Brevet FR2914752A1 — publié le 20081010

CABLE DE TELECOMMUNICATION À FIBRES OPTIQUES La présente invention concerne le domaine des câbles de télécommunication à fibres optiques et plus particulièrement des câbles dits à micromodules dans lesquelles des fibres optiques sont groupées pour former une pluralité de micromodules rassemblés en un câble. On connaît, notamment des documents FR-A-2 665 266 et FR-A-2 706 218, des câbles à fibres optiques comportant plusieurs micromodules de fibres optiques, chaque micromodule de fibres optiques étant enveloppé par une gaine de maintien enserrant plusieurs fibres. De manière connue en soi, un câble de télécommunication à micromodules comprend une pluralité de fibres optiques groupées en micromodules. Un micromodule peut contenir 2 à 24 fibres environ enveloppées ensemble dans une gaine de maintien souple et fine. Les gaines de maintien des micromodules et les gaines de fibres optiques peuvent être colorées afin de faciliter le repérage des fibres dans le câble, par exemple lors d'une opération de raccordement. Les micromodules sont disposés dans une cavité centrale du câble avec une gaine entourant cette cavité recevant les micromodules. La gaine du câble peut être en polymère, généralement en polyéthylène; elle peut être extrudée en ligne lors de la formation du câble au fur et à mesure du regroupement des micromodules. La gaine du câble peut contenir des éléments de renfort disposés longitudinalement. La gaine est en effet constituée d'un matériau étanche à l'humidité mais peu rigide mécaniquement et sensible aux variations de température. Les éléments de renfort servent ainsi à limiter les déformations du câble dues aux efforts de traction, par exemple lors de la pose du câble en conduite, et à limiter les déformations axiales du câble en compression et dilatation lorsque celui ci est soumis à des variations de température importantes en compensant les efforts de compression ou de dilatation induits par la gaine. En effet, les câbles de télécommunication à fibres optiques sont généralement destinés à être posés dans des conduites de systèmes de transmission métropolitains ou longue distance. Pour permettre la pose en conduite du câble, celui-ci doit présenter à la fois une certaine robustesse pour supporter la traction et R: \Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -2 les contraintes mécaniques de la pose et une certaine souplesse selon au moins une direction de pliage afin de permettre son insertion dans les conduites du système. En outre, un câble de télécommunication doit généralement supporter des conditions d'utilisation sur une large plage de température pouvant aller de -40 C à +60 C, ce qui peut provoquer des dilatations et compressions dans la gaine du câble. Il est donc connu d'ajouter au câble des éléments de renfort qui absorbent les contraintes mécaniques subies par le câble et protègent ainsi les fibres optiques disposées dans le câble. De tels éléments de renfort peuvent être situés dans la zone centrale du câble ou encore en périphérie. Avec le développement des systèmes de télécommunications à fibres optiques jusque chez l'abonné, connu sous l'acronyme anglais de FTTH pour Fiber To The Home ou FTTC pour Fiber To The Curb , on cherche à réaliser des câbles de grande capacité contenant un grand nombre de fibres optiques. De tels câbles sont destinés à être installés dans un environnement urbain agressif, par exemple des égouts, où ils doivent résister aux rongeurs et à la corrosion. Par ailleurs, de tels câbles doivent aussi permettre un accès individuel à chaque micromodule pour une distribution dans un immeuble donné. En particulier, chaque micromodule prélevé lors d'une opération de dérivation doit pouvoir être tiré sur plusieurs dizaines de mètres pour atteindre un boîtier optique de jonction avec un système de télécommunication d'un immeuble donné. On cherche à réaliser des câbles de grande capacité, pour réduire notamment les coûts de distribution auprès des utilisateurs télécom. Or, lorsque l'on réalise un câble de télécommunication contenant un grand nombre de micromodules ù et donc un grand nombre de fibres ù la gestion des frottements entre micromodules lors de l'extraction d'un ou plusieurs