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OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

11 Número de publicación: 2 205 598

51 Int. Cl. : G02B 6/00

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G02B 6/44 B29C 47/02

ESPAÑA

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TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA

T3

86 Número de solicitud: 98965191 .4

86 Fecha de presentación: 27.11.1998

87 Número de presentación de la solicitud: 1036344

87 Fecha de publicación de la solicitud: 20.09.2000

54 Título: Procedimiento para la fabricación de un cable de telecomunicaciones ópticas.

30 Prioridad: 04.12.1997 EP 97121295

08.12.1997 US 67899 P

45 Fecha de publicación de la mención BOPI:

01.05.2004

73 Titular/es: Pirelli & C. S.p.A.

Via Gaetano Negri, 10 20123 Milano, IT

72 Inventor/es: Cecchi, Feliciano y

Brandi, Giovanni

45 Fecha de la publicación del folleto de la patente:

74 Agente: Ponti Sales, Adelaida

ES 2 205 598 T3

01.05.2004

Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid

ES 2 205 598 T3 DESCRIPCIÓN Procedimiento para la fabricación de un cable de telecomunicaciones ópticas. 5

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La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un cable de telecomunicaciones ópticas. Más concretamente la presente invención, como se expone en la reivindicación 1, se refiere a un procedimiento para la fabricación de un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones, en el que el núcleo óptico comprende un soporte que consiste en un miembro central de refuerzo, resistente a la tracción, una primera capa de revestimiento polimérico alrededor del miembro central, una pluralidad de fibras ópticas dispuestas alrededor de la primera capa y una segunda capa de revestimiento polimérico extrusionada alrededor de la primera capa y alrededor de las fibras ópticas. Son conocidos numerosos procedimientos para la fabricación de cables de telecomunicaciones que comprenden un núcleo con fibras ópticas donde las fibras ópticas, revestidas típicamente con una o más capas de resina acrílica, se encuentran completamente encapsuladas dentro de materiales termoplásticos. Se conoce un procedimiento, por ejemplo, de la solicitud de patente de Gran Bretaña 2.176.905 según el cual se fuerza a que fibras ópticas con revestimientos acrílicos pasen a través de una matriz junto con un miembro central de refuerzo antes de escapsularse en un estuche termoplástico de un material designado comercialmente “Hytrel®”. Este procedimiento se conoce como “operación en una tirada”, indicando que el núcleo se forma en una única etapa en la matriz de extrusión.

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En la patente GB 2.136.350 se describe un procedimiento para la construcción de un núcleo óptico por el que se calienta un primer miembro central de refuerzo y se extrusiona sobre este miembro una primera capa de elastómero termoplástico. Se dispone una pluralidad de fibras ópticas en un patrón helicoidal sobre la primera capa con un movimiento planetario obtenido a partir de una jaula especial giratoria sobre la cual se disponen los tambores que contienen las fibras. Alrededor de las fibras se extrusiona una segunda capa de material termoplástico. Este procedimiento requiere un equipo particularmente complejo, que consiste en una jaula giratoria con la que se asocian tambores de fibras giratorios y también guías para dirigir las fibras desde la jaula hasta la cabeza de extrusión. La patente GB 2.113.903 describe un procedimiento para realizar un cable de telecomunicaciones según el cual se encapsula una pluralidad de conductores ópticos por lo menos parcialmente en la periferia exterior de una matriz central de material termoplástico, por ejemplo polietileno, extrusionado alrededor de un miembro central de filamento de nylon o acero. Más concretamente, los conductores son empujados contra el miembro central que se ablanda por medio de calor. La presión sobre los conductores es tal que tiene lugar una deposición predeterminada de los mismos en la matriz por medio de la cual se mantienen separados antes de revestirse con una segunda capa de extrusión. El documento US 4.902.097 describe un procedimiento según el cual se calienta un miembro central de refuerzo y se le proporciona una primera capa de material elastómero termoplástico. El soporte así formado se calienta y de esta forma se ablanda hasta el punto de permitir el encapsulado parcial en el interior del mismo de las fibras ópticas guiadas hasta la primera capa a través de una bandeja con agujeros pasantes que las fibras atraviesan en su camino hacia la cabeza de extrusión. A continuación se extrusiona una segunda capa de material termoplástico sobre el soporte y sobre las fibras. GB 2.303.938 describe un procedimiento para producir un cable óptico por medio de disponer una pluralidad de fibras sobre la superficie de una capa polimérica interior y empotrándolas en una capa polimérica exterior.

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EP 646 819 describe un procedimiento para reducir la PMD en el cable de fibra óptica por medio de impartir un trenzado controlado a la fibra que se dispone alrededor del miembro de refuerzo revestido. Durante el proceso de fabricación, el miembro de refuerzo pasa a través de una matriz de cierre giratoria helicoidalmente que aplica sobre el núcleo del cable fuerzas radiales dirigidas hacia el interior.

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El solicitante ha observado que la producción de núcleos ópticos según los procedimientos conocidos puede producir atenuación de las propiedades de transmisión de la fibra, debido a las tensiones a las que se someten las fibras durante la producción del núcleo óptico.

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Por ejemplo, con el procedimiento “en una tirada”, es difícil controlar las posiciones relativas de las fibras durante la extrusión de la capa polimérica y las fibras se someten a tensiones no deseadas e incontroladas debido al alto nivel de presión ejercida por el material polimérico en la cabeza de extrusión.

