DE2629163A1

DE2629163A1 - Vorrichtung und verfahren zum beschichten einer glasfaser

Info

Publication number: DE2629163A1
Application number: DE19762629163
Authority: DE
Inventors: Rama Iyengar
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-02-17
Also published as: JPS6054254B2; JPS5215630A; NL7607610A; IT1063082B; SE7608525L; US3960530A; FR2319595A1; ES450226A1

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

26291G3

ίTünchen, den 2G.0.75

NOILTIEKIT TSL-COH LIMITED 1600 Dorchester Blvd.,

V/est Montreal,
Quebec, Canada K3H 1R1

VORRICHTUNG UND VKIiAHREN ZWi BESCHICHTEN ZINi)R

' GLASFASER

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten einer zusammenhängenden Glasfaser mit Kunststoff.

Schraubenextruder und Kolbenextruder sind die zwei Gerätearten, welche normalerweise zum Extrudieren von Kunststoff eingesetzt v/erden. Diese Extruder ergeben jedoch eine periodische Änderung im PIuS des Kunststoffes, die von der Schraubenumdrehung oder von der Hin- und Herbewegung des Kolbens herrührt, und die ein ungleichmäßiges Produkt ergibt, wenn diese Extruder bei bestimmten Prozessen, wie beim Kunststoffbeschichten zusammenhängender Drahtadern, eingesetzt werden.

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL.-ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHE N. KONTO-NUMMER 7 2 70

TEL. (089) 22 42 11. TELEX S-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. 10711)56 72 61 POSTSCHECK ι MÖNCHEN 77062 - 805

ORIGINAL INSPECTED

Ein anderer Nachteil solcher Maschinen besteht darin, daß sie sehr sperrig sind und "bei beschränkten Platz Verhältnissen nicht gebraucht v/erden können. Ein dritter ITachteil der gegenwärtig erhältlichen Extruder ist ihr Preis.

Auf den: Gebiet der Glasfaseroptik ist es wünschenswert, eine zusammenhängende Glasfaser mit einem Kunststoff zu bedekken, um die Faser zu verstärken. Zur Zeit wird eine solche Beschichtung aufgebracht, indem, die Faser von einer Eingabespule kontinuierlich durch einen Aufheizofen und dann durch flüssigen Kunststoff geschickt wird. Das v/iederaufheizen verbessert das Anhaften des Kunststoffes an der Faser. Das Problem bei dem Aufheizen der Glasfaser ist, daß die V/ärine nicht gleichmäßig aufgebracht v/erden kann und dadurch Differential-Spannungen auftreten. Diese Spannungen, zu denen noch die Zugspannungen kommen, die beim Abziehen der Paser von der Singaberolle erzeugt v/erden, rufen Vorspannungen in der Faser hervor, v/elch.e ihren Einsatz als optisches Gerät beeinträchtigen.

Ein andsres Problem, dem man bei dem bekannten Verfahren, zuzusamnenhängencle Glasfasern zu beschichten, begegnet, besteht darin, daß Fsuchtiglceit und Staub die Oberfläche der Faser zwischen ihrer · Herstellung und ihrer Beschichtung verunreinigen. Wenn eine Glasfaser gezogen wird, so enthält sie an ihrer Oberfläche Mikro-Sprünge, und wenn die· Faser/ stehengelassen wird, vergrößern sich die Hikro-Sprünge. Die Oberflächenverunreinigung und die Mikro-Sprünge beeinflussen beide schädlich das Haften des Plastiküberzugs an der Faser und setzen dadurch ihre V/iderstandsfähigkeit herab.

Ein Ziel der Erfindung ist es, einen Extruder zur Beschichtung einer zusammenhängenden Glasfaser zu schaffen, v/elchereinen gleichmäßigen Fluß des Kunststoffmaterials erzeugt.

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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen kompakten, und kostengünstigen Kunststoffextruder zu schaffen.

