SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR UN COMPONENTE ESTRUCTURAL COMPUESTO DE CABLE DE FIBRA OPTICA,

TALES COMO MIEMBROS DE REFUERZO, TUBOS DE RELLENO, VARILLAS DE CARGA, CAMISAS Y NUCLEOS RANURADOS. LOS COMPONENTES ESTRUCTURALES COMPUESTOS SE OBTIENEN POR CO - EXTRUSION DE UN POLIMERO CRISTALINO LIQUIDO TERMOTROPICO (PCLT) Y UN MATERIAL DE MATRIZ TERMOPLASTICA DENTRO DEL COMPONENTE ESTRUCTURAL COMPUESTO, POR LO QUE LAS FIBRILAS DE REFUERZO DEL PCLT SE DISPERSAN EN EL MATERIAL DE LA MATRIZ TERMOPLASTICA. LAS FIBRILAS DE REFUERZO DE PCLT SUFREN UN ELEVADO NIVEL DE ORIENTACION INDUCIDA POR EL PROCESO, SE LES PROPORCIONA UNA ELEVADA RELACION ENTRE LONGITUD Y ANCHURA Y DIAMETROS PEQUEÑOS. EL COMPONENTE ESTRUCTURAL COMPUESTO TIENE UN MODULO ELEVADO. LAS FIBRILAS DE REFUERZO DE PCLT DEBEN OBTENERSE DEL TIPO CONTINUO O DISCONTINUO

Antecedentes de la invención

Campo Técnico

Esta invención se refiere a cables de fibra óptica y componentes estructurales para dichos cables. Más particularmente, esta invención se refiere a los cables de la fibra óptica formados a partir de componentes estructurales compuestos que contienen refuerzos de polímeros cristalinos líquidos termotrópicos que se forman in situ con una matriz.

Técnica anterior

Los cables de fibra óptica se han utilizado en la industria de las comunicaciones durante años para transmitir la información con tasas muy altas a largas distancias. En un cable de fibra óptica la información se transporta en forma de señales de luz a través de fibrillas de vidrio con un diámetro del orden de 100 micrometros. Estas fibrillas están protegidas del medio ambiente y tensiones externas por las estructuras de cable en el que se alojan. [0003] En el diseño de estructuras de cable de fibra óptica, es importante asegurarse de que las tensiones asociadas a la instalación del cable y el entorno operativo no interfieran con las prestaciones de la fibra óptica. En general, se incorporan materiales de refuerzo dentro de los diseños de estructura del cable con el fin de prevenir que las fibrillas se vuelvan tensas por el estrés durante la instalación o por medios mecánicos o térmicos experimentados durante el funcionamiento. Los materiales típicos de refuerzo utilizados en cables tienen altos módulos y bajo coeficiente de expansión térmica (CTE). Los materiales de refuerzo opcionales han incluido el acero, fibrillas de vidrio o hilos, compuestos reforzados de vidrio, hilos de poliéster y fibrillas de aramida o hilos. Las fibrillas de aramida o hilos se utilizan comúnmente como materiales de refuerzo, ya que ofrecen la mejor combinación de propiedades mecánicas y de peso, pero estos materiales también se caracterizan por tener un alto coste. Las fibrillas de aramida y hilos se fabrican usando polímeros que se clasifican como polímeros cristalinos líquidos (LCP). Los polímeros cristalinos líquidos se caracterizan por la facilidad con la que ocurre la orientación molecular durante los procesos de fusión o solución, dando lugar a la posibilidad de obtener buenas propiedades mecánicas en el proceso o dirección de máquina. Sin embargo, debido al muy alto punto de fusión de los materiales poliméricos empleados, el proceso convencional de fusión de LCPs de aramida no es posible. Para producir hilos de aramida que contienen LCP son necesarios equipos y tecnología de procesamiento especial. Este equipo de procesamiento especial no puede ser prácticamente incorporado a un proceso de fabricación de fibra óptica por cable. Como resultado de ello, los hilos de aramida se fabrican por separado y luego se incorporan a una estructura de cable como parte de una etapa adicional de fabricación. La incorporación de componentes o etapa de fabricación añade costes y complejidad al procedimiento de producción.