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El solicitante ha observado también que encapsular parcialmente las fibras ópticas en una primera capa de material termoplástico extrusionado alrededor de un miembro central de refuerzo y a continuación recubrirlas con una segunda capa polimérica, como se describe en la patente GB 2.113.903 o la patente US 4.902.097, puede ser una de las causas de atenuación de la transmisión de señal en las fibras. En términos prácticos, se observó que empotrar las fibras en mayor o menor grado en una primera capa termoplástica, como se describe en las patentes anteriores para mantener las fibras en la configuración deseada alrededor de la zona de extrusión de la segunda capa, requiere ejercer sobre las 2

ES 2 205 598 T3 fibras una acción de cierta compresión mecánica, que de esta forma permanecen en el cable en un estado de tensión mecánica que, si es elevada, produce atenuación de la señal. Se observó también que es difícil mantener de forma continua esta compresión a un nivel bajo considerando las longitudes considerables, que alcanzan kilómetros, que se requieren en la fabricación de núcleos ópticos. 5

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El solicitante también observó que, en ausencia de cierto control sobre los parámetros de extrusión, como la temperatura del polímero fundido o la dimensión de la extrusora, la extrusión de la segunda capa polimérica sobre las fibras ópticas dispuestas alrededor del primer revestimiento puede causar una distribución no uniforme de la presión sobre las fibras, con el riesgo de alejar las fibras de su configuración deseada y aumentar la atenuación de la señal cuando el cable de transmisión se encuentra en funcionamiento. El solicitante ha encontrado que se puede realizar un cable “apretado” de forma simple y efectiva, donde una pluralidad de fibras ópticas se encapsulan en un núcleo de material polimérico que consiste por lo menos en dos capas concéntricas y contiguas de polímero. Este resultado se puede obtener por medio de disponer las fibras alrededor de un soporte central, de forma que se encuentran libres de la interficie formada entre las dos capas poliméricas contiguas y por medio de controlar los parámetros de extrusión de forma que se mantiene la configuración geométrica de las fibras en una posición predeterminada. Consiguientemente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones, que comprende por lo menos un soporte central revestido con una primera capa de revestimiento polimérico, una pluralidad de fibras ópticas dispuestas longitudinalmente alrededor del soporte y una segunda capa de revestimiento polimérico extrusionada alrededor de dicha primera capa y alrededor de dichas fibras ópticas, que comprende las siguientes etapas: a) disponer dichas fibras ópticas longitudinalmente alrededor de dicha primera capa de revestimiento polimérico de forma que las fibras ópticas son sustancialmente tangentes a la superficie del revestimiento y se encuentran separadas una de la otra en circunferencia de forma predeterminada; y b) extrusionar la segunda capa alrededor de dicha primera capa y alrededor de dichas fibras ópticas, manteniendo una condición de tangencia sustancial y de separación en circunferencia por lo menos hasta la salida de la extrusora, donde las temperaturas de dichas primera y segunda capa son como se definen en la reivindicación 1. En el curso de esta descripción, la frase “condición de tangencia sustancial de las fibras respecto al soporte” significa una configuración en la que las fibras se disponen en una posición de forma que la interficie entre las dos capas poliméricas no cruza las fibras. Esta condición comprende generalmente el caso en el que las fibras se disponen en contacto sustancial con la capa polimérica interior dispuesta alrededor del soporte central, y la condición en la que las fibras se encapsulan totalmente dentro de la segunda capa polimérica, situando de esta forma una capa delgada del segundo revestimiento polimérico entre las fibras ópticas y la primera capa de revestimiento. Esta tangencia sustancial se obtiene típicamente sin aplicar ninguna presión particular sobre las fibras, radialmente o longitudinalmente, para comprimir las fibras contra el soporte o encapsularlas parcialmente en su interior, como por ejemplo la de tipo mecánico ejercida por medio del equipo adecuado o la compresión que se obtiene bobinando la fibra de forma helicoidal bajo tensión alrededor del soporte. La expresión se utiliza también para significar que la fibra se encuentra en contacto sustancialmente tangencial con el soporte en cada sección transversal del núcleo óptico. En la presente descripción, la expresión “condición de separación predeterminada en circunferencia ” significa que las fibras se disponen en la entrada de la extrusora a una distancia mutua predeterminada alrededor de la circunferencia del soporte central revestido. El “mantenimiento de una condición de separación en circunferencia” por lo menos en lo que respecta al punto de salida de la extrusora significa que en cualquier caso las fibras dispuestas longitudinalmente sobre el soporte no deben tocarse las unas a las otras al final del proceso de extrusión. Idealmente la distancia entre las fibras al final del proceso de extrusión permanecerá sustancialmente igual que la que se estableció en la entrada de las fibras a la extrusora. Idealmente esta distancia predeterminada es aproximadamente la misma entre una fibra y la siguiente. Según una realización preferida, dicha cabeza de extrusión comprende una matriz hembra caracterizada por el hecho de que presenta una “rebaba” con valores predeterminados para la longitud “L” y el diámetro “D”, para mantener sustancialmente una condición de tangencia sustancial de las fibras al soporte y de separación relativa en circunferencia de las fibras hasta el punto de salida de la zona de extrusión de la segunda capa polimérica. En concreto, los valores de relación “L/D” se encontrarán entre 1 y 2, y preferiblemente entre 1,3 y 1,5. En la presente descripción, el término “rebaba” de la matriz hembra se utiliza para significar el tramo terminal de la cabeza de extrusión, típicamente de forma cilíndrica, a través del cual se estira el núcleo óptico. Según un aspecto preferido de la presente invención, dicha cabeza de extrusión comprende una matriz macho caracterizada por el hecho de que comprende una pluralidad de ranuras adecuadas dispuestas longitudinalmente a lo largo de la pared interior de dicha matriz macho para guiar y mantener las fibras ópticas en la posición de tangencia sustancial respecto al soporte. En concreto, las ranuras se disponen de forma que la distancia máxima entre dos ranuras opuestas, cerca de la salida de la matriz macho, se corresponde sustancialmente con la suma del diámetro del soporte y dos veces el diámetro de las fibras. 3

