DE2462944C2

DE2462944C2 - Verfahren zum Überziehen einer optischen Übertragungsfaser mit einem thermoplastischen Harz

Info

Publication number: DE2462944C2
Application number: DE2462944A
Authority: DE
Inventors: Terumichi Ichiba; Munetaka Kawaguchi; Yutaka Osaka Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1984-08-23

Description

ίο 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Harz, ein eine funktio-

nclle Gruppe enthaltendes Harz als Überzug aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch J oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß als ihcrmoplastisches Hare ein Polyamidharz, ein Polyesterharz, ein Äthylenvinylacctatmischpolyinerisat, ein Älhylenacrylsäurcmischpolymcrisai oder ein ionomeres Harz als Überzug aufgebracht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen einer optischen Übertragungsfaser mit einem thermoplastischen Harz.

Die gemäß der Erfindung hergestellte optische Übertragungsfaser soll in einem Nachrichtenübertragungssystem verwendet werden, bei welchem eine optische Faser aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise aus Glas, eingesetzt wird, worin die optische Nachrichtenübertragung gewöhnlich durch Impulsübertragung erfolgt In einem optischen Nachrichtenübertragungssystem der vorstehend angegebenen Art wird als Material

für die Übertragungsleitung eine optische Faser benötigt, welche keine Verformung oder Verzerrung der Übertragungswellenform hervorruft.

Die GB-PS 11 43 689 beschreibt optische Fasern für Lichtführunger, welche aus einem synthetischen polymeren Material gebildet sind. Es handelt sich jedoch dabei nicht um Glasfasern, die mit einem Überzug aus einem thermoplastischen Material verschen werden.

Ferner beschreibt die US-PS 37 72 870 eine Überzugsmasse für Glasfasern, welche Polyvinylacetat, ein in Wasser dispergierbares Epoxyharz und zahlreiche Schmiermittel umfaßt. Das Schmiermittelsystcm soll in Kombination mit Filmbildnern, Gelierungsmitteln, Kupplungsmitteln, zusätzlichen Schmiermitteln, oberflächenaktiven Mitteln, Emulgatoren sowie weiteren Zusätzen zur Anwendung gelangen, um die Verarbeitbarkeit von Glasfasern zu verbessern.

Die optischen Fasern, die bisher verwendet oder vorgeschlagen worden sind, sind in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt jeweils im Querschnitt und mit der Brechungsindexverteilung eine gewöhnliche optische Faser (a), eine für mehrere Arbeitsweisen dienende optische Verbundfaser bzw. abgeschirmte Faser (b), eine für eine einzige Arbeitsweise dienende optische Verbundfaser oder abgeschirmte Faser (c), eine ringförmige optische Faser (d), eine selbstfokussierende optische Faser (e) und eine aus einem einzigen Material bestehende optische Faser (f).

Die in F i g. 1 gezeigten Fasern sind beispielsweise beschrieben in Proc. IEEE, Vol. 61, Nr. 4, April 1973, Seiten 452 bis 462, und in Applied Optics, Vol. 13, Nr. 1, Januar 1974, Seiten 1 und 2, worin optische Übertragungsfasern aus Glas, die mit PVC oder Teflon überzogen sind, abgehandelt werden.

Beispiele zusammengesetzter bzw. abgeschirmter Fasern (b) und (c) gemäß F i g. 1 sind

1. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 und die Abschirmung 2 aus Glas gebildet sind,

2. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 aus Glas und die Abschirmung 2 aus Kunststoff gebildet sind,

3. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 aus Kunststoff und die Abschirmung 2 aus Glas gebildet sind,
4. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 und die Abschirmung 2 aus Kunststoff gebildet sind,

5. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 aus einer Flüssigkeit und die Abschirmung 2 aus Glas gebildet sind, und

6. eine optische Faser, in welcher der Kern 1 aus einer Flüssigkeit und die Abschirmung 2 aus einem Kunststoff gebildet sind.

Von diesen optischen Fasern werden die unter U 2, 5. und 6. genannten Fasern, bei denen wenigstens der Kern 1 aus Glas oder einer Flüssigkeit gebildet ist, bei der Verwendung der optischen Faser für optische Nachrichtenübertragung über lange Strecken bevorzugt, da die gegenwärtig bekannten Kunststoffe hinsichtlich der Durchlässigkeit für Licht gegenüber der Durchlässigkeit für Licht von Glas und einer Flüssigkeit viel schlechter sind.

Auch bei der ringförmigen optischen Faser (d) wird es aus den gleichen Gründen wie bei den zusammengesetzten oder abgeschirmten optischen Fasern bevorzugt, daß der Kern 3 aus Glas hergestellt wird, wenn die Faser für optische Nachrichtenübertragung über lange Strecken verwendet werden soll. Insbesondere wird es in diesem Fall bevorzugt, daß der Kern 3, die Zwischenlage 4 und die Außenlage 5 aus Glas gebildet sind.

