DE1168023C2

DE1168023C2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von lichtleitenden fasern oder faeden aus glas oder einem anderen lichtleitenden thermoplastischen material

Info

Publication number: DE1168023C2
Application number: DE1961A0037098
Authority: DE
Inventors: John Wilbur Fiskdale Mass. Hicks jun. (V.StA.)
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1958-08-11
Filing date: 1961-03-30
Publication date: 1976-01-22
Also published as: GB925335A; DE1168023B; FR1288098A; US2980957A; NL261074A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von liehtleitenden Fasern oder Fäden aus Glas oder einem anderen lichlleilcndcn thermoplastischen Material, bei dem in einem Glasrohr ein Glasstab angeordnet wird, dessen Brechungsindex größer als der des Glasrohrs ist. der Glasstab zusammen mit dem Glasrohr relativ /ur Heiz/onc eines Heizelements kontinuierlich beweg; utid beide Glasteile nach dem Zusammenschmelzen auf eine gewünschte verringerte Querschnittsgröße gezogen werden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In »Journal of the Optical Society of America«. Bd. 44, Nr. 8. August 1959. ist auf der Seite 78*3 eine Vorrichtung zum Umhüllen von Glasfasern bei der Herstellung von liehtleitenden Fasern aus Glas gezeigt, bei der ein Glasstab, der im wesentlichen /entrisch und senkrecht in einem Glasrohr angeordnet ist, zusammen mit diesem fortlaufend /ur Hei/zone eines Heizelements bewegt wird. Dieses Verfahren bedingt, dal* dor Glasstab und das Glasrohr aus /usammenpassenden Glasern mit einheitlichen '\usilehniin>;skoefli/ienten und Lrweichungspunkten bestehen, da die Verschweißung der beiden Materialien gleichzeitig mit ihrem durch Schwerkraft bewirkten Ausziehen auf einen verringerten Querschnitt stattfindet.

Es hat sich jedoch ge/eigt. daß die fur die Glasfaserherstellung besonders günstigen Glaskombinationen diese obenerwähnten Bedingungen nicht

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen sich auch Gläser mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften einwandfrei zu Glasfasern ausziehenlassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß zur Unterstützung des Verschmelzen* und der vollständigen Entfernung von Gasen zwischen Glasrohr und Glasstab während der Relativbewegung von Glasrohr mit Glasstab und Heizelement ein gesteuertes Vakuum zwischen Glasrohr und Glasstab angelegt wird.

Zum gewünschten Aufziehen des Glasrohres und Ausziehen des umhüllten Glasstabes ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, auch Gläser mit unterschiedlichen Eigenschaften zu verwenden. Da eine große Tempcraturdifferenz /wischen den richtigen Schweiß- und Ziehtemperaturen besteht, erfolgt nämlich das Verschweißen bei den nachstend noch naher beschriebenen Glassorten vorteilhaft bei Temperaturen von 1300 C. während das Ziehen eine Temperatur von 1800 C erfordert, wobei der umhüllte Cilasstab dazwischen nur eine Temperatur von HOO C besitzt. Durch das erfindungsgemäßc Verschweißen und Ausziehen an räumlich hintereinanderliegendcn Stellen kann für jeden dieser Vorgänge die optimale Temperatur eingehalten werden, wodurch es möglich wird, GIa ^orten zu verarbeiten, die sich nicht gleichzeitig zusammenschweißen und ausziehen lassen, wie dies bei den für Glasfaseroptiken besonders günstigen Glaskombi.iationen vielfach der Fall ist. Durch das gleichzeitige Anlegen eines relativ hohen Vakuums /wischen dem Stab und dem Rohr wird das gleichmäßige und irnige Verschmelzen der beiden Glaskörper noch unterstützt, wobei jeglicher Einschluß von Luft oder anderen Gasen im Verschmcl/ungsbereich /wischen Rohr und Stab verhindert wird.