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Según otro aspecto preferido, el procedimiento se caracteriza por el hecho de que el núcleo óptico se recoge sobre un volante manteniendo una relación del empuje “K” sobre el soporte respecto al empuje de frenado “k” sobre cada fibra de entre 10 y 50, siendo los valores de dicha relación tales que al retirar dichos empujes “K” y “k” el alargamiento residual de la fibra que se debe compensar antes de que las fibras se sometan a compresión es por lo menos aproximadamente 0,02%, y preferiblemente aproximadamente 0,04%. De nuevo idealmente el procedimiento se caracteriza por el hecho de que la tasa de alimentación del soporte se encuentra entre 10 y 50 m/min.

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Con el procedimiento anterior es posible fabricar un núcleo de fibra óptica que comprende: - un soporte central revestido con una primera capa de revestimiento polimérico, - una pluralidad de fibras ópticas dispuestas longitudinalmente alrededor del soporte, y

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- una segunda capa de revestimiento extrusionada alrededor del soporte y alrededor de las fibras ópticas, definiéndose una interficie entre dicha primera y dicha segunda capa polimérica, encontrándose dichas fibras ópticas libres de la interficie formada entre las dos capas poliméricas y estando dispuestas en una configuración abierta alrededor del soporte. 20

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El término “configuración abierta” quiere significar típicamente que las fibras se disponen alrededor del soporte central sin un bobinado en hélice de tipo continuo. Por ejemplo, las fibras se pueden disponer de forma sustancialmente paralela al eje longitudinal del soporte central o en una configuración de hélice abierta, o sea con inversión de la dirección de bobinado, conocida también como una hélice de tipo “SZ”. Generalmente se prefiere una disposición paralela de las fibras. Téngase en cuenta que, en general, esta definición comprende configuraciones que comportan la ausencia de cualquier ceñido mecánico sustancial de las fibras alrededor del soporte central. Se logrará una comprensión más clara de la presente invención a partir del siguiente ejemplo de una realización y las figuras adjuntas, en las cuales:

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- la figura 1 muestra en sección transversal un núcleo óptico de un cable de telecomunicaciones del estado de la técnica; 35

- la figura 2 ilustra en sección transversal un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones según la presente invención; - la figura 3 muestra una vista esquemática longitudinal de una línea para la fabricación de un núcleo óptico de acuerdo con la presente invención;

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- la figura 4 muestra una vista frontal de la disposición de las poleas de giro de las fibras ópticas del núcleo; - la figura 5 muestra una planta esquemática de la ruta de las fibras ópticas entre las poleas de giro y la extrusora de la segunda capa termoplástica del núcleo óptico;

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- la figura 6 muestra una sección longitudinal de la extrusora de la segunda capa termoplástica; - la figura 7 muestra en sección longitudinal parcial una vista ampliada del elemento 23 de la matriz macho de la cabeza de extrusión, que concierne a la parte a través de la cual se guían las fibras y el soporte antes de la extrusión de la segunda capa termoplástica; y

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- las figuras 8 y 9 representan respectivamente las secciones de entrada y salida ampliadas de la superficie interna del elemento 23 de la matriz macho de la figura 7. 55

En la figura 1, se representa en sección transversal un núcleo óptico de tipo conocido para un cable de telecomunicaciones, identificado con el número 1.

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El núcleo comprende un miembro de refuerzo central 1, por ejemplo un hilo de acero o similar, revestido con una capa polimérica 2a. Una pluralidad de fibras ópticas 3, cada una provista de su propia capa de revestimiento de acrilato 4 (en una o más capas), se encuentran encapsuladas parcialmente en el material polimérico 2a, como se muestra en la figura 1. Otra capa polimérica 5a cubre la primera capa 2a y las fibras ópticas encapsuladas parcialmente en dicha primera capa.

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En la figura 2 se ilustra en sección transversal un núcleo óptico realizado según el procedimiento de la presente invención. El núcleo óptico comprende un soporte central, típicamente un miembro de refuerzo central 1, revestido con una capa polimérica 2. El miembro central de refuerzo puede ser, por ejemplo, un hilo de acero o resina reforzada con fibras de vidrio, materiales poliméricos de refuerzo adecuados (como poliamidas aromáticas, por ejemplo “kevlar”®), 4

ES 2 205 598 T3 fibras de carbono o similares. Ejemplos de polímeros adecuados para el revestimiento del miembro de soporte son resinas termoplásticas. Preferiblemente se utiliza un poliéster elastómero, que se comercializa bajo la marca comercial Hytrel® por ejemplo, particularmente Hytrel® 4056 y G3548W (Du Pont). 5

Una pluralidad de fibras ópticas 3, con sus capas de revestimiento 4 (típicamente de resina acrílica, en una o más capas) se disponen longitudinalmente alrededor de la capa 2, en una condición de tangencia sustancial entre el núcleo de soporte interno 6 y las fibras 3, y se encapsulan completamente dentro de una segunda capa polimérica 5, donde el polímero que constituye la segunda capa se selecciona entre los que se listan más adelante, siendo preferiblemente los mismos que los que se utilizan para el revestimiento 2.

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El módulo de curvatura (medido según el estándar ASTM D790) del material del que están fabricadas la capa interior 2 y la capa exterior 5 se encuentra preferiblemente entre 30 y 70 MPa. 15

El núcleo óptico comprende fibras ópticas dispuestas de forma sustancialmente tangencial a la sección transversal del núcleo, paralelas al eje del cable, preferiblemente con un número entre 2 y 12, siendo el diámetro de las fibras entre 240 y 270 µm. El miembro de refuerzo consiste en un hilo de acero con un diámetro de entre 0,5 y 0,7 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,65 mm.

