DE2512312A1

DE2512312A1 - Lichtleiterfaser

Info

Publication number: DE2512312A1
Application number: DE19752512312
Authority: DE
Inventors: Munetaka Kawaguchi; Yutaka Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR2265107B1; US3980390A; FR2384271B1; MY7900190A; GB1466224A; FR2265107A1; FR2384271A1; DE2512312C2; HK12179A; DE2560000C2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPL.-INQ.

H. KINKELDEY

DR.-INQ.

W. STOCKMAIR

DR.-IN3. · AeE(CAUTECH)

K. SCHUMANN

. DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPL.-INQ.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DlPU-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INQ.

LINDAU

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE A3 -

P 9080 20. März 1975

Sumitomo Electric Industries, Ltd.

Fo. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka, Japan

Lichtleiterfaser

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Lichtleiterfaser (optische Transmissionsfaser), die sich für optische Übertragungen eignet.

Zu optischen Übertragungs-systemen (Nachrichtenübermittlungssystemen) , die für die Übertragung (Nachrichtenübermittlung) unter Terwendung von kohärentem Licht, wie Laserstrahlen, verwendet werden, gehören ein Leitstrahlsystem, ein Raumtransmissionssystem und ein System, in dem eine Lichtleiterfaser (optische Transmissionsfaser) verwendet wird. Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Lichtleiterfaser (optische Transmissionsfaser) gehört zu dem Typ, wie er in dem zuletzt genannten System der drei oben genannten

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TKLKFON (OS·) S3 SI S3 TELEX 00-28 380 TELEGRAMME MONAPAT

optischen Übertragungssysteme verwendet wird.

Die bisher bekannten Lichtleiterfasern (optischen Transmissionsfasern) sind in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert und dazu· gehören (a) eine optische Mehrtypen-Faser vom Plattierungstyp, (b) eine optische Eintypenfaser vom Plattierungstyp, (c) eine optische Faser vom O-Leitertyp, (d) eine optische Faser vom Selbstfokussierungstyp, (e) eine optische Faser vom Einmaterial-Typ und Kombinationen davon, wie z.B. (f) eine solche vom Plattierungstyp mit z.T. graduell variierendem Brechungsindex,und (g) eine solche vom O-Leitertyp mit einem ähnlichen Aufbau. Die "Fig. 1 zeigt jeweils eine Querschnittsansieht und die Brechungsindexverteilung bei jedem dieser Typen. Als Material für Lichtleiterfasern (optische Transmissionsfasern) ist vom Standpunkt der optischen Verluste aus betrachtet Glas und insbesondere Quarzglas als Grundkomponente derzeit bevorzugt.

Eine optische Übertragungsleitung, die aus Glas besteht, kann jedoch so wie sie ist für praktische Zwecke als Lichtübertragungsleitung (nachfolgend als optische Glasfaser bezeichnet) aus den nachfolgend angegebenen Gründen nicht verwendet werden:

A) Erstens ist in einer aus Glas bestehenden optischen Faser die Dehnung beim Bruch sehr gering, der Biegungsradius beim Bruch ist sehr groß und ihre Beständigkeit gegen Schlag, Schock und Verdrehen ist ebenfalls sehr gering_o Ihre Zugfestigkeit kann zwar im Durchschnitt sehr hoch sein, es treten jedoch viele Abweichungen in bezug auf die Zugfestigkeit auf und der minimale Wert der Zugfestigkeit ist sehr niedrig. Deshalb hat eine solche optische Faser den großen Nachteil, daß sie als Ganzes sehr zerbrechlich (spröde) ist, eine geringe Biegsamkeit aufweist und schon bei einer geringen Verformung bricht. Darüber hinaus entstehen während der Herstellung der optischen Faser oder im Verlaufe ihrer Handhabung danach leicht Defekte, wie

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z.B. feine Risse, in der Oberfläche der Paser und wenn nun eine äußere Kraft oder Verformung auf den den Defekt tragenden Teil einwirkt, konzentriert sich die Beanspruchung auf den defekten Teil, was zu einer Beschleunigung der Neigung der Faser zum Brechen führt. Daher ist eine solche optische Faser gegen die Einwirkung einer Kraft von außen oder gegen Verformung, wie sie während der Kabelherstellung "bei Verwendung einer optischen Glasfaser allein oder beim Kombinieren einer Vielzahl derselben oder während des Verlegens des aus optischen Glasfasern bestehenden Kabels auftritt, nicht beständig.

B) Zweitens muß die für die optische Übertragung (Nachrichtenübermittlung) verwendete optische Glasfaser sehr transparent sein, d.h. die Quellen, die zu einer Absorption und Streuung von Licht führen können, müssen so vollständig wie möglich aus dem Material entfernt werden. Defekte, wie z.B. in der Oberfläche der optischen Glasfaser gebildete feine Eisse,führen zu einer Streuung von austretendem Licht, was zu nachteiligen Einflüssen in großem Umfange auf die optische Übertragung (Nachrichtenübermittlung) führt.

C) Drittens treten bei der optischen Übertragung (Nachrichtenübermittlung) auch dann Störungen auf, wenn das austretende Licht (Streulicht) an der äußersten Oberfläche einer optischen Faser vollständig reflektiert wird und in den Zentralkern zurückkehrt, oder wenn Licht von außen in den Zentralkern eindringt, und es ist daher zweckmäßig, das Zurückkehren von austretendem Licht (Streulicht) in das Innere der optischen Faser minimal zu halten, indem man das Streulicht auf irgendeine Weise nach außen führt oder das Eintreten von äußerem Licht in das Innere so weit wie möglich verhindert.

D) Viertens ist es beispielsweise in der in Fig. 1 dargestellten optischen Faser vom Plattierungstyp unmöglich, die Lichtenergie vollständig in dem Kern 1 zu fokussieren oder zu konzentrieren

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und der Best der Lichtenergie tritt in die Plattierung 2 ein. Wenn der Kern 1 ein für Licht ideal durchlässiger Körper ist, treten keine Schwierigkeiten auf. In der Regel sind jedoch in dem Kern 1 geringe Verunreinigungen enthalten oder die Grenzfläche zwischen dem Kern 1 und der Plattierung 2 ist etwas ungleichmäßig, was zu einer Streuung des Lichtes führt. Dieses Streulicht bewirkt, daß Licht austritt. Bei Verwendung einer einzelnen optischen Glasfaser kann diese Schwierigkeit dadurch vermieden werden, daß man das gestreute Licht in den umgebenden Raum entläßt, bei der Herstellung eines Kabels muß aber eine Vielzahl von optischen Glasfasern verwendet werden, so daß das gestreute Licht in die benachbarten optischen Glasfasern eintreten kann, und deshalb muß das gestreute Licht eingefangen werden.

Obgleich optische Glasfasern ausgezeichnete Lichtleitereigenschaften (optische Transmissionseigenschaften) aufweisen, ist es'unmöglich, sie wegen der vorstehend aufgezählten Nachteile (A), (B), (C) und (D) in der Praxis zu verwenden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lichtleiterglasfaser (optische Transmissionsfaser) anzugeben, die keinen der vorstehend aufgezählten Nachteile (A), (B), (C) und (D) aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Pig. 1 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) jeweils die Querschnitte von Lichtleiterglasfasern (optischen Transmissionsglasfasern) und die Verteilungen der Beugungsindices entlang derselben gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Lichtleiterfaser (optische Transmissionsfaser).