Breve descripción de la invención

Es objeto de la presente invención proporcionar un tubo de protección de cable de fibra óptica hecho de un material compuesto que contiene refuerzos en polímeros cristalinos líquidos termotrópicos. [0005] Otro objetivo de la presente invención es la de proporcionar un método para fabricar un tubo de protección termoplástico de cables de fibra óptica que está altamente orientado, que presenta incorporados en él materiales de polímero cristalino líquido termotrópico de alto módulo. [0006] Otro objeto más de la presente invención es el de proporcionar un método para hacer un polímero termoplástico de base para un tubo de protección de cable de fibra óptica con una buena resistencia, un bajo coeficiente de expansión térmica, y buena capacidad de transformación. [0007] Estos objetivos se alcanzan, al menos en parte, mediante co-extrusión de, al menos, un polímero termoplástico de polímero convencional y un polímero cristalino líquido termotrópico a un tubo de protección para un cable de fibra óptica que tiene una matriz termoplástica con un polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) disperso en la misma, en donde las fibrillas tienen un diámetro de hasta aproximadamente 100 micras y una proporción longitud a diámetro (relación de aspecto) de, al menos, 10 a 1 (10:1). [0008] Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción detallada siguiente en relación con los dibujos que se acompañan y las reivindicaciones que se adjuntan.

Breve descripción de las figuras

Los dibujos, no dibujados a escala, incluyen: Figura 1, es un diagrama que ilustra la sección transversal de un tubo de protección de un cable de fibra formado a partir de un material compuesto que contiene refuerzos en polímero cristalino líquido termotrópico que se forman in situ; Figura 2 es un diagrama de corte transversal que ilustra un cable de fibra óptica que tiene elementos de refuerzo (no acordes a la invención) y formado a partir de un material compuesto que contiene refuerzos de fibrillas de polímeros cristalinos líquidos termotrópicos que se forman in situ con la matriz;

Figura 3, es un diagrama de la sección transversal de un revestimiento reforzado con fibrillas ópticas (no acordes a la invención), estando formados los miembros de refuerzo a partir de la matriz termoplástica con fibrillas de polímeros cristalinos líquidos en él; Figura 4 es un diagrama de la sección transversal de un cable reforzado con ranuras de tipo base de la fibra óptica (no acordes a la invención), estando formado el núcleo ranurado a partir de la matriz termoplástica con las fibrillas de polímeros cristalinos líquidos en ella; Figura 5, es una micrografía electrónica que ilustra la morfología de fase de un refuerzo TLCP y fibrillas LCP que tienen diámetros por debajo de 10 micrometros; Figura 6A, que es un diagrama esquemático de un proceso de doble extrusión que se puede utilizar para producir componentes estructurales compuestos de fibra óptica que contiene refuerzos cristalinos líquidos termotrópicos; Figura 6B, es un diagrama esquemático de un proceso de extrusión de dos etapas en donde los polímeros cristalinos líquidos termotrópicos son granulados y luego incorporados a la corriente de masa fundida de un material de matriz termoplástica; Figura 6C, es una vista en sección transversal del aparato de inyección para proporcionar una pluralidad de corrientes de masa fundida de termoplásticos cristalinos líquidos dentro de la matriz termoplástica de fusión. Figura 6D, que es una vista en planta del inyector. FIG. 7, es una ilustración gráfica que compara módulos de elasticidad a tracción de un copolímero de polipropileno de impacto nucleado puro, de polímeros cristalino líquido termotrópicos puro y de la fase de polímero cristalino líquido termotrópico puro de un material compuesto producido utilizando una relación de reducción de 20:1; y Figura 8, es una ilustración gráfica de los efectos de las diferentes condiciones del proceso en el módulo de tubos de protección elaborados mediante un procedimiento de dos etapas donde la corriente de masa fundida compuesta se granula y después se procesa utilizando tecnología de extrusión convencional.

Descripción detallada de la invención

La figura 1 ilustra un típico tubo de protección de cable de fibra óptica para un cable de la variedad de tubo suelto. De acuerdo con la presente invención, el tubo de protección 10 ilustrado en la figura 1, se forma a partir de un material compuesto que comprende un material de matriz termoplástico 12 que tiene fibrillas de refuerzo de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) 14 incorporadas al mismo. El tubo de protección 10 aloja las fibrillas ópticas 16. La figura 2 ilustra un miembro estructural de cable, tal como un tubo de protección, que comprende una cubierta 22 que tiene miembros de refuerzo en forma de barra 24 incorporados en la misma. Los miembros de refuerzo 24 no conformes a la invención, se forman a partir de un material de matriz termoplástico 26 que contiene fibrillas TLCP de refuerzo 28. La figura 3 ilustra un cable trenzado de fibra óptica 30 que tiene una pluralidad de tubos de protección 10 alojando las fibras ópticas contenidas (no mostrado) dentro de una cubierta exterior 22. Un miembro resistente 23, no acorde con la invención, se encuentra contenido también dentro de la cubierta exterior 22. El miembro resistente se forma a partir de una matriz termoplástica 25 que tiene fibrillas de TLCP 27 dispersadas en la misma. Los tubos de protección 10 también se pueden formar como se describió anteriormente y se ilustra en la... [Seguir leyendo]

1. Tubo de protección para un cable de fibra óptica, comprendiendo dicho tubo una matriz de polímero termoplástico que tiene fibrillas de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) dispersas en ella, teniendo dichas fibrillas un diámetro superior a 100 µm y una proporción longitud a diámetro (relación de aspecto) de, al menos, 10 a 1 (10:1).

2. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) es un polímero aromático.

3. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico es un poliolefina.

4. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico es un copolimero de polipropileno y etileno.

5. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico es un homopolímero de polipropileno.

6. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el homopolímero de polipropileno tiene una microestructura de polímeros de cadena que es isotáctica.

7. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico contiene un homopolímero de polietileno.

8. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el homopolímero de polipropileno se selecciona de entre el grupo consistente en polietileno de alta densidad, de media densidad y de baja densidad.

9. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico comprende un terpolímero de propileno, de etileno, y, al menos, un monómero olefínico.

10. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la poliolefina contiene del 0,05 al 1% en peso de un agente nucleante.

11. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el agente nucleante se selecciona de entre el grupo consistente en sucinato de sodio, glutarato de sodio, caproato de sodio, benzoato de sodio, estearato de sodio y benzoato de potasio.

12. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, además incluye una material de relleno seleccionado a partir del grupo que contiene talco, carbonato de calcio, negro de carbono, mica, vidrio y caolín.

13. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el copolímero contiene del 2 al 14% en peso de monómero etileno.

14. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el copolímero contiene, al menos, el 2% en peso de monómero etileno.

15. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el copolímero contiene, al menos, el 14% en peso de monómero etileno.

16. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico es un poliéster.

17. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el poliéster es tereftalato de poli butileno (PBT).

18. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la matriz de polímero termoplástico es una poliamida selecciona de entre el grupo consistente en nylon 6, nylon 6-6 y nylon 12.

19. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibrillas del polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) contenidas en el mismo son de longitud esencialmente continua.

20. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que a la masa fundida compuesta, se añade un agente de compatibilidad compuesto para promover la adhesión entre el polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) y la matriz del polímero termoplástico.

21. Tubo de protección de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibrillas de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) contenidas en él se encuentran orientadas en dirección longitudinal.

22. Método para fabricar un tubo de protección para un cable de fibra óptica, comprendiendo dicho tubo una matriz de polímero termoplástico que contiene un polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) disperso en ella, comprendiendo dicho método las etapas consistentes en:

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

**(Ver fórmula)**

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protección; en el que la pluralidad de corrientes de masa fundida de polímeros cristalino líquido termotrópico forma fibrillas de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) embebidas en una matriz de polímero termoplástico, teniendo dichas fibrillas un diámetro de hasta 100 µm y una proporción longitud a diámetro (relación de aspecto) de, al menos, 10 a 1 (10:1).

23. Método de acuerdo con la reivindicación 22, en el que después de inyectar la pluralidad de corrientes de masa fundida de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) en la corriente de masa fundida de polímero termoplástico de matriz, se lleva a cabo una etapa adicional, comprendiendo dicha etapa adicional, hacer pasar la corriente de masa

fundida compuesta a través de uno o más dispositivos de mezcla que dividen las corrientes de masa fundida de polímero cristalino líquido termotrópico (TLCP) iniciales en corrientes de masa fundida de polímero cristalino líquido termotrópico adicionales.

24. Método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que la corriente de masa fundida compuesta se pasa a través de

5 un suficiente número dispositivos de mezcla para dividir el patrón de flujo en una estructura fibrilar de polímero cristalino líquido termotrópico adecuadamente dispersas que tienen un diámetro microscópico de hasta 100 micrometros.

25. Método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la etapa extrusión de la corriente de masa fundida compuesta se lleva a cabo haciendo pasar dicha corriente de masa fundida compuesta a través de un cabezal transversal que cubre las fibrillas ópticas rodeándolas con un gel de relleno con el tubo de protección.

26. Método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la etapa de extrusión de la corriente de masas fundida compuesta se lleva a cabo haciendo pasar dicha corriente a través de una boquilla de perfil para fabricar el tubo de protección para una posterior incorporación de un cable de fibra óptica.

27. Método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la etapa de extrusión de la corriente de masa fundida

compuesta se lleva a cabo haciendo pasar dicha corriente a través de una boquilla de granulación para producir 15 gránulos que pueden ser extrudidos en el tubo de protección.

28. Método descrito en cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, en el que el dispositivo de mezcla es un mezclador estático.

29. Método descrito en cualquiera de las reivindicaciones 22 a 28, en el que el tubo de protección es extrudido a través

de una boquilla a una velocidad en el rango de 25 a 100 metros por minuto en un rango de temperatura de alrededor de 20 222 a 234°C.

30. Método descrito en cualquiera de las reivindicaciones de 22 a 29, en el que el tubo de protección a través una boquilla a una velocidad de al menos unos 50 metros por minuto en un rango de temperatura de alrededor de 222 a 234°C.