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Preferiblemente el grosor de la capa de revestimiento interno 2 se encuentra entre 0,5 y 0,7 mm, dando un diámetro exterior del soporte 6 entre aproximadamente 1,4 y 1,8 mm. Según una realización preferida, en la que se contemplan 12 fibras ópticas alrededor del soporte 6, el revestimiento polimérico se dispone alrededor del miembro de refuerzo con un grosor radial constante, de forma que el diámetro del soporte 6 es aproximadamente 1,7 mm. 25

El revestimiento polimérico externo que encapsula las fibras ópticas es de un grosor radial preferiblemente entre 0,4 y 0,8 mm, dando al núcleo óptico un diámetro final de entre 2,5 y 3 mm, preferiblemente de 2,75 mm. 30

El núcleo óptico puede comprender otras capas protectoras de un material termoplástico y/o en forma de fundas metálicas delgadas.

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El núcleo se encuentra rodeado por una funda de material termoplástico (que no se representa) de entre 0,05 y 0,15 mm de grosor, por ejemplo 0,125 mm de grosor dando al núcleo un diámetro externo total de 3,00 mm. El material termoplástico se selecciona entre los que se conocen en la técnica comprendiendo, sin ser la lista en ningún modo exhaustiva, PBT, PP, poliamidas y polietilenos.

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Un ejemplo de fabricación del núcleo óptico comprende una primera etapa en la cual el núcleo de soporte interno 6, que consiste en el miembro central de refuerzo 1 revestido con la primera capa polimérica 2 (por ejemplo, un elastómero termoplástico, en concreto Hytrel®), se realiza de forma conocida que no se representa en las figuras, por ejemplo por extrusión de la capa de material polimérico 2 alrededor del soporte 1.

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En referencia a la figura 3, una planta del equipo para la fabricación del núcleo óptico comprende, en orden, un tambor 7 a partir del cual se desenrolla el soporte central 6, uno o más tampones 8, 8a y un miembro de frenado 9 para frenar el soporte 6, una o más poleas de giro 10, 11 para transportar a dichos primeros a través de un horno de rayos infrarrojos 12 para precalentamiento, y a continuación dentro de la extrusora 16. En paralelo, las fibras ópticas 3 se desenrollan por medio de medios de desenrollado de fibra óptica 14 y se transportan al interior de la extrusora 16. Un tanque de enfriamiento 17 se sitúa a la salida de la extrusora 16. Según una realización preferida, el núcleo óptico comprende 12 fibras ópticas guiadas dentro de la extrusora por medio de poleas adecuadas 15. Las poleas, representándose en detalle en las figuras 4 y 5 la disposición de las mismas una respecto de la otra y respecto al eje longitudinal de la extrusora, son frenadas de forma adecuada y se disponen a una distancia adecuada del eje longitudinal pasando a través del centro de la extrusora 16, para guiar las fibras en la entrada de la cabeza de extrusión a un ángulo adecuado α respecto al eje longitudinal, siendo este ángulo α menor que 3º, preferiblemente de aproximadamente 1,5º. La distancia “T” entre las poleas y la extrusora puede encontrarse entre aproximadamente 700 mm y aproximadamente 1500 mm, siendo preferiblemente de aproximadamente 1070 mm.

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Opcionalmente puede situarse otra extrusora 18 después del tanque de enfriado 17, para revestir el núcleo óptico con una cubierta de plástico, a su vez con su propio tanque de enfriamiento 19 situado después de esta extrusora. Siguiendo a la extrusora y al tanque asociado se encuentra un miembro de empuje 20, seguido por un tampón 21 y un puesto de recogida 22 para el núcleo óptico terminado. 60

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La extrusora 16, que se ilustra en sección longitudinal esquemática en la figura 6, comprende una matriz macho 22 a través de la cual se forzarán el soporte y las fibras ópticas y que comprende la parte 23 (que se ilustra en detalle en las figuras 7-9) adaptada para disponer las fibras en la configuración deseada alrededor del soporte central, una matriz hembra 24, que comprende la rebaba 25, y uno o más canales 26 a través de los cuales se transporta en primer lugar el material fundido hasta la zona 27 rodeada por las dos matrices arriba mencionadas, y a continuación se aplica al soporte y las fibras cuando salen de la cavidad de la parte 23 de la matriz macho y sobre la zona de la rebaba 25. Preferiblemente, la cavidad interior de la parte 23 de la matriz macho varía gradualmente, como se representa 5

ES 2 205 598 T3 por medio de la línea escalonada de la figura 7, determinándose por los dos valores de las secciones transversales de entrada y salida que se muestran en las figuras 8 y 9. 5

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En mayor detalle, la cavidad interna comprende una pluralidad de ranuras longitudinales 28, 29, 28’, 29’ adaptadas para guiar gradualmente las fibras ópticas cuando se desplazan a través de la extrusora hasta que alcanzan una posición de tangencia sustancial entre las fibras y el soporte a la salida de la matriz macho. Según una realización preferida, las ranuras son en número de 12. En concreto, la distancia entre las paredes exteriores radialmente de dos ranuras opuestas diametralmente 28, 29 presenta un primer valor “P1 ” de la sección de entrada y un segundo valor “P2 ” menor que el primero, en la sección de salida, en relación con las ranuras 28’, 29’.