Vorzugsweise wird zur Steuerung von Verschmelzungsgeschwindigkeit und -grad von Glasrohr und Glasstab an das Äußere des Glasrohrs gleichzeitig ein Vakuum geringerer Stärke als das im Raum zwischen Glasrohr und Glasstab herrschende Vakuum angeligt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich durch ein längliches Gehäuse mit einer darin beweglichen Halterung mit eingebauter Vakuumleitung und mit Sicherungsringen zum Halten des Glasrohres und eines in dem Glasrohr gehaltenen Glasstabes und durch eine Anordnung zur Längsbewegung der Halterung und der zu verschmelzenden Teile und durch ein Heizelement /um fortschreitenden Erwärmen dieser Teile.

Vorzugsweise werden in der Vorrichtung nach der Erfindung Formrollen verwendet, welche die Querschnittsform des Glasstabes und des Glasrohres nach deren Verschmelzen ändern.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist

Γ ι g. 1 cmc seitliche l'nn/ipansicht einer Vorrichtung /ur Auslulining tics Vet lahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein vergrößerter Prin/ipschniti nach der Linie H-Il in Fig. 1. nämlich durch die Stange und das Rohr im Anfangsstadium,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie Hl-III in F i g. 1 mit einer Prin/ipdarsteliung des Formrollensat/es /ur Steuerung der Querschnhtsform des miteininder verschmolzenen Stangen- und Rohraufbaues und

Fig. 4 ein Prinzipschnitt einer abgewandelten Ausführungsform einer Formrolle.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dient eine Vorrichtung, die ein äußeres Gehäuse 5. vorzugsweise aus geschmolzenem Quarz oder ahnlichem, durchsichtigem Material mil hohem Schmelzpunkt aufweist. Das Gehäuse hat die Form eines rohrförmigen Trägers, in den eine Halterung 6 gleitend eingesetzt ist. Die Halterung 6 ist mit einem Kolben 7 versehen, der sich durch eine abgedichtet·.· Öffnung 8 in der Oberseite des Gehäuses erstreckt. Die Halterung ist ferner in der Mitte mit einem Sicherungsring 9 aus Gummi od. dgl. versehen, in dem ein Ende eines Stabes 10 eingepaßt und gehalten ist. der einen Glaskern mit hohem Brechungsindex bildet. Die äußere Oberfläche des Stabes 10 ist optisch poliert und vor dem Einbringen in das Gehäuse 5 gründlich gesäubert. Das Gehäuse 6 v. eist ferner einen ähnlichen Ring 11 aus Gummi oder ähnlichem Material auf. in den das obere Ende eines äußeren Glasrohres 12 mit niedrigem Brechungsindex im wesentlichen konzentrisch zu dem inneren Kernstab 10 angeordnet und gehalten ist. Auch das Rohr 12 ist gründlich gereinigt und daher schmutz- und staubfrei. Der Kolben 7 ist mit einem inneren Durchflußkanal 13 versehen, der mit dem Raum 14 zwischen dem Stab 10 und dem Rohr 12 verbunden ist. Eine Vakuumleitung Π.7 ist mit Kolben 7 durch ein Anschlußstück 136 so verbunden, daß ein verhältnismäßig hohes Vakuum in dem Raum 14 zwischen dem Stab 10 und dem Rohr 12 hergestellt werden kann.