Weiterhin soll durch die Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Beschichten einer zusammenhängenden Glasfaser geschaffen werden.

i)ie erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten einer zusammenhängenden Ader durch Extrudieren von Kunststoffmaterial umfaßt einen geschlossenen Zylinder mit einer Formöffnung an einem Ende, eine von der Formöffnung abgelegene Einlaßöffnung zum Einlaß unter Druck stehenden Gases in den Zylinder, eine rohrförmige Einrichtung, die von dem von der Formöffnung abgelegenem Ende aus in den Zylinder hineinführt und in der Mitte der Formöffnung endet, um einen freien Durchtritt für die Ader zu gewähren, und eine Einrichtung, um Kunststoffmaterial in den Zylinder zu bringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten einer zusammenhängenden Glasfaser durch Extrudieren von Kunststoffmaterial umfaßt das Befüllen eines geschlossenen vertikalen Zylinders mit 3eschichtungsmaterial aus Kunststoff, wobei der Zylinder eine Formöffnung in seiner unteren Endfläche und ein axiales Kernrohr besitzt, das in der Formöffnung endet, um dort ein ringförmiges Mundstück zu bilden, und der Kunststoff, damit er durch das Mundstück hindurchtreten kann, verflüssigt ist, das stetige Ausziehen der Faser durch das Kernrohr von einer koaxial zum Kernrohr angeordneten Quelle geschmolzenen Glases und das Einbringen von unter Druck stehendem Gas in den oberen Abschnitt des Zylinders, um den verflüssigten Kunststoff durch das ringförmige Mundstück hindurch auf die Faser zu drücken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, in welcher die Figur einen Querschnitt eines zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Extruder zeigt, beispiels-

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v/eise nä.her erläutert.

Der in der Zeichnung dargestellte Extruder 10 umfaßt einen vertikal angeordneten Zylinder 12 mit einem oberen Endverschluß 14 und einem unteren Fonnverschluß 16, wodurch eine Kammer 18 in dem Zylinder gebildet wird.

Der obere Endverschluß 14 ist mit dem Zylinder 12 durch Schraubbolzen 20 lösbar verbunden und besitzt eine mit einem Gewinde versehene Mittelbohrung 22, welche den Einschraubteil 24 eines sich in Längsrichtung durch den Zylinder erstreckenden Kernrohrs 26 aufnimmt. Die Bohrung 22 wird durch eine Gewindemutter 28 abgedichtet, die sich gegen einen O-Ring 30 anlegt, der an der Ringschulter 32 in der Bohrung sitzt.

Der untere Formverschluß 16 ist durch die Schraubbolzen 34 mit dem Zylinder 12 lösbar verbunden, und er besitzt eine öffnung 3d mit einer besonderen Formgebung, in welche das freie Ende oder die Mündung des Kernrohrs 26 hineinragt, um ein ringförmiges Mundstück zu bilden. Die Mündung 38 ist an dem Kernrohr 26 mit Stiftschrauben 39 lösbar befestigt und ist so geformt, daß sie als Ventil wirkt und in der Formöffnung passend sitzt, wenn das Kernrohr nach unten bewegt wird.

Eine kreisförmige Druckplatte 40 liegt senkrecht zur Achse des Zylinders 12 quer über der Kammer 18, und sie besitzt eine Mittelöffnung 42, durch v/elche das Kernrohr 26 hindurchragt. Die Druckplatte 40 kann in der Kammer 18 frei nach oben oder nach unten bewegt werden. Eine Stützplatte 44 ist parallel zur Druckplatte 40 dem Formverschluß 16 benachbart angeordnet, und besitzt eine Vielzahl großer Öffnungen 46.

Der Zylinder 12 besitzt zwei Einlaßöffnungen in die Kammer 18, einen Gaseinlaß 48, der dem oberen Endverschluß 14 benachbart

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angebracht ist, und einen Einlaß für flüssiges Kunststoffmaterial 50, der dem unteren Foraverschluß 16 benachbart angebracht ist. Ein ringförmiger Bandheizer 52 umgibt den Zylinder 12 zwischen den Einlaßöffnungen 48 und 50.

üin Stab 54 zur Füllstandsanzeige ragt durch eine Dichtung 56 im oberen Endverschluss 14 hindurch und erstreckt sich in die Kanner 13, v/o er sich an der Druckplatte 40 abstützt. Ein Thermoelement 58 ragt durch den Zylinder 12 in die Kammer 18.