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Más específicamente, el segundo valor se predetermina para asegurar que las fibras ópticas, por lo menos a la salida de la estructura, mantienen una condición de tangencia sustancial con el soporte hasta la zona de extrusión de la segunda capa polimérica.

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Esta condición se determina por el hecho de que la distancia máxima “P2 ” entre dos ranuras opuestas diametralmente 28’ y 29’ en la sección de salida de la pared tubular se corresponde sustancialmente con la suma del diámetro externo del soporte y dos veces el diámetro de las fibras. En el caso de un soporte con un diámetro de 1,7 mm y para fibras de diámetro 0,25 mm, esta distancia será por tanto de aproximadamente 2,2 mm.

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El valor “P1 ” de la sección de entrada se fija en relación a la longitud de la parte de matriz macho 23 y al ángulo α formado por las fibras ópticas con el eje longitudinal de la extrusora, para mantener dicho ángulo α también sustancialmente constante en la cavidad interior de la matriz macho. Por ejemplo, en el caso anterior donde el valor de “P2 ” es aproximadamente 2,3 mm, para un ángulo α de aproximadamente 1,5º y una matriz macho de longitud aproximada 10 mm, “P1 ” tendrá un valor de aproximadamente 2,8 mm. La rebaba 25 de la matriz hembra es típicamente un cilindro caracterizado por valores dados de la relación de la longitud “L” con el diámetro “D”, típicamente entre 1 y 2 a 1.

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Según los valores de relación “L/D” indicados, los valores de longitud “L” son entre 2 y 6 mm y los valores del diámetro “D” entre 2 y 4 mm. 35

Preferiblemente, la relación “L/D” se encuentra aproximadamente entre 1,3 y 1,5, donde el valor preferido es aproximadamente 1,38. La longitud “L” de la rebaba en preferiblemente entre 3 y 5 mm, donde existe una preferencia concreta para una longitud de aproximadamente 4 mm. El diámetro “D” se encuentra preferiblemente entre 2,2 y 3,6 mm respectivamente, con preferencia concreta para un diámetro de aproximadamente 2,9 mm.

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La longitud L0 es aproximadamente 100 mm y la distancia L1 entre el extremo de la matriz macho y la rebaba de la matriz hembra se encuentra entre 1 mm y 4 mm, y preferiblemente es 2 mm.

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El diámetro de la pared interna de la matriz macho (P3 ), respecto a la cual se orientan radialmente las ranuras, es del mismo valor en las secciones de entrada y de salida de las figuras 8 y 9, siendo ligeramente mayor que el diámetro del soporte que se fuerza a pasar a través de ella, típicamente de 0,1 a 0,2 mm mayor. Por ejemplo, para un soporte con diámetro de 1,7 mm, se utilizará preferiblemente una matriz macho con un diámetro interno de 1,8 mm. Según una realización preferida, los centros de las ranuras de la sección de entrada se alinean sobre una circunferencia con un diámetro P4 de aproximadamente 2,5 mm y los centros de las ranuras de la sección de salida se alinean sobre una circunferencia con un diámetro P5 de aproximadamente 2,0 mm.

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La temperatura de extrusión de la segunda capa polimérica será tal que no afecte negativamente al posicionamiento de las fibras ópticas alrededor del soporte. Más específicamente, la temperatura de extrusión será tal que se asegure una viscosidad suficientemente baja del polímero, para evitar que las fibras se desplacen de sus posiciones relativas, tanto en la dirección axial como a lo largo de la circunferencia. La temperatura de extrusión se ajusta por tanto para tener un polímero con una viscosidad de aproximadamente 680 Pa·s o menor, medida con una velocidad de cizallamiento de 100 seg−1 , preferiblemente menor que aproximadamente 500 Pa·s, siendo preferida concretamente una viscosidad de aproximadamente 400 Pa·s. Por ejemplo, si se utiliza Hytrel 4056 para el polímero de revestimiento, para obtener un polímero de viscosidad suficientemente baja, la temperatura de extrusión (medida a la salida de las matrices) será por lo menos 220ºC (viscosidad de aproximadamente 660 Pa·s; velocidad de cizallamiento de aproximadamente 100 seg−1 ), preferiblemente por lo menos 240ºC (viscosidad de aproximadamente 450 Pa·s), siendo preferida concretamente una temperatura de aproximadamente 250ºC (viscosidad de aproximadamente 370 Pa·s). Por el contrario, puesto que temperaturas excesivas pueden causar la descomposición del material que constituye el revestimiento protector de las fibras, basado típicamente en acrilatos, la temperatura se mantiene preferiblemente por debajo de 300ºC, preferiblemente por debajo de 280ºC.

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En referencia a las figuras, a continuación se describe un ejemplo de una realización del núcleo óptico según la presente invención, donde se utiliza un material elastómero, más específicamente Hytrel® (Du Pont), como material termoplástico para ambas capas de revestimiento. 6

ES 2 205 598 T3 El soporte, en este caso un hilo de acero revestido con una primera capa de material polimérico, se desplaza a una velocidad de línea constante, preferiblemente entre 10 y 50 m/min, y es frenado con un valor de frenado predeterminado, típicamente entre 1 y 5 kg. 5

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Según una realización preferida especialmente, la velocidad de línea es 14 m/min y el valor de frenado de soporte es 2,5 kg. Inicialmente el soporte se lleva al interior del horno de precalentamiento 12, preferiblemente de tipo infrarrojo, regulado a una temperatura de entre 600 y 900ºC, preferiblemente 750ºC aproximadamente, para llevar el soporte a una temperatura de aproximadamente 120-130ºC. La temperatura de esta capa polimérica debería mantenerse por lo menos a 20ºC, preferiblemente por lo menos a aproximadamente 30ºC, por debajo de la temperatura de fusión del polímero. Esto permite extrusionar la capa exterior a una temperatura suficientemente elevada para tener la viscosidad deseada, sin causar la fusión de la capa interior y el empotrado parcial consiguiente de las fibras en el interior de dicha capa interior.

