Brevet FR2492990A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte à une fibre optique de matière plastique revêtue à l'état isolé ou à l'état d'assemblage. Si une fibre optique comportant une partie de coeur et une couche d'enveloppe, toutes deux en matière plastique, a des pro- priétés de transmission inférieures à celles d'une fibre optique en verre, elle est supérieure à cette dernière à plusieurs égards: elle supporte des courbures sans rupture à un rayon minimal plus faible, elle a une plus forte résistance au choc et est plus facile à manipu- ler. En outre, du fait que la fibre optique de matière plastique pré- sente une plus grande différence d'indice de réfraction entre la par- tie de coeur et la couche d'enveloppe, elle possède une plus haute efficacité de liaison aux endroits en contact de sorte que le traite- ment des portions terminales se trouve simplifié. En raison de ces avantages, la fibre de matière plastique peut être utilisée efficace- ment dans un système de transmission d'information à courte distance, ne dépassant pas plusieurs dizaines de mètres. Toutefois, la fibre de matière plastique possède des inconvénients: elle est facilement attaquée par les solvants organiques et ne supporte pas la chaleur à des températures d'environ 800C ou plus; il en résulte des restric- tion sévères aux applications pratiques des fibres de matière plas- tique. On a donc tenté à de nombreuses reprises d'améliorer la durabilité des fibres de matière plastique en appliquant des revê- tement de types variés à la surface périphérique extérieure. Toutefois, ces revêtements affectent les propriétés initiales de la fibre. Il s'est ainsi avéré difficile d'améliorer la durabilité des fibres de matière plastique au moyen d'une couche de revêtement tout en conser- vant simultanément les propriétés inhérentes à la fibre de matière plastique. Ainsi par exemple, dans la pratique, les revêtements rencon- trés couramment pour les fibres de matière plastique existant sur le marché consistent en carbone contenant du PE à basse densité (figures 1 et 2). Bien qu'une telle fibre de matière plastique revêtue présente une durabilité légèrement améliorée à l'égard des solvants, la carac- téristique initiale de perte de transmission de la fibre de matière plastique revêtue est inférieure à celle de la fibre de matière plas- tique non revêtue. On a proposé une fibre de matière plastique revêtue de PVC (figure 3) visant à améliorer la résistance au feu en même temps que la résistance aux solvants. Avec ce type de revêtement cependant, même si la résistance aux flammes est améliorée, le produit est plus sensible à l'action des solvants organiques ou minéraux. D'autre part, on rencontre un autre problème dû au fait que le plastifiant contenu dans la couche de PVC migre dans la fibre en affectant les propriétés de cette dernière. Si l'on utilise un PVC dans lequel on évite cette migration de plastifiant, l'inconvénient naturellement est supprimé mais il subsiste la sensibilité aux solvants. La présente invention vise à résoudre les problèmes décrits ci-dessus et à améliorer la durabilité des fibres de matière plastique par un procédé dans lequel on applique d'abord à la surface de la fibre un revêtement d'un produit de saponification d'EVA et on applique ensuite une résine thermoplastique sur ce revêtement. Plus précisément, l'invention concerne une fibre de matière plastique trans- parente à l'état isolé ou à l'état d'assemblage, comportant une portion de coeur et une couche d'enveloppe consistant toutes deux en matière plastique, la portion de coeur ayant un indice de réfraction supérieur à celui de la couche d'enveloppe, ladite fibre de matière plastique se caractérisant en ce qu'elle comprend un produit de saponification d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA) appliqué directement à la surface de la fibre de matière plastique et se caractérisant en outre en ce qu'elle comporte un revêtement extérieur consistant en une résine thermoplastique telle que le polyéthylène (lE), un polyuréthanne ou le chlorure de polyvinyle (PVC). D'auttres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci- après en référence aux figures des dessins annexés sur lesquels les figures 1 à 3 représentent schématiquement les constructions de fibres revêtues classiques, les figures 4 et 5 représentent schématiquement les structures d'une fibre isolée selon l'invention; les figures 6 et 7 représentent schématiquement les structures d'assemblagesde fibres selon l'invention; les figures8 et 9 représentent schématiquement les structures de deux fibres associées conformément