CH616242A5

CH616242A5 -

Info

Publication number: CH616242A5
Application number: CH767177A
Authority: CH
Inventors: Dennis Laurence Lewis
Original assignee: Telephone Cables Ltd
Priority date: 1976-06-24
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1980-03-14
Also published as: NL7706687A; DE2727315A1; FR2356165A1; JPS531542A; US4172106A; SE7707234L; CA1103494A

Description

L'invention concerne un câble de fibres optiques, c'est-à-dire un câble du type comprenant une âme constituée d'une ou plusieurs fibres optiques guides d'ondes de lumière (ou fibres optiques conductrices de lumière), le long desquelles des signaux de communication peuvent être transmis sous la forme de lumière visible, infrarouge ou ultraviolette. Cette âme est entourée d'une gaine protectrice. L'invention concerne aussi la fabrication d'un tel câble.

Un procédé antérieur consiste à entourer l'âme d'un câble de fibres optiques avec une gaine double comprenant un tube intérieur d'armature, réalisé en matière pouvant supporter des contraintes de traction et de flexion (désignée ci-après matière résistant à la traction), et un tube extérieur en matière thermoplastique souple.

L'invention vise à fournir un câble de fibres optiques, particulièrement résistant à la traction, ainsi qu'un procédé perfectionné de fabrication de ce câble.

Le câble de fibres optiques selon l'invention comprend une âme constituée d'une ou plusieurs fibres optiques conductrices de lumière, droites et disposées parallèlement à l'axe longitudinal du câble, et une gaine protectrice qui entoure l'âme; il est caractérisé en ce que la gaine est constituée d'un tube unique en matière plastique synthétique comportant un matériau d'armature résistant à la traction.

Le câble selon l'invention présente avantageusement une section droite circulaire sur l'axe longitudinal de laquelle l'âme est à peu près disposée. Si cela est souhaité, la ou les fibres optiques peuvent être entourées d'une enveloppe réalisée en matière textile tissée ou tressée, composée de fibres synthétiques ou naturelles, cette enveloppe étant incorporée dans la structure de l'âme du câble. Cette enveloppe est rapprochée de la ou des fibres et/ou de la gaine du câble en permettant avantageusement une certaine liberté de mouvement dans les directions radiales et axiale de chaque fibre par rapport à ladite enveloppe et/ou de l'enveloppe par rapport à la gaine. Cependant, il est apparu que la suppression de l'enveloppe présente certains avantages, la ou les fibres de l'âme du câble n'étant alors recouvertes que par une gaine de matière plastique armée présentant une ouverture suffisante pour permettre ladite liberté de mouvement de chaque fibre à l'intérieur de cette gaine. Cette liberté de mouvement des fibres favorise le maintien à une faible valeur des pertes optiques se produisant dans les fibres pendant l'utilisation du câble.

Une forme avantageuse d'armature convenant à la gaine du câble selon l'invention comprend plusieurs éléments allongés de traction, noyés et fixés dans la gaine, autour de la ou des fibres optiques, parallèlement à ces dernières. Ces éléments sont de préférence espacés à peu près régulièrement et sensiblement équi-distants de l'âme du câble. Ils doivent présenter une grande résistance à la traction de manière à pouvoir supporter les contraintes de traction et de flexion auxquelles le câble est soumis pendant son utilisation, et leurs caractéristiques de dilatation thermique doivent être telles que ces éléments n'appliquent pas d'effort inacceptable sur les fibres optiques sous l'effet des variations de température. Les éléments de traction peuvent être en métal, par exemple en acier, en fils métalliques, ou bien réalisés en verre ou en matière plastique synthétique présentant des caractéristiques convenables.