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Um die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen, hat man versucht, die optischen Glasfasern durch Schmelzextrusion mit einer thermoplastischen Harzmasse zu überziehen, und dabei wurde gefunden, daß Harze mit einer schlechten Haftung an Glas, wie Polyäthylen, Polypropylen, ein fluoriertes Äthylen/Propylen-Mischpolymerisat und dgl., einen geringem Effekt in bezug auf die Verbesserung der mechanischen Festigkeit der optischen Glasfasern haben und deshalb keine grundsätzliche Lösung der vorstehend angegebenen Probleme darstellen. Harze, wie Polyamide, Polyester und dgl., die polare oder funktioneile Gruppen in den Molekülen aufweisen und deshalb eine ausgezeichnete Haftung an Glas besitzen, verbessern zwar die mechanischen Eigenschaften, wie z.B. die Zugfestigkeit, die Dauerbeständigkeit gegen Verformung, wie Biegen, die Flexibilität, die Dehnung und dgl. und lösen z.T. die geschilderten Nachteile, wenn sie als Überzug für die optische Glasfaser verwendet werden, der durch 8chmeIzextrusion aufgebracht worden ist. Die auf diese Weise beschichteten optischen Fasern haben jedoch sehr ungleichmäßige Eigenschaften und die mittleren Werte und die Minimalwerte ihrer mechanischen Festigkeit sind immer noch niedrig, obgleich sie im Vergleich zu denjenigen der unbeschichteten optischen Glasfaser beträchtlich verbessert sind.

Bei der Verarbeitung der optischen Glasfasern zu einem Kabel für die Verwendung bei der optischen Übertragung (Nachrichtenübermittlung) unterliegt jede der Fasern einem wiederholten Verdrehen, Zusammenlegen und Aufnehmen und es wirken große äußere Kräfte auf sie ein, wenn sie gehandhabt, transportiert und beim Kabelauslegen bearbeitet werden. Unter anderem ist eine äußere Kraft groß, die eine bestimmte Verformung ergibt. Die Dehnung von Glas beim Bruch liegt in der Größenordnung von 0,1 %, so daß es weit davon entfernt ist, gegen diese äußere Kraft beständig zu sein. Wenn man berücksichtigt, daß Kupferleiter, die üblicherweise für Übertragungsleitungen

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(Nachrichtenleitungen) verwendet werden, eine Dehnung in der Größenordnung von einigen zehn Prozent haben, ist der oben angegebene Wert sehr niedrig. Außerdem muß die Einheitslänge des optischen Übertragungskabels in einem optischen Übertragungssystem einige hundert bis einige tausendMeter lang sein, um die optischen Verluste an den Verbindungsstellen minimal zu halten. Dies bedingt gleichmäßigere Eigenschaften entlang der Länge und mehr die Minimalwerte in der Einheitslänge als die Mittelwerte müssen mehr als bisher so hoch wie möglich sein. Unter diesem Gesichtspunkt wurde nun gefunden,, daß ein optisches Übertragungskabel für die praktische Verwendung kaum dadurch hergestellt werden kann, daß man lediglich die optischen Glasfasern mit dem thermoplastischen Harz durch Schmelzextrusion überzieht und daß weitere Verbesserungen in bezug auf die Mittelwerte und die Minimalwerte der Flexibilität, der Dehnung beim Bruch, der Zugfestigkeit erforderlich sind.

Es wurden nun weitere Untersuchungen durchgeführt, bei denen eine Lösung einer thermoplastischen oder wärmehärtbaren Harzmasse in Form einer Schicht aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wurde. Dabei wurde gefunden, daß ein solches Beschichten und Brennen mehrere Male in Cyclen wiederholt werden muß, um einen etwa 50 bis etwa 200 Mikron dicken Film zu erhalten, der als praktikabel für die Erzielung der erforderlichen Eigenschaften angesehen wird, weil die durch einen Beschichtungs- und Brenncyclus erzielte Filmdicke in der Regel auf einen Wert in der Größenordnung von einigen Mikron beschränkt werden sollte, um Störungen, wie z.B. eine Blasenbildung, zu vermeiden. Dadurch wird der Vorgang sehr kompliziert und erfordert eine große Vorrichtung. Auch wenn die Cyclen einige zehnmal wiederholt werden, können kaum eine große Zugfestigkeit, eine große Torsions-, Biege- und Schlagfestigkeit und dgl. erzielt werden und deshalb treten häufig Defekte, wie z.B. Brüche, Hisse und dgl.j bei den optischen Glasfasern auf. Bei der großtechnischen

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Durchführung des Verfahrens ist es daher erforderlich, die Geschwindigkeit der Leitung auf einen Wert herabzusetzen, der viel niedriger ist als die Geschwindigkeit der Beschichtung durch Schmelzextrusion und es muß eine Vorrichtung mit einer extrem hohen Genauigkeit verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten beträchtlich ansteigen und sogar die Herstellung der Vorrichtung unmöglich gemacht wird. Da die Harzmasse in Lösungsmitteln gelöst oder dispergiert sein sollte, können solche Harze, die in den Lösungsmitteln weder gelöst noch dispergiert werden können, nicht verwendet werden. Dabei zeigte sich, daß aus den vorstehend angegebenen Gründen sowohl die Beschichtung durch Schmelzextrusion als auch die Beschichtungs- und Brennmethode nur von einem geringen praktischen Wert sind.

In dem Bestreben, eine optische Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) mit guten mechanischen Eigenschaften sowohl in bezug auf die Mittelwerte als auch in bezug auf die Minimalwerte, ausgezeichnetenmechanischen und optischen Stabilitäten herzustellen, die leicht hergestellt werden können, wurden nun weitere Versuche im Hinblick auf die Strukturen und Verfahren zur Herstellung von solchen optischen Fasern durchgeführt und dabei wurde gefunden, daß die oben angegebenen Ziele mit Hilfe einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) erreicht werden können, die eine charakteristische Struktur hat, wie sie nach einem Verfahren, wie es nachfolgend beschrieben ist, erhalten wird. Es wurde nämlich erfindungsgemäß gefunden, daß man dadurch, daß man zuerst eine flüssige Harzmasse oder eine durch Auflösen oder Dispergieren einer flüssigen oder festen Harzmasse in einem Lösungsmittel erhaltene Lösung oder Dispersion in einer oder mehreren Schichten aufbringt und brennt(trock und dann diese mit einer oder mehreren Schichten aus einer ⁿ thermoplastischen Harzmasse durch Schmelzextrusion überzieht, eine optische Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) erhält, die verbessert ist in bezug auf die oben für optische Glasfasern angegebenen Defekte (A) und (B) und daher sehr stark

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verbessert ist in "bezug auf die mechanischen und optischen Eigenschaften, insbesondere in bezug auf den Minimalwert jeder Eigenschaft, eine ausgezeichnete Stabilität aufweist und leicht hergestellt werden kann. Es wurde ferner gefunden, daß ein großer Vorteil dadurch erzielt werden kann, wie das weiter unten beschriebene Beispiel 2 zeigt, daß eine zähe und flexible optische Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) auch. dann hergestellt werden kann, wenn man als wärmehärtbare Harzmasse zum Überziehen durch Schmelzextrusion ein Harz ohne polare oder funktioneile Gruppen, das daher schlecht an Glas haftet, wie Polyäthylen, Polypropylen und dgl., -verwendet.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß hervorragende Verbesserungen in bezug auf die Eigenschaften dadurch erzielt werden können, daß man das vorstehend beschriebene Verfahren zum Aufbringen und Brennen der flüssigen Harzmasse in Form einer Schicht unmittelbar nach dem Schmelzziehverfahren zur Herstellung der Glasfaser und vor dem Kontakt der gezogenen Glasfaser mit festen Körpern, wie einer Führungsrolle, einer Trommel und dgl. (d.h. nach der sogenannten Tandem-Art), durchführt.

