DE19631908A1

DE19631908A1 - Verfahren und Einrichtung zur Umhüllung eines elektrischen und/oder optischen Leiters mit einem Harz

Info

Publication number: DE19631908A1
Application number: DE19631908A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Unterberger; Frederic Dr Zapf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-12
Also published as: GB2316019B; US5993896A; GB9716117D0; GB2316019A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umhüllung eines elektrischen oder optischen Leiters unter Verwendung eines strahlungsreaktiven Harzes, welches auf den Leiter auf gebracht und anschließend zur Aushärtung einer Strahlung unterworfen wird.

Elektrische Leiter und auch optische Leiter werden mit der Isolierung und/oder dem Schutz dienenden Überzügen versehen, die aus Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Vielfach werden hierfür Harze verwendet, beispielsweise von strah lungshärtbaren, insbesondere UV-härtbaren, Harzen. Die für den Aushärtvorgang aufgebrachte Strahlung bewirkt nur zu einem Teil die Auslösung des eigentlichen Härtungsprozesses. Ein großer Teil dieser Strahlungsenergie führt auch zu einer an sich unnötigen Erwärmung des zu beschichtenden Substra tes. Dies hat eine ungünstige Energiebilanz zur Folge und ist in manchen Fällen - insbesondere bei sehr empfindlichen Leitern - unerwünscht, weil andere Bestandteile des Leiters geschädigt oder beeinträchtigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei gen, wie das Aushärten der Beschichtung in besonders wirkungsvoller und schonender Weise durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Strahlung verwendet wird, deren Wellenlänge bevorzugt in demjenigen Wellenbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des Fotoinitiators des Harzes liegt.

Durch die selektive Auswahl einer Strahlung, deren Wellen länge weitestgehend auf das Absorbtionsmaximum des Foto initiators des Harzes abgestellt ist, wird der größte Teil der Energie praktisch allein für den Initiationsvorgang benutzt. Damit kann die Energiebilanz verbessert werden und in vielen Fällen ist auch die bei der Härtung angewandte Temperatur niedriger als bei herkömmlichen Verfahren. Damit kann auch die Beanspruchung etwaiger empfindlicher Bestand teile der Leiter geringer gehalten werden.

Bevorzugt werden als Strahlungsquellen sogenannte Excimer- Lampen verwendet, die besonders energiereich sind und auf grund ihres speziellen Wirkprinzipes die Erzeugung und Emission definierter (monochromatischer) Wellenlängen ermög lichen. So wird z. B. bei angeregtem Xenon/Chlorgas monochro matisch eine Wellenlänge von 308 nm, bei KrCl von 222 nm und bei Xe von 172 nm emittiert. Einzelheiten derartiger Excimer- Strahlungsquellen sind beispielsweise der EP 0 588 038 A1 zu entnehmen.

Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Umhüllung eines elektrischen und/oder optischen Leiters unter Verwen dung eines strahlungsreaktiven Harzes, welches auf den Leiter aufgetragen wird, wobei eine Strahlungsquelle zur Strahlungs aushärtung des Harzes vorgesehen ist und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Strahlung der Strahlungsquelle eine Wellenlänge aufweist, die bevorzugt in demjenigen Wellenlängenbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des Fotoinitiators des Harzes liegt.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprü chen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Einsatz der Erfindung bei der Herstellung eines Lichtwellenleiters,

Fig. 2 den Einsatz der Erfindung bei der Herstellung eines einzufärbenden Leiters und

Fig. 3 im Querschnitt den Aufbau einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Strahlungsquelle.

In Fig. 1 ist die Herstellung eines optischen Lichtwellen leiters schematisch dargestellt, der aus einer Vorform (Preform) PF gezogen wird. Nach entsprechender Erhitzung bil det sich aus der Vorform PF eine dünne Lichtwellenleiter- Faser OF, die senkrecht durch eine erste Beschichtungsein richtung (z. B. in Form einer Beschichtungsdüse) BT1 hindurchgeführt wird. Diese Beschichtungseinrichtung BT1 ent hält ein bei Beaufschlagung durch Strahlung aushärtendes Harz RE1. Bevorzugt können hierfür folgende Epoxidharze oder Acrylharze Harze verwendet werden. Nach der gleichmäßigen Beschichtung der optischen Faser OF ist das härtende Harz RE1 als ein erstes Coating (Primary Coating) aufgebracht, das nachfolgend mittels einer Strahlungsquelle RA1 mit einer Strahlung beaufschlagt wird, die den Aushärtvorgang initiiert und beschleunigt. Die Wellenlänge der hier verwendeten, vor zugsweise im UV-Bereich liegenden Strahlung, wird so gewählt, daß die Wellenlänge der Strahlung bevorzugt in demjenigen Wellenlängenbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des Fotoinitiators des Harzes RE1 liegt. Beispielsweise kön nen bevorzugt folgende Harze verwendet werden:

"Irgacure" ist ein Handelsname der Fa. Ciba - Geigy, CPTX der Fa. Shell.

Die Harze bestehen im wesentlichen aus den vorgenannten Stoffe und können diese ggf. auch in Form einer Mischung ent halten. Es können auch Zusätze in Form von mono- und/oder po lyfunktionell ungesättigten Reaktivverdünnern vorgesehen sein.

Dem Harz können vorteilhaft handelsübliche Fotoinitiatoren mit Extinktionsmaxima im Wellenbereich von 200 bis 400 nm zugesetzt sein. Der Fotoinitiator wird dem strahlungsreakti ven Harz zweckmäßig in Gewichtsanteilen von 0,1-20%, vor zugsweise 1-10% zugesetzt. Der Fotoinitiator besteht vor teilhaft aus handelsüblichen kationisch iniziierenden Foto initiatoren, vorzugsweise aus Diaryliodonium- und Triarylsul foniumsalzen.

Die Energie der Strahlungsquelle RA1 wird bevorzugt im wesentlichen nur für die Aktivierung des Fotoinitiators ver wendet, so daß eine Temperaturerhöhung des beschichteten optischen Leiters OFB1 gering gehalten werden kann.

In vielen Fällen wird eine zweischichtige Schutzumhüllung auf die optische Faser OF aufgebracht. Im vorliegenden Fall ist deshalb eine weitere Beschichtungseinrichtung BT2 vorgesehen, der als Beschichtungsdüse oder als Extruder arbeitet und in der ein bei Strahlung härtendes weiteres Harz RE2 enthalten ist. Auch der so erhaltene doppelbeschichtete Lichtwellenlei ter OFB2 läuft durch eine weitere Strahlungsquelle RA2 hin durch, wobei deren Wellenlänge so gewählt wird, daß sie in demjenigen Wellenbereich liegt, in welchem das Absorbtions maximum des Fotoinitiators des Harzes RE2 liegt. Am Ende wird dann ein Lichtwellenleiter OFB2* erhalten, der ein zweifaches Coating aufweist und der mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit zuverlässig und unter geringer Temperaturerhöhung hergestellt werden kann.

Es ist auch möglich, nur eine der Beschichtungseinrichtungen, z. B. BT1 mit strahlungshärtbarem Harz arbeiten zu lassen und die andere (BT2) z. B. nur mit thermoelastischem Material.

Es ist weiterhin auch möglich, nur eine der Beschichtungen, insbesondere die äußere (also mittels des Harzes RE2 erzeugte) mit einem Farbzusatz zu versehen, um auf diese Weise eingefärbte Lichtwellenleiter zu erhalten. Schließlich ist es auch möglich, die Erfindung nicht nur beim Ziehen der Fasern selbst einzusetzen sondern auch für eine nachträgliche Beschichtung z. B. für einen Farbauftrag bei einem fertigen Lichtwellenleiter einzusetzen.

Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 dargestellt, wo auf einer Vorratsspule ein Leiter LE aufgespult ist. Dieser Leiter LE kann aus einem blanken, elektrisch leitenden Draht bestehen; es ist aber auch möglich, hierfür einen isolierten elektri schen Leiter oder einen gecoateten Lichtwellenleiter zu verwenden. Die Erfindung ist auch anwendbar für Festadern oder für Strukturen mit mehreren Lichtwellenleitern wie z. B. für die Herstellung von optischen Bandleitungen o. dgl. Als erste oder zusätzliche Schicht soll ein, vorzugsweise einge färbtes, Harz RE3 aufgebracht werden, das in einem Tauchbad BT3 enthalten ist, welches waagerecht von dem Leiter LE durchlaufen wird. Am Ausgang ist eine Abstreifdüse AE vorge sehen, welche die Dicke der zentrisch aufzubringenden Beschichtung festlegt. Der so mit dem Harz RE3 beschichtete Leiter LEF wird einer Strahlungsquelle RA3 zugeführt, deren Wellenlänge so gewählt ist, daß sie in demjenigen Wellenlän genbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des in dem Harz RE3 enthaltenen Fotoinitiators liegt.