Ferner ist eine Vakuumleitung 15 vorgesehen, die mit dem Raum zwischen dem Gehäuse 5 und dem Rohr 12 verbunden ist. wodurch dem im Raum 14 das Rohr 12 angreifenden Sog durch einen gleichzeitigen Sog eines geringer eingeregelten Vakuums in dem Raum 16 entgegengewirkt werden kann. Am unteren Ende des Gehäuses 5 ist ein Heizelement 17 vorgesehen, daß das Gehäuse umgibt und mit dem der Stab 10 und das Rohr 12 durch Strahlung ausreichend stark erwärmt werden können, um das Glas des Stabes und des Rohres bis zu einem Ausmaß zu erweichen, bei dem das Gegenüber dem Vakuum in dem Raum 16 höhere Vakuum in dem Raum 14 das Rohr 12 nach oben hin zusammenschrumpfen läßt. Dabei wird gleichzeitig jegliche Luft oder anderes Gas. das zwischen dem Stab 10 und dem Rohr 12 vorhanden sein mag, durch das verhäl'nismäßig hohe Vakuum nach außen gedrängt; das Rohr kommt in innige Schmelzbcrührung mit dem Stab. Durch das verhältnismäßig hohe Vakuum in dem Raum 14 bei gleichzeitiger Steuerung des Schrumpfens des Rohres 12 durch das geringere Vakuum in dem R?um 16 wird eine einwandfreie Verbindungsfläche erzielt, die frei von Luft- oder Gasblasen ist, da alle Luft oder Gase, die sich beim Erwärmen des Stabes und des Rohres üblicherweise bilden, durch das nach oben gerichtete Schrumpfen des Rohres 12 nach oben gedrängt und durch das Vakuum in der Leitung 13.7 aus dem Raum 14 abgesaugt werden. Außerdem wird der Stab 10 und das Rohr 12 nach anfänglichem gründlichem F'.einigen vor der Einführung in das Gehäuse 5 in diesem während des Verschmelzungsvorganges schmutz- und staubfrei gehalten, um auch insoweit eine einwandfreie Verbindungsfläche zwischen den verschmolzenen Abschn.tten des Stabes und des Rohres zu gewährleisten. Am unteren Ende des Gehäuses 5 ist eine Öffnung 18 vorgesehen, die zu einer mit Schutzgas von geringem Druck gefüllten Kammer führt. Durch diese Öffnung werden der zusammengeschrumpfte untere Abschnitt der aus Rohr 12 und Stab 10 bestehenden Einheit gleichzeitig mit der Erwärmung und dem Schrumpfvorgang mit einer geregelten Geschwindigkeit durch einen mit dem Kolben 7 verbundenen Antrieb 19 nach unten bewegt, wobei nur ein geringes Spiel zwischen der Einheit und der Wandung der Öffnung vorhanden ist. Der Antrieb 19 weist einen Arm 20 auf, dessen eines Ende durch eine Madenschraube 21 od. dgl. an dem Kolben 7 befestigt ist. Durch das gegenüberliegende Ende erstrecken sich eine Leitspindel 22 und eine Führungsstange 23. Die Leitspindel 22 ist in dem Arm 20 bei 23;j eingeschraubt und an ihrem oberen und unteren Ende in feststehenden Tragböcken 24 und 25 gelagert. Die Tragböcke sind in bezug auf das Gehäuse 5 unbeweglich befestigt. Eine Öffnung 2G im Arm 20 ist als enger Gleitsitz für die Führungsstangc 23 ausgebildet. Das untere und das obere Ende der Führungsstange 2} sind mit Preßsitz oder auf andere Weise in den entsprechenden Tragböcken 24 und 25 befestigt, wobei die Führiingsstange 2? eine Führung für den Arm 20 bildet, wenn dieser durch die Drehung der Leitspindel gehoben oder gesenkt wird. Antriebsmittel in Form einer Band- und Ricmenschcibcnanordnung 27. die mit dem unteren Ende der Leitspindel 22 verbunden ist und zu einem geeigneten, nicht dargesiellten Antriebsmotor od. dgl. führt, drehen die Leitspindel 22 und senken dabei den Arm 20. den Kolben 7 und die Halterung 6, so daß die Stange 10 und das Rohr 12 durch die Heizzone des Heizelementes 17 und durch die Öffnung 18 im Gehäuse 5 mit einer Geschwindigkeit abgesenkt werden, die der Antriebsgeschwindigkeit der Band- und Riemenscheibenanordnung 27 entspricht.

Die Geschwindigkeit, mit der der Stab 10 mit dem Rohr 12 durch die Heizzone des Heizelemente:. 17 und durch die Öffnung 18 gesenkt wird, wird gemäß den besonderen Glasarten, aus denen der Stab 10 und das Rohr 12 bestehen, und gemäß den angewendeten Temperaturen, die wiederum von den Glasarten abhängen, gesteuert, um eitu Verschmelzung an der Verbindungsfläche zwischen dem Stab 10 und dem Rohr 12 zu erzielen.

Unterhalb des Gehäuses 5 und in Verbindung mit der Öffnung 18 ist eine zweite Heizzone in Form einer Kammer 28 vorgesehen, die Heizschlangen 29 od. dgl. und innen einen Satz Formrollen 30 aufweist, mit deren Hilfe die verschmolzene Einheit 31 aus dem Stab 10 und dem Rohr 12 mit einer bestimmten Querschnittsform versehen werden kann.