Erfindungsgemäß wird auf eine optische Glasfaser eine gebrannte (getrocknete) Schicht aus einer Harzmasse, vorzugsweise aus einer Harzmasse mit einer guten Haftung an dem Glas,aufgebracht und darauf wird durch Extrusion eine thermoplastische Harzmasse mit einer hohen Dehnung und einer ausgezeichneten Flexibilität in Form einer. Schicht aufgebracht, wodurch es möglich ist, im Rahmen eines einfachen Beschichtungs- und Brenn-Vorganges eines Überzugs durch Schmelzextrusion die gewünschte Filmdicke zu erzeugen und damit eine optische Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) mit einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit, Flexibilität und hohen Dauerbeständigkeit gegen Verformung herzustellen.

Die Gründe für diese beträchtlichen Verbesserungen in bezug auf

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die "vorstehend geschilderten Defekte und die Verbesserungen der Eigenschaften nach der Erfindung sind folgende:

1i) Die Viskosität der zum Beschichten und Brennen verwendeten Harzmasse kann durch Verwendung einer flüssigen Harzmasse oder einer durch Auflösen oder Dispergieren einer flüssigen oder festen Harzmasse in einem Lösungsmittel erhaltenen Lösung oder Dispersion beträchtlich herabgesetzt werden und diese Viskosität kann durch Erhöhung der Temperatur zum Zeitpunkt des Brennens (Trocknens) noch weiter beträchtlich gesenkt werden. Dadurch erhält man eine stark bevorzugte Benetzung der Glasoberfläche im Vergleich zu dem EaIl, bei dem die Oberfläche direkt mit einer geschmolzenen Harzmasse mit einer extrem hohen Viskosität überzogen wird^und selbst wenn in der Glasoberfläche Risse oder Ungleichmäßigkeiten vorhanden sind, kann die Harzmasse bis zu einem gewissen Grade in diese eindringen und einen gleichmäßigen und ausreichend engen Kontakt zwischen der Harzmasse und der Glasoberfläche gewährleisten.

2.) Die zum Beschichten und Brennen verwendete Harzmasse enthält in ihren Molekülen polare oder funktioneile Gruppen,die, wie angenommen wird, mit der chemischen Bindung = Si-OH, die auf der Glasoberfläche vorliegt, beispielsweise durch eine Wasserstoffbindung in Wechselwirkung treten, wodurch eine starke Haftung erzielt wird, so daß die Festigkeit aufgrund eines positiven Verbundeffektes zunimmt. Es kann auch sein, daß dann, wenn eine wärmehärtbare Harzmasse als Harzmasse zum Beschichten und Brennen verwendet xvird,- die reaktiven Gruppen in den Molekülen des wärmehärtbaren Harzes mit den auf der Glasoberfläche vorhandenen Hydroxylgruppen reagieren und dadurch die Haftung verbessern.

3.) Wenn das Beschichtungs- und Brennverfahren für die oben erwähnte flüssige Harzmasse in Form eines Tandems sofort nach dem Ziehverfahren zur Herstellung der optischen Glasfaser durchgeführt

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- ΊΟ -

wird, wird die Oberfläche der Glasfaser in einem Zustand gehalten, in dem sie sauber ist und eine hohe Oberflächenenergie besitzt und deshalb leicht von der flüssigen Harzmasse benetzt wird. Daher kann ein sehr fest an die Glasoberfläche gebundener Überzugsfilm durch- Beschichten und Brennen auf diese Oberfläche aufgebracht werden, welcher die Oberfläche der Glasfaser schützt und verhindert, daß Risse in der Glasoberfläche wachsen, so daß es möglich ist, unmittelbar nach dem Spinnen eine Glasfaser mit guten Anfangseigenschaften zu erhalten.

4-.) Wie oben angegeben, weist eine durch Aufbringen einer oder mehrerer Schichten aus dünnen Überzugsfilmen auf eine, optische Glasfaser hergestellte Faser immer noch einen kleinen Durchmesser auf und ist für die Handhabung unbequem und besitzt keine ausreichende Festigkeit, um gegen die Bearbeitung bei der Kabelherstellung beständig zu sein, und sie hat keine ausreichende Beständigkeit gegen Verformung und Flexibilität, jedoch ist die Zerbrechlichkeit viel geringer als bei einer einzelnen optischen Glasfaser. Außerdem ist es klar, daß der nachteilige Einfluß der Luftfeuchtigkeit, von Staub und dgl., von dem man annimmt, daß er die Festigkeit der Glasfaser verringert, vermindert werden kann und daß auch die Rißbildung auf der Oberfläche bei der späteren Behandlung verhindert werden kann, da der aufgebrachte und gebrannte Film als Schutzfilm wirkt. Es wird ferner angenommen, daß durch Verwendung einer Harzmasse mit einer guten Haftung als Schicht zum Überziehen und Brennen auf die in späteren Verfahren ein Überzug aus einer thermoplastischen Harzmasse mit einer ausgezeichneten Flexibilität durch Schmelzextrusion aufgebracht wird, eine feste Bindung zwischen der optischen Glasfaser und dieser Harzmasse erzielt werden kann durch" Vermittlung des aufgebrachten und gebrannten Films, um die optische Glasfaser flexibel zu machen, gleichzeitig tritt ein synergistischer Effekt auf, der aus der Kombination der optischen Glasfaser mit der Harzmasse resultiert, wodurch eine sehr zähe und flexible optische Transmissionsfaser erhalten wird.

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Außerdem kann erfindungsgemäß der nachteilige Effekt des Streulichtes in und zwischen den jeweiligen optischen Glasfasern sowie derjenige der Reflexion an der Grenzfläche, wie er oben unter (C) der Nachteile der optischen Glasfasern erwähnt ist, dadurch eliminiert werden, daß man in geeigneter Weise den Brechungsindex der unmittelbar auf die optische Glasfaser in Form einer Schicht aufzubringenden und zu brennenden Harzmasse auswählt und die thermoplastische Harzmasse in Form eines Überzugs durch Schmelzextrusion aufbringt.

So ist beispielsweise in dem in Fig. 2 dargestellten Plattierungstyp ein Kern 1 auf seiner äußeren Oberfläche nacheinander mit einer Plattierung 2, einer Schicht 6 aus einer Harzmasse, die in engem Kontakt darauf aufgebracht und gebrannt worden ist, und einer Schicht 7 aus einer thermoplastischen Harzmasse umgeben. Wenn man davon ausgeht, daß die Brechungsindices der Harzmassen der Schichten 6 und 7 n6 bzw. n¹^ betragen und derjenige der Plattierung 2 n2 ist, und wenn man die Harzmasse und das Glas so auswählt, daß die folgende Beziehung erfüllt ist

(n6, n7 > n2) nö^l η2 und n7^: n2

dann ist die Reflexion des aus der Plattierung 2 an der Grenzfläche zwischen der Plattierung 2 und der Schicht 6 aus der Harzmasse austretenden Lichtes 0 oder es tritt nur eine geringe Oberflächenreflexion auf. Das austretende Licht (Streulicht) kann daher nicht in den Kern 1 eindringen, wodurch die nachteiligen Effekte, wie ζ '.B. eine Verzerrung der Impulse, eliminiert werden. Nach dem Snell-Gesetz kann leicht nachgewiesen werden, daß selbst dann, wenn n6 größer als n7 ist, das aus der Harzschicht 6 an der Grenzfläche zwischen der Harzschicht 6 und der Harzschicht 7 austretende Licht 0 ist oder nur eine geringe Oberflächenreflexion auftritt, wenn nur die Bedingung n7> n2 erfüllt ist.

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Außer den Problemen (A) und (B) kann das Problem (D), d.h. das Eindringen von Streulicht (austretendem Licht) aus einer optischen Glasfaser in andere oder das weitere Eindringen von von außen kommendem Licht in das Innere, dadurch verhindert werden, daß man die Überzugsschicht aus einer oder mehreren Schichten aufbaut, die Materialien, die Licht über sämtliche Wellenlängenbereiche absorbieren können, wie Ruß, oder solche Materialien enthalten, die Licht solcher Wellenlängen selektiv absorbieren, wie sie für die optische Übertragung (Transmission) ■verwendet werden, wie z.B. Pigmente, Farbstoffe und dgl.