Beim Betrieb der beispielsweise dargestellten Ausführung wird die Kammer 18 durch Entfernen der Schra.ubbolzen 20 und Abnehmen des oberen Endverschlusses 14 mit dem Kernrohr 26 und dem iinseigestab 54 geöffnet. Auch die Druckplatte 40 wird aus der Kammer 18 entfernt, und die Kammer wird mit einem bearbeiteten Formstück aus festem Kunststoff-Beschichtungsmaterial, wie Nylon oder Polypropylen befüllt, weichesauf der Halteplatte 44 ruht. Das Formstück besitzt zum Durchtritt des Kernrohrs 26 in der Kitte einen Durchgang. Die Druckplatte 40 wird dann v/ieder in die Kammer 18 eingesetzt, v/o sie unterhalb des Gaseinlasses 48 auf dem Formstück ruht, und der obere Snäverschluß 16 wird wieder auf dem Zylinder 12 aufgesetzt, wobei aas Kernrohr 26 durch die Druckplatte 40 und durch das Formstück hindurchgeht und der Anzeigestab 54 auf der Druckplatte aufsitzt. Der Gaseinlaß 48 wird mit äner Quelle inerten Gases, wie Stickstoff, bei konstantem Druck verbunden und der Einlaß 50 für flüssigen Kunststoff wird durch einen Stopfen verschlossen. Das Einschraubteil 24 wird in der Bohrung 22 so weit heruntergeschraubt, daß das freie Ende 38 des Kernrohrs 26 die Formöffnung 36 abdichtet. Der Bandheizer 52, der mit einer Stromquelle verbunden ist, wird angeschaltet, um das Formstück aus Kunststoff in der Kammer 18 aufzuschmelzen. Die Temperatur des Kunststoffs innerhalb der Kammer 18 wird durch das Thermoelement gemessen.

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Der Extruder 10 ist nun für die Beschichtung einer durchlau-

^hicUb qe2 eig tew

fenden Glasfaser 6G, die aus einend Glasofen Ί-5. abgezogen und durch das Kernrohr 26 geführt wird, bereit. Der Einschraube teil 24 des Kernrohrs 26 v/ird nach oben geschraubt, um die I-Iündung 38 von der Porinöffnung abzuheben, und inertes Gas von konstantem Druck v/ird in die Kammer 18 durch die Einlaßöffnung 4G oberhalb der Druckplatte 40 eingelassen. Das unter Druck stehende Gas drückt auf die Platte 40, um den verflüssigten Kunststoff durch die Pormöffnung 36 um die Mündung 38 herauszudrücken, während die Ader 60 durch das Kernrohr 26 gezogen v/ird, wobei eine Kunststoffschicht 62 auf der Paser entsteht. Die Stärke der Schicht 62 wird bestimmt durch die Lage der Mündung 38 in der Pormöffnung 36, durch den Gasdruck, und durch die Geschwindigkeit der Paser 60, welche die Beschichtung schwächt.

Die. erfindungsgemäße Vorrichtung setzt das flüssige Kunst-

_tm der kftinwulr Λx,

s toff material*¹ unter konstanten Druck, was eine gleichförmige i-xtrudierung des Kunststoffs auf die Paser 60 bewirkt. Bei Benutzung eines richtig bearbeiteten Pormstückes aus Kunststoff ist die Druckplatte 40 nicht notwendig, aber die Platte setzt den Durchtritt von Gas durch das Mundstück herab. Die Verwendung der Halteplatte 44 ist freigestellt; sie dient als Auflage für das Pormstück, um es oberhalb des Endverschlusses 16 zu halten.

Wenn gewünscht, kann flüssiger Kunststoff direkt in die Kammer 18 eingeführt werden, statt ein vorgefertigtes Pormstück aus Kunststoff zu verwenden. Der verflüssigte Kunststoff v/ird durch Verbinden des Einlasses 50 mit einem Schrauben- oder Kolbenextruder eingebracht. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem gebräuchlichen Schraubenextruder kann die Druckschwankungen eines solchen Extruders glätten und eine gleichmäßige Kunststoffbeschichtung auf einer durchlaufenden Paser erzielen. Der Püllstand des flüssigen

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Kunststoffs in der Kammer 18 v/ird durch, den Stab 54 angezeigt, gleich ob ein bearbeitetes Formstück oder ein gebräuchlicher Extruder verwendet wird, und der Stab kann für die Nachfüllsteuerung des gebräuchlichen Extruders eingesetzt werden.