micromodules à travers une fenêtre de piquage devient critique. Pour minimiser les frottements entre les micromodules, on pourrait choisir le matériau de la gaine de maintien des micromodules tel que le coefficient de frottement entre eux soit faible, comme mentionné dans le document WO-A- 01/98810 ou dans le document US-A-4 097 119. Mais ces documents ne prévoient que peu de fibres dans le câble. Or, on cherche maintenant à réaliser des câbles de télécommunication contenant un grand nombre de fibres optiques. Dans ce contexte, R: \Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -3 on choisira plutôt une gaine de maintien des micromodules en élastomère thermoplastique pour assurer un maximum de flexibilité à l'âme et permettre la manipulation du câble pour l'introduire dans les conduites du système de télécommunication; or ce type de matériaux présente généralement de forts coefficients de frottement. De plus, les câbles de télécommunication de grande capacité sont destinés à des installations en extérieur; il est donc nécessaire que la gaine de maintien des micromodules présente un bon comportement climatique et mécanique. Ainsi, les gaines en élastomère thermoplastique présentent de bonnes performances en terme d'atténuation du signal aux longueurs d'onde de 1550 nm ou de 1625 nm sur une large plage de température pouvant aller de -40 C à +85 C. On connaît par ailleurs du document US-B-7 082 241 un câble à micromodules dans lequel chaque micromodule présente une gaine de maintien de faible épaisseur et une gaine externe entourant la gaine de maintien et ayant un coefficient de frottement inférieur à celui de la gaine de maintien. L'objectif principal de ce document est de réduire le frottement d'un câble à fibres optiques lors de sa pose dans une conduite, particulièrement par soufflage ou portage, tout en conservant une cohésion des divers éléments composant le câble et une compacité élevée du câble et sans dégrader la qualité de transmission et la durée de vie des fibres optiques incluses dans le câble. Le câble décrit dans ce document ne présente cependant aucune protection pour être installé dans un environnement extérieur agressif et ne permet pas la dérivation d'un ou plusieurs micromodules sur plusieurs dizaines de mètres. Le demandeur a aussi déposé une demande de brevet le 10 novembre 2006 sous le numéro FR 06 09834 intitulé câble de télécommunication à fibres optiques qui décrit un câble à fibres optiques comportant une armure de protection et contenant plusieurs centaines de fibres groupées en micromodules disposés parallèlement avec un lubrifiant. Le câble décrit dans cette demande de brevet français présente une grande capacité, de plusieurs centaines de fibres, et permet une dérivation d'un ou plusieurs micromodules sur plusieurs dizaines de mètres. Néanmoins, l'ajout d'un lubrifiant dans l'âme du câble représente un coût et nécessite une station de dosage spécifique dans les installations de fabrication du câble. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc - 4 Il existe donc toujours un besoin pour un câble de télécommunication qui puisse être installé en extérieur dans un environnement agressif, qui présente une grande capacité et qui permette une dérivation d'un ou plusieurs micromodules sur plusieurs dizaines de mètres A cet effet, l'invention propose un câble à fibres optique comportant une armure de protection et contenant des fibres groupées en micromodules disposés parallèlement, chaque micromodule présentant une couche externe entourant sa gaine de maintien, ladite couche externe ayant un coefficient de frottement réduit par rapport à celui de la gaine de maintien. L'armure, par exemple en acier, assure une protection du câble dans un environnement agressif tel que des égouts. La disposition en parallèle des micromodules û sans enroulement hélicoïdal û et la présence de la couche externe à faible coefficient de frottement sur chaque micromodule permet d'extraire un ou plusieurs micromodules parmi une grande quantité de micromodules sur une distance importante. Un tel câble est donc particulièrement adapté à une installation en extérieure pour la distribution d'un grand nombre de fibres dans des applications du type FTTH ou