DE2560000C2

DE2560000C2 - Optische Lichtleitfaser

Info

Publication number: DE2560000C2
Application number: DE2560000A
Authority: DE
Inventors: Munetaka Nagoya Aichi Kawaguchi; Yutaka Osaka 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: 1984-09-20
Also published as: HK12179A; FR2384271A1; FR2265107A1; MY7900190A; US3980390A; DE2512312A1; FR2265107B1; FR2384271B1; GB1466224A; DE2512312C2

Description

a) einer Harzmischung mit polaren oder funktionellen OH-Gruppen und

b) ein thermoplastisches Harz aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (6) aus Harzen der Gruppe a) und die darauf aufgebrachte zweite Schicht (7) aus Harzen der Gruppe b) besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hauptsächlich aus SiO₂ bestehende optische Lichtleitfaser der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art.

Solche Lichtleitfasern benutzen einen hochbrechenden Kern eines ausgezeichneten lichtdurchlässigen Glases und eine niedrigbrechende Umhüllung aus einem ebenfalls lichtdurchlässigen Glas. Das durch die Glasfaser hindurchtretende Licht erfährt an der Grenzfläche Kern-Umhüllung eine verlustlose Totalreflexion und folgt damit im Zickzack dem Verlauf der Lichtleitfaser. Das Glas der Umhüllung weist dabei einen kleineren Brechungsindex als das Glas des Kernes auf. je größer der Unterschied der Brechungsiudizes von Kern und Umhüllung ist, um so größer ist der öffnungswinkel. Um einen solchen möglichst großen Unterschied der Brechungsindizes von Kern und Umhüllung zu erreichen, ist es aus der DE-AS 14 94 872 bekannt, anstelle einer Umhüllung aus Glas eine solche aus Polysiloxan vorzusehen, deren Brechungsindex kleiner ist als der des beschichteten Kerns aus Glas, wobei diese Umhüllung aus Polysiloxan mindestens zwei Lichtwellenlängen stark ist und das Polysiloxan gegebenenfalls ausgehärtet wird. Die Umhüllung aus Polysiloxan kann dabei aus einem Lösungsmittel heraus aufgetragen werden, wonach das Lösungsmittel verdampft und die Schicht ausgehärtet wird.

Aus der GB-PS 11 55 795 ist eine ähnliche Lichtleitfaser bekannt, bei der eine ihren Kern bildende Glasfaser mit einem synthetischen Kunststoff beschichtet ist, der einen kleineren Brechungsindex hat als der Kern. Der Kunststoff kann dabei ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen sein.

Aus der DE-OS 15 72 722 ist eine Lichtleitfaser bekannt, deren Kern aus einem optisch hochbrechenden Material besteht und deren Umhüllung zwei- oder mehrschichtig ausgebildet ist, wobei die dem Kern unmittelbar benachbarte Schicht ein gasförmiges oder flüssiges Medium mit einen gegenüber dem Kern niedrigeren Brechungsindex ist. Die Lichtleitfaser besteht dabei aus einem mit einer Kunststoffhülle überzogenen Gewebeschlauch, der an seiner Innenmantelfläche mehrere Vorsprünge aufweist. In diesem Gewebeschlauch wird eine den Kern der Lichtleitfaser bildende Glasfaser hineingesteckt, wobei sich infolge der Vorsprünge /.wischen der Mantelfläche der Glasfaser und der Inncnmantelfläche des Gewebeschlauches Hohlräume ausbilden, die z. B. mit Luft gefüllt sind, wobei diese Luft die dem Kern der Lichtleitfaser unmittelbar benachbarte Schicht mit einem niedrigen optischen Brechungsindex bildet

Aus der GB-PS 10 37 498 ist eine Lichtleitfaser bekannt, die einen Kern aus einem lichtdurchlässigen Kunstharz mit einem relativ hohen optischen Brechungsindex hat Als Umhüllung wird auf diesem Kern eine lichtdurchlässige Schicht aus einem weiteren Kunstharz aufgebracht, das einen niedrigeren Bre-

chungsindex als der Kern hat Die Lichtleitfaser wird durch Extrudieren des Kerns aus z. B. Polymethylmethacrylat hoher Reinheit und anschließend sofortiges Auftragen der Umhüllung aus z.B. Polystyrol hoher Reinheit gebildet. Der extrudierte Kern wird also bei dieser bekannten Lichtleitfaser mit der Umhüllung beschichtet bevor er auf einer Spule aufgewickelt oder mit einem anderen festen Gegenstand in Berührung gelangt
Aus der US-PS 32 49 412 ist ein Verfahren zum Beschichten von zum Verstärken von Kunststoffteilen benutzten Glasfasern bekannt, bei dem stabile Emulsionen aus Epoxyharz benutzt werden, die die Glasfasern benetzen und nach ihrem Trocknen eine Beschichtung der Glasfaser bilden, so daß diese elastisch werden und z. B.

leicht in Gewebe eingewebt werden können.