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El soporte precalentado se alimenta a continuación en el centro del medio de desenrollado de las 12 poleas que soportan las fibras ópticas desenrolladas por la tracción a la que se someten y se somete a una fuerza de frenado, estando los valores de la misma correlados con los del empuje sobre el soporte y que se encuentran entre 50 y 250 g. Ventajosamente, la relación del frenado “K” sobre el soporte con el frenado “k” sobre las fibras se encuentra entre 10 y 50. Los valores de la relación “K/k” se encuentran predeterminados convenientemente de forma que, al retirar el empuje sobre el soporte y sobre las fibras, el alargamiento residual de las fibras ópticas que se debe compensar antes de que se sometan a compresión es por lo menos igual a aproximadamente 0,02%.

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Las fibras y el soporte son alimentados en el interior de la matriz macho 22 hacia la zona de la rebaba 25 donde se extrusiona la segunda capa de material polimérico. Las fibras ópticas se guían adecuadamente en la pared tubular de la parte 23 por medio de las ranuras longitudinales 28, 29 (figuras 7-9) formando superficies radiales de contención para las fibras de forma que primero se acercan gradualmente al soporte y a continuación adquieren allí la condición de tangencia sustancial por lo menos hasta el punto de salida de la matriz macho (figura 9) a través de las ranuras 28’, 29’. Las fibras ópticas salen de la matriz macho 22 en la posición de tangencia sustancial respecto al soporte y con la separación recíproca en circunferencia impuesta por las ranuras longitudinales, y se desplazan con el soporte hasta la rebaba 25 de la matriz hembra 24, donde se revisten con la segunda capa polimérica que procede del canal 27. La rebaba 25 de la matriz hembra se caracteriza por los valores de longitud y diámetro antes presentados. Preferiblemente, la temperatura de la segunda capa polimérica, medida a la salida de las matrices, se encuentra entre 220ºC y 280ºC, donde la temperatura preferida concretamente se encuentra entre 240ºC y 260ºC, siendo la temperatura más preferida 250ºC. A la salida de la extrusora, en el caso en el que la segunda capa polimérica es la última parte del núcleo óptico, el soporte con las fibras encapsuladas en la capa polimérica se desplaza dentro del tanque de enfriamiento y a continuación hasta la etapa de recogida.

45

El núcleo 6 se enfría en agua a una temperatura predeterminada en el tanque 11. En concreto, el solicitante ha observado que, para mantener las fibras ópticas sustancialmente tangenciales al soporte, como se desea, es ventajoso enfriar el núcleo hasta una temperatura entre 20 y 80ºC, y preferiblemente entre 40ºC y 60ºC. 50

55

Cuando se contempla el revestimiento del núcleo óptico con otra capa de revestimiento, el soporte con las fibras ópticas encapsuladas en la segunda capa se desplaza a través de otra extrusora donde se recubre con una cubierta termoplástica, por ejemplo de una resina de poliamida. El núcleo óptico, completado con la cubierta termoplástica, se enfría a continuación en el tanque como ya se ha visto. Finalmente el núcleo resultante se desplaza, por medio del miembro de estirado 20, a través del tampón 21 y se recoge sobre el soporte de recogida 22.

60

Utilizando el procedimiento arriba descrito, se realizaron dos núcleos ópticos, alterando la longitud “L” de la rebaba 25 de la matriz hembra, y manteniendo constantes todos los demás parámetros. En concreto, para ambos núcleos ópticos del ejemplo, se utilizaron los siguientes materiales:

65

- miembro central de refuerzo: acero, diámetro 0,65 mm; - primera capa de revestimiento: Hytrel® 4056, grosor 0,525 mm; 7

ES 2 205 598 T3 - 12 fibras ópticas (diámetro 240 µm) revestidas con resina acrílica; - segunda capa de revestimiento: Hytrel® 4056, grosor 0,525 mm. 5

Para la extrusión se utilizó una extrusora Bandera® 30 con una cabeza de extrusión caracterizada por los siguientes parámetros: - diámetro P1 a la entrada de la matriz macho: 2,8 mm

10

- diámetro P2 a la salida de la matriz macho: 2,3 mm - longitud L0 de la matriz macho: 100 mm - distancia L1 entre la matriz macho y la rebaba de la matriz hembra: 2 mm

15

- diámetro de la rebaba de la matriz hembra: 2,9 mm - longitud L de rebaba: 1mm o 4 mm (ver tabla) 20

Los parámetros de la línea de extrusión eran los siguientes: - velocidad de línea: 14 m/min; - frenado de fibras ópticas: 100 g;

25

- frenado de soporte: 2,5 o 6,0 kg (ver tabla). La temperatura de extrusión para la segunda capa de Hytrel® se estableció en 230ºC. 30

35

El tanque de enfriamiento se encontraba aproximadamente a 150 mm de la extrusora y la temperatura del agua era aproximadamente 50ºC o 80ºC (ver tabla). Se verificó el comportamiento bajo ciclos térmicos comprendidos entre valores máximo y mínimo respectivamente de +60ºC y -30ºC, simulando los valores de temperatura extremos a los cuales puede estar sujeto el cable durante su vida, por ejemplo durante el almacenamiento en la fábrica, carga, transporte, y tendido según el siguiente procedimiento: - el núcleo óptico, con longitud mínima de 3 km, se bobina sobre un tambor y se coloca en una cámara climática con circulación de aire forzada;