Dans la fabrication du câble de fibres optiques selon l'invention, une gaine tubulaire en matière plastique synthétique, dans l'épaisseur radiale de laquelle est placée ladite matière d'armature, est formée autour de l'âme du câble par une opération unique et continue d'extrusion. Cette opération est effectuée convenablement dans une tête d'extrusion du type à pointeau et filière, l'âme du câble passant dans un canal central du pointeau, pendant que la matière devant constituer la gaine, chauffée et ramollie, est extradée par un canal annulaire compris entre le pointeau et la filière. La matière d'armature est introduite dans la matière formant la gaine avant la sortie de cette dernière de la tête d'extru-

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sion. Lorsque l'armature de la gaine est constituée d'éléments allongés résistant à la traction, la tête d'extrusion est conçue de manière que ces éléments soient introduits et noyés, en nombre désiré et suivant la disposition souhaitée, dans la matière plastique formant la gaine au fur et à mesure qu'elle est extradée autour de l'âme du câble. Dans le cas où l'armature de la gaine est constituée de particules de matière résistant à la traction, cette matière est mélangée avec la matière plastique devant former la gaine avant l'extrusion de cette dernière. Le câble, constitué de l'âme et de la gaine armée extradée, est tiré en continu de l'orifice de sortie de l'ensemble à tête et filière d'extrusion.

Dans une forme avantageuse du procédé de fabrication du câble de fibres optiques selon l'invention, ce procédé étant particulièrement avantageux lorsque l'âme du câble est constituée d'un faisceau de fibres optiques non entouré d'une enveloppe, avant que l'âme du câble soit introduite dans le canal central du pointeau de la tête d'extrusion, un tube intérieur, dont l'ouverture présente une section droite convenable permettant le passage libre ou coulissant de l'âme, est introduit dans le canal central du pointeau de manière à occuper toute la longueur de ce canal et à dépasser le pointeau de la tête d'extrusion pour atteindre une position dans laquelle la gaine extradée s'est suffisamment refroidie pour ne pas adhérer à l'âme. Cette dernière est ensuite poussée dans le tube intérieur de manière à faire saillie à l'extrémité de ce dernier et à pénétrer dans l'ouverture délimitée par la gaine extradée, dans ladite position, la gaine en mouvement serrant l'extrémité de l'âme en un point compris entre ladite position et la tête d'extrusion, de manière à permettre à l'âme d'être tirée sur toute sa longueur de la tête d'extrusion avec la gaine.

Le tube intérieur est réalisé dans une matière convenable, par exemple en polytétrafluoréthylène ou en acier inoxydable. L'utilisation du tube intérieur pour maintenir initialement une âme constituée d'un faisceau de fibres sans enveloppe est avantageuse, car elle empêche les fibres d'entrer en contact avec la gaine extradée avant que cette dernière se soit suffisamment refroidie pour ne pas adhérer aux fibres.

Le serrage des extrémités des fibres par la gaine peut être réalisé pendant l'enroulement de l'ensemble formé par l'âme et la gaine sur un tambour, ou avantageusement par pincement de la gaine sur les extrémités des fibres peu après la sortie de ces dernières du tube inférieur. Le tronçon pincé de la gaine est ensuite coupé, de même que tout tronçon initial de la gaine ayant été tiré avant l'introduction des fibres.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels :

la fig. 1 est une élévation partielle du câble selon l'invention comprenant une âme constituée d'un faisceau de fibres optiques entouré d'une enveloppe;

la fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une élévation, avec coupe axiale partielle, d'un ensemble à tête et filière d'extrusion pouvant être mis en œuvre pour la fabrication de la gaine de matière plastique armée du câble représenté sur les fig. 1 et 2 ;

la fig. 4 est une élévation, avec coupe axiale partielle, d'une machine d'extrusion utilisée dans la mise en œuvre d'une forme avantageuse du procédé de fabrication d'une variante du câble selon l'invention comprenant une âme constituée d'un faisceau sans enveloppe de fibres optiques, les différentes pièces du câble étant représentées au début du procédé d'extrusion, et la fig. 5 est une coupe transversale du câble produit par le procédé montré sur la fig. 4.

Les mêmes pièces représentées sur les différentes figures portent les mêmes références numériques.

L'âme du câble représenté sur les fig. 1 et 2 comprend un faisceau de sept guides d'ondes lumineuses 1 constituées de fibres optiques parallèles et droites, entourées lâchement d'une enveloppe 2 tressée en coton. Les fibres optiques peuvent être du type à mode unique ou à modes multiples, de toute composition et structure souhaitées et elles comprennent avantageusement chacune un revêtement protecteur en résine synthétique contenant une charge qui présente un module d'élasticité élevé. L'âme est disposée librement dans l'ouverture d'une gaine 3 de polyéthylène, armée de huit fils 4 d'acier inoxydable disposés parallèlement à l'âme, suivant un cercle situé sensiblement au centre de l'épaisseur radiale de la gaine. La fig. 1 ne représente que deux des fils d'armature pour plus de clarté, et certaines parties de l'enveloppe 2 de la gaine 3 ne sont pas représentées afin de faire apparaître respectivement les fibres optiques et l'âme et les fils d'armature.

