Brevet FR2753540A1 — publié le 19980320

CNUCTEUR OPTIQUE ET SCO PROCED DE FABRICATICO L'invention est relative à un conducteur optique com- portant une fibre, notamment de verre., entourée par un matériau polymère de protection. Les câbles à fibre(s) optique(s) sont utilisés de plus en plus couramment pour les transmissions de signaux, notamment en télécommunication, en raison de la grande bande passante et de la faible sensibilité au bruit de la transmission optique. Les conducteurs optiques sont souvent disposés dans un environnement hostile. En particulier ces conducteurs optiques sont soumis à l'humidité et à des variations de température importantes. On a constaté que les résines polymères des conducteurs optiques soumis à un environnement hostile, notamment un environ- nement humide, subissent une dégradation qui rend ces polymères cassants, aboutissant au dénudage de la fibre de verre et même, dans les cas extrêmes, à la rupture du conducteur. Ces défauts proviennent de l'hydrolyse, qui entraîne la séparation des molécules du polymère sous l'influence de l'eau et donc la modification des propriétés physiques du matériau. Pour limiter les conséquences de l'humidité, jusqu'à présent on a multiplié les mesures de précaution, par exemple en prévoyant des composés, par exemple de la graisse, entourant le conducteur, ou l'ensemble de conducteurs. Une autre précaution consiste à n'utiliser ce type de conducteur qu'à une température d'au plus 70 C. Les mesures de protection sont onéreuses et pas tou- jours efficaces. En outre, la limitation à 70 C est pénalisante. L'invention remédie à ces inconvénients. Elle est caractérisée en ce que le (ou les) matériau(x) polymère(s) entourant la fibre optique conductrice, qui est (sont) du type réticulable(s) aux rayonnements ultraviolets, contient(nent) un additif d'absorption de l'eau, notamment un carbodiimide, un polycarbodiimide ou une polyurée. Pour fabriquer un conducteur optique ou un ruban conforme à l'invention on introduit l'additif absorbant l'humi- dité dans la résine polymère avant sa réticulation aux rayonne- ments ultraviolets. On a constaté que l'exposition aux rayonnements ultra- violets, pour la réticulation, ne modifiait pas les propriétés d'absorption de l'humidité des additifs. En particulier un mono ou un polycarbodiimide ou un composé polyurée garde ses pro- priétés d'absorption. L'action d'absorption de l'eau peut s'effectuer de di- verses manières. Par exemple l'eau peut former une structure polymère n'altérant pas, ou sensiblement pas, les propriétés phy- siques de la résine. Si on utilise un composé polyurée, le poly- mère formé peut être un polyuréthane. Autrement dit, l'absorption de l'eau ne décompose pas la résine. Des essais ont montré que la protection apportée par l'additif augmentait avec la proportion de ce dernier dans la résine. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une propor- tion de 5% en poids d'additif; toutefois, pour des raisons éco- nomiques il est préférable de ne pas dépasser cette valeur de 5%. La gamme préférée est comprise entre 1 et 5% en poids. L'invention s'applique aussi à un ruban, c'est-à-dire à un ensemble de conducteurs optiques assemblés en parallèle. Par ailleurs, on a constaté qu'au moins certains des additifs ajoutés au matériau polymère entourant la fibre optique ont un effet bénéfique supplémentaire qui est de s'opposer à la photolyse ou photodégradation, c'est-à-dire à la dégradation du polymère lors d'une exposition prolongée à la lumière. Cette pho- todégradation se traduit habituellement, d'une part, *par un jau- nissement de la résine polymère et, d'autre part, par une altéra- tion des propriétés physiques de cette résine. Un additif du type carbodiimide s'oppose de façon efficace à la photodégradation. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une proportion de carbodiimide de l'ordre de 1,59 en poids. Ainsi, l'invention se rapporte également à un conduc- teur optique comportant une fibre, notamment de verre, entourée par un matériau polymère de protection du type réticulable aux rayonnements ultraviolets, qui est caractérisé en ce que le maté- riau polymère de protection contient un additif à base de carbo- diimide, de préférence s'opposant à la photodégradation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ciannexés sur lesquels: Les figures 1 et 2 sont des diagranmmes montrant l'ef- fet, en fonction du temps, de l'humidité sur la qualité de tran- smission d'une fibre optique pour diverses concentrations d'addi- tif dans la résine de la gaine entourant la fibre optique, et la figure 3 est un diagramme montrant la variation de l'absorption de lumière en fonction de la longueur d'onde, après vieillissement, d'une résine contenant un additif de type carbo- diimide. Sur la figure 1, on a représenté des essais effectués avec des fibres optiques dans lesquelles on a injecté de la lu- mière à une longueur d'onde de 1550 nanomètres. Cette figure 1 est un diagrammne montrant l'évolution de l'atténuation (portée en ordonnées), exprimée en dB/km, de la fibre optique en fonction du temps (porté en abscisses), exprimé en jours (j). Les essais ont été effectués pour six concentra- tions différentes d'additif. Dans tous les cas, l'essai a été effectué sur un ruban de quatre conducteurs optiques plongés dans l'eau à une tempéra- ture de 60 C. La résine utilisée est celle de référence 9-75 de la société DSM à laquelle on a ajouté l'additif carbodiimide "stabaxol 1" de la société Rhein-Chemie. La courbe 10 correspond à une résine polymère sans additif. La courbe 11 correspond à une résine polymère avec 0,5% d'additif. La courbe 12 se rapporte à un taux d'additif de 1%. La courbe 13, à un taux de 1,5%, et les courbes 14 et 15, à des taux respectivement