40

- se establece la temperatura deseada, asegurando que se alcanzan las condiciones de calentamiento por medio de medir la resistencia a la corriente continua del miembro central (hasta que el valor de resistencia medido se vuelve constante); 45

50

- una vez se ha alcanzado la temperatura deseada, el núcleo óptico se deja bajo estas condiciones durante un mínimo de 24 h; - se verifica la atenuación de la señal transmitida por la fibra por medio de medir la dispersión con OTDR a una longitud de onda de 1550 nm; las medidas se realizan en ambos extremos de la fibra, y la atenuación se toma como la media de las dos medidas; - el ciclo térmico requiere 6 medidas de atenuación, respectivamente a 60ºC, 0ºC, -20ºC, -30ºC, 60ºC y 20ºC. Los resultados se muestran en la tabla siguiente:

55

60

65

8

ES 2 205 598 T3 Atenuación (dB/km) medida a una temperatura de (ºC)

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

“L” (mm)

B (kg)

T (ºC)

+60

0

-20

-30

+60

+20

1

2,5

50

0,199

0,208

0,227

0,24

0,209

0,196

4

2,5

50

0,191

0,190

0,189

0,188

0,196

0,190

1

2,5

80

0,212

0,262

0,338

0,354

0,223

0,218

4

2,5

80

0,199

0,192

0,192

0,192

0,200

0,193

1

6,0

50

0,224

0,282

0,341

0,360

0,241

0,232

4

6,0

50

0,200

0,191

0,194

0,196

0,198

0,193

L = Longitud de la rebaba de la matriz de extrusión B = Frenado del soporte T = Temperatura del agua de enfriamiento Los resultados que se muestran en la tabla ilustran una mejora de los valores de atenuación que se pueden obtener en las fibras ópticas del núcleo óptico cuando se utiliza una cabeza de extrusión para la segunda capa de Hytrel® que presenta una longitud de rebaba “L” de 4 mm a diferencia de los valores de atenuación que se pueden obtener con el valor de 1 mm, manteniéndose iguales todas las otras dimensiones de la cabeza de extrusión. Más concretamente, debería observarse que el valor medio de atenuación medida para las fibras en núcleos según la presente invención es en cualquier caso menor o igual a 0,200 dB/km. Además, la diferencia entre los valores medios máximo y mínimo medidos durante el ciclo térmico es menor que 0,01 dB/km. Como ha observado el solicitante, el procedimiento según la presente invención permite minimizar las presiones mecánicas producidas sobre las fibras durante la fabricación del núcleo óptico. La ventaja de esto es la ausencia sustancial de presiones mecánicas externas ejercidas sobre las fibras ópticas, y el control de la presión del material polimérico que fluye en forma plástica a través de la cabeza de extrusión, automáticamente significa que se mantendrán las características de las fibras ópticas y que, como resultado, se producirá una reducción de las causas responsables normalmente de producir atenuación de la señal óptica transmitida por las fibras. Más concretamente, como ha observado el solicitante, la condición de tangencia sustancial se obtiene ventajosamente por medio de guiar las fibras en ranuras especiales y manteniendo la condición de tangencia sustancial durante la extrusión de la segunda capa polimérica, evitándose también de esta forma los desplazamientos sustanciales de las fibras alrededor del soporte. Se observó en concreto que esta condición se puede lograr utilizando un valor adecuado para la relación de longitud axial “L” de la rebaba de la matriz hembra respecto a su diámetro “D”, preferiblemente adoptando también un valor dado de temperatura de extrusión. Por ejemplo, valores excesivamente altos para la relación “L/D” (debido por ejemplo a longitudes de rebaba que son demasiado largas en relación con el diámetro) pueden aumentar la presión del material polimérico en el interior de la cabeza de extrusión hasta un valor tal que las fibras se desplazan de su configuración deseada de tangencia y de separación alrededor de la circunferencia. Por otro lado, una temperatura de extrusión demasiado baja puede comportar también este inconveniente, debido a la excesiva viscosidad del polímero. Se observó también que si la relación “L/D” es demasiado baja (por ejemplo, debido a longitudes insuficientes en relación con el diámetro), se puede obtener solamente un revestimiento parcial o no uniforme de las fibras ópticas, típicamente debido a la variación demasiado rápida de la presión del material polimérico que sale de la cabeza de extrusión al ambiente circundante. El solicitante ha observado también que establecer la temperatura del tanque de enfriamiento a un valor de por lo menos 20ºC ayuda también a mantener el grado requerido de revestimiento sobre las fibras. La razón de esto es que mantener la temperatura del agua de enfriamiento por encima de este valor evita el enfriamiento excesivo de la parte más externa del núcleo en comparación con la parte más interna, con la contracción resultante de la parte externa. En una situación como ésta, puede ocurrir que el material plástico dispuesto alrededor de las fibras ópticas se estire hacia fuera para compensar el volumen de material que se pierde como consecuencia de la contracción de la parte externa. Esto produce un desplazamiento consiguiente de las fibras ópticas desde su configuración geométrica ordenada, lo cual puede resultar en excesos de presión localizados sobre las fibras y la consiguiente atenuación de la señal transmitida por la fibra. La presente invención no se limita estrictamente a lo que se ha descrito anteriormente sino que también comprende todas las soluciones y alternativas constructivas que entran en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

9

ES 2 205 598 T3 Por ejemplo, las fibras ópticas se podrían aplicar al soporte en una configuración de tipo “SZ” en lugar de paralelas al eje longitudinal central del núcleo. 5