Die Heizkammer 28 ist weiterhin mit einer öffnung 32 versehen, die mit einem unteren, ringförmigen Heizelement 33 verbunden ist, das eine hohle, mit der Öffnung 32 ausgerichtete Bohrung besitzt. Die öffnung 32 und das Heizelement 33 sind in bezug auf die Formrollen 30 und die öffnungen 18 so ausgerichtet, daß sie die Einheit 31 nach dem Durchlaufen der Formrollen 30 aufnehmen. Das Heizelement 33 bildet eine dritte, von der Einheit 31 zu durchlaufende Heizzone und erwärmt die Einheit bis zu einer Zähigkeit, die das Ausziehen von Fasern zuläßt. Dabei wird die Einheit 31 schneller in Richtung des Pfeiles 34 gezogen, als sie durch die Kammer 28 zugeführt w ird, so

daß eine umkleidete Glasfaser 35 mil einem kleineren Querschnitt als dem der Einheil 31 entsteht.

Unter dem Ausdruck »Faser« sind hier alle !!einleitenden Kiemente mit verhältnismäl.tig kleinem Querschnittsmaß im Vergleich /u ihrer Lange und unabhängig von der Qucrschnittsform /u verstehen.

Zum Ausführen der kurz beschriebenen Vorgänge des Verschmel/.ens, Könnens und Ziehens werden für den Stab 10 und das Rohr 12 solche Glassorten gewählt, die die gewünschten Kombinationen von hohem und niedrigem Brechungsindex haben. Durch Ausziehen in die Faserform ergibt sich ein Element oder eine Faser, das bzw. die durch den Kerntet! Licht /u übertragen vermag und mit einer liehtisolierendcn Ummantelung oder Umhüllung versehen ist. um eine Streuung des Lichtes aus der Faser heraus zu verhindern. F.inc Faser mit einem Kern aus Flint-Glas mit einem Brechungsindex von 1.69 und mit einer Ummantelung oder Umhüllung aus einem Natron-Kalk-Glas, wie es für Laboratoriumsrohrc verwendet wird, in einer Stärke von etwa 10% des äußeren Durchmessers der Einheil 31, ergibt ein brauchbares Element, das für viele Zwecke verwendbar ist. Die obenerwähnten Glasarten sind als Beispiele für Gläser genannt, die zur Herstellung von lichtisolierten oder umhüllten lichtleitenden Fasern miteinander kombiniert werden können. Im Rahmen der Erfindung können zur Herstellung isolierter, iimhülilcr oder lichtleilcnder Fasern od. dgl. auch noch andere Kombinationen aus Gläsern oder ähnlichen, durch Wärme erweichbaren Materialien verwendet werden.

Nachdem ein Stab 10 aus einer für den Kernteil 35,-i der Faser 35 brauchbaren Glassorte und ein Rohr 12 aus einer für die Umhüllung 356der Faser 35 verwendbaren Glassorte ausgewählt wurden und beide das richtige Starkcverhäitnis aufweisen, damit die Faser 35 die gewünschte Stärke der Ummantelung 35i> erhält, werden der Stab 10 und das Rohr 12 gründlich gereinigt und. wie oben beschrieben, in das Gehäuse eingesetzt. Der Stab 10 und das Rohr 12 entsprechen sich in ihrer Form und sind in Fig. 2 kreisförmig dargestellt. Sie können jedoch auch quadratisch, sechseckig, achteckig oder von jeder anderen gewünschten Form sein. Wenn sie im Gehäuse 5 gehaltert sind, wird das Heizelement 17 eingeschaltet, um den Stab 10 und das Rohr 12 auf Schmelztemperaturen zu erwärmen, während die Unterdrücke an die Räume 14 und 16 gelegt werden und die Halterung 6 gleichzeitig langsam mit einer der Heiztemperalur und den Erweichungs- bzw. Piastizitätseigenschaften der Gläser entsprechenden Geschwindigkeit gesenkt wird, so daß diese Geschwindigkeit mit der Schrumpfung und dem Verschmelzen des Rohres mit dem Stab Schritt hält.