Aus der US-PS 36 19 229 ist ein Verfahren zum Herstellen von mit Glasfasern verstärktem Polystyrol und seinen Copclymeren bekannt, wobei die Glasfasern zum besseren Verbinden mit dem Polystyrol mit Harzmi-

jo schlingen beschichtet werden, die Silankuppler enthalten.

Aus der US-PS 36 52 326 ist eine Beschichtungsmischung bekannt, die eine wäßrige Dispersion aus Epoxyharzen, Organosilan, Polyvinylacetat-Copolymer und Schmierstoffen enthält. Auch diese Beschichtung der Glasfasern soll eine bessere Verbindung zwischen den mit Glasfasern zu verstärkenden Kunststoffen und den Glasfasern bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Lichtleitfaser der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art so weiterzubilden, daß die Lichtleitfaser bessere mechanische und optische Eigenschaften hat.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Außenmantelfläche der Lichtleitfaser die im wesentlichen aus Glas, d. h. aus Quarz, besteht, wird mit zwei sich voneinander unterscheidenden Schichten beschichtet, die aus ganz bestimmten Harzmischungen gebildet sind. Die zweite, auf der ersten Schicht angeordnete Schicht verbessert dabei die mechanische Festigkeit und Flexibilität der zusammengesetzten Lichtleitfaser. Außerdem ist der Brechungsindex dieser ersten und zweiten Schichten größer oder mindestens gleich dem Außenteil der Lichtleitfaser, z. B. einer Umhüllung im Falle einer plattierten Lichtleitfaser. Eine solche Größe des Brechungsindexes beseitigt evtl. nachteilige Wirkungen auf die Übertragungseigenschaften der Lichtleitfaser. Andererseits verleihen die beiden Schichten der erfindungsgemäßen Lichtleitfaser eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, hohe Flexibilität, hohe Elastizität und einen zuverlässigen Schutz der Außenmantelfläche der eigentlichen Lichtleitfaser gegenüber Beschädigungen, die ihre optischen Übertragungseigenschaften nachteilig beeinflussen würden.

b^r> Durch die Bildung der ersten Schicht aus einer Harzmischung mit polaren oder funktioneilen OH-Gruppen, was vorzugsweise unmittelbar nach dem Ausziehen der bloßen Glasfaser erfolgt, können die in der Harzmi-

schur.g vorgesehenen Moleküle mit polaren oder funktioneilen —OH-Gruppen eine chemische Bindung mil dem an der Glasoberfläche der Glasfaser vorliegenden a Si-OK, beispielsweise durch eine Wasserstoffverbindung, eingehen. Durch eine solche chemische Bindung wird eine sehr starke Haftverbinduüg zwischen der ersten Schicht und der Oberfläche der Glasfaser bewirkt.

Auf diese erste Schicht wird dann die zweite Schicht durch an sich bekanntes Schmelzextrudiertn einer thermoplastischen Harzmischung aufgebracht Auch diese zweite Sdiicht haftet sehr gut an der Glasfaser, da sie eine feste Verbindung mit der Außenmantelfläche der ersten Schicht eingeht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. l(a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) jeweils Querschnitte von optischen Lichtleitfasern .und die Verteilungen der Beugungsindizes entlang dieser und

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß beschichtete Lichtleitfaser.

Die bisher bekannten Lichtleitfasern sind in der F i g. 1 schematisch gezeigt. Dazu gehören (a) eine plattierte Mehrfachfaser, (b) eine plattierte Einfachfaser, (c) eine O-Leiterfaser, (d) eine selbstfokussierende Faser, (e) eine Einstoffaser und Kombinationen aus diesen, wie z. B.(f) eine plattierte Faser mit sich graduell änderndem Brechungsindex und (g) eine O-Leiterfaser mit einem ähnlichen Aufbau. Die F i g. 1 zeigt jeweils eine Querschnittsansicht und die Brechungsindexverteilung bei jeder dieser Fasern. Als Material für Lichtleitfasern wird wegen der optischen Verluste Glas und insbesondere Quarzglas als Grundkomponente benutzt.