Es ist höchst erwünscht, die beiden Probleme (G) und (D), die miteinander verwandt sind, zu verbessern durch Verwendung solcher Licht absorbierender Schichten und durch Auswahl verschiedener Komponenten, so daß die obige Beziehung n6, n7^: n2, d. h.~ n6^ n2 und n7l£ n.2, erfüllt werden kann.

Die zum Beschichten und Brennen (Trocknen) erfindungsgemäß verwendeten Harzmassen enthalten eines oder mehrere dieser Harze allein oder in Mischung mit einem oder mehreren der folgenden Zusätze: ein anderes Harz, einen Hart er, einenHärtungsbeschleuniger, ein Vernetzungsmittel, ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, Füllruß, Mittel zur Verbesserung der Haftung, wie z.B. Silankuppler und dgl., oder Mischungen davon. Zu den erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Harzmassen gehören eine Harzmasse, die bei Normaltemperatur flüssig ist, sowie eine Mischung aus einem oder mehreren der reaktionsfähigen Monomeren mit einem der nachfolgend angegebenen Produkte oder einer Kombination davon: einem Härter, einem Härtungsbeschleuniger, einem Zusatzharz, einem reaktionsfähigen Verdünnungsmittel, Füllkohlenstoff, einem Mittel zur Verbesserung der Haftung und dgl., die bei Normaltemperatur flüssig sind.

Zum Aufbringen und Brennen (Trocknen) dieser Harzmassen kann das flüssige Harz so wie es ist verwendet v/erden oder es kann, wenn seine Viskosität hoch ist, in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert werden,und das feste Harz wird

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in einem geeigneten Lösungsmittel gelost oder dispergiert und dann zum Beschichten und Brennen (Trocknen) verwendet. Unter anderem sind solche Harzmassen, die eine gleichmäßige und gute Haftung an Glas aufweisen, zur Herstellung der Überzugsschicht und zum Brennen derselben bevorzugt, am meisten bevorzugt sind aber solche Harzmassen, die außerdem auch gleichmäßig und gut an der anschließend aufgebrachten Schicht aus der thermoplastischen Harzmasse haften. Bei dem Harz, das in der erfindungsgemäß verwendeten Harzmasse als Grundbestandteil verwendet wird, kann es sich um ein solches eines beliebigen Typs handeln, beispielsweise um ein thermoplastisches, wärmehärtbares Harz und dgl., und vom Standpunkt der Haftung an der Glasfaser aus betrachtet, sind beispielsweise die folgenden geeignet: Polyester, Polyamid, Polyacetal, Polyvinylacetal, Polysulfon, Polyurethan, Polyäther, Polyesterimid, Polyamidimid, Polyimid, Polyacrylat, Polyvinylacetat, Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisate, Äthylen/Acrylsäure-Mischpolymerisate, Epoxyharz, Phenolharz, Resorcinharz, ungesättigtes Polyesterharz, Harnstoffharz, Furanharz, Siliconharz, Alkydharz, Melaminharz, Diallylphthalatharz und dgl. oder Derivate davon, wobei diejenigen, die in ihren Molekülen polare oder funktionelle Gruppen enthalten, im allgemeinen bevorzugt sind. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "polare oder funktionelle Gruppen" sind zu verstehen:

0 0 0 0 0

-OH, -C-O-H, -G-O-, -RH-, -MH-S-, -NH-G-O-, -0-, -C- und dgl. Besonders bevorzugte Harze sind unter anderem wärmehärtbare Harze, wie Epoxy-, Phenol-, ungesättigte Polyester-, Silicon-, Alkyd-, Puran-, Urethan-, Diallylphthalatharze und dgl., und thermoplastische Harze, wie Phenoxy-, Polyvinylacetal-, Polyester-, Polyacrylat-, Polyesterimidharze und dgl. sowie ihre Derivate, die alle eine ausgezeichnete Haftung an Glas aufweisen. Es wird angenommen, daß bei den wärmehärtbaren Harzen die ausgezeichnete Haftung auf ihr Reaktionsvermögen mit der -OH-Gruppe an der Oberfläche von Glas zurückzuführen ist₄ und es v/ird auch angenommen, daß die -OH-Gruppen, die

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Esterbindungen und dgl. in den Harzmolekülen wirksam zu einer verbesserten Haftung beitragen.

Die Harze dieses Typs besitzen neben anderen Harzen einen

verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul von mehr als 200 kg/mm , dagegen einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und sie haben deshalb Eigenschaften, die den Eigenschaften von Glas nahekommen, was die von außen kommenden Einflüsse, beispielsweise äußere Kräfte, Wärme und dgl., anbetrifft_o Es wird angenommen, daß sie zu stufenförmigen Änderungen zwischen der Glasfaser und der Schmelzextrusionsschicht aus dem thermoplastischen Harz, das nachfolgend näher beschrieben wird, führen, wodurch die übermäßige Konzentration der Spannungen und der thermischen Einflüsse modifiziert wird. Es wurde insbesondere gefunden, daß Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, die durch Modifizieren des Epoxyharzes hergestellt worden sind, Phenoxyharze und dgl. im Hinblick auf die Eigenschaften der beschichteten Faser bevorzugt sind.

Wenn das Verfahren zum Aufbringen und Brennen (Trocknen) der flüssigen Harzmasse nach dem Ausziehen der Glasfaser durchgeführt wird, ist eine ungesättigte Polyesterharzmasse, insbesondere eine solche, die als Grundbestandteil ein ungesättigtes Polyesterharz enthält, das durch Umsetzung eines Epoxyharzes mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid hergestellt worden ist, bevorzugt. Da die vorstehend beschriebenen Harzmassen sowohl die Eigenschaft einer besseren Haftung an dem Glas, die auf das Epoxyharz zurückzuführen ist, als auch die schnellen Trocknungseigenschaften des ungesättigten Polyesters aufweisen, die auf die Reaktionen von Peroxiden mit Vinylmonomeren zurückzuführen sind, kann das Beschichtungs- und Brenn-Verf ahren schnell durchgeführt werden _t) und die nach der Durchführung dieses Verfahrens erhaltenen Eigenschaften ähneln denjenigen von Epoxyharzen. Deshalb ist beim sofortigen Aufbringen und Brennen dieser Harzmassen unmittelbar nach dem -Ausziehen der Glasfaser und bevor diese mit

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festen Gegenständen, beispielsweise einer führungsrolle, einer Aufnahme tr ommel und dgl. in Berührung kommt, weder eine wesentliche Verzögerung in bezug auf die Fasergeschwindigkeit noch die Verwendung eines längeren Brennofens erforderlich, so daß die Bearbeitung in einer kompakten Vorrichtung und unter Erzielung einer guten Verarbeitbarkeit möglich ist. Diese Ausführungsformen werden in den weiter unten folgenden Beispielen 7 und 8 praktisch erläuterte Außer diesen ungesättigten Polyesterharzen können auch mit anderen Harzmassen, die als Grundbestandteil ein Epoxy-, Phenol-, Phenoxy-, Silicon-, Polyvinylacetal-, Polyacrylatharz und dgl. enthalten, natürlich ähnlich vorteilhafte Effekte ersielt werden aufgrund des Tandem-Systems, wenn man eine Vorrichtung verwendet, die für die Brenngeschwindigkeit (Trocknungsgeschwindigkeit) des Harzes geeignet ist und von den Brenn- bzw. Trocknungsbedingungen abhängt.