Beim Beginn des eben beschriebenen Vorganges wird zweckmäßig das untere Ende des Stabes 10 und des Rohres 12 abgedichtet, um das untere Ende des Raumes 14 zu verschließen, so daß das Vakuum unmittelbar dann in diesem Raum wirken kann, wenn das Glas die Schmelztemperatur erreicht. Die unteren Enden des Stabes 10 und des Rohres 12 können zu diesem Zweck durch Erhitzen mit einer Flamme und enges Andrücken des Rohres gegen den Stab abgedichtet werden, ehe der Stab und das Rohr in das Gehäuse 5 eingesetzt werden. Sind der Stab 10 und das Rohr 12 in ihrer in F i g. 1 gezeigten Lage, so werden ihre unteren Enden im Falle der oben als Beispiel angegebenen Glasarten durch das Heizelement 17 auf etwa 700 C erwärmt, und zwar unmittelbar bevor das Rohr 12 auf den Stab 10 mit Hilfe des Vakuums im Raum 14 aufgeschrumpli wird. Bei dieser Temperatur verschmilzt das Glas des Rohres 12 sofort mit dem Stab 10. wenn es diesen berührt. Das Vakuum im Raum lh wird so eingeregelt, daß es das Glas des Rohres 12 von dem Stab 10 entfernt hält, bis die richtige Temperatur des Rohres und des Stabes erreicht ist. Dann hat das Rohrglas eine solche Zähigkeit, daß es gegen den Widerstand der Zugkraft oder des Soges im Raum 16 zusammenschrumpft. Die Geschwindigkeit der

ίο Abwärtsbewegung der Halterung 6 ist so eingeregelt (etwa 3 mm pro Minute), daß ein vollständiges Aufschrumpfen des Rohres 12 innerhalb der Heizzone des Heizelementes 17 auftritt, worauf de sich nach oben erstreckende Rohrabschnitt eine im wesentlichen konische Form annimmt, da er abschnittsweise zusammenschrumpft. Diese konische Form drängt wegen des verschiedenen Schrumpfgrades über die Lunge des Rohres 12 alle möglicherweise in dem Raum 14 vorhandenen Gase nach oben und aus dem Raum /wischen dem Rohr und dem Stab über die Vakuumleitung 13;i hinaus und bewirkt dadurch eine saubere Verbindungsfläche, die frei von eingefangener Luft oder Gasblascn zwischen den zu verschmelzenden Flächen des Stabes und des Rohres ist.

Da das Gehäuse 5 aus einem durchsichtigen Material, wie beispielsweise geschmolzenem Quarz hergestellt ist. kann das Rohr durch das Gehäuse beobachtet werden, wobei es die visuelle Überwachung des Schrumplungsvorganges des Rohres 12 dem Bedienungspersonal gestattet, das hohe und das niedrige Vakuum in d-*n Räumen 14 und 16 einzustellen und dabei das Ausmuß oder den Fortschritt des Schrumpfens des Rohres 12 zu steuern.

Wenn der verschmolzene Abschnitt der aus Stab 10 und Rohr 12 bestehenden Einheit 31 in die Heizkammer 28 abgesenkt wird, so wird ihre Temperatur infolge der in der Heizkammer 28 unterhaltenen geringeren Temperatur abgesenkt. Für eine aus den obengenannten Glasarten gebildete Einheit 31 wird in der Heizkammer 28 eine Temperatur von etwa 600 C unterhalten. In jedem Falle sollte die Temperatur in der Kammer 28 annähernd 8O⁰C über dem Anlaßpunkt oder Erweichungspunkt der Gläser der Einheit 31 liegen, um ein plötzliches Abkühlen beim Verlassen des Gehäuses 5 /1 vermeiden und ein Brechen oder Springen der Gläser zu verhindern, das sonst in relativ großen erhitzter Glaskörpern auftreten kann, wenn diese abgeschreckt werden.