FTTC. L'invention propose plus particulièrement un câble de télécommunication à fibres optiques comprenant : - une cavité centrale longitudinale recevant des micromodules de fibres optiques disposés parallèlement; - une gaine entourant la cavité centrale; - une armure située sur la périphérie intérieure de la gaine; chaque micromodule présentant une gaine de maintien des fibres optique entourée d'une couche externe ayant un coefficient de frottement plus faible que celui de la gaine de maintien. Selon un mode de réalisation, la couche externe est en polymère ; par exemple la couche externe est en un matériau choisi parmi du polyamide, du polyéthylène haute densité, du polyester, du polypropylène, du polymère fluoré, du polymère siliconé ou un mélange de ceux-ci. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -5 Selon les modes de réalisation, la couche externe présente une épaisseur comprise entre 30 !am et 60 m ; elle présente un coefficient de frottement inférieur à 0,3. Selon un mode de réalisation, l'armure est un ruban d'acier à recouvrement ; 5 le ruban d'acier peut être cranté. Selon un mode de réalisation, la gaine de maintien des micromodules est en élastomère thermoplastique. Selon un mode de réalisation, le câble comprend en outre des éléments de renfort disposés dans la gaine dans un plan excentré par rapport à un plan médian 10 transversal du câble. Le câble peut comprendre en outre au moins un marquage de fenêtre de piquage sur la périphérie du câble, ledit marquage étant situé du côté opposé aux éléments de renfort par rapport au plan médian transversal du câble Selon un mode de réalisation, le câble comprend en outre une enveloppe de protection plaquée sur la périphérie intérieure de l'armure ; par exemple l'enveloppe 15 de protection est en polyester. Selon un mode de réalisation, les micromodules occupent 30% à 70% de la cavité centrale. L'invention concerne aussi un procédé d'extraction d'au moins un micromodule d'un câble selon l'invention, comprenant les étapes consistant à : 20 - pratiquer une première ouverture dans le câble pour sectionner au moins un micromodule ; - pratiquer une deuxième ouverture dans le câble pour extraire ledit au moins un micromodule sectionné ; la deuxième ouverture étant distante d'au moins 5 m de la première 25 ouverture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple et en référence aux figures annexées qui montrent : 30 - figure 1, un schéma en coupe transversale d'un câble selon l'invention ; - figure 2, un schéma en coupe transversale d'un micromodule du câble selon l'invention. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc Le câble 1 de la figure 1 présente une cavité centrale longitudinale 20 recevant l'âme du câble composée de micromodules 10 sensiblement parallèles les uns aux autres regroupant des fibres optiques 15 sensiblement parallèles les unes aux autres. On entend par fibres optiques parallèles des fibres optiques non câblées (c'est-à-dire qui ne sont pas enroulées en hélices ni en pas alterné SZ). Une gaine 150 entoure cette cavité centrale; la gaine 150 peut être en polymère, par exemple en polyéthylène haute densité; elle présente une bonne étanchéité à l'humidité et une certaine souplesse mécanique. La gaine 150 est extrudée autour de la cavité 20 dans laquelle s'étendent les micromodules 10. Lorsque l'on considère le câble en coupe transversale, la gaine 150 présente une périphérie intérieure et une périphérie extérieure définies radialement. La figure 1 montre une armure 120 placée sur la périphérie intérieure de la gaine 150. Cette armure 120 peut être constituée d'un ruban d'acier inoxydable cranté posé en long à recouvrement; elle est destinée à former une protection contre la corrosion et contre des rongeurs, le câble 1 étant destiné à des utilisations en égouts ou en extérieur. Le ruban d'acier est en outre cranté pour assurer une certaine flexibilité lors de l'installation du câble. La figure 1 montre aussi que l'armure 120 présente une zone de recouvrement 121 du ruban. Dans le câble de la figure 1, chaque micromodule 10 comprend douze fibres optiques 15 et le câble comprend soixante micromodules. Le câble de la figure 1 comporte donc 720 fibres optiques qui ne remplissent que