Bei der selbstfokussierenden optischen Faser (3) gemäß Fi g. 1 kann die Faser aus Glas oder aus Kunststoff gebildet sein, jedoch wird es aus den gleichen Gründen wie bei der zusammengesetzten optischen Faser bevorzugt, daß die Faser aus Glas gebildet wird, wenn die Faser für optische Nachrichtenübertragung über lange Strecken verwendet werden soll.

Dabei wird im Hinkblick auf den optischen Verlust unter den zur Zeit bekannten Gläsern Quarzglas bevor-

y.ugL Jedoch kann cine optische Faser, die nur aus Glas oder aus Glas und einer Flüssigkeil zusammengesetzt ist, lür eine optische Übertragungsleitung aus praktischen Gründen nicht verwendet werden, wie dies nachstehend erläutert wird.

(A) In einer optischen Faser aus Glas oder aus Glas und einer Flüssigkeit ist die Dehnung bis ium Bruch sehr gering, der Biegeradius bis zum Bruch senr groß und die Festigkeit gegen Stoß und Verdrehung sehr gering. Die Zugfestigkeit einer solchen Faser kann bisweilen sehr hoch sein, jedoch sind große Abweichungen in der Zugfestigkeit vorhanden, und der minimale Wert-der Zugfestigkeit ist sehr niedrig. Eine solche optische Faser ist insgesamt sehr spröde und wenig biegsam, und bricht selbst bsi geringfügiger Verformung. Bei der Herstellung einer solchen optischen Faser oder im Verlauf ihrer Handhabung nach der Herstellung werden leicht Fehler wie feine Risse an der Oberfläche der Faser erhalten und wenn dann eine äußere Kraft an den den Fehler tragenden Teil angelegt wird, wird die Beanspruchung auf den fehlerhaften Teil konzentriert, was zu einer Beschleunigung des Bruches der Faser führt Demgemäß ist eine solche optische Faser gegenüber äußerer Kraft oder Verformung nicht widerstandsfähig, die während der Herstellung eines Kabels unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser oder einer Mehrzahl von optischen Fasern oder während der Verlegung des Kabels aus der optischen Faser oder aus den optischen Fasern auftreten, und dealgemäß kann eine solche optische Faser aus praktischen Gründen für optische Nachrichtenübertragung nicht verwendet werden.

(Q) Eine optische Faser, die für optische Nachrichtenübertragung verwendet wird, muß sehr transparent sein, was bedeutet, daß Absorption und Streuung des Lichtes hervorrufende Materialien aus dem Material möglichst vollständig entfernt werden müssen. Fehler wie feine Risse auf der Oberfläche der optischen Fasern bewirken ein Streuen von Lecklicht oder Streulicht, was zu sehr großen nachteiligen Einflüssen auf die optische Nachrichtenübertragung führt

(C) Wenn Streulicht oder Lecklicht an der äußeren Fläche einer optischen Faser vollständig reflektiert wird und zum mittleren Kern zurückkehrt, oder wenn Licht von außen in den mittleren Kern eintritt, tritt in der optischen Nachrichtenübertragung ein »Geräusch« auf, und es ist daher erwünscht, die Rückkehr von Lecklicht oder Streulicht zur Innenseite der optischen Faser möglichst zu verhindern, indem das Streulicht durch irgendwelche Mittel zur Außenseite geführt wird, wobei es weiterhin erwünscht ist, daß möglichst kein äußeres Licht eintritt.

(D) Bei den oben erwähnten zusammengesetzten oder abgeschirmten optischen Fasern ist es z. B. unmöglich, die Lichtenergie vollständig in den Kern 1 zu fokussieren oder zu konzentrieren, wobei der Rest der Lichtenergie in die Abschirmung 2 eintritt. Wenn der Kern 1 ei,i gegenüber Licht ideal durchlässiger Körper ist, ergeben jo sich keine Schwierigkeiten. Jedoch sind üblicherweise Verunreinigungen im Kern 1 vorhanden oder die Grenzfläche zwischen dem Kern 1 und der Abschirmung 2 ist uneben, wodurch, selbst wenn die genannten Fehler nur geringfügig vorhanden sind, ein Streuen von Licht hervorgerufen wird. Ein solches Streulicht bewirkt das »Auslecken« von Licht Bei Verwendung einer einzigen optischen Faser kann diese Schwierigkeit verhindert werden, indem das Streulicht in den umgebenden Raum freigegeben wird; wenn jedoch ein Kabel unter Verwendung einer Mehrzahl von optischen Fasern hergestellt wird, tritt das Streulicht in die benachbarten optischen Fasern ein, so daß es erforderlich ist, das Streulicht einzufangen.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die bekannten optischen Fasern eine geringe mechanische Festigkeit haben und zur Bildung von kleinen Rissen neigen, welche zu einem die Nachrichtenübertragung störenden Streulicht und Lecklicht führen. Darüber hinaus ist es bei den bekannten abgeschirmten optischen Fasern unmöglich, die Lichtenergie vollständig auf den Kern der Faser zu fokussieren.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Übertragungsfaser, die eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere unter Biegung aufweist und nicht zur Bildung von Rissen neigt wobei das Auftreten von Streulicht und Lecklicht vermieden und eine zufriedenstellende Fokussierung der Lichtenergie auf den Kern der Faser gestattet wird, und die für optische Übertragungskabel, welche frei von den vorstehend geschilderten Nachteilen sind, verwendet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung eines Verfahrens zum Überziehen einer optischen Übertragungsfaser mit einem thermoplastischen Harz, das durch folgende Verfahrensschritic gekennzeichnet ist:

;i) das Überziehen erfolgt mittels Schmcl/.exlrusion,

b) der Harzüberzug wird unmittelbar nach meiner Schmclzextrusion derart schnell abgekühlt, daß die Harzzusammensetzung in glasartigem bzw. glasigem ?-ustand verbleibt.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung wird als thermoplastisches Harz ein eine funktionelle Gruppe enthaltendes Harz als Überzug aufgebracht.

Vorzugsweise wird als thermoplastisches Harz ein Polyamidharz, ein Polyesterharz, ein Äthylenvinylacetatmischpolymerisat, ein Äthylenacrylsäuremischpolymerisat oder ein ionomeres Harz aufgebracht.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß hergestellten optischen Übertragungsfaser ist es möglich, die vorstehend geschilderten Nachteile (A), (B), (C) und (D) zu überwinden.

Es wurde festgestellt, daß. wenn ein thermoplatisches Harz, welches keine funktioneile Gruppe im Molekül hat, für die Verstärkung einer optischen Faser verwendet wird, v^J.ie Haftung zwischen der Fläche der optischen Faser und der Überzugslage aus dem thermoplastischen Harz sehr schlecht ist, und daß eine mit einem solchen ihermoplasiischen Harz verstärkte optische Faser in verschiedenen Eigenschaften viel schlechter ist, beispielsweise hinsichtlich d<ir Bruchdehnung, der Zugfestigkeit, der Biegefestigkeit und des Widerstandes gegen Verdrehurig, was bcdeutei, daß ciwe mit diesem Harz verstärkte optische Faser viel schlechter als eine mit einem thermoplastischen Harz mit einer funktionellcn Gruppe im Molekül verstärkte optische Faser ist, und für nnikiisrhe Zwecke nicht verwendet werden kann.

Bei der Verstärkung einer optischen Faser ist ein wichtiger Gesichtspunkt die Dauer der Haltburkeil bzw. die Lebensdauer der verstärkten Faser, wenn nicht nur eine äußere Kraft, sondern auch eine Verformung an die Faser angelegt wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß, wenn ein thermoplastisches Harz, welches eine funktionell Gruppe in seinem Molekül hai, für eine optische Faser mit einer Glasoberfläche verwendet wird, das auf diese Weise an die Oberfläche der optischen Faser aufgebrachte Harz die Wirkung hat, zu verhindern, daß die angelegte Beanspruchung an Teilen konzentriert wird, die Fehler wie feine Risse usw. an der Oberfläche der optischen Faser aufweisen.

Bei den Ausführungsformen von optischen Übertragungsfasern gemäß der Erfindung, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind, werden die optischen Übertragungsfasern aus einem mittleren Kern 1, einer Abschirmung 2, die

!0 über der Fläche des Kernes 1 gebildet ist, und einer weiteren Lage 6 zusammengesetzt, wobei die Lage 6 aus einem thermoplastischen Harz mit einer funktionellen Gruppe im Molekül direkt an der Oberfläche der Abschirmung 2 ausgebildet ist. Weiterhin kann die optische Übertragungsfaser eine Lage 7 von oder zwei oder mehrere solche Lagen aufweisen, deren jede eine Zusammensetzung hat, welche die gleiche wie die der Lage 6 oder von deren Zusammensetzung verschieden ist. Die Lage 7 ist auf der Oberfläche der Lage 6 gebildet.