Durch Verringern der Temperatur der Einheit 31 bii etwa 80 C oberhalb des Erweichungspunktes de; Stabes 10 behält die Einheit 31 ihre Form ohm merkliches Durchhängen oder anderes Verziehen bei während sie jedoch eine zum Verformen geeignett Zähigkeit hat. Beim Durchlaufen des Satzes Rollen 3< (vgl. Fig. 3) erhält die Einheit 31 auf einfache Weisi jede gewünschte Querschnittsform, ohne daß dabei da: Stärkenverhältnis zwischen dem Kern und seine Umhüllung zerstört wird. Während in Fig. 3 di< Formrollen 30 so ausgebildet sind, daß sie die Einheit 3:

zu einem quadratischen Querschnitt verformen, könnet auch andere Rollenformen verwendet werden, un andere gewünschte Querschnittsformen herzustellen.

In Fig. 3 ist zur Veranschaulichung der Erfinduni nur ein Satz von Formrollen 30 dargestellt.

Es kann jedoch in bestimmten Fällen wünschenswer sein, die Einheit 31 durch mehr als einen Rollensat laufen zu lassen. Beispielsweise kann die Einheit 31 zu Ausbildung der allgemeinen Qucrschnittsform durc

einen ersten Rollensatz und unmittelbar danach durch einen /weilen, ähnlieh geformten S;it/ von Paßrollen hülfen, die der Einheit 31 genau die gewünschte lindform erteilen. Die Verwendung von mehr als einen Rollensat/ ist vorteilhaft in den (allen, in denen die Querschnilislorm des das Gehäuse 5 verlassenden Abschnittes der Einheit 3) vor dem Ausziehen in eine laser 35 stark geändert werden muß. Andererseits kann auch der Stab 10. der den Kernteil der Einheit 31 bildet, am Anfang im wesentlichen die für die Faser 35 gewünschte Querschnittsform aufweisen, worauf das Rohr 12, wenn es auf den Stab 10 schrumpft und mit diesem verschmilzt, die allgemeine Form des Stabes 10 annehmen wird. Dadurch erhält der das Gehäuse 5 verlassende Teil der Einheit 31 die für die Faser 35 gewünschte allgemeine Querschnittsform, worauf ein einzelner Satz von Rollen 30 vorgesehen sein kann, um die Form der Einheit 31 abzurichten, unmittelbar bevor diese zur Faser 35 ausgezogen wird. In jedem Fall bestimmt die Form, die die Einheit unmittelbar vor dem Ausziehen in die Faser 35 aufweist, die Form des Querschnitts der Faser 35. da diese die Querschnittsform der Einheit 31 beibehalten wird, unabhängig davon, bis zu welchem Ausmaß sie ausgezogen wird. Ferner bleiben auch das Stärkenverhältnis von Kern 35<·) und Umhüllung 356der Faser 35 so erhalten, wie es dem Verhältnis von Kern- und Umhüllungsteilen der Einheit 31 entspricht.

Die zum Formen der Einheit 31 verwendeten Rollen 30 können aus Graphit. Stahl mit einem äußeren Überzug aus Graphit, Titankarbid od. dgl. bekannten, zum Glasverformen geeigneten Materialien bestehen.

Bei der Anwendung von Graphitroüen muß Sorgfalt darauf verwendet werden, das Rollenmaterial vor dem Verbrennen in der Kammer 28 zu schützen, falls die Temperatur in dieser Kammer über 600'C steigt. Da bestimmte für die Einheit 31 verwendete Glassorten Verformungstemperaturen über 600C erfordern können, ist es wünschenswert, als eine Sicherheitsmaßnahme eine neutrale oder im wesentlichen sauerstofffreie Atmosphäre in der Kammer 28 vorzusehen, um ein Abbrennen des Materials der Graphitrollen zu verhindern, selbst dann, wenn die Verformung der Einheit 31 bei 600⁰C stattfindet.

Die neutrale Atmosphäre kann aus Stickstoff mit einer möglichen Spur von Sauerstoff oder aus anderen bekannten neutralen atmosphärischen Gasen bestehen, die der Kammer umer einem geringen Druck über eine geeignete Leitung 36 zugeführt werden.