Da solche optischen Lichtleitfasern in dieser Form noch nicht als Lichtübertragungsleitungen benutzt werden können, werden sie an ihrer Außenmantelfläche mit einer Harzmischung beschichtet.

Bei der verbesserten Lichtleitfaser wird auf eine optische Glasfaser eine gebrannte (getrocknete) erste Schicht aus einer Harzmischung mit polaren oder funktionellen OH-Gruppen vorzugsweise unmittelbar nach dem Schmelz-Ausziehen der Glasfaser aufgebracht und darauf wird durch Schmelzextrusion eine thermoplastische Harzmasse mit einer hohen Dehnung und einer ausgezeichneten Flexibilität als zweite Schicht aufgebracht, wodurch mit einem einfachen Beschichtungsund Brennvorgang durch Schmelzextrusion die gewünschte Filmdicke zu erzeugen ist.

Die Gründe für die beträchtlichen Verbesserungen in bezug auf mechanische Festigkeit, Flexibilität und hohe Dauerbeständigkeit gegen Verformung sind folgende:

1. Die Viskosität der zum Beschichten und Brennen verwendeten Harzmischung kann durch Verwendung einer flüssigen Harzmischung oder einer durch Auflösen oder Dispergieren einer flüssigen oder festen Harzmischung in einem Lösungsmittel erhaltenen Lösung oder Dispersion beträchtlich herabgesetzt werden und diese Viskosität kann durch Erhöhen der Temperatur zum Zeitpunkt des Brennens (Trocknens) noch weiter beträchtlich gesenkt werden. Dadurch wird eine starke Benetzung der Glasoberfläche erreicht und selbst wenn in dor Glasoberfläche Risse oder Ungleichmäüigkeiten vorhanden sind, kann die Harzmischung bis zu einem gewissen Grade in diese eindringen und eine gleichmäßige und enge Berührung zwischen der Harzmischung und der Glasoberfläche gewährleistet werden.

2. Die zum Beschichten und Brennen verwendete Harzmischung enthält in ihren Molekülen polare oder funktionell Gruppen, die 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

ίο auch sein, daß dann, wenn eine wärmehärtbare Harzmasse als Harzmasse zum Beschichten und Brennen verwendet wird, 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 Harzmischung in Form eines sogenannten Tandems sofort nach dem Ausziehverfahren zur Herstellung der optischen Glasfaser durchgeführt 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 Harzmischung 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 unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser diese mit guten Anfangseigenschaften erhalten wird.

4. Eine durch Aufbringen einer oder mehrerer Schichten aus dünnen Überzugsfilmen auf eine optische Glasfaser hergestellte Lichtleitglasfaser weist immer noch einen kleinen Durchmesser auf und besitzt noch keine ausreichende Festigkeit, um für die Bearbeitung bei der Kabelherstellung beständig zu sein, und hat auch noch keine ausreichende Beständigkeit gegen Verformung, jedoch ist ihre Zerbrechlichkeit viel geringer als bei einer einzelnen optischen Glasfaser. Außerdem ist es klar, daß der nachteilige Einfluß der Luftfeuchtigkeit, von Staub und dgl. vermindert werden kann und daß auch die Rißbildung auf der Oberfläche bei der späteren Behandlung verhindert werden kann, da der aufgebrachte und gebrannte Überzug als Schutzfilm wirkt. Es wurde ferner nachgewiesen, daß durch Verwendung einer Harzmischung mit

so einer guten Haftung als Überzug, auf den dann eine Schicht aus einer thermoplastischen Harzmasse mit einer ausgezeichneten Flexibilität durch Schmelzextrusion aufgebracht wird, eine feste Bindung zwischen der optischen Glasfaser und dieser Harzmasse durch den vorher aufgebrachten und gebrannten Überzug erzielt wird, um die optische Glasfaser flexibel zu machen. Dabei tritt ein synergetischer Effekt auf, der aus der Kombination der optischen Glasfaser mit der Harzmasse resultiert, wodurch

bo eine sehr zähe uud flexible optische Lichtleitglasfaser erhalten wird.