Durch Verwendung der Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Harz mit einer funktioneiien Gruppe im Molekül aufweist, die die Funktion des Absorbierens von Licht aller Wellenlängen oder die Funktion des wahlweisen Absorbierens von Licht der Wellenlängen, die für optische Übertragung verwendet werden, besitzt, kann gemäß einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung auch der Nachteil des Eintretens von Streulicht von einer optischen Faser zu anderen benachbarten optischen Faser in einem optischen Übertragungskabel, welches aus einer Mehrzahl von optischen Fasern zusammengesetzt ist, oder der Nachteil des Eintretens von Licht von der Außenseite zu der optischen Faser vermieden werden. Das kann durch Zugaben von Ruß oder von anderen geeigneten Pigmenten oder Farbstoffen zu der Harzzusammensetzung erreicht werden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein thermoplastisches Harz mit einer funktionellen Gruppe

im Molekül geschmolzen, und das geschmolzene Harz wird mittels Schmclzextrusion als Überzug auf die Oberfläche einer optischen Faser aufgebracht, z. B. unter Verwendung eines Schneckenextruders, eines Faserüberziehens innerhalb des Formkopfes, eines Faserüberziehens auf der Außenseite des Formkopfes (einschließlich Saugvorgang), eines Getriebepumpenextruders oder dergleichen.
Eine optische Faser, wie sie gewöhnlich verwendet wird, hat einen Durchmesser unterhalb mehreren hundert

Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird das Harz auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Harzes erhitzt und ein Überzug der gewünschten Dicke wird in nur einem Überzugsvorgang gebildet Es kann auch ein mehrlagiger Überzug unter Anwendung einer Anzahl von Überzugsvorgängen gleich der Anzahl der gewünschten Lagen hergestellt werden. Demgemäß kann bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise eine

Beschädigung oder das Auftreten von Fehlern in der optischen Faser beim Überziehen auf ein Minimum zurückgeführt werden.

Das thermoplastische Harz mit einer funktionellen Gruppe im Molekül, das gemäß der Erfindung verwendet wird, kann gewünschtenfalls weiterhin Additive enthalten, beispielsweise ein thermoplastisches Harz ohne funktionell Gruppe, ein harzartiges Additiv, einen anorganischen Füllstoff, einen organischen Füllstoff, ein Pigment oder einen Farbstoff.

Beispiele für geeignete thermoplastische Harze, die eine funktionell Gruppe im Molekül haben, umfassen Polyamide, Polyester, Polycarbonate, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyimide, Polyhydantoine, Polysulfone, Polyäther, Polyesterimide, Polyvinylacetat, Polyacrylsäureester, ionomere Harze, Äthylenvinyiacetatmischpolymerisate, Urethankautschuke, chlorsulfonierte Polyäthylene, Äthylenacrylsäuremischpolymerisate und Acrylkautschuke.

Beispiele geeigneter Polyamide sind ö,6-Nylon,6-NyIon, 11-Nylon, 12-Nylon,6,10-Nylon und Nylonmischpolymerisate. Beispiele für geeignete Polyester sind Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyhexamethylenterephthalat, Polyäthylenterephthalat-isophthalatmischpolymerisate, Poly-1, 4-cyclohexandicarbonyItherephthalat Polycyclohexylendimethyien-terephthalat-isophthalatmischpolymerisate und Polyäthylennaphthala-

Beispiele geeigneter Polyäther sind Polyphenylenoxidharze, modifizierte Poiyphenyienoxidharze und Phenoxyharze. Geeignete Polysulfone sind Polysulfone als solche oder modifizierte Polysulfone und Polyäthersulfone. Beispiele von geeigneten ionomeren Harzen sind ebenfalls bekannt Andere Beispiele von thermoplastischen Harzen sind modifizierte Polymere eines Äthylenvinylacetatmischpolymerisats und Polyolefinmischpolymerisa-

Von diesen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten sind die am meisten bevorzugten Materialien, Polyamide und Polyester, und danach Polyäther, Polysulfone, ionomere Harze und Äthylenvinylacetatmischpolymerisate.

Beispiele der Erfindung unter Verwendung von Polyamiden sind in den Beispielen 1,6,7,8,9 und 11 gegeben, und, wie aus den Beispielen ersichtlich ist, werden, wenn ein Polyamid verwendet wird, optische Übertragungsfasern mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften wie Dehnung, Bruchfestigkeit, Zähigkeit und Biegsamkeit, sowie optische Fasern, die unter Verwendung eines Farbstoffes oder eines Pigmentes oder eines Füllstoffs leicht färbbar sind, erhalten. Da weiterhin der Reibungskoeffizient eines Polyamids sehr niedrig ist, zeigen bei der Herstellung einer optischen Übertragungsfaser unter Verwendung einer Kombination einer Mehrzahl von optischen Fasern, deren jede mit dem Polyamid überzogen ist, die optischen Fasern, die mit dem Polyamid überzogen sind, gute Gleiteigenschaften in bezug aufeinander bei der Herstellung eines Kabels, so daß sich kaum Schwierigkeiten hinsichtlich eines Bruchs der optischen Fasern ergeben. In anderen Worten ausgedrückt, kann in einem solchen Fall eine optische Übertragungsfaser mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten werden, und das Produkt ist ausgezeichnet im Vergleich mit einem Produkt bei welchem andere thermoplastische