A titre d'exemple, les fibres optiques d'un câble tel que celui représenté sur les fig. 1 et 2 comprennent chacune une âme de silice dopée et un revêtement de silice, la substance de dopage étant avantageusement le pentoxyde de phosphore et répartie de manière à donner aux fibres une courbe d'indice de réfraction soit en gradins, soit à pente constante, suivant le résultat souhaité. Chaque fibre peut avoir un diamètre de 120 um et être revêtue de plusieurs couches de protection en résine de polyuréthanne, comprenant avantageusement une première couche ou couche intérieure de résine chargée de noir de fumée à raison de 10 à 15% en poids, et trois couches extérieures de résine chargée, à raison de 10 à 15% en poids, d'oxyde de titane et d'une teinture différente pour chaque couche, le diamètre total de chaque fibre ainsi revêtue pouvant être d'environ 150 p.m, ce qui permet d'obtenir un faisceau de sept fibres ayant un diamètre d'environ 0,5 mm. Le diamètre de l'enveloppe 2 est d'environ 1 mm, l'épaisseur radiale de la gaine 3 de polyéthylène est de 3 mm et le diamètre de chacun des fils 4 est égal à 0,5 mm. Le nombre de fils métalliques utilisés dans un câble de ces dimensions peut varier entre 4 et 12 et le diamètre de ces fils peut varier entre 0,5 et 1 mm.

Dans la fabrication d'un câble tel que celui représenté sur les fig. 1 et 2, les sept fibres optiques revêtues de résine sont déroulées de bobines séparées et assemblées de manière à former un faisceau dans lequel elles sont disposées parallèlement. Ce faisceau est introduit dans une machine de tressage dans laquelle l'enveloppe de coton est formée classiquement autour du faisceau. La gaine de polyéthylène armée de fils métalliques est ensuite formée autour du faisceau de fibres entouré de l'enveloppe à l'aide d'une extru-deuse comportant un ensemble à tête et filière comme représenté sur la fig. 3.

L'ensemble à tête et filière d'extrusion comprend une filière 5 et un pointeau conique 6 séparés l'un de l'autre par un espace annulaire conique 7. Le pointeau 6 présente un canal central 8 dans lequel l'âme du câble peut passer, et huit canaux supplémentaires 9 disposés en cercle autour du canal central et ayant un diamètre convenant au passage des fils d'armature. L'extrémité du pointeau est également prolongée de manière à former une buse cylindrique allongée 10. Pour l'application d'une gaine sur l'âme 1 et l'enveloppe 2 du câble, on fait passer simultanément l'âme et les huit fils 4 d'acier dans les canaux 8 et 9, respectivement, alors qu'en même temps, du polyéthylène ramolli à chaud et introduit dans l'espace annulaire 7 est extradé autour de l'ensemble formé par l'âme et les fils d'armature à leur sortie de la buse 10 de l'extrémité du pointeau, de manière que les fils soient noyés dans la paroi de la gaine formée autour de l'âme du câble. La buse 10 empêche la matière chaude venant d'être extradée d'entrer en contact avec l'âme lorsque cette dernière sort de l'extrémité du pointeau, et elle assure que la gaine est réalisée avec une ouverture d'un diamètre sensiblement plus grand que celui de l'âme.