Falls die Rollen 37 aus Titankarbid hergestellt sind, das widerstandsfähiger und dauerhafter als Graphit ist. so müssen Mittel vorgesehen sein, um das Haften dieser Rollen am Glas der Einheit 3! zu verhindern. Eine einfache Lösung dieses Haftproblems besteht darin, durch entsprechende Mittel aus Titankarbid bestehende Rollen 30 auf einer Temperatur zu halten, die im wesentlichen gleich der Erweichungstemperatur des Glases der Einheit 31 ist. Da in der Kammer 28 eine Temperatur herrschen soll, die etwa 65^eC über dem Erweichungspunkt des Glases der Einheit 3t liegt, müssen die Rollen 30 ständig gekühlt werden. In F i g. 4 ist eine Rolle 37 mit einem Mantel 38 aus Titankarbid dargestellt, der mit Preßsitz oder auf eine andere Weise auf einer Welle 30 befestigt ist. die aus anderem Material als der Mantel 38 bestehen kann. Zvci sich längsersireckcndc Kanäle 40 und 41 sind durch Bohren oder auf andere Weise in der Welle 39 so ausgebildet, daß sie an dem außerhalb des Mantels 38 liegenden Ende der Welle 39 geöffnet sind und an einem Punkt nahe dem anderen Ende der Welle 39. das in dem Mantel 38 liegt, enden. Ein seitlicher Durchfluß 42 isi durch eine Seite der Welle gebohrt oder auf andere An in der dargestellten Weise ausgebildet, um die Kanäle 4C und 41 miteinander zu verbinden. Falls der Durchfluß ir der dargestellten Form gebohrt ist. so ist er bei 43 durch einen Stöpsel verschlossen, so daß sich ein U-förmigc* Umlaufsystem ergibt, durch das Wasser oder andere

ίο Kühlmittel umlaufen können, wie das durch die Pfeile 44 bezeichnet ist. Auf diese Weise wird ein Teil der Wärme abgeführt, die infolge der heißen Atmosphäre in dei Kammer 28 und infolge der Wärme in dem anliegender Glas der Einheit 31 in dem Mantel 38 auftritt. Durer genaue Steuerung des Kühlmittelflusses durch die Welk

39 kann in dem Mantel 38 eine relativ konstante gewünschte Temperatur aufrechterhalten werden.

In Fällen, in denen extrem hohe Temperaturen in dei

Kammer 28 erforderlich sind, können in dem Mantel 3i Leitungen od. dgl. vorgesehen sein, die mit den Kanäler

40 und 41 verbunden sind und dadurch den Fluß de; Kühlmittels sowohl durch die Welle 39 als auch durch den Mantel 38 zu ermöglichen und eine größere Berührungsfläche zwischen den Teilen der Rolle 37 und dem Kühlmittel zu ergeben. Auf diese Weise können die mit dem Glas in Berührung stehenden Flächen dei Rollen schneller gekühlt werden.

Im Verlauf des Glasverformungsvorganges, währenddessen die Einheit 31 zwischen den Formrollen 30 hindurchläuft, wird die Einheit nach unten durch eine öffnung 45 in dem Boden der Kammer 28 und durch da¹· Heizelement 33 geleitet. Das Heizelement ist auf eine solche Temperatur aufgeheizt, daß das Glas der Einheil 31 in eine zum Faserziehen geeignete Viskositäi gebracht wird. Für die als Beispiele obengenannter Glasarten macht eine Temperatur von etwa 1OfKTC die Einheit 31 zum Ausziehen in Fasern geeignet zähflüssig.

Das Ausziehen der Faser 35 erfolgt durch Fassen de;