Harze mit einer funktionellen Gruppe im Molekül, die keine Polyamide sind, verwendet werden. ft

Beispiele hinsichtlich der Verwendung von Polyestern sind in den Beispielen 2 und 5 gegeben. Wenn ein fj

Polyester als das thermoplastische Harz mit einer funktionellen Gruppe im Molekül verwendet wird, wird, wie ΐ#

aus den Beispielen ersichtlich, eine optische Übertragungsfaser erhalten, die hinsichtlich der Biegbarkeit besser τ_:}_}

ist und die hinsichtlich des Reibungskoeffizienten nicht viel schlechter ist als im Fall der Verwendung eines 5 ;Jj

Polyamids. Zusätzlich besitzt eine solche Faser die ausgezeichneten Eigenschaften, wie sie auch die optische ρ

Übertragungsfaser hat, die durch Verwendung eines Polyamids erhalten ist. ||'

Beispiele von ionomeren Harzen und Äthylenvinylacetatmischpolymerisaten sind in den Beispielen 3 und 4 ff

gegeben. In diesen Fällen kann die optische Übertragungsfaser hinsichtlich des Bruchwiderstandes und der |f

Dehnung geringfügig schlechter sein als eine Faser, bei der ein Poylamid oder ein Polyester als das thermoplaste 10 §j'

sehe Harz verwendet wird, jedoch sind auch bei solchen Fasern sehr gute Biegsamkeit und minimaler Biegeradius vorhanden.

Die Verbesserung der Eigenschaften von optischen Fasern, die unter Verwendung von Polyamiden, Polyestern, ionomeren Harzen, Äthylenvinylacetatmischpolymerisaten und Äthylenacrylsäuremischpolymerisaten gebildet werden, beruht teilweise auf der Verbesserung der Haftung zwischen dem Harz und der Oberfläche des !5 Glases aufgrund des Vorhandenseins der in dem Harz enthaltenen funktionellen Gruppe, und die Verwendung der vorgenannten Harze führt zu großen Unterschieden in den Eigenschaften im Vergleich zu Fällen, in denen ein Harz verwendet wird, welches keine solche funktionell Gruppe hat, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Tetrafluoräthylenhexafluorpropylenmischpolymerisate und Polychlortrifluoräthylen.

Weiterhin ist der Brechungsindex jedes der Polyamide, Polyester, ionomeren Harze, Äthylenvinylacetatharze und Äthylenacrylsäuremischpolymerisaten, die gemäß der Erfindung als thermoplastisches Harz verwendet werden, höher als der Brechungsindex (etwa 1,46) von Quarzglas, so daß kein Streulicht zum Glasfaserkern zurückgelangt, d. h. der vorstehend erwähnte Nachteil (C) kann hierdurch überwunden werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann auch der Nachteil (D), nämlich daß Streulicht in benachbarte optische Fasern innerhalb eines Faserkabels eintritt, dadurch überwunden werden, daß beispielsweise Ruß zu der Harzzusammensetzung als eine Komponente oder ein Additiv, welches das Licht in der für optische Nachrichtenübertragung zu verwendenden Wellenlänge wahlweise absorbieren kann, beispielsweise ein Pigment, ein Farbstoff, ein organischer oder ein anorganischer Füllstoff oder ein Harz, zu der Harzzusammensetzung zugegeben werden.

Die Kristallisation des Harzes kann verhindert werden und der glasige Zustand des Harzes aufrechterhalten werden, wodurch die Dehnung und die Biegsamkeit der auf diese Weise erhaltenen optischen Übertragungsfaser in großem Ausmaß verbessert werden kann, indem die optische Faser direkt nach dem Überziehen auf Temperaturen unterhalb Raumtemperatur unter Verwendung von Wasser, einer geeigneten Flüssigkeit oder eines Gases niedriger Temperatur rasch gekühlt wird. Diese Arbeitsweise ist besonders wirksam, wenn ein hochkristallines Harz verwendet wird, dessen Glasübergangstemperatur höher als die Raumtemperatur ist. Der vorerwähnte Fall ist in Beispiel 11 erläutert, gemäß welchem eine optische Faser mit einem 12-Nylon durch Extrusion wie in Beispiel 1 überzogen und langsam in Luft abgekühlt wurde. Dieses Beispiel demonstriert, daß eine auf diese Weise überzogene optische Faser das Aussehen einer weißen Trübe hat, hohe Elastizität hat und im Verlauf der Herstellung geringfügig gekräuselt wird. Beim Vergleich der Zugfestigkeitsdaten in Tabelle 1 zwischen Beispiel 1 und Beispiel 11 ist ersichtlich, daß die optische Übertragungsfaser gemäß Beispiel 1 bessere Eigenschaften hat, insbesondere besser ist hinsichtlich der Dehnung und der Biegsamkeit der überzogenen Faser.