L'ensemble à tête et filière d'extrusion représenté sur la fig. 4 comprend également une filière 11 et un pointeau 12 séparés par un canal annulaire 13. Le pointeau comporte une buse allongée 15 dans laquelle le canal central 16 se prolonge, et plusieurs canaux supplémentaires 17 espacés régulièrement en cercle autour du canal central et se terminant par des trous réalisés dans une bague conique 18 qui entoure le canal central. La fig. 4 représente également la plaque arrière ou intermédiaire 14 de la tête d'extrusion qui présente un trou central 19 entouré de plusieurs petits

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trous 20, le trou 19 et les trous 20 correspondant respectivement au canal central 16 et aux canaux 17 du pointeau sur lesquels ils , sont alignés. Un tube 21 en acier inoxydable part vers l'arrière du canal central 16 en passant dans le trou central 19 de la plaque arrière. Un réservoir 22 d'eau froide est monté à proximité de l'orifice 23 de sortie de l'ensemble à tête et filière. La longueur de ce réservoir est suffisante pour refroidir la gaine extradée en la ramenant à la température ambiante pendant le temps au cours duquel cette gaine traverse le réservoir.

Lors de la mise en œuvre du procédé d'application de la gaine à l'aide de l'appareil représenté sur la fig. 4, on fait avancer en continu des fils 24 en acier dans les trous 20 de la plaque intermédiaire et dans les canaux 17 du pointeau, alors qu'en même temps, une matière plastique synthétique, introduite dans le canal 13, est extradée autour des fils, l'ajutage 15 réglant le diamètre de l'ouverture de la gaine 25 ainsi extradée, de la même manière que l'ajutage 10 représenté sur la fig. 3. Peu de temps après le commencement du procédé d'extrusion, un tube 26 de polytétra-fluoréthylène est introduit dans le tube 21 et dans le canal central 16, le tube 21 étant conçu pour faciliter l'introduction du tube 26. Ce dernier a une longueur suffisante pour dépasser sur une certaine distance la face extérieure de la plaque arrière 14 (de manière que cette extrémité du tube soit aisément accessible) jusqu'à une position située à l'intérieur du réservoir d'eau et à laquelle la gaine extradée s'est suffisamment refroidie pour ne pas adhérer aux fibres optiques. Un faisceau de fibres optiques 27 est ensuite introduit dans l'extrémité extérieure du tube 26 et poussé à la main dans ce tube jusqu'à ce que les extrémités des fibres sortent à l'extrémité du tube situé à l'intérieur de la gaine extradée. Lorsque le faisceau de fibres dépasse suffisamment cette dernière extrémité du tube 26, la gaine 25 en mouvement est pincée sur les extrémités des fibres, de préférence à la main à l'aide de pinces, de manière qu'elle serre étroitement les extrémités des fibres et que, lorsque la gaine continue d'avancer, lesdites fibres soient tirées dans le tube 26, qui reste fixe. L'ensemble formé par le faisceau 27 de fibres, les fils métalliques 24 et la gaine 25 est ensuite tiré en continu et enroulé sur un tambour (le dispositif de traction et le tambour étant classiques et non représentés).

A titre d'exemple de l'appareil et du procédé décrits ci-dessus en regard de la fig. 4, le diamètre de l'orifice 23 de sortie de l'en-s semble à tête et filière d'extrusion et le diamètre extérieur de la buse 15 sont déterminés de manière que la gaine 25 produite ait une épaisseur radiale de 3 mm et une ouverture de 2 à 3 mm de diamètre, et que huit fils métalliques 24 d'armature, ayant chacun un diamètre de 0,5 mm, soient placés à peu près au milieu de io l'épaisseur radiale de la gaine. L'âme du câble comprend un faisceau de sept guides d'ondes lumineuses à fibres optiques, pouvant être comme décrit ci-dessus pour le câble représenté sur les fig. 1 et 2.

La matière plastique utilisée pour la production de la gaine 25 15 est un polyéthylène qui est extrudé à une température de 190 à 200° C et qui doit être refroidi à environ 100° C avant d'entrer en contact avec les fibres optiques, afin d'empêcher toute adhérence entre ces dernières et la gaine. Le câble est tiré de l'ensemble à tête et filière de l'extrudeuse à une vitesse de 10 m/mn. A cette vitesse, 20 il est nécessaire d'utiliser un réservoir d'eau de 20 m de longueur pour ramener la gaine extradée à la température ambiante. La température est réduite à 100°C au bout d'environ 30 s dans l'eau froide. Par conséquent, le tube intérieur 26 en polytétrafluor-éthylène est monté de manière à avancer dans le réservoir d'eau 25 sur une distance de 5 m, c'est-à-dire jusqu'au point auquel la température de la gaine est ramenée à 100° C. Le tube 26 utilisé pour la réalisation du faisceau de fibres indiqué ci-dessus présente un diamètre extérieur de 1,2 mm et un diamètre intérieur de 0,75 mm. Ce tube peut être de couleur orange afin d'être visible à 30 travers la gaine de polyéthylène translucide et de pouvoir être ainsi positionné convenablement à l'intérieur de cette gaine.