Die vorstehend beschriebenen Harze können miteinander gemischt oder mit Silankupplern, wie z.B. Y/-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Y--Aminopropyltriäthoxysilan und dgl., Methacrylatchrom(III)chlorid (bekannt unter der Handelsbezeichnung "Volan'O, Tetraalkyltitanat oder Derivaten davon, versetzt werden, um die Haftung zwischen dem Glas und dem Harz zu verbessern. Wie aus dem weiter unten folgenden Beispiel 4- ersichtlich, wurde gefunden, daß bei einem System, dem Silankuppler zugesetzt werden, bessere Eigenschaften erzielt werden können als bei einem System ohne diesen Zusatz.

Bei dem für die Herstellung der Überzugsschicht 7 der Fig. 2 erfindungsgemäß verwendeten thermoplastischen Harz handelt es sich um ein thermoplastisches Harz allein oder um eine Mischung desselben mit irgendeinem oder allen der folgenden Zusätze: einem Zusatzharz, einem anorganischen Füllstoff, einem organischen Füllstoff, einem Vernetzungsmittel, einem Pigment, einem Farbstoff, das durch Schmelzextrusion als Überzug aufgebracht werden kann (bei der Schmelzextrusion handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Harzmasse in einem Schneckenextruder

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aufgeschmolzen und durch Extrudieren durch eine Drahtbeschichtungsdüse in Form eines Überzugs aufgebracht wird, oder um ein Verfahren, bei dem die Harzmasse auf irgendeine Weise aufgeschmolzen und mittels einer Getriebepumpe extrudiert wird unter Bildung eines Überzugs).

Als thermoplastisches Harz eignet sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren fast jedes beliebige thermoplastische Harz und bevorzugt sind unter anderem Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Polyharnstoff, Polyhydantoine Polysulfon, PoIyäther, Polyesterimid, ein Ionomerharz, ein Polyvinylharz, Polyäthylen, Polypropylen, ein Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat, ein Acrylnitril/Butadien/Styrol-Terpolymerisat, chloriertes Polyäthylen, ein Äthylen/Acrylsäure-Mischpolymerisat, Urethankautschuk, Polychloropren, ein Äthylen/Propylen-Kautschuk, chlorsulfoniertes Polyäthylen und dgl. Alle oben angegebenen Harze weisen eine viel größere Dehnung auf als das wärmehärtbare Harz und Glas und wenn sie in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise angeordnet werden, werden sie dadurch in ausreichender Weise mit der Glasfaser verbunden, daß man eine Schicht aus einer Harzmasse aufbringt und brennt (trocknet), die eine gute Haftung an der optischen Glasfaser besitzt, wodurch die Faser deformierbar, flexibel und dgl. wird, wodurch ein synergistischer Verbundeff ekt beim Ganzen erzielt wird, so daß eine zähe und flexible optische Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) erhalten wird.

Außerdem ist der Brechungsindex jeder der vorstehend für die Überzugsschichten 6 und 7 angegeben Harzmassen größer als der Brechungsindex von Glas (etwa 1,4-6) mit Quarz als Grundkomponente, und deshalb kann der vorstehend angegebene Nachteil (C) durch Verwendung einer solchen Harzmasse beseitigt werden.

In dem in der weiter unten folgenden Tabelle I angegebenen Beispiel 1 ist eine Lichtleiter-Faser (optische Transmissions-

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faser) beschrieben, bei der für die Herstellung der Schicht 6 ein thermoplastisches Phenoxyharz und für die Herstellung der Schicht 7 12-Nylon verwendet wurde,und bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Bruchbelastung als auch die Dehnung um 30 bis 40 % verbessert, verglichen mit einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser), wie sie in dem Vergleichsbeispiel 1 beschrieben ist, in dem 12-Uylon direkt durch Schmelzextrusion in Form, eines Überzuges auf eine optische Glasfaser aufgebracht worden ist, sowie im Vergleich zu der in dem Vergleichsbeispiel 5. beschriebenen optischen Glasfaser. Insbesondere die Verbesserung der Minimalwerte um mehr als 50 % zeigt, daß die Schicht 6 zur Verbesserung in bezug auf die Stabilität sowie in bezug auf die Eigenschaften der Faser wesentlich beiträgt. In dem weiter unten beschriebenen Beispiel 3 wurden zur Herstellung der Schicht 6 ein wärmehärtbares Phenolharz und zur Herstellung der Schicht 7 12-Hylon verwendet und dadurch wurden starke Verbesserungen sowohl der Mittelwerte als auch der Minimalwerte der Bruchbelastung und der Dehnung beobachtet. Alle Fasern waren gegen Umbiegen bis zum Mehrfachen des Durchmessersbeständig, was zeigt, daß die Handhabungseigenschaften erstaunlich verbessert wurden.

Wenn dagegen,wie in dem Vergleichsbeispiel 4^für die Herstellung aller Schichten das gleiche Phenolharz aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird (vgl. die Tabelle II), beträgt die Dehnung nur 1,10 % und die Flexibilität ist unzureichend, obgleich die Bruchbelastung 2,54 kg beträgt und etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie in dem Vergleichsbeispiel 1, in dem als Überzug 12-Hylon verwendet wurde, der als für die Verbesserung einer optischen Glasfaser, welche den Nachteil eines hohen Modul und einer hohen Zerbrechlichkeit aufweist, ungeeignet angesehen wurde. Es konnte auch überraschend gezeigt werden, daß durch Verwendung eines wärmehärtbaren Epoxyharzes zur Herstellung der Schicht 6 zwischen dem Glas und dem Polyäthylen wie in Beispiel 2 die Mittelwerte und die Minimalwerte der Bruchbelastung und der Dehnung wesentlich verbessert werden

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konnten, was die Verbesserung um mehr als 100 % zeigt, obgleich eine Polyauhylenuberzugsschicht mit einer schlechten Haftung an dem Glas, die nur durch Schmelzextrusion als Überzug auf das Glas aufgebracht worden ist, weder praktikable Mittelwerte noch praktikable Minimalwerte liefern kann, wie es das Vergleichsbeispiel 2 zeigte

Wie oben angegeben, weisen alle für die Herstellung der Schicht 6 verwendeten Harze in ihren Molekülen -OH-Gruppen auf und sie haften ausgezeichnet an der Oberfläche des Glases und v/eisen außerdem hohe Elastizitätsmoduli und niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, Werte also, die zwischen denjenigen des Glases und denjenigen der durch Schmelzextrusion aufgebrachten Überzugsschicht 7 liegen. Es ist daher verständlich, daß beträchtliche positive Verbundeffekte beim Ganzen erzielt werden können, die zur Verbesserung der Eigenschaften wesentlich beitragen.

Weitere Verbesserungen der Eigenschaften werden dadurch erzielt, daß man das in Beispiel 1 verwendete Phenoxyharz mit Silankupplern mischt, wie es in Beispiel 4 angegeben ist, und es wird angenommen, daß die Anwesenheit dieser Silankuppler zur Verbesserung der Haftung beiträgt.

Die weiter unten beschriebenen Beispiele 5 vjxä. 6 erläutern Ausführungsformen, bei denen Harzmassen verwendet werden, beispielsweise zur Herstellung der Schicht 6 in Fig. 2, in denen das Epoxyharz modifiziert wird durch Einführung von ungesättigten Bindungen in die Moleküle, so daß ähnlich wie bei einem ungesättigten Polyester eine Härtung bewirkt werden kann, und bei diesen Ausführungsformen können Verbesserungen aller Eigenschaften beobachtet werden im Vergleich zu denjenigen, bei denen 12-lTylon oder ein Tetramethylenterephthalatharz allein als Schicht 7 in Fig. 2 aufgebracht wird.