Mußerdem kann der nachteilige Effekt des Streulichtes in und zwischen den jeweiligen optischen Glasfasern b5 sowie derjenige der Reflexion an der Grenzfläche dadurch eliminiert werden, daß der Brechungsindex der unmittelbar auf die optische Glasfaser in Form der ersten Schicht bzw. des Überzugs aufzubringenden und zu

brennenden Harzmischung ausgewählt und dann die thermoplastische Harzmasse in Form der zweiten Schicht durch Schmelzextrudiercn aufgebracht wird.

So ist beispielsweise bei der in Fig. 2 dargestellten plattierten Glasfaser ein Kern 1 auf seiner äußeren Oberfläche nacheinander mil einer Plattierung 2, einer Schicht 6 aus einer Harzmischung, die in engem Kontakt darauf aufgebracht und gebrannt worden ist, und einer Schicht 7 aus einer thermoplastischen Har/.massc umgeben. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Brechungsindixes der Harzmischungen der Schichten 6 und 7 π 6 bzw. η 7 betragen und derjenige der Platüerung 2 η 2 ist, und wenn die Harrzmischung und das Glas so ausgewählt werden, daß die folgende Beziehung erfüllt ist

(n6,n7>n2)nb>n2 und η 7 > η 2.

dann ist die Reflexion des aus der Plattierung 2 an der Grenzfläche zwischen der Plattierung 2 und der Schicht 6 aus der Harzmischung austretenden Lichtes gleich Null oder es tritl nur eine geringe Oberflächenreflcxion auf. Das austretende Licht (Streulicht) kann daher nicht in den Kern 1 eindringen, wodurch die nachteiligen Effekte, wie z. B. Verzerrung von Impulsen, eliminiert werden. Nach dem Snell-Gesetz kann leicht nachgewiesen werden, daß selbst dann, wenn η 6 größer als η 7 ist, das aus der Harzschicht 6 an der Grenzfläche zwischen der Harzschicht 6 und der Harzschicht 7 austretende Licht gleich Null ist, oder nur eine geringe Oberflächenreflexion auftritt, wenn nur die Bedingung η 7 > η 2 erfüllt ist.

Das Eindringen von Streulicht (austretendem Licht) aus einer optischen Glasfaser in eine andere oder das Eindringen von von außen kommendem Licht kann dadurch verhindert werden, daß die Überzugsschicht aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut wird, die Materialien, die Licht über sämtliche Wellenlängenbereiche absorbieren können, wie Ruß, oder solche Materialien, wie z. B. Pigmente oder Farbstoffe enthalten, die Licht der Wellenlängen selektiv absorbieren, die für die jeweilige optische Übertragung verwendet werden.

Die zum Beschichten und Brennen (Trocknen) verwendeten Harzrnischungen enthalten eines oder mehrere Harze allein oder in Mischung mit einem oder mehreren der folgenden Zusätze: ein anderes Harz, einen Härter, einen Härtungsbeschleuniger, ein Vernetzungsmittel, ein reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, Füllruß, Mittel zur Verbesserung der Haftung, wie z. B. Silankuppler und dgL oder Mischungen davon. Zu den verwendeten flüssigen Harzmischungen gehören eine Harzmischung, die bei Raumtemperatur 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 Raumtemperatur flüssig sind.

Zum Aufbringen und Brennen (Trocknen) dieser Harzmischungen kann das flüssige Harz so wie es ist verwendet werden oder es kann, wenn seine Viskosität hoch ist, in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert werden, und das feste Harz wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und dann zum Beschichten und Brennen (Trocknen) verwendet. Es werden Harzmischungen verwendet, die eine gleichmäßige und gute Haftung an Glas aufweisen und außerdem auch gleichmäßig und gut an der anschließend aufgebrachten zweiten Schicht aus der thermoplastischen Harzmasse haften. Bei dem Harz, das in der verwendeten Harzmischung als Grundbestandteil verwendet

^r> wird, kann es sich beispielsweise um ein thermosplastisches, wärmehärtbares Harz und dgl. handeln, und vom Standpunkt der Haftung an der Glasfaser aus betrachtet sind beispielsweise die folgenden geeignet: Polyester, Polyamid, Polyacctal, Polyvinylacetal, Polysulfon, Po-