à l'invention; et la figure 10 représente schématiquement la structure d'un assemblage de fibres avec élément de tension. On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence aux modes de réalisation particuliers illustrés dans les figures des dessins annexés. La construction fondamentale selon l'invention consiste en une fibre de matière plastique isolée 10 ou en un assemblage de telles fibres de matière plastique 11, un revêtement d'un produit de saponification d'EVA 12 appliqué directement à la surface de la fibre de matière plastique isolée ou de l'assemblage, et par-dessus un autre revêtement d'une résine thermoplastique 13 telle qu'un polyéthylène (PE), un polyuréthanne ou le chlorure de polyvinyle (PVC) appliqué sur le revêtement 12 (cf. figure 4 et figure 6). On peut utiliser pour la fibre de matière plastique du polystyrène (PS) et d'autres matières plastiques ou encore du PMMA. En particulier, pour ce qui concerne la résistance aux solvants, il est recommandé d'utiliser un EVA saponifié à une teneur initiale en VA de 50%7 en poids ou plus avant la saponification. En outre, entre la couche 12 du produit de saponification de l'EVA et la couche de revêtement extérieurel3, il est recommandé d'appliquer une couche intermédiaire 14 comme représenté dans les figures 5 et 7 afin d'apporter la résistance à la traction au revêtement de la fibre dans la direction longitudinale de cette dernière et afin de protéger cette dernière contre une pression latérale extérieure. Lorsqu'une telle fibre est destinée à être utilisée dans un bâtiment ou dans un véhicule, il faut accorder une grande attention à la résistance aux solvants et à la résistance aux flammes. Dans un tel cas, on utilise de préférence pour les couches 12 et 13 respectivement un produit de saponification d'EVA à une teneur en VA de 50% en poids ou plus et du PVC, du polyéthylène ignifuge ou du polyuréthanne ignifuge. Les figures 8 et 9 représentent des structures modifiées du mode de réa- lisation de l'invention dans lequel on propose deux noyaux. Dans la figure 10 qui représente une autre modification, on a introduit en disposition centrale un élément de tension 15 constitué de FRP ou de fil d'acier. Le produit de saponification d'EVA dont il est question ci-dessus comporte des groupes hydroxy polaires et par conséquent offre une forte résistance aux huiles non polaires. Ainsi par exemple, sa capacité d'absorption de l'huile représente le dizième environ de celle du Nylon-6 bien connu comme résine résistant à l'huile. Ainsi donc, le produit de saponification a une résistance marquée aux huiles. La même observation s'applique pour ce qui concerne la résistance aux solvants organiques. Ainsi par exemple, le produit de saponification de l'EVA présente à l'égard de l'acétone et du benzène respectivement, des gonflabilités à l'équilibre de 1/6 et 1/60, c'est- à-dire aussi fortes que celles du polyéthylène considéré comme possé- dant une excellente résistance aux solvants organiques; par consé- quent, le produit de saponification de l'EVA possède des caractéris- tiques avantageuses. Le degré de résistance à l'huile et de résistance aux solvants organiques dépend de la quantité de groupes hydroxy (groupes alcool vinylique) présente dans le produit de saponification de l'EVA. Lors du traitement de saponification de V'EVA, le taux de saponifica- tion est de 99% ou plus,.de sorte que la teneur en VA de l'EVA initial a un caractère déterminant sur ces propriétés. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser un produit de saponification de I'EVA présentant une teneur en VA d'au moins 50% en poids pour la couche 12 si l'on veut améliorer les propriétés dans la forme de cette couche. L'épaisseur du revêtement du produit de saponification de l'EVA dépend du diamètre de la fibre. Si lediamètreextérieurde la fibre isolée est de 0,5 mm, l'épaisseur du revêtement se situe dans l'intervalle de 0,01 à 0,20 mm, de préférence de 0,03 à 0,15 mm. La limite inférieure de l'épaisseur est déterminée par la résistance aux solvants et la limite supérieure par la flexibilité et la stabilité de la perte de transmission. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples, les indications de parties et de pourcentages s'entendent en poids sauf mention con- traire. Exemples. On a soumis des fibres de matière plastique présentant les structures illustrées dans les figures 4 et 5 à des épreuves de résistance aux solvants, de transmission à température élevée, de résistance à la rupture et de résistance aux flammes. La fibre uti- lisée était une fibre entièrement en matière plastique de 0,5 mm de diamètre portant en revêtement un produit de saponification d'EVA à une teneur en VA de 55% en poids, à l'épaisseur de 0,1 mm. Le revête- ment extérieur consistait en PVC ordinaire et son diamètre extérieur était de 1,1 mm. Dans la fibre illustrée dans la figure 5, la couche intermédiaire était formée d'une fibre d'aramide (KEVLAR 49). A titre de comparaison, on a soumis aux mêmes essais des câbles connus dont les construction sont représentées dans les figures 1 et 3 et une fibre isolée de matière plastique (fibre nue) de 0,5 mm de diamètre. Dans le câble de la figure 1, le revêtement extérieur de LDPE conte- nait du carbone. Dans le cable de la figure 3, le revêtement extérieur de PVC consistait en le même PVC utilisé dans les fibres selon l'inven- tion des figures 4 et 5. Par ailleurs, on a procédé à d'autres essais effectués sur la fibre optique dont la structure est illustrée dans la figure 4, et pour laquelle le revêtement extérieur consistait en le même LDPE utilisé pour la fibre de la figure 1. Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau 1 ci-après. Les propriétés de transmission de la lumière ont été mesurées avec une diode émettrice de lumière à une longueur d'onde de 0,66 pm. La résistance à la rupture a été mesurée sur l'appareil Tensilon Universal Tensile Strength Tester. Les résultats rapportés dans le tableau 1 montrent clairement que les fibres de matière plastique selon l'invention possèdent une excellente résistance aux solvants et d'excellentes propriétés à haute température. La fibre de matière plastique selon l'invention présente une utilité particulière pour la communication d'informationsà l'inté- rieur d'usines o la transmission de signaux à l'intérieur de véhicules tels que des automobiles. TABLEAU U1 Selon l'invention Exemples comparatifs fibre Structure Structure Structure Structure de la de la de la de la de la figure 4 figure 4 figure 5 figure 1 fibre nue figure 3 Revêtement Rev8tement Revêtement Revêtement Revêtement de PE de PVC de PVC de PE de PVC Perte de transmission (dB/m) Résistance aux solvants pas d'immersion dans un solvant 0,47 0,46 0,45 0,60 0,45 0,46 essence minérale (23 C x 7 jours) 0, 47 0,46 0,45 0,66 0,51 0,46 huile moteur (500C x 7 jours) 0,47 0,46 0,45 0,65 0,48 0,53 H2SO4 N (500C x 7 jours) 0,48 0,46 0,45 0,61 0,50 0,49 liquide de frein (50 C x 7 jours) 0,47 0,46 0,46 2,73 note 1 note 1 Dégradation à température élevée témoin non chauffé 0,48 0,46 0,46 0,58 0, 45 0,47 C x 7 jours 0,53 0,50 0,51 0,77 0,51 0,85 C x 14 jours 0,53 0, 51 0,52 0,88 0,54 1,11 C x 7 jours 0,71 0,66 0,50 1,60 0,80 - Résistance à la rupture, kg (charge maximale à la rupture de 4,8 4,9 2,5 3,1 2,3 2,9 la fibre) Résistance aux flammes ne ne ne s'enflamme s'enflammes'efam inflammable pas 'pas inflammable inflammable pas pas pas pas facilement facilement facilement Note 1: la fibre est gonflée au point que la lumière qui traverse la fibre ne peut pas être décelée par le détecteur. a% "O NI R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Fibre optique de matière plastique revêtue à l'état isolé ou à l'état d'assemblage, comportant une partie de coeur et une partie d'enveloppe en matière plastique, la partie de coeur ayant un indice de réfraction supérieur à celui de la partie d'enveloppe, carac- térisée en ce que la surface de ladite fibre de matière plastique est revêtue directement d'une couche de produit de saponification d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle sur laquelle on a appliqué un revêtement extérieur d'une résine thermoplastique. 2. Fibre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le produit de saponification d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA) est un EVA induit présentant une teneur en acétate de vinyle (VA) de 507. en poids ou plus. 3. Fibre selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une couche intermédiaire disposée entre le revêtement du produit de saponification d'EVA et la couche extérieure thermoplastique. 4. Fibre selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche extérieure thermoplastique consiste en une résine ignifuge choisie dans le groupe formé par le polyéthylène ignifuge, le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polyuréthanne ignifuge. 5. Fibre selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'on a assemblé deux fibres de matière plastique de manière à former une fibre à deux coeurs. 6. Fibre selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on a assemblé plusieurs fibres plastiques et en ce que l'on a disposé,à l'intérieur de l'assemblage en disposition centrale, un élément de tension.