Es ist außerdem überraschend, daß in den Beispielen 7 und 8,

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in denen die gleichen Harzmassen unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser auf diese aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wurden, ausgezeichnete Verbesserungen in bezug auf die Eigenschaften erzielt werden konnten, wobei eine ausgezeichnete Faser mit einer guten Zähigkeit und Flexibilität erhalten wurde. Bei diesen Ausführungsformen erhält man schon nach dem Aufbringen der Schicht und' nach dem Brennen (Trocknen) derselben eine hohe Festigkeit und es wird angenommen, daß eine gute Ausgangseigenschaft der Glasfaser bei dem Beschichtungs- und Brennverfahren beibehalten wird, das unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser durchgeführt wird.

Ein optisches Übertragungskabel (Transmissionskabel) kann dadurch hergestellt werden, daß man eine Vielzahl von erfindungsgemäßen einzelnen optischen Glasfasern miteinander vereinigt und jede der Fasern in dem Kabel kann durch Einarbeitung von Pigmenten, Farbstoffen, färbenden Füllstoffen und dgl. entweder in eine oder in beide thermoplastischen Harzmassen teilweise oder vollständig von den anderen unterschieden werden oder die Oberfläche der optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser), die erfindungsgemäß erhalten wird, kann mit Farbstoffen gefärbt oder mit Farblösungen oder Färbanstrichen bestrichen werden. Das optische Übertragungskabel kann außerdem eine Zuführungsleitung, eine Monitor leitung, eine Linearverstärkung, eine Notübertragungsleitung (Uotverkehrleitung) und dgl., Je nach Bedarf, zusätzlich zu den optischen Übertragungsfasern enthalten.

In den nachfolgend beschriebenen Durchführungs- und Vergleichsbeispielen wurden die Bruchbelastungen und die Dehnung beim Bruch unter Verwendung einer Zugfestigkeits-Testvorrichtung (hergestellt von der Firma Instron Co., USA) gemessen. Die Zuggeschwindigkeit und die Länge der Proben (Abstand zwischen den Einspannvorrichtungen) betrugen 5 mm/Min, bzw. 100 mm und die Anzahl der pro Beispiel verwendeten Proben betrug 25» die

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dabei erhaltenen Mittelwerte und Minimalwerte sind in den weiter unten folgenden Tabellen I und II angegeben. Der minimale Biegedurchmesser wurde bestimmt als Durchschnittswert bei 20 Probestücken durch Messen des minimalen Durchmessers, bei dem das Teststück brach, wenn es ohne Spannung gebogen wurde. Die Bruchbelastung, die Dehnung und der minimale Biegedurchmesser sind in Form von Werten angegeben, die anzeigen, wann die optischen Glasfasern und/oder die Überzugsschichten darauf brachen. In der Hegel brachen die optischen Glasfasern zuerst oder die optischen Glasfasern und die Überzugsschichten darauf brachen gleichzeitig.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

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- 21-Beispiel 1

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von 200,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit Butylcarbitol gewaschen und dann wurde eine durch Auflösen eines Phenoxyharzes (Handelsbezeichnung PKHH der Firma Union Carbide Corporation, USA) in einem Butylcarbitol bis zu einem Harzgehalt von 20 Gew.-% hergestellte Lösung in Form einer Schicht aufgebracht und gebrannt (getrocknet). Das Beschichten wurde in einem die obige Lösung enthaltenden Flüssigkeitsbehälter unter Verwendung einer Düse mit einem Durchmesser von 0,30 mm und zum Brennen bzw. Trocknen bei einer Brenntemperatur von 270 bis 330 C wurde ein Rohrofen mit einer Länge von 2 m verwendet. Die Leitungsgeschwindigkeit (Glasfasergeschwindigkeit) betrug 60 cm/ Minute und die pro Beschichtungs- und Brenncyclus aufgebrachte Filmdicke betrug 6,u.

Dann wurde die so beschichtete und gebrannte Faser mit einem Überzug aus geschmolzenen 12-Nylon (hergestellt von der Firma Hüls AG) versehen, indem man sie bei einer Harztemperatur von 235 C durch eine Düse zog und dann sofort durch Wasser abkühlte>unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser).

Die optische Transmissionsfaser war sehr flexibel und wies eine solche Zähigkeit auf, daß sie beim Biegen bis zum Mäirfachen ihres Durchmessers nicht brach. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

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- 22 Beispiel 2

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von 200 /U, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit Butylcellosolve gewaschen und eine Lösung eines Epoxyharzes (Handelsbezeichnung Epicote 828, ein Produkt der Firma Shell Chemical Co.), von Diaminodiphenylmethan und Butylcellosolve, jeweils in-einander gelöst in einem Gewichts-\krhältnis von 37: 11:52 wurde in Form einer Schicht auf die Faser aufgebracht und gebrannt (getrocknet). Das Beschichten wurde unter Verwendung einer Düse mit einem Durchmesser von 0,30 mm durchgeführt und zum Brennen bzw. Trocknen wurde ein 2 m langer Rohrofen verwendet. Das Beschichten und Brennen wurde auf einmal bei einer Temperatur von 220 bis 270 C und bei einer Fasergeschwindigkeit von 60 cm/Minute durchgeführt. Die dabei erhaltene Fümdicke betrug 10,u.

Dann wurde die auf diese Weise beschichtete und gebrannte Faser mit einem Überzug aus einem Polyäthylen mit niedriger Dichte (Handelsbezeichnung Sumikathene E 209, ein Produkt der Firma Sumitomo Chemical Industries Co.) versehen, indem man sie unter vermindertem Druck durch ein Düsen- und Punkt-Rohrsystem extrudierte unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser. Die auf diese Weise erhaltene Faser war seht flexibel und brach nicht, wenn sie bis zum Mehrfachen ihres Durchmessers gebogen wurde. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

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- 23 Beispiel 3

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von 200 ,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit einem Phenolharz (Handelsbezeichnung Sumilite Resin PR-961A, ein Produkt der Firma Sumitomo Durez Co., Ltd.) beschichtet und dann gebrannt (getrocknet). Das Beschichten wurde durch direktes Eintauchen der Faser in ein flüssiges Bad und Herausnehmen ohne Verwendung einer Düse durchgeführt. Das Brennen wurde in einem 2 m langen Rohrofen bei einer Temperatur von 140 bis 190 C bei einer Fasergeschwindigkeit von 20 cm/Minute durchgeführt. Die erzeugt Filmdicke betrug 5/U. Die so erhaltene Faser wurde mit einem Überzug aus geschmolzenen 12-Nylon (ein Produkt der Firma Hüls AG) versehen, in-dem man sie bei einer Harztemperatur von 235 C und durch eine Düse aus dem Nylon herauszog und dann sofort abkühlte^ unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser. Die Zugfestigkeitseigenschaften und Biegeeigenschaften dieser Faser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

Beispiel 4

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200/u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit Butylcärbitol gewaschen. Ein Phenoxyharz (ein Produkt der Firma Union Carbide Corporation, USA) wurde bis zu einem Harzgehalt von 20 Gew.-% in einem Butylcärbitol gelöst und mit 3 Gew.% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan gemischt und die Mischung wurde in Form einer Schicht auf die Faser aufgebracht und gebrannt bzw. getrocknet. Das Beschichten und Brennen wurde in der Weise durchgeführt, daß man die

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Glasfaser in einem die obige Lösung enthaltenden Flüssigkeitsbehälter durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,30 mm zog und sie in einem 2 m langen Rohrofen brannte (trocknete). Es wurde ein Beschichtungs- und Brenncyclus bei einer Temperatur von 270 bis 330 C und einer Fasergeschwindigkeit von 60 cm/Minute durchgeführt. Die dabei erhaltene Fildicke betrug 6 /u.