Hi lyurethan, Polyäther, Polyesterimid, Polyamidimid, Polyimid, Polyacrylat, Polyvinylacetat, Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisate, Äthylcn/Acrylsäure-Mischpolymerisate. Epoxyharz, Phenolharz, Resorcinharz, ungesättigtes Polyesterharz, Harnstoffharz, Furanharz, SiIiconharz, Alkydharz, Melaminharz, Diallylphtalatharz und dgl. öder Derivate davon, wobei diejenigen, die in ihren Molekülen polare oder funktionell Gruppen enthalten, bevorzugt sind. Unter dem hier verwendeten Ausdruck »polare oder funktionell Gruppen« sind zu verstehen:

O O

-OH —C —O —H —C —O— —NH-

OO 0

Il Ii Il

-NH-C- -NH-C-O- -O- -C-

und dgl. Besonders bevorzugte Harze sind unter anderem wärmehärtbare Harze, wie Epoxy-, Phenol-, ungesättigte Polyester-, Silicon-, Alkyd-, Furan-, Urethan-, Diallylphtalatharze und dgl., und thermoplastische Harze, wie Phenoxy-, Polyvinylacetat-, Polyester, Poiyacrylat-, 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 ist, und es wird auch angenommen, daß die —OH-Gruppen, die Esterbindungen und dgl. in den Harzmolekülen wirksam zu einer verbesserten Haftung beitragen.

Die Harze dieser Art besitzen neben anderen Harzen einen verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul von mehr als 200 kg/mm², dagegen einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und sie haben deshalb Eigenschaften, die den Eigenschaften von Glas nahekommen, was die von außen kommenden Einflüsse, beispielsweise

so äußere Kräfte, Wärme und dgl., anbetrifft. Es wird angenommen, daß sie zu allmählichen Änderungen zwischen der Glasfaser und der Schmelzextrusionsschicht aus dem thermoplastischen Harz führen, das nachfolgend näher beschrieben wird, wodurch die übermäßige Konzentration der Spannungen und der thermischen Einflüsse modifiziert wird. Es wurde insbesondere festgestellt, daß Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, die durch Modifizieren des Epoxyharzes hergestellt worden sind, Phenoxyharze und dgl. im Hinblick auf die Eigenschäften der beschichteten Faser besonders geeignet sind.

Wenn das Verfahren zum Aufbringen und Brennen (Trocknen) der flüssigen Harzmischung unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser durchgeführt wird, ist eine ungesättigte Polyesterharzmischung, 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 Harzmischungen 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-Verfahren schnell ausgeführt werden und die nach der Ausführung dieses Verfahrens erhaltenen Eigenschaften ähneln denjenigen von Epoxyharzen. Deshalb ist beim sofortigen Aufbringen und Brennen dieser Harzmischungen unmittelbar nach dem Ausziehen der Glasfaser und bevor diese mit festen Gegenständen, beispielsweise einer Führungsrolle, einer Aufnahmetrommei und dgi. in Berührung kommt, weder eine wesentliche Verzögerung in bezug auf die Glasfasergeschwindigkeit noch die Verwendung eines längeren Brennofens erforderlich, so daß die Beschichtung in einer kompakten Vorrichtung möglich ist. Außer diesen ungesättigten Polyesterharzen können auch mit anderen Harzmischungen, die als Grundbestandteil ein Epoxy-, Phenol-, Phenoxy-, Silicon-, Polyvinylacetat Polyacrylatharz und dgl. enthalten, natürlich ähnlich vorteilhafte Wirkungen aufgrund des Tandem-Systems erzielt werden, wenn eine Vorrichtung verwendet wird, die auf die Brenngeschwindigkeit (Trocknungsgeschwindigkeit) des Harzes abgestimmt ist und von den Brenn- bzw. Trocknungsbedingungen abhängt.

Die vorstehend beschriebenen Harze können miteinander gemischt oder mit Silankupplern, wie z. B. ^-GIycidoxypropyltrimethoxysilan, ^-Aminopropyltriäthoxysilan und dgl., Methacrylatchromiflljchlorid, Tetraalkyltitanat oder Derivaten davon, versetzt werden, um die Haftung zwischen dem Glas und dem Harz zu verbessern. Es wurde festgestellt, daß bei einem System, dem Silankuppler zugesetzt wird, bessere Eigenschaften erzielt werden können als bei einem System ohne diesen Zusatz.