Wie vorstehend beschrieben, ist es im Fall eines optischen Übertragungskabels, welches aus einem Material hoher Elastizität jedoch außerordentlich geringer Biegsamkeit, beispielsweise Glasfasern, hergestellt ist, wichtiger, daß das Kabel Verformungen und der Wirkung äußerer Kraft widerstehen kann. Von diesem Gesichtspunkt aus gesehen ist es bei der Herstellung einer solchen optischen Übertragungsfaser besonders wirksam, die als Überzug aufgebrachte geschmolzene Harzzusammensetzung direkt nach dem Überziehen abzuschrecken. Wie bei Verwendung von 12-Nylon als thermoplastisches Harz kann die optische Übertragungsfaser hinsichtlich ihrer Biegsamkeit und ihrer Zugfestigkeit stark verbessert werden, indem eine Kristallisation des Harzes durch Abschrecken verhindert wird, weil durch Abschrecken das Harz im glasigen Zustand beibehalten wird. Demgemäß wird die Biegsamkeit des Harzes selbst größer und auch das Haftvermögen zwischen Harz und Glas an deren Zwischenfische wird besser, was zur Verbesserung der Eigenschaften, der optischen Übertragungsfaser insgesamt führt

Es ist weiter gefunden worden, daß, wenn eine optische Faser aus Glas durch Schmelzextrusion mit einer Zusammensetzung Oberzogen wird, die das thermoplastische Harz mit einer funktionellen Gruppe im Molekül enthält, die Haftung zwischen der optischen Faser und der Harzzusammensetzung durch Vorerhitzen der optischen Faser auf eine Temperatur, die gleich oder höher als die Temperatur der geschmolzenen Harzzusammensetzung ist, verbessert werden kann. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür folgender ist: Erstens ergibt sich, wenn die optische Faser kalt ist wenn sie mit der geschmolzenen Harzzusammensetzung in Berührung gebracht wird, eine Wärmeschrumpfung des geschmolzenen Harzes, und diese Schrumpfung führt zu geringerer Haftung der beiden Komponenten an ihrer Grenzfläche, und zweitens wird irgendwelches Fremdmaterial, welches an der Oberfläche der optischen Faser anhaften kann, durch die Hitze verflüchtigt so daß eine saubere Oberfläche geschaffen wird.

Wenn weiterhin die äußerste Lage oder Oberfläche einer optischen Faser aus Glas gebildet ist kann die Haftung zwischen der optischen Faser und der Zusammensetzung, die das thermoplastische Harz enthält, durch Behandlung der Oberfläche der optischen Faser vor der Herstellung der optischen Übertragungsfaser gemäß der Erfindung mit Fluorwasserstoffsäure oder einem Silankoppiungsmitiel wie^Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder ^-Aminopropyltriälhoxysilan, oder weiterhin mit Methaerylaichromchlorid oder einem Tetraalkyltitanat verbessert werden. Die optischen Übertragungsfasern, die nach Anwendung einer solchen Oberflächenbe-

handlung hergestellt werden, liegen ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Beispiele von anorganischen oder organischen Füllstoffen, die verwendet werden können, sind Pulver von ΤΊΟ2, MnO, ZnO, A^Oi, S1O2, AI(OH)] und Kohlenstoff. Bei der Herstellung eines optischen Übcrtragungskabels unter Verwendung einer Mehrzahl von optischen Übertragungsfasern müssen die optischen Überlragungsfasern oftmals gefärbt werden, um die einzelnen Fasern voneinander unterscheiden zu können. Dies kann erreicht werden beispielsweise durch Zugabe eines Pigmentes, eines Farbstoffs oder eines gefärbten Füllstoffs zu der Lage aus der Zusammensetzung des thermoplastischen Harzes, wenn eine Faser mit nur einer einzigen Lage vorhanden ist, oder durch Zugabe solcher Mittel zu wenigstens einer der Lagen, welche die Lage oder die Lagen aus der Zusammensetzung des thermoplastischen Harzes umfassen, z. B. im Fall mehrlagiger optischer Übertra-

gungsfasern. Die Oberfläche der Faser kann auch mittels eines Farbstoffes gefärbt werden, mit einer Überzugszusammensetzung, die ein Färbemittel enthält, oder mit einer gefärbten Harzzusammensetzung, beispielsweise mit einer Zusammensetzung aus einem thermoplastischen Harz, welches keine funktionell Gruppe hat, oder mit einem wärmehärtenden Harz überzogen werden.

