat, mits zij voorzien zijn van ruimten die een vulstof bevat.

Genoemde ruimten welke de vulstof bevatten, kunnen ook veraf zijn van de optische vezels of van de 35 componenten die dezelfde bevatten.

Bovéndien in een kabel kunnen de ruimten die de vulstof bevatten de componenten die de optische vezels bevatten geheel of gedeeltelijk omringen en de optische kern van de kabel vormen.

Vulstoffen kunnen ook worden toegepast bij kabels waarvan de optische kern gevormd wordt door een veelheid van buizen (vrij van de vulstof), waarin de optische vezels los aangebracht zijn, of door een 40 veelheid van profielsecties voorzien van groeven waarin de optische vezels aangebracht zijn, samengevoegd en omvat binnen een buitenmantel, waarbij de vulstof ten minste gevat is in enkele van de stervormige ruimten die tussen de buizen of tussen de groeven van de kern bestaan, en verder tussen genoemde elementen en de buitenmantel die daarmee in contact staat.

Figuur 2 toont een component van een optische vezelkabel die is gevormd door een buis 5 van een 45 kunststof of metallisch materiaal, waarin ten minste één optische vezel 6 los aangebracht is. De buis is volledig gevuld met een vulstof.

De compositie die de vulstof voor optische vezelkabels vormt welke deze kabels omringt (de betekenis van de term "omringen” is dat de vulstof een ruimte inneemt in de kabel welke ten minste gedeeltelijk de optische vezels omvat en/of de componenten die genoemde optische vezels bevatten en dat deze niet 50 noodzakelijkerwijze in contact is met de optische vezels zelf) heeft als essentiële componenten een onverzadigde siliconenverbinding, aangezien deze laatste dubbele bindingen in het molecuul zelf bevat en een hydrogeneringskatalysator.

Als de waterstof, ongeacht de oorsprong, in contact komt met deze samenstelling vindt een chemische reactie plaats waarbij de waterstof stabiel gebonden wordt aan de siliconenverbinding in overeenstemming 55 met de dubbele bindingen.

Zoals de eerder gegeven proeven bewijzen, heeft de samenstelling die de vulstof vormt een zeer hoge reactiviteit ten opzichte van waterstof bij kamertemperatuur, dat wil zeggen onder de normale conditie

Claims (7)

1. Vulstof voor optische vezelkabels, die is gevormd uit een mengsel omvattende: - een onverzadigde siloconenverbinding met onverzadigde groepen in hoeveelheden van > 0,2 mmol per 100 g van deze verbinding, - een katalysator gekozen uit de overgangsmetalen, de anorganische en organometallische zouten van de overgangsmetalen, de organometallische zuren van genoemde overgangsmetalen, zowel alleen, als 20 aangebracht op een inerte drager, waarbij genoemde siliconenverbinding de volgende formule heeft: co

25. R' Jn waarin R en R' gekozen zijn uit de verzadigde of onverzadigde alifatische radicalen en aromatische radicalen, R" een onverzadigd alifatisch radicaal voorstelt en R'" een onverzadigd alifatisch radicaal voorstelt.

2. Vulstof voor optische vezelkabels of componenten daarvan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de onverzadigde siliconenverbinding onverzadigde groepen heeft in hoeveelheden van 2 tot 100 mmol per 100 g verbinding en waarin n een geheel getal is, gelegen tussen 100 en 2000.

3. Vulstof volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in de onverzadigde siliconenverbinding R en R' radicalen zijn gekozen uit

35 -CH3, -CH2H5, -CH=CH2i -CeH6, en R" een radicaal voorstelt gekozen uit -CH=CH2, -CH2-CH=CH2, R"' een radicaal voorstelt gekozen uit *C=CH2, -CH2-CH=CH2.

4. Vulstof volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de onverzadigde siliconenverbinding een vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan is met de volgende formule: 40 j_CH3 ί CH2=CH-|-Si-o4*CH=CH2 (2) L CH3Jn 45

5. Vulstof volgens conclusie 3, waarbij de onverzadigde siliconenverbinding een vinyl-getermineerd polydimethylsiloxaan is met vinyionverzadigingen in de keten, met het kenmerk, dat deze de volgende formule heeft: 50. fHii r 'H!a CH2=CH-|—Si—o-l-1-Si“OrCH=CH2 (3) CH3 a J ^ ch=ch2 194896 6 waarin de som van a en b gelijk is aan n.

5 194896 waarbij een optische vezelkabel toegepast wordt. Dit betekent dat middels de samenstelling het mogelijk is via de siliconenverbinding ook sporen waterstof te blokkeren, waarbij verhinderd wordt dat deze de optische vezel bereiken. Waarschijnlijk is dat de hoge reactiviteit van het mengsel ten opzichte van de waterstof het gevolg is van 5 de specifiek toegepaste onverzadigde siliconenverbinding in combinatie met de speciale hydrogeneringska-talysatoren, hetgeen bij kamertemperatuur een zo lage activeringsenergie voor de hydrogeneringsreactie verschaft, dat deze laatste ook plaatsvindt in aanwezigheid van slechts sporen waterstof. Hieruit volgt dat de optische vezelkabels en componenten daarvan die de vulstof bevatten, welke verder ook een afdichtende functie kan hebben, in zichzelf een effectieve barrière bezitten welke de optische 10 vezels beschermen van contact met waterstof en de nadelen veroorzaakt daardoor.

6. Optische vezelkabel met ten minste een optische vezel in een optische kern binnen de ommanteling, waarbij de optische vezel is omringd door een vulstof volgens één der conclusies 1-5.

7. Onderdeel van een optische vezelkabel met ten minste één optische vezel die losliggend is aangebracht 5 in een buis, waarbij de buis is gevuld met een vulstof volgens een der conclusies 1-5. Hierbij 2 bladen tekening