Bei dem für die Herstellung der zweiten Schicht 7 der F i g. 2 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. Die zweite Schicht wird durch Schmelzextrusion aufgebracht, dabei wird die Harzmasse in einem Schneckenextruder aufgeschmolzen und durch Extrudieren durch eine Drahtbeschichtungsdüse in Form eines Überzugs aufgebracht, oder die Harzmasse wird mittels einer Getriebepumpe extrudiert.

Als thermoplastisches Harz eignet sich dabei fast jedes beliebige thermoplastische Harz und bevorzugt sind unter anderem Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Polyharnstoff, Poly hydantoin, Polysulfon, Polyäther, Polyesterimid, ein lonomerharz, 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.

Außerdem ist der Brechungsindex jeder der vorstehend für die Schichten 6 und 7 angegebenen Harzmischungen größer als der Brechungsindex von Glas (etwa 1,46) mit Quarz als Grundkomponente, wodurch die vorstehend angegebenen Wirkungen erreicht werden.

Bei einer Lichtleitfaser, bei der für die Herstellung der ersten Schicht 6 ein thermoplastisches Phenoxyharz und für die Herstellung der zweiten Schicht 7 Nylon-12 verwendet wird, werden sowohl die Bruchbelastung als auch die Dehnung um 30 bis 40% verbessert, verglichen mit einer üblichen optischen Lichtleitfaser, bei der Nylon-12 direkt durch Schmelzextrusion in Form eines Überzuges auf eine optische Glasfaser aufgebracht wird. Insbesondere die Verbesserung der Minimalwerte um mehr als 50% zeigt, daß die erste Schicht 6 zur Verbesserung der Stabilität der Glasfaser wesentlich beiträgt. Bei der Herstellung der ersten Schicht 6 aus einem wärmehärtbaren Phenolharz und der zweiten Schicht 7 aus Nylon-i 2 werden starke Verbesserungen sowohl der Mittelwerte als auch der Minimalwerte der Bruchbelastung und der Dehnung erhalten. Alle Lichtleitfasern waren gegen ein Umbiegen bis zum Mehrfachen ihres Durchmessers beständig.

Wenn dagegen für die Herstellung aller Schichten das gleiche Phenolharz aufgebracht und gebrannt (getrocknet) wird, 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 bei einer Lichtleitfaser, bei der als Überzug Nylon-12 verwendet wird, der zur Verbesserung einer optischen Glasfaser hinsichtlich ihres Elastizitätsmoduls und ihrer Zerbrechlichkeit als ungeeignet angesehen wird. Es konnte auch überraschender Weise nachgewiesen werden, daß durch Verwendung eines wärmehärtbaren Epoxyharzes zur Herstellung der ersten Schicht 6 zwischen dem Glas und dem Polyäthylen die Mittelwerte und die Minimalwerte der Bruchbelastung und der Dehnung wesentlich verbessert werden, was eine Verbesserung um mehr als 100% zeigt, obgleich eine Polyäthylenüberzugsschicht mit einer schlechten Haftung an dem Glas, die nur durch Schmelzextrusion als Überzug auf das Glas aufgebracht worden ist, weder annehmbare Mittelwerte noch Minimalwerte liefern kann.

Wie oben angegeben, weisen alle für die Herstellung der ersten Schicht 6 verwendeten Harze in ihren Molekülen —OH-Gruppen auf und sie haften ausgezeichnet an der Oberfläche des Glases und weisen außerdem hohe Elastizitätsmoduli und niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, Werte also, die zwischen denjenigen des Glases und denjenigen der durch Schmelzextrusion aufgebrachten zweiten Schicht 7 liegen.

Ein optisches Übertragungskabel kann dadurch hergestellt werden, daß eine Vielzahl von einzelnen optischen Lichtleitfasern miteinander vereinigt werden und jede 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 Lichtleitglasfaser kann mit Farbstoffen gefärbt oder mit Farblösungen oder Farben bestrichen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hauptsächlich aus SiO₂ bestehende optische Lichtleitfaser, wie plattierte Mehrfachfaser, plattierte Einfachfaser, O-Leiterfaser. selbstfokussierende Faser oder Einstoff-Faser, die auf ihrer Außenfläche eine Schicht aus