Según una variación posible del procedimiento según la presente invención, la configuración “SZ” puede producirse por medio de giros alternados de las fibras utilizando una matriz macho giratoria en direcciones opuestas, o por ejemplo causando oscilaciones del hilo central antes de la cabeza de extrusión. Un núcleo óptico realizado según la presente invención puede ser parte, por ejemplo, de un cable de telecomunicaciones submarino que comprende además los siguientes elementos:

10

- un elemento de refuerzo de resistencia a la tensión de estiramiento, que comprende típicamente uno o más anillos de hilo de acero; 15

- una cubierta hermética soldada longitudinalmente (de cobre, por ejemplo), que actúa opcionalmente como conductor eléctrico en el caso de cables para sistemas repetidores o amplificadores; - relleno sobre el módulo óptico y entre los hilos de refuerzo para evitar la penetración longitudinal de agua, utilizando sustancias de viscosidad adecuada, preferiblemente que se expanden con la humedad y que aceptan hidrógeno;

20

- una cubierta exterior de aislamiento, de polietileno por ejemplo; - donde es necesario, dependiendo de la profundidad a la que se tiende el cable, un blindaje de protección.

25

El núcleo óptico se puede utilizar con ventaja en otras aplicaciones de estructura de cable, como por ejemplo cables terrestres, cuerdas de seguridad y similares, en combinación con los elementos específicos de refuerzo y/o funcionales contemplados para cada aplicación.

30

35

40

45

50

55

60

65

10

ES 2 205 598 T3 REIVINDICACIONES

5

10

15

20

1. Procedimiento para la fabricación de un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones, que comprende por lo menos un soporte central con una primera capa de revestimiento polimérico, una pluralidad de fibras ópticas dispuestas longitudinalmente alrededor del soporte y una segunda capa de revestimiento polimérico extrusionada alrededor de dichas fibras ópticas, que comprende las etapas de: a) disponer dichas fibras ópticas longitudinalmente alrededor de dicha primera capa de revestimiento polimérico de forma que las fibras ópticas son sustancialmente tangentes a la superficie de dicho revestimiento y se encuentran separadas mutuamente en circunferencia de una forma predeterminada; y b) extrusionar la segunda capa polimérica alrededor de dicha primera capa y alrededor de dichas fibras ópticas, manteniendo una condición de tangencia sustancial y separación en circunferencia por lo menos hasta la salida de la extrusora, donde la temperatura de la primera capa polimérica se mantiene por lo menos 30ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero antes de la extrusión de la segunda capa polimérica sobre la misma, y dicha segunda capa se extrusiona a una temperatura a la cual dicho polímero presenta una viscosidad de aproximadamente 680 Pa·s o menor, medida con una velocidad de cizallamiento de 100 seg−1 . 2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que dicha segunda capa se extrusiona a una temperatura a la cual dicho polímero presenta una viscosidad menor que aproximadamente 500 Pa·s.

25

3. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que dicha segunda capa se extrusiona a una temperatura a la cual dicho polímero presenta una viscosidad de aproximadamente 400 Pa·s. 4. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que dicha temperatura de dicha segunda capa es por lo menos 220ºC o mayor.

30

35

40

5. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que dicha temperatura de dicha segunda capa es desde 220ºC hasta 280ºC. 6. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que dicha extrusora comprende una matriz hembra caracterizada por el hecho de que presenta una “rebaba” con valores predeterminados para la longitud “L” y el diámetro “D”, de forma que se mantenga sustancialmente una condición de tangencia sustancial entre las fibras y el soporte y de separación relativa en circunferencia hasta la salida de la zona de extrusión de la segunda capa polimérica. 7. Procedimiento según la reivindicación 6 caracterizado por el hecho de que los valores de la relación “L/D” se encuentran entre 1 y 2. 8. Procedimiento según la reivindicación 6 caracterizado por el hecho de que los valores de la relación “L/D” se encuentran entre 1,3 y 1,5.

45

9. Procedimiento según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que la longitud “L” de la rebaba se encuentra entre 2 y 6 mm y el diámetro “D” se encuentra entre 2 y 4 mm. 10. Procedimiento según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que la longitud “L” de la rebaba se encuentra entre 3 y 5 mm y el diámetro “D” se encuentra entre 2,2 y 3,6 mm.

50

55

60

65

11. Procedimiento según la reivindicación 2 donde dicha extrusora comprende una matriz macho caracterizada por el hecho de que comprende una pluralidad de ranuras dispuestas longitudinalmente de forma adecuada a lo largo de la pared interna de dicha matriz macho para guiar y mantener las fibras ópticas en la posición de sustancial tangencia con el soporte. 12. Procedimiento según la reivindicación 11 donde las ranuras se disponen de forma que la máxima distancia entre dos ranuras opuestas, cerca de la salida de la matriz macho, corresponde sustancialmente a la suma del diámetro del soporte y dos veces el diámetro de las fibras. 13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que el núcleo óptico se enfría después de la extrusión en un tanque de enfriamiento que contiene agua a una temperatura entre aproximadamente 20ºC y aproximadamente 80ºC. 14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que el núcleo óptico se recoge sobre un volante manteniendo una relación del empuje “K” sobre el soporte respecto al empuje de frenado “k” sobre cada fibra de entre 10 y 50, siendo los valores de esta relación tales que después de la retirada de dichos empujes “K” y “k” el alargamiento residual de la fibra que se debe compensar antes de que las fibras se sometan a compresión es por lo menos aproximadamente 0,02%. 11

ES 2 205 598 T3 15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que la velocidad de alimentación del soporte es entre 10 y 50 m/min. 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluida en la mencionada reserva. 12

ES 2 205 598 T3

13

ES 2 205 598 T3

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ES 2 205 598 T3

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ES 2 205 598 T3

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ES 2 205 598 T3

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