Dann wurde die Faser mit einem Überzug versehen, indem man sie durch eine Düse aus geschmolzenem 12-Nylon (ein Produkt der Firma Hüls AG) zog und dann direkt mit Wasser abkühlte» unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) .

Die so hergestellte optische Transmissionsfaser war sehr flexibel und zäh und sie brach nicht, wenn siebis' zum Mehrfadien ihres Durchmessersgebogen wurde. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

Beispiel 5

Eine ungesättigte Polyesterharzmasse wurde in Form einer Schicht auf eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von 180,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, aufgebracht und gebrannt. Die ungesättigte Polyesterharzmasse enthielt .5 Teile Benzoylperoxid auf 100 Teile einer Mischung aus einem ungesättigten Polyesterharz, hergestellt durch Umsetzung eines aus Methylepichlorhydrin

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und Bisphenol Ahergestellten Epoxyharzes mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einer gesättigten Carbonsäure, und Styrol (Handelsbezeichnung Dicklite UE-115O, ein Produkt der Firma Dainippon Ink & Chemicals Inc.)· Der Harzgehalt der obigen- Zusammensetzung betrug etwa 70 %. Die Beschichtung wurde in der Weise durchgdiihrt, daß man die obige Glasfaser in Aufwärtsrichtung durch einen die obige Harzmasse enthaltenden Flüssigkeitsbehälter zog und mit einem Filz abpresste, die beschichtete Faser wurde dann durch einen 2 m-.langen Rohrofen , geführt und bei einer Temperatur von 280 bis 350 C gebrannt (getrocknet). Die Fasergeschwindigkeit betrug 12 m/ Minute. Die auf diese Weiser erhaltene optische Glasfaser mit einem dünnen und gebrannten Überzug (einer Dicke von etwa 8 ,u) wurde durch Schmelzextrusion mit 12-Nylon beschichtet, wobei die Fasergeschwindigkeit 20 m/Minute und die Harztemperatur 235 C betrugen, und die Faser wurde unter vermindertem Druck durch ein Düsen- und Punkt-Rohrsystem geführt, um ihre äußere Konfiguration zu verformen,und dann mit Wasser abgekühlt. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften der so erhaltenen optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

Beispiel 6 ·

Eine Epoxyacrylatharzmasse wurde in Form einer Schicht auf eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200/U, die als Grundkomponente Quarzgals enthielt, aufgebracht und gebrannt bzw. getrocknet. Die verwendete Epoxyacrylatharzmasse enthielt 5 Teile Benzoyl-

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peroxid auf einhundert Teile einer Mischung aus einem ungesättigten Polyester mit ungesättigten Bindungen an den Molekülenden, hergestellt durch Umsetzung des Diglycidyläthers von Bisphenol A mit Estern von Acrylsäure und Methacrylsäure, und Styrol (Handelsbezeichnung Ripoxy R-840 der Firma Showa Highpolymer Co. Ltd.)· Das Beschichten und Brennen wurde unter Verwendung der gleichen Apparatur wie in Beispiel 5 und bei einer Ofentemperatur von 300 C sowie einer Fasergeschwindigkeit von 10 m/Minute durchgeführt. Die dabei erhaltene optische Glasfaser mit einem dünnen und gebranntem Überzug (einer Dicke von etwa 7/u) wurde durch Schmelz extrusion mit einem Tetramethylenterephthalatharz (Handelsbezeichnung PBT-Resin, ein Produkt der Firma Toray Co.) beschichtet, wobei die Faser geschwindigkeit 30 m/Minute und die Harz temperatur 245 C betrugen, und die Faser wurde unter vermindertem Druck durch ein Düsen-und Rohrsystem (tubing type die and point) geführt, um ihre äußere Konfiguration zu formen^und dann an der Luft abgekühlt. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften der dabei erhaltenen Faser sind in der weiter unter folgenden Tabelle I angegeben.

Beispiel 7

Eine ungesättigte Polyesterharzmasse (Handelsbezeichnung Dicklite UE-1150 der Firma Dainippon Ink and Chemicals Inc.) wurde wie in Beispiel 5 in Form einer Schicht auf eine optische Glasfaser vom PIaMe rungs typ mit einem Durchmesser von etwa 180/U, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser aufgebracht und

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- 27 gebrannt. Das Material für die optische Glasfaser wurde zu einem Stab mit einem Durchmesser von 10 mm verformt, in einem Hochfrequenzofen geschmolzen und zu einer Faser-mit einem Durchmesser von 180 /u ausgezogen. Dann wurde sie um etwa 400 mm vertikal nach unten unter den Ofen gezogen, durch einen die vorstehend beschriebene Harzmasse enthaltenden Flüssigkeitsbehälter geführt und dann beschichtet, dann wurde sie in einem elektrischen Rohrofen einer Länge von etwa 700 mm, der etwa 300 mm unterhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet war, gebrannt bzw. getrocknet. Die Fasergeschwindigkeit betrug 20 m/Minute und die Temperatur des Brennofens betrug 350°C.

Die so erhaltene optische Glasfaser mit einem dünnen Überzug aus der Harzmasse (entsprechend der Schicht 6 der Fig. 2) war im Vergleich zu der ursprünglichen Glasfaser nicht mehr zerbrechlich (spröde) und brach nicht, wenn sie um einen Stab mit einem Durchmesser von 2 mm gewickelt wurde. Dann wurde die optische Glasfaser mit dem dünnen Überzug aus der Harzmasse mit 12-Nylon (Handelsbezeichnung Diamid L-1640 der Firma Daicel Hüls Ltd.) durch Schmelzextrusion beschichtet, wobei die Fasergeschwindigkeit beim Extrusionsbeschich-. ten 20 m/Minute und die Harztemperatur 235 C betrugen, und die äußere Konfiguration der Faserrwurde durch ein Düsen- und Punkt-Rohrsystem unter vermindertem Druck verformt und dann mit Wasser abgekühlt.Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften der so erhaltenen optischen Glasfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben. Der Biegedurchmesser der Fasern betrug bei allen Untersuchungen weniger als 5 mm.

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Beispiel 8 - 28 -

Eine Epoxyacrylatharzmasse (Handelsbezeichnung Ripoxy R-840 der Firma Showa Highpolymer Go. Ltd.) wurde wie in Beispiel 6 in Form einer Schicht auf eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200/U, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser aufgebracht und gebrannt. Die Beschichtungs- und Brennbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 7. Die so erhaltene optische Glasfaser mit einem dünnen und gebrannten Überzug (entsprechend der Ziffer 6 in Fig. 2) war im Vergleich zu der ursprünglichen Glasfaser nicht mehr zerbrechlich (spröde) und brach nicht, wenn sie um einen Stab mit einem Durchmesser von 3 mm gewickelt wurde.

Dann wurde die Glasfaser mit dem so hergestellten gebrannten Überzug durch Schmelzextrusion mit einem Tetramethylenterephthalatharz (einem Produkt der Firma Töray Co.) beschichtet, wobei die Fas er geschwindigkeit 30 m/Minute und die Harztemperatur 245 C betrugen, und die äußere Konfiguration der Faser wurde durch Durchführen derselben unter vermindertem Druck durch ein Düsen- und Punkt-Rohrsystem verformt und an der Luft abgekühlt. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser) sind in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben. Der Biegedurchmesser dieser Fasern betrug bei allen untersuchten Proben weniger als 5 mm.

Vergleichsbeispiel 1

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durch-

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- 29 messer von etwa 200 ,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde unter Verwendung einer Düse mit geschmolzenem 12-Nylon (hergestellt von der Firma Hüls AG) beschichtet und dann sofort mit Wasser abgekühlt unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser). Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle II angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Eine optische Faser ■ vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit einem Überzug aus einem Polyäthylen mit niedriger Dichte (Handelsbezeichnung Sumikathene, ein Produkt der Firma Sumitomo Chemical Industries Co.) beschichtet, indem man sie unter vermindertem Druck durch ein Düsen-.und Punkt-Rohrsystem extrudierte,unter Bildung einer optischen Transmissionsfaser (Lichtleiterfaser). Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften dieser Glasfaser and in der weiter unten folgenden Tabelle II angegeben.