Wenn es nötig ist, den Kunststoff in der Kammer 18 vor dem Extrudieren zu entwässern, kann durch den Einlaß 48 eine Verbindung mit einer Ya.laiumvorrichtung hergestellt werden. Dabei muß die Druckplatte 40 entfernt v/erden.

Da flüssiger Kunststoff kein Newton-fluid ist, erschweren 3eherspannungen seine Pließeigenschaften. Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt die durch konventielle Extruder auf den Kunststoff aufgebrachten Scherspannungen herab und läßt das Material sich mehr wie ein Newton-fluid benehmen, wodurch es besser erfaßbar und daher besser beeinflußbar wird.

Dadurch, daß die Glasfaser 60 direkt vom flüssigen Zustand her durch den Extruder 10 gezogen wird, wird die Glasfaser mit Kunststoff beschichtet, bevor die Paseroberfläche verschmutzt v/erden kann oder die Hikro-Risse sich vergrößern können. Auch kann die Restwärme der Paser 60 das erforderliche Anhaften der Kunststoffschicht 62 an der Paser verbessern. Selbstverständlich muß der Extruder 10 ein Stück weit unter dem Glasofen $& angebracht werden, damit die Paser 6o eine Temperatur erreichen kann, bei der sich die Kunststoffschicht 62 nicht zersetzt. Es ist auch zu sehen, daß keine Querspannungen auf die Paser 60 vor der Beschichtung aufgebracht v/erden.

Der Extruder des Ausführungsbeispiels ist vertikal ausgerichtet; es ist leicht einzusehen, daß er auch horizontal angeordnet werden könnte, wenn eine Druckplatte 40 mit Einrichtungen, wie zum Beispiel Druckfedern, benutzt würde, welche die Platte gegen den im Zylinder befindlichen flüssigen Kunststoff drücken.

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Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bedeckung einer zusammenhängenden G-lasfaser mit Kunststoff. Hin geschlossener Zylinder "besitzt an seiner Auslaßendfläche eine in der Mitte angebrachte Formöffnung, und ein Kernrohr tritt durch seine Einlaßendfläche und endet innerhalb der Formöffnung. Eine Einlaßöffnung öffnet sich an der Einlaßseite des Zylinders, um unter Druck stehendes Gas einzuführen. Vorzugsweise umgibt eine Heizeinrichtung den Zylinder, um in den Zylinder eingebrachtes Kunststoffmaterial zu verflüssigen, und eine zweite Einlaßöffnung öffnet sich in den Zylinder zur Einführung flüssigen Kunststoffmaterials. Vorzugsweise gleitet auch eine Druckplatte frei in dem Zylinder zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßendfläche. Das Verfahren umschließt das Befüllen von Kunststoffmaterial in einen vertikal angeordneten, geschlossenen Zylinder mit einer Formöffnung an seinem unteren Ende und mit einem axialen Kernrohr, welches in der Formöffnung endet, und dort ein ringförmiges Hundstück bildet. Der Kunststoff wird in flüssiger Form durch unter Druck stehendes Gas, das im oberen Teil des Zi^linders eingeführt wird, durch das Mundstück gepreßt, während die Glasfaser andauernd durch das Kernrohr gezogen wird.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentans ;*. vü c h e

1.) Vorrichtung sum Beschichten einer zusammenhängenden Ader durch !extrudieren von liunststoffmaterial, g e. k e η η zeichnet durch:

einen geschlossenen Zylinder mit einer Pormöffnung an seinen einen Ende,

eine Einlaßöffnung, welche, von der l^?ormöffnung abgelegen, in den Zylinder führt, um unter Druclc stehendes Gas in den Zylinder zu bringen,

eine rohrförmige Einrichtung, die von dem von der Pormöffnung abgelegenen Ende aus in den Zylinder eintritt und mitten in der 3?ormöffnung endet, urn der Ader freien Durchtritt zu geben, und

eine Einrichtung zum Einbringen von Idinststoffmaterial in den Zylinder.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine v/eitere Einlaßöffnung, die der- Formöffnung benachbart in den Zylinder führt, um flüssiges Kunststoffmaterial einzubringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Zylinders senkrecht zur rohrförmigen Hinrichtung angebrachten und frei längs dieser gleitbaren Druckplatte.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß das von der Form/abgewandte Ende des Zylinders

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abnehmbar ist, um Zugang in das Innere des Zylinders zu gestatten.

5. Verrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Zylinder uiiigebende Heizeinrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförrnige Einrichtung in Längsrichtung in der der Forraöffnung abgewandten Endfläche verstellt werden kann, wodurch die Forinöffiiung durch das in ihr befindliche ^ncstück der rohrförmigen Einrichtung verschlossen v/erden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen frei gj.eitbaren Anzeigestab, der von "der der Formöffnuiig abgewandten Seite in den Zylinder eintritt und normalerweise auf der Druckplatte aufsitzt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

/die
zeichnet, daß die For

des Zylinders abnehmbar ist.

/die'
zeichnet, daß die Formöffnung tragende Endfläche

9. Vorrichtung zur Beschichtung einer zusammenhängenden Ader durch Extrudieren von Kunststoffmaterial, gekennzeichnet durch:

einen vertikalen Zylinder mit einem oberen Endverschluß und einem unteren Endverschluß, wobei der untere Endverschluß eine zentrale Formöffnung besitzt, welche axial zum Zylinder angeordnet ist,

ein Kernrohr, das sich vom oberen Endverschluß . aus koaxial mit der Zylinderachse in die Kammer erstreckt und innerhalb der Formöffnung endet,

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eine Einlaßöffnung zur Einführung von unter Druck stehendem Gas, die sich, von dem unteren Endverschluß angewandt, in die Kammer öffnet,

eine Einrichtung zur Einführung von Kunststoffmaterial in die Kammer, und

eine den Zylinder umgebende Heizeinrichtung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-. net, daß das Kernrohr in eine Bohrung im oberen Endverschluß eingeschraubt und darin axial einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Kernrohrs in der Formöffnung endet und daß die Formöffnung eine Ventilöffnung und einen Ventilsitz bildet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Druckplatte, senkrecht zum Kernrohr und an diesem frei gleitbar, quer über die Kammer erstreckt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine dem unteren Endverschluß benachbar.t angebrachte Einlaßöffnung zur Einführung flüssigen Kunststoffmaterials.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endverschluß mit dem Zj^rlinder lösbar verbunden ist, damit Kunststoffmaterial in die Kammer eingebracht v/erden kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endverschluß mit dem Zylinder lösbar verbunden ist.

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16« Vorrichtung nach. Anspruch 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung ein zwischen den Endverschlüssen den Zylinder umgebender Bandheizer ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Anzeigestab, der im oberen Endverschluß frei gleiten kann und auf der Druckplatte aufsitzt.

18. Verfahren zum Beschichten einer zusammenhängenden Glasfaser durch Extrudieren von Kunststoff, gekennzeichnet durch

Befüllen eines vertikal angeordneten, geschlossenen Zylinders mit Beschichtungsmaterial aus Kunststoff, wobei der Zylinder eine Formöffnung in seiner unteren Endfläche und ein axiales Kernrohr besitzt, das in der Pormöffnung unter Bildung eines ringförmigen Mundstücks endet, und der Kunststoff verflüssigt ist, damit er durch das Hundstück treten kann,

fortlaufend durch das Kernrohr von einer koaxial mit dem Kernrohr angeordneten Quelle geschmolzenen Glases erfolgendes Ausziehen der Paser, und

Einführen unter Druck stehenden Gases in den oberen Abschnitt des Zylinders, um den verflüssigten Kunststoff durch das ringförmige Hundstück hindurch auf die Faser zu drücken.

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder mit einem Formstück aus festem Kunststoffmaterial befüllt wird und daß der Kunststoff an Ort und Stelle verflüssigt wird.

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2C. Verfahren nach Anspruch IG, dadurch £_■ e k e η η ζ e i c h-η e t, daß der Kunststoff in flüosijcer Form in der Nähe
der iTormöffnung in den Zylinder eingebracht v/ird.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch j e h e η η s e i c hnet, daß der Kunststoff liylon ist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch g e l·: e η η ζ e i c :in e t, daß der Kunststoff I ol3^rpro wien ist.

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AH

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