partiellement la cavité centrale 20. Le câble selon l'invention peut comporter un grand nombre de fibres û plusieurs dizaines à plusieurs centaines û et selon les modes de réalisation, il peut présenter entre 400 et 1600 fibres optiques réparties en micromodules de 4 à 24 fibres environ pour un diamètre de câble d'environ 15 mm à environ 35 mm. Avec un nombre aussi important de fibres, l'extraction d'un micromodule à travers une fenêtre de piquage nécessite de minimiser au maximum les frottements entre modules et de prévoir un jeu suffisant entre les micromodules. Il faut également assurer une surlongueur des micromodules, donc des fibres, à l'intérieur de la cavité du câble, notamment afin de pouvoir les sélectionner lors d'une opération de R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -7 dérivation, mais également pour assurer un bon comportement climatique et mécanique du câble. Pour minimiser les frottements entre les micromodules et permettre une extraction d'un micromodule parmi des dizaines sur plus de 5 mètres ù de 15 à 50 m 5 environ ù il est proposé de prévoir une couche externe 12 sur chaque micromodule 10. La figure 2 montre un tel micromodule selon l'invention. Chaque micromodule 10 du câble selon l'invention comprend des fibres optiques 15 réunies par une gaine de maintien 11. L'intérieur de la gaine 11 peut être rempli d'un matériau de remplissage 16 qui peut être un matériau graisseux ou un 10 matériau sec et gonflant au contact de l'eau pour bloquer une éventuelle propagation de l'eau à l'intérieur du micromodule. La gaine de maintien 11 peut être un élastomère thermoplastique; il présente un faible module de Young pour garantir une bonne souplesse au micromodule et de bonnes propriétés thermiques et d'étanchéité. Le matériau de la gaine de maintien 11 présente cependant un fort coefficient de 15 frottement, de l'ordre de 1, qui empêche l'extraction de micromodules sur une grande longueur pour une dérivation de plusieurs mètres. Selon l'invention, chaque micromodule comprend aussi une couche externe 12 entourant la périphérie extérieure de la gaine de maintien 11. Cette couche externe 12 est constituée d'un matériau à faible coefficient de frottement, inférieur à 0,3 et de préférence de l'ordre 20 de 0,05. Le matériau de la couche externe 12 peut être du polyamide, du polyéthylène haute densité, du polyester, du polypropylène, un polymère siliconé, un polymère fluoré ou tout autre polymère ayant un coefficient de frottement inférieur à 0,3. La couche externe 12 est très fine, de l'ordre de 30 gm à 60 m; elle impacte donc peu la souplesse du micromodule 10 et n'influe pas sur les propriétés optiques 25 des fibres contenues dans le micromodule. La couche externe 12 peut être coextrudée avec la gaine de maintien 11 lors de la formation des micromodules 10 et n'ajoute donc pas une étape spécifique au process de fabrication du câble. Cette couche externe 12 permet de réduire considérablement les frottements entre les micromodules lors de l'extraction d'un ou de plusieurs micromodules. Une 30 dérivation de plusieurs mètres, voir de plusieurs dizaines de mètres peut alors être envisagée à partir du câble selon l'invention. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -8 En outre, pour faciliter encore l'extraction d'un ou plusieurs micromodules pour une dérivation, on peut prévoir un jeu entre les micromodules disposés dans l'âme du câble. Pour garantir un jeu suffisant entre les micromodules, on définit un coefficient de remplissage maximal de la cavité 20. Ce coefficient de remplissage peut être défini comme le rapport entre la somme des sections transversales de tous les micromodules 10 et la section intérieure de la cavité 20 définie par la paroi intérieure de l'armure en acier 120. Ce coefficient sera plus ou moins élevé selon les longueurs de micromodules à extraire ; il sera de préférence de l'ordre de 0,30 à 0,35 mais pourra atteindre 0,70. La figure 1 montre en outre une enveloppe de protection 110 de l'âme qui forme une interface de contact protectrice entre les micromodules 10 et l'armure 120. Cette enveloppe de protection 110 peut être constituée d'un ruban en plastique, par exemple en polyester, de 30 à 50 'am d'épaisseur. Cette