Le câble achevé, réalisé comme décrit ci-dessus en regard de la fig. 4, est représenté en coupe transversale sur la fig. 5. Les éléments de ce câble analogues à ceux représentés sur la fig. 4 35 portent les mêmes références numériques.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au câble décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Câble de libres optiques comprenant une âme constituée d'une ou plusieurs fibres optiques conductrices de lumière, droites et disposées parallèlement à l'axe longitudinal du câble, et une gaine protectrice qui entoure l'âme, le câble étant caractérisé en ce que la gaine est constituée d'un tube unique en matière plastique synthétique comprenant en elle un matériau d'armature résistant à la traction.

2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que L'âme comprend, entourant ladite ou lesdites fibres optiques, une enveloppe en matière textile, la ou les fibres, l'enveloppe et la gaine étant rapprochées les unes des autres de manière à permettre, cependant, un mouvement libre, dans les directions radiales et axiale de chaque fibre par rapport à l'enveloppe et, le cas échéant, de l'enveloppe par rapport à la gaine.

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REVENDICATIONS

3. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme elle-même comprend seulement ladite ou lesdites fibres optiques et ne comprend aucune enveloppe, la gaine présentant une ouverture suffisante pour permettre un mouvement libre de chacune de ces fibres dans ladite ouverture, à la fois dans les directions radiales et axiale.

4. Câble selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif d'armature de la gaine comprend plusieurs éléments allongés de traction, réalisés en métal, en verre ou en matière plastique synthétique, noyés et maintenus étroitement par la gaine, ces éléments étant disposés parallèlement autour de la ou des fibres optiques.

5. Procédé de fabrication du câble de fibres optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une gaine tubulaire en matière plastique synthétique, comportant ledit dispositif d'artna-ture placé dans son épaisseur radiale, est formée autour de l'âme du câble au cours d'une opération unique et continue d'extrusion exécutée à l'aide d'un ensemble à tête et filière d'extrusion comprenant une filière et un pointeau, l'âme étant avancée dans un canal central du pointeau, alors que la matière devant former la gaine, amollie à chaud, est extradée d'un canal annulaire délimité entre le pointeau et la filière, le dispositif d'armature étant introduit dans la gaine avant la sortie de cette dernière de la tête d'extrusion, l'ensemble formé par l'âme et la gaine armée et extradée étant tiré en continu de l'orifice de sortie de la tête d'extrusion.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que plusieurs éléments allongés de traction sont introduits dans des canaux supplémentaires réalisés dans le pointeau de la tête d'extrusion, autour du canal central, de manière que ces éléments de traction soient noyés dans la gaine de matière plastique au fur et à mesure que cette dernière est extradée sur l'âme du câble.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine extradée présente une ouverture d'un diamètre supérieur à celui de l'âme du câble, la gaine étant extradée autour d'une buse cylindrique allongée qui fait saillie à l'extrémité du pointeau de la tête d'extrusion et dans laquelle le canal central se prolonge.

8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un tube inférieur, d'une ouverture permettant le passage de l'âme du câble, est introduit dans le canal central avant l'âme du câble, de manière à occuper toute la longueur de ce canal et à dépasser l'extrémité de sortie de la tête d'extrusion jusqu'à une position à laquelle la gaine extradée s'est suffisamment refroidie pour ne pas adhérer à l'âme, l'âme étant ensuite poussée dans le tube intérieur de manière à en dépasser l'extrémité et pénétrer dans l'ouverture de la gaine extradée, à ladite position, la gaine en mouvement étant serrée sur l'extrémité de l'âme, en un point situé au-delà de ladite position, sur la course suivie par la gaine à sa sortie de la tête d'extrusion, de manière que l'âme soit tirée sur toute sa longueur de la tête d'extrusion avec la gaine.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube intérieur est réalisé en polytétrafluoréthylène ou en acier inoxydable.