de 2 et 5%. Dans tous les cas, l'atténuation augmente pour atteindre son maximum au bout d'une dizaine de jours, puis redes- cend pour se stabiliser après 30 jours. On peut noter une diminu- tion de l'atténuation quand la proportion d'additif augmente. Bien que la courbe 15 corresponde aux meilleurs résultats, on préférera cependant, pour des raisons de coût, un taux d'additif de l'ordre de 2% en poids, ce qui correspond à la courbe 14. La figure 2 est un diagramme d'essai effectué exacte- ment dans les mêmes conditions que celles de la figure 1, mais en injectant de la lumière à une longueur d'onde d'environ 1300 nanometres. Les courbes 101, 111, 121, 131, 141 et 151 corres- pondent aux mêmes proportions d'additif, soit respectivement 0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2% et 5%. Les résultats obtenus sont similaires à ceux de la figure 1. Il est à noter que les carbodiimides non seulement absorbent l'eau, mais absorbent également les acides et, dans les deux cas, les transforment en des urées. On va maintenant décrire, en relation avec le diagrammne de la figure 3, d'autres essais de vieillissement réalisés sur la même résine de référence 9-75 de la société DSM à laquelle on a ajouté l'additif carbodiimide "stabaxol 1" de la société Rhein- Chemie. Sur ce diagranme, chaque courbe représente le spectre d'absorption de la lumière de ladite résine polymère réticulée aux ultraviolets, une courbe correspondant (comme on le verra plus loin) à une concentration déterminée d'additif. Ces courbes ont été déterminées avec des échantillons sous forme de films. Chaque échantillon a subi un vieillissement accéléré consistant en une exposition à un rayonnement UV, dans une étuve à la tem- pérature de 50 C, pendant 251 heures. En ordonnées, on a porté les absorbances, exprimées en valeurs relatives, et, en abscisses, on a porté la longueur d'onde, expriméee en nanometres (nm). La longueur d'onde est com- prise entre 310 et 600 nanarMtres, ce qui correspond aux domaines de l'ultraviolet et du visible. La courbe 20 correspond à une résine polymère sans additif, la courbe 21 à une résine polymère avec 0,5% d'additif, la courbe 22 à 1,5% d'additif, la courbe 23 à 2% d'additif et la courbe 24 à 5% d'additif. Chacune de ces courbes présente deux maxima d'absor- bance, l'un pour 336 nanaomtres environ et l'autre pour approxi- mativement 414 nanomètres. L'amplitude du maxima, ou pic, pour 336 nanomètres représente la photodégradation principale, c'est-à-dire la quan- tité de radicaux peroxydes dans la résine. Plus l'amplitude de ce pic est élevée et plus la proportion de radicaux peroxydes est importante dans la résine. On voit ainsi que c'est la courbe 20 (correspondant à de la résine sans additif) qui présente le maxima d'absorbance le plus élevé à 336 nanomètres alors que les autres courbes 21 à 24 - qui correspondent à des résines auxquelles on a ajouté l'ad- ditif stabaxol - présentent un maxima moins élevé pour la même longueur d'onde. on notera aussi que c'est pour une proportion d'environ 1,5% en poids (courbe 12) que le pic à 336 nanomêtres est le moins élevé. Comme indiqué plus haut, la dégradation sous l'effet de la lumière en fonction du temps se traduit, d'une part, par une altération des propriétés physiques de la résine, celle-ci deve- nant notamment plus cassante, et d'autre part, par un jaunisse- ment en surface. Ce jaunissement en surface est traduit par le pic à 414 nanomêtres. En effet, ce pic d'absorption à 414 nano- mètres correspond à la couleur violet/indigo; l'oeil humain voit donc la couleur complémentaire, c'est-à-dire le jaune/vert. Plus ce maxima est d'amplitude élevée, et plus le jaunissement est5 sensible. On voit que, là aussi, les meilleurs résultats sont obtenus (c'est-à-dire que le pic est le moins élevé) pour une proportion d'additif de l'ordre de 1,5%. REVENDICATIONS 1. Conducteur optique comportant une fibre, notamment de verre, entourée par un matériau polymère de protection du type réticulable aux rayonnements ultraviolets, caractérisé en ce que le matériau polymère de protection contient un additif d'absorp- tion de l'eau. 2. Conducteur optique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'additif est un carbodiimide ou un polycarbodi- imide. 3. Conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif est une polyurée. 4. Conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion d'additif dans le matériau polymère est au plus de 5% en poids. 5. Conducteur optique selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la proportion d'additif est de l'ordre de 2% en poids. 6. Conducteur optique comportant une fibre, notamment de verre, entouré par un matériau polymère de protection du type réticulable aux rayonnements ultraviolets, caractérisé en ce que le matériau polymère de protection contient un carbodiimide en tant qu'additif. 7. Conducteur optique selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la proportion de carbodiimide est de l'ordre de 1,5% en poids. 8. Conducteur optique comportant une fibre, notanment de verre, entouré par un matériau polymère de protection du type réticulable aux rayonnements ultraviolets, caractérisé en ce que le matériau polymère de protection contient un additif à base de carbodiimide s'opposant à la photodégradation. 9. Conducteur optique selon la revendication 8, carac- térisé en ce que la proportion d'additif est au plus de 5% en poids et de préférence de l'ordre de 1,5% en poids. 10. Procédé de fabrication d'un conducteur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'additif est mélangé à la résine préalablement à la réti- culation aux rayonnements ultraviolets. 11. Ruban de conducteurs optiques dont chacun est selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.