Vergleichsbeispiel 3

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200/U, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde durch Schmelzextrusion mit einem Überzug aus einem Tetramethylenterephthalatharz versehen, wobei die Fasergeschwindigkeit 30 m/Minute und die Harztemperatur 245 C betrugen, und die Faser wurde unter vermindertem Druck durch ein Düsen- und Punkt-Rohrsystem geführtem ihre äußere Kon-

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figuration zu verformen, und dann an der Luft abgekühlt. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften der auf diese Weise erhaltenen optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle II angegeben.

Vergleichsbeispiel 4

Eine optische Glasfaser vom Plattierungstyp mit einem Durchmesser von etwa 200 ,u, die als Grundkomponente Quarzglas enthielt, wurde mit einem Phenolharz (Handelsbezeichnung Sumilite Resin PR-961A, ein Produkt der Firma Sumitomo Durez Co.j Ltd.) beschichtet und dann gebrannt. Das Beschichten und Brennen wurde durch direktes Eintauchen der Glasfaser in einen Flüssigkeitsbehälter und anschließendes Herausziehen in Aufwärtsrichtung ohne- Verwendung einer Düse und nachfolgendes Brennen in einem Rohrofen einer Länge von 2 m bei einer Ofentemperatur von 140 bis 190°C und einer Fasergeschwindigkeit von 20 cm pro Minute durchgeführt. Das Beschichtungs- und Brennverfahren wurde 10 mal wiederholt. Die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften der dabei erhaltenen optischen Transmissionsfaser sind in der weiter unten folgenden Tabelle II angegeben.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurden die Zugfestigkeitseigenschaften und die Biegeeigenschaften von optischen Glasfasern vom Plattierungstyp, die als Grundkomponente Quarzglas enthielten und unter den gleichen Bedingungen wie die in den Beispielen 1 bis 8 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 angegebenen Glasfasern aus der Schmelze ausgezogen wurden, bestimmt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

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Tabelle I

äußerer Bruch- Deh- ν minimaler Überzugsharz Durch- be las ν nung· Biegemesser stung (%) durch-

	1	(/U)	(kg)	1,77 1,13	messer(mm)	12-Nylon Phenoxyharz
Beispiel	2	535	3,34 2,05	1,85 1,42	5	Polyäthylen mit niedri. ger Dichte^poxyharz
Beispiel	3	1150	3,35 2,16	1,57 1,25	5	12-Nylon Phenolharζ ^ι
Beispiel	524	3,01 2,31	8

■η · · ι ι cot 3,83 1,91 Beispiel 4 531 _o' ~ ..'

12-Nylon Phenoxyharζ(enthaltend einen Silankuppler)

Beispiel	5	556	2,91 2,11	1,29 0,95	7	12-Nylon ungesättigtes Epoxy harz :.
Beispiel	6	565	3,23 2,13	1,38 1,00	7	Tetramethylentere- phthalatharz Epoxyacrylatharz
Beispiel	7	469	6,10 2,50	2,73 1,22	<5	12-Nylon ungesättigtes Epoxy harz
Beispiel	8	565	4,23 3,02	1,80 1,31		Tetramethylentere- phthalatharz Epoxyacrylatharz

Die in den oberen Reihen angegebenen Zahlenwerte stehen für die Mittelwerte und die in den unteren Reihen angegebenen Zahlenwerte stehen für die Minimalwerte.

)
Die in den oberen Reihen angegebenen Harze beziehen sich auf die Schicht 7 und die in den unteren Reihen angegebenen Harze beziehen sich auf die Schicht 6 in der Fig.· 2.

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- 32 Tabelle II

äußerer Bruch-Dur ch- bela-5 ■ messer stung ' (/u) (kg)

Deh- ν minimaler Überzugsharz Biegedurch- messer(mm)

Vergleichs
beispiel 1

528

2,54 1,34

1,25 0,69

10

12-Nylon

Vergleichs
beispiel 2

1,68 0,81

1,06 0,50

17

Polyäthylen mit niedriger Dichte

Vergleichs
beispiel 3

_ _fi

2,73 1,85

1,16 0,78

10

Tetramethylenterephthalatharz

Vergleichs
beispiel 4

2,54 1,86

1,10 0,81

11

Phenolharz

Vergleichs
beispiel 5

1,12 0,72

0,53 0,30

23

Originalglasfaser für die optische Übertragung (Transmission)

+) Die in den oberen Reihen angegebenen Zahlenwerte bedeuten die Mittelwerte und die in den unteren Reihen angegebenen Zahlenwerte bedeuten die Minimalwerte.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche:

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Claims

- 33 Patentansprüche

Lichtleiterfaser (optische Transmissionsfaser), dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist durch Aufbringen einer Schicht einer flüssigen Harzmasse oder einer durch Auflösen oder Dispergieren einer flüssigen oder festen Harzmasse in einem Lösungsmittel hergestellten Lösung oder Dispersion auf eine Glasfaser für die optische Übertragung und Brennen (Trocknen) derselben und Aufbringen eines weiteren Überzugs aus einer thermoplastischen Harzmasse durch Schmelzextrusion.
2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist durch Aufbringen einer Schicht einer flüssigen Harzmasse oder einer durch Auflösen oder Dispergieren einer flüssigen oder festen Harzmasse in einem Lösungsmittel hergestellten Lösung oder Dispersion und Brennen (Trocknen) derselben unmittelbar nach dem Ausziehen einer Lichtleiter-Giasfaser^ bevor die Glasfaser mit anderen festen Gegenständen in Berührung kommt.
3. Faser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist unter Verwendung von Harzmassen, deren Brechungsindex gleich oder größer ist als der Brechungsindex des äußeren Teils der Lichtleiter-Glasfaser.
4. Faser nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist unter Verwendung einer Harzmasse, die in Form einer Schicht auf die Glasfaser aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird, die als Grundbe-

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- 34 standteil ein Harz enthält, das in seinen Molekülen polare

oder funktioneile Gruppen,insbesondere -OH--C-OH, 0 OHOO

Il ti I Il Il

-NHC-, -NH₂, -0-, -C-, -N -C-j-C-O- und dgl., aufweist.
5. Faser nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist unter Verwendung einer Harzmasse, die in Form einer Schielt auf die Glasfaser aufgebracht und gebrannt (gehärtet) wird, die nach dem Aufbringen und Brennen einen Elastizitätsmodul von mehr

als 200 kg/ mm aufweist.
6. Faser nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Verwendung einer Harzmasse hergestellt worden ist, die in Form einer Schicht auf die Glasfaser aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird, die als Grundbestandteil ein Harz enthält, das - OH-Gruppen in seinen Molekülen aufweist.
7. Faser nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß '.sie hergestellt worden ist unter Verwendung einer Harzmasse, die in Form einer Schicht auf die Glasfaser aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird, die als Grundbestandteil aus Epoxyharzen oder Epoxyharzderivaten besteht.
8. Faser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Verwendung einer Harzmasse hergestellt worden istj die in Form einer Schicht auf die Glasfaser aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird, die als Grundbestandteil ein durch Umsetzung eines Epoxyharzes mit einer ungesättigten

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Carbonsäure oder einem ungesättigten Carbonsäureanhydrid hergestelltes ungesättigtes Polyesterharz enthält.
9. Faser nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch !gekennzeichnet, daß sie unter Verwendung einer Harzmasse hergestellt worden ist, die Silankuppler enthält.

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