unteren Endes der Einheit 31 am Heizring 33 und durch Abwärtsziehen dieses Endes mit einer relativ großer Geschwindigkeit im Vergleich zur Absenkgeschwindig keit der Einheit 31 durch die öffnung 45. Die Querschnittsgröße der Faser 35 ist von dem Unter schied abhängig, der zwischen der Geschwindigkeit, mi der die Einheit 31 abgesenkt wird, und der Geschwindig keit besteht, mit der die Faser 35 gezogen wird. Für eine gegebene Absenkgeschwindigkeit kann die Fasergröße durch Vergrößern oder Verkleinern der Ziehgeschwin digkeit verändert werden. Geringere Ziehgeschwindig keiten erzeugen stärkere Fasern und umgekehrt. Wem außerdem die Einheit 31 anfänglich genau in ein« besondere gewünschte Querschnittsform gebracht wire und die Kern- und Umhüllungsteile in einem bestimm ten Verhältnis stehen, beispielsweise die Umhüllung eir Zehntel der Gesamtstärke der Einheit 31 ausmacht nimmt die sich nach dem Ziehen ergebende Faser 3i genau die Querschnittsform der Einheit 31 an und behäl ebenfalls genau die anteiligen Stärken seiner Kern- unc Umhüllungsteile bei. Das heißt, daß unabhängig vor dem verringerten Maß. auf das die Faser 35 gezoger wurde, ihre Umhüllung 35b im wesentlichen ein Zehnte der Gesamtstärke ausmacht. Mit der oben dargelegtei Vorrichtung und dem Verfahren können Kombinati onen von Gläsern, die normalerweise in großer

6s Abmessungen, wie sie beispielsweise bei der Einheit 31 vorliegen, ein Anlassen oder Glühen erfordern erfindungsgemäß direkt in lasern ohne Anlasser ausgezogen werden.

Frfindungsgemüß können lichtisolierte oder umkleidete, lichtleitende Fasern schnell, genau und mit hohem Wirkungsgrad zu irgendeinem gewünschten Quer schnitismaß oder irgendeiner gewünschten Quer· schnittsiuisbildung direkt vom Werkstoff geformt werden; und die Werkstoffe, besonders der Stab 10. aus dem der lichtleitende Abschnitt der laser gebildet wird, kann vor der Verwendung auf Blasen oder andere Fehlstellen hin überprüft werden, um so die Herstellung von Fasern mit einem außerordentlich hohen (!rad optischer Qualität /u gewahrleisten. Weiterhin können

10

durch Auswahl eines Stabes 10 und eines Rohres 12. deren Starken über die gan/c Lange gleichförmig sind und die in ihren Maßen direkt den Kern- und Umhüllungsteilen der da\on herzustellenden Faser proportional sind, solche lasern selbsttätig über ihre gesamte Lange in genau gleichbleibenden Malten hergestellt werden, wobei die gewünschten relativen anteiligen Stärken der Kern- und IJmhüllungsieile unabhängig von dem Ausmaß oder der Größe sind, auf welches bzw. welche die Fasern gezogen oder von der Form, in welche die Fasern gebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren /ur Herstellung von lichtleitenden Fasern oder Faden aus Glas oder einem anderen liehtleitenden thermoplastischen Material, bei dem

in einem Glasrohr ein Glasstab angeordnet wird, dessen Brechungsindex größer als der des Glasrohrs ist, der Glasstab zusammen mit dem Glasrohr relativ /ur Hei/i'one eines Heizelements kontinuierlich bewegt und beide Glasteile nach dem Zusammenschmelzen auf eine gewünschte verringerte Querschnittsgröße gezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung des Ver.schinel/ens und der vollständigen Entfernung von Gasen zwischen Glasrohr und Glasstab während der Relativbewegung von Glasrohr mit Glasstab und Heizelement ein gesteuertes Vakuum zwischen Glasrohr und Glasstab angelegt w ird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung von Verschmelzungsgeschwindigkcit und -grad von Glasrohr und Glasstab

an das Äußere des Glasrohrs gleichzeitig ein Vakuum geringerer Stärke als das im Raum zwischen Glasrohr und Glasstab herrschende Vakuum angelegt wird.

J. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2. gekennzeichnet durch ein längliches Gehäuse (5) mit einer darin beweglichen Halterung (6) mit eingebauter Vakuumleitung (13) und mit Sicherungsringen (9, 11) zum Halten des Glasrohrs (12) und eine¹· in dem Glasrohr gehaltenen Glasstabes (10) und durch eine Anordnung (7, 20, 22, 27) /ur Längsbewegung der Halterung und der zu verschmelzenden Teile und durch ein Heizelement (17) zum fortschreitenden Erwärmen dieser Teile.

4. Vorrichtung nach Anspruch i. gekennzeichnet durch Formrollen (30 bzw. 37) /in Änderung der Querschnittsform des Glasstabes (10) und des Glasrohrs (12) nach deren Verschmelzen.