enveloppe de protection 110 permet de protéger les micromodules de l'outil mécanique utilisé lors de la découpe de la gaine 150 et de l'armure 120 pour former une fenêtre de piquage lors d'une opération de dérivation; elle permet également d'éviter tout contact mécanique direct des micromodules contre le crantage de l'acier de l'armure 120 ou sur le bord de son recouvrement 121 qui pourrait détériorer les micromodules. Cette enveloppe de protection 110 est plaquée contre la paroi intérieure de l'armure en acier 120; elle ne serre donc pas les micromodules et ne freine pas leur extraction à travers une fenêtre de piquage. Le ruban d'acier constituant l'armure 120 peut être contrecouché de copolymère 140 pour permettre une liaison adhérente avec l'enveloppe de protection 110 et la gaine 150. Le câble de la figure 1 comprend en outre deux éléments de renfort 160 disposés longitudinalement dans la gaine 150. Ces éléments de renfort 160 peuvent être des tiges de plastique renforcé de verre, connues sous le terme de GRP pour Glass Reinforced Plastic ou des tiges d'acier galvanisé toronné ou monobrin ou des tiges de plastique renforcé d'aramide ou tout autre élément de renfort longitudinal approprié pour rigidifier un câble de télécommunication. Ces éléments de renfort 160 peuvent être excentrés par rapport à un plan médian transversal du câble. Généralement, les éléments de renfort sont disposés dans la gaine du câble en étant diamétralement opposés de part et d'autre de la cavité 20 contenant les R:\Brevets\26200\26267--070403- texte depot.doc -9 micromodules 10; cette disposition des éléments de renfort permet de définir un plan de pliage préférentiel du câble afin de permettre son insertion dans des conduites du système de télécommunication auquel il est destiné. Selon l'invention, les éléments de renfort 160 peuvent être excentrés vers le même côté de la gaine ; ils définissent toujours un axe de pliage, décalé par rapport à un diamètre du câble, tout en dégageant un espace plus grand sur le côté opposé du câble pour accéder aux micromodules. Ainsi, lorsqu'une fenêtre de piquage est découpée dans le câble dans le côté opposé, les éléments de renfort ne sont pas touchés et la continuité de l'intégrité mécanique du câble est conservée après l'ouverture de fenêtres de piquage. La figure 1 montre des marquages de piquage 180 situés sur la périphérie du câble; ces marquages indiquent les zones dans lesquelles des fenêtres de piquage peuvent être découpées. La figure 1 montre aussi que l'enveloppe de protection 110 et l'armure 120 présentent chacune une zone de recouvrement 111, 121 de leur ruban. Les rubans 110, 120 peuvent en effet être posés en long à recouvrement. Si un outil de découpe mécanisé doit être utilisé, le recouvrement 121 du ruban de l'armure 120 sera de préférence situé éloigné de la zone dans laquelle une fenêtre de piquage est susceptible d'être découpée afin d'éviter de devoir découper deux épaisseurs d'acier. Si les éléments de renfort 160 sont excentrés par rapport à un axe transversal du câble, comme expliqué plus haut, la zone de recouvrement 121 du ruban d'acier de l'armure 120 sera située dans la moitié de câble contenant les éléments de renfort 160 et de préférence encore située entre les deux éléments de renfort 160. Une telle disposition permet un accès plus facile aux micromodules et fibres par une fenêtre de piquage au niveau du marquage 180, la découpe de la gaine 150, de l'armure 120 et de l'enveloppe 110 étant faite en dehors des zones de recouvrement 111, 121 et sans gêne des éléments de renfort 160. Si l'ouverture des fenêtres de piquage est faite manuellement par décollage du recouvrement du ruban d'acier 120, le recouvrement 121 du ruban de l'armure 120 sera de préférence situé juste sous la zone de marquage 180; cette zone de recouvrement 121 sera alors située du côté opposé aux éléments de renfort 160 qui demeurent de préférence éloignés des ouvertures de piquage. Les zones de recouvrement 111, 121 peuvent être situées au même endroit du câble, i.e. avoir les mêmes coordonnées sphériques lorsque l'on R:Srevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -10- considère le câble en coupe transversale, mais la position du recouvrement 111 