In den nachstehenden Beispielen sind die Bruchlast und die Dehnung unter Verwendung einer Instron-Zugfestigkeitsprüfmaschine bei einem Abstand von 40 mm zwischen den Spannfuttern und einer Zuggeschwindigkeit von 5 mm je Minute gemessen. Der minimale Biegeradius ist der Wert, der bei Messung im spannungsfreien Zustand erhalten wurde.

Die Bruchlast, die Dehnung und der minimale Biegeradius sind die Werte, bei denen eine optische Faser und die an ihr gebildete Lage aus der Zusammensetzung aus dem thermoplastischen Harz mit einer funktionellcn Gruppe im Molekül, gleichzeitig brechen oder nur einer der Teile von ihnen zuerst gebrochen wird.

Beispiel 1

Eine vorerhitzte zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μπι wurde mittels Extrusion unter verringertem Druck außerhalb des Ausstoßkopfes mit 12-Nylon überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die Überzugsschicht war farblos und transparent. Die erhaltene Faser war sehr biegsam und konnte leicht gehandhabt werden.

Die Werte von Zugfestigkeit und minimalem Biegeradius der erhaltenen Faser wurden gemessen und die Werte sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 2

Eine vorerhitzte zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μπι wurde mittels Extrusion mit einem Polybutylenterephthalatharz überzogen und dann unmittelbar mit Wasser gekühlt, um eine Faser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die Lage aus Polybutylenterephthalatharz war transparent.

Die Werte für Zugfestigkeit und minimalen Biegeradius der Faser wurden gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 3

Eine vorerhitzte zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von

200 μΐη wurde mittels Extrusion (Faserüberziehen außerhalb des Extrusionskopfcs oder Formkopfes unter verringertem Druck) mit einem ionomeren Harz überzogen und dann unmittelbar mit Wasser gekühlt, um eine

optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die Lage war farblos und transparent. Die Faser war sehr biegsam und konnte bequem und leicht gehandhabt werden.

Beispiel 4

200 μπι wurde mittels Extrusion (Faserüberziehen außerhalb des Formkopfes unter verringertem Druck) mit

einem Äthylenvinylacetatmischpolymerisat überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine

optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die erhaltene Faser war sehr biegsam und konnte leicht gehandhabt werden.

Die Werte für Zugfestigkeit und minimalen Biegeradius der Faser wurden gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt

Beispiel 5

Eine zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μπι wurde über einer Form mit geschmolzenem Polycyclohexylendimethylenterephthalatisophthalatmischpolymerisat überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die erhaltenen Werte für Zugfestigkeit der Faser sind in Tabelle 1 dargestellt

Beispiel 6

Eine vorerhitzte zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μπτ wurde mittels Extrusion (Faserüberziehen außerhalb des Formkopfes unter verringertem Druck) mit 610-Nylon überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine optische Übei iragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die gebildete Lage aus 610-Nylon war farblos und transparent. Die Faser war sehr biegsam und konnte leicht gehandhabt werden.

Die Werte für Zugfestigkeit der Faser wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Be ispi el 7

Eine vorerhitzte zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μίτι wurde durch Extrusion (Faserüberziehen außerhalb des Formkopfes unter verringertem Druck) mit 11-Nylon überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die Überzugslage war farblos und transparent. Die erhaltene Faser war sehr biegsam und konnte leicht gehandhabt werden.

Die Werte für Zugfestigkeit und minimalen Biegeradius der Faser wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 8

Eine zusammengesetzte oder abgeschirmte rohrförmige optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μηη (eine mit Flüssigkeit gefüllte zusammengesetzte optische Faser) wurde über einer Form mit geschmolzenem 12-Nylon überzogen und dann unmittelbar mit Wasser abgekühlt, um eine optische Übertragungsfaser gemäß der Erfindung zu erhalten. Die Überzugslage war farblos und transparent. Die Faser war sehr biegsam und konnte leicht gehandhabt werden. Die Werte für Zugfestigkeit der Faser sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 9

Leicht unterscheidbare optische Übertragungsfasern wurden gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von gefärbtem 12-Nylon und 610-Nylon hergestellt. Die hergestellten Fasern und die gemäß Beispiel 1 hergestellten Fasern (Gesamtanzahl sieben Fasern) wurden verdreht und die Außenseite des Gebildes wurde mit einem Spiegel-Band überzogen, um eine Einheit der optischen Fasern zu schaffen. Dann wurden sechs solche Einheiten mit einem Betriebs- oder Anschlußdraht an der Mitte miteinander verdreht. Die Außenseiten des Gebildes der Einheiten wurden in Längsrichtung mit einem mit Vorsprüngen versehenen Band, danach mit einem Spiegel-Band überzogen, dann mit einem Aluminiumband umwickelt und schließlich durch Extrusion mit einer schwarzen Polyvinylchloridverbindung überzogen, um ein optisches Übertragungskabel zu schaffen.