In Fig. 3 ist im Querschnitt ein Beispiel für eine Strah lungsquelle zur Erzeugung einer spezifischen Wellenlängen oder eines engen Wellenlängenbereiches dargestellt. Es han delt sich dabei bevorzugt um einen sogenannten Excimer, d. h. eine Anordnung, die im wesentlichen eine Strahlung einer ganz definierten Wellenlänge erzeugt. Der jeweilige Leiter, also z. B. Leiter LEF nach Fig. 2 durchläuft die Strahlungsquelle RA3 zentrisch, wobei die Strahlung, wie durch die Pfeile PR angedeutet, radial von allen Seiten auf den Leiter LEF ein wirkt. Der äußere Aufbau der Strahlungsquelle RA3 ist zylin derförmig gestaltet und erzeugt so rundum die gewünschte Strahlung und damit die gewünschte effektive Aushärtung des Beschichtungsmaterials in Form des Harzes z. B. RE3.

Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß die Leiter in Form mehrerer nebeneinander liegender elektrischer oder optischer Leiter ausgebildet sind und daß ein Harz aufgebracht wird, welches der Verbindung dieser Leiter zwecks Herstellung einer Bündelleitung, z. B. einer Bandleitung dient.

Claims

1. Verfahren zur Umhüllung eines elektrischen oder optischen Leiters (OF) unter Verwendung eines strahlungsreaktiven Harzes (RE1), welches auf den Leiter (OF) aufgebracht und anschließend zur Aushärtung einer Strahlung (RA!) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlung verwendet wird, deren Wellenlänge bevor zugt in demjenigen Wellenbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des Fotoinitiators des Harzes (RE1) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gefärbtes Harz verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz als primäres und/der sekundäres Coating auf einen optischen Lichtwellenleiter (OF) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung radial von allen Seiten auf den Leiter (OF) hin gerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mittels einer Excimerlampe hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (LEF) konzentrisch durch eine kreiszylindrisch ausgebildete Strahlungsquelle (RA3) hindurchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinander liegende elektrische oder optische Leiter vorgesehen sind, und daß ein Harz aufgebracht wird, welches der Verbindung dieser Leiter dient.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsreaktive Harz Urethanacrylat mit polymerer und/oder oligomerer Hauptkette enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsreaktive Harz Acrylester mit polymerer und/oder oligomerer Hauptkette auf Basis Polyether, Poly ester, Polycarbonat enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsreaktive Harz Siliconacrylat mit polymerer und/oder oligomerer Hauptkette enthält.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsreaktive Harz Polybutadienacrylat mit poly merer und/oder oligomerer Hauptkette enthält.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsreaktive Harz Epoxiacrylat mit polymerer und/oder oligomerer Hauptkette enthält.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz einen Zusatz von mindestens einem mono- und/oder polyfunktionell ungesättigten Reaktivverdünner enthält.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz handelsübliche Fotoinitiatoren mit Extinktions maxima im Wellenbereich von 200 bis 400 nm zugesetzt sind.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoinitiator dem strahlungsreaktiven Harz in Gewichtsanteilen von 0,1-20%, vorzugsweise 1-10% zuge setzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoinitiator aus handelsüblichen, kationisch iniziierenden Fotoinitiatoren besteht, vorzugsweise aus Diaryliodonium- und Triarylsulfoniumsalzen.

17. Einrichtung zur Umhüllung eines elektrischen und/oder optischen Leiters (OF) unter Verwendung eines strahlungsreak tiven Harzes (RS1), welches auf den Leiter (OF) aufgetragen wird, wobei eine Strahlungsquelle (RA1) zur Strahlungs-Aus härtung des Harzes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der Strahlungsquelle (RA1) eine Wellenlänge aufweist, die bevorzugt in demjenigen Wellenlängenbereich liegt, in welchem das Absorbtionsmaximum des Fotoinitiators des Harzes (RE1) liegt.