de l'enveloppe de protection n'est pas critique car il est facile à découper. La surlongueur de micromodule introduite dans le câble lors de la fabrication, l'excentrement du plan des éléments de renfort 160 par rapport au plan diamétral et le faible taux de remplissage de la cavité sont tels qu'ils permettent que les micromodules 10 ne soient pas soumis à des contraintes de traction lorsque le câble est enroulé avec le plan des porteurs du coté de l'axe d'enroulement et ne soient pas en trop fortes surlongueur lorsque le câble est enroulé avec le plan des porteurs éloignés de l'axe d'enroulement. Une telle disposition permet un grand degré de liberté des micromodules 10 les uns par rapport aux autres. En outre, la présence de la couche externe 12 à faible coefficient de frottement entourant la gaine de maintien 11 de chaque micromodule 10 permet une extraction d'un ou plusieurs micromodules sur une relativement grande distance, supérieure à 5 mètres, voir supérieure à 10 mètres. Il est entendu qu'un micromodule contenu dans le câble selon l'invention peut être extrait sur une distance inférieure à 5 mètres selon l'emplacement des boîtiers de jonction à raccorder ; il n'en demeure pas moins que le câble selon l'invention permet d'extraire une micromodule parmi des dizaine sur plusieurs dizaines de mètres. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc REVENDICATIONS 1. Un câble de télécommunication à fibres optiques comprenant : - une cavité centrale longitudinale (20) recevant des micromodules (10) de fibres optiques disposés parallèlement; - une gaine (150) entourant la cavité centrale; - une armure (120) située sur la périphérie intérieure de la gaine (150), chaque micromodule (10) présentant une gaine de maintien (11) des fibres optique (15) entourée d'une couche externe (12) ayant un coefficient de frottement plus faible que celui de la gaine de maintien (11). 2. Le câble de la revendication 1, dans lequel la couche externe (12) est en polymère. 3. Le câble de la revendication 2, dans lequel, la couche externe (12) est en un matériau choisi parmi du polyamide, du polyéthylène haute densité, du polyester, du polypropylène, du polymère fluoré, du polymère siliconé ou un mélange de ceux-ci. 4. Le câble de l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la couche externe (12) présente une épaisseur comprise entre 30 m et 60 m. 5. Le câble de l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la couche externe (12) présente un coefficient de frottement inférieur à 0,3. 6. Le câble de l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'armure (120) est un ruban d'acier à recouvrement (121). 7. Le câble de la revendication 6, dans lequel le ruban d'acier (120) est cranté. 8. Le câble de l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la gaine de maintien (11) des micromodules (10) est en élastomère thermoplastique. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc -12- 9. Le câble de l'une des revendications 1 à 8, comprenant en outre des éléments de renfort (160) disposés dans la gaine (150) dans un plan excentré par rapport à un plan médian transversal du câble. 10. Le câble de la revendication 9, comprenant en outre au moins un marquage (180) de fenêtre de piquage sur la périphérie du câble, ledit marquage étant situé du côté opposé aux éléments de renfort par rapport au plan médian transversal du câble 11. Le câble de l'une des revendications 1 à 10, comprenant en outre une enveloppe de protection (110) plaquée sur la périphérie intérieure de l'armure (120). 12. Le câble de la revendication 11, dans lequel l'enveloppe de protection (110) est en polyester. 13. Le câble de l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les micromodules occupent 30% à 70% de la cavité centrale. 14. Procédé d'extraction d'au moins un micromodule d'un câble selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant les étapes consistant à : -pratiquer une première ouverture dans le câble pour sectionner au moins un micromodule ; - pratiquer une deuxième ouverture dans le câble pour extraire ledit au moins un micromodule sectionné ; la deuxième ouverture étant distante d'au moins 5 m de la première ouverture. R:\Brevets\26200\26267--070403-texte depot.doc