Beispiel 10

Eine vorerhitzte zusammengesetzte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μηι, die aus dem gleichen Ansatz, der für die Herstellung der optischen Faser gemäß Beispiel 1 verwendet wurde, hergestellt wurde, wurde mittels Extrusion (Faserüberziehen außerhalb des Formkopfes unter verringertem Druck) mit 12-Nylon überzogen und in Luft abkühlen gelassen, um eine optische Faser gemäß der Erfindung zu schaffen. Die Überzugslage hatte geringfügig weißes trübes Aussehen. Die erhaltene Faser hatte höhere Elastizität, jedoch niedrigere Biegbarkeit als eine optische Faser gemäß Beispiel 1. Die Werte für Zugfestigkeit der Faser sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Die Werte für Zugfestigkeit und minimalen Biegeradius der gemäß den Beispielen 1 bis 8 hergestellten optischcn Fasern und von Fasern gemäß Vergleichsbeispielen 2, 3 und 5 wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Eine zusammengesetzte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μηι wurde mit einem Phenolharz überzogen, wonach ein Backvorgang erfolgte, um eine Vergleichsfaser zu schaffen. Der Backvorgang wurde in einem Ofen einer Länge von 2,2 m, mit einer Durchfahrgeschwindigkeit von 1,0 m/min und bei einer Of en temperatur von 190° C ausgeführt Der Überzugsvorgang und der Backvorgang wurden zehnmal wiederholt

Die erhaltene Faser hatte hohe Elastizität und schlechte Biegbarkeit, und es würde schwierig sein, ein Kabel durch Vereinigen einer Mehrzahl solcher Fasern herzustellen. Die Werte der Zugfestigkeit der Faser sind in Tabelle 2 dargestellt

Vergleichsbeispiel 3

Eine zusammengesetzte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μπι wurde mit einer Überzugszusammensetzung überzogen, die hergestellt wurde, indem zu einem ungesättigten Polyesterharz 20%

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Styrolmonomeres und 1% t-Butylperbenzoat als Härtungsmittel zugegeben wurden. Nach dem Überziehen erfolgte ein Backvorgang.

Die Backbehandlung wurde in einem Ofen einer Länge von 2,2 m, bei einer Durchfahrgeschwindigkeit von 0,85 m/min und bei einer Ofentemperatur von HO⁰C ausgeführt Der Oberziehvorgang und der Backvorgang wurden achtmal wiederholt

Die erhaltene Faser hatte hohe Elastizität und schlechte Biegbarkeit, und es würde schwierig sein, ein Kabel durch Vereinigen einer Mehrzahl solcher optischen Fasern herzustellen. Die Werte für die Zugfestigkeit der Faser sind in Tabelle 2 dargestellt

Vergleichsbeispiel 4

Die Werte für Zugfestigkeit und minimalen Biegeradius einer rohrförmigen zusammengesetzten oder abgeschirmten optischen Faser aus Quarzglas (eine flüssigkeitsgefüllte Glasfaser), wie sie als Kern gemäß Beispiel 8 verwendet wurde, wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt

Verglcichsbeispiel 5

Eine zusammengesetzte oder abgeschirmte optische Faser aus Quarzglas eines Durchmessers von 200 μηι wurde durch Extrusion mit Polyäthylen überzogen und dann untmittelbar mit Wasser gekühlt um eine Vergleichsfaser zu schaffen. Die Überzugsschicht war in gewissem Ausmaß undurchsichtig. Die Werte für Zugfestigkeit der Faser sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 1

25	Beispiel	Außendurchmesser	Bruchlast	Dehnung	minimaler Biegeradius
		(μπι)	(kg)	(%)	(mm)
	1	600	5,53	2,8	5,5
	2	535	4,02	2,2	6,0
30	3	645	2,86	1,7	4,0
	4	650	3,11	1.9	5,0
	5	512	3,11	1,7
	6	605	4,81	2,5	6,0
	7	610	4,93	2,6	5,5
35	8	505	4.86	2,6
	10	600	4,40	1,9
	Tabelle 2
40	Vergleichsbeispiel	Außendurchmesser	Bruchlast	Dehnung	minimaler Biegeradius
		(μτι)	(kg)	(%)	(mm)
	1	200	0,84	0,64	25
	2	500	2,54	1,10
45	3	470	1,99	1,00
	4	220	0,80	0,48	27
	5	1000	0,93	0,74
50			Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Oberziehen einer optischen Übertragungsfaser mit einem thermoplastischen Harz, gekennzeichnet durch folgendeVerfahrerisschritte:

a) das Überziehen erfolgt mittels Schmelzextrusion,

b) der Harzüberzug wird unmittelbar nach seiner Schmelzextrusion derart schnell abgekühlt, daß die Harzzusammensetzung in glasartigem bzw. glasigem Zustand verbleibt.