DE2818550A1

DE2818550A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING FIBERS FOR OPTICAL TRANSMISSION

Info

Publication number: DE2818550A1
Application number: DE19782818550
Authority: DE
Inventors: Kaoru Haruguchi; Kozo Yoshimura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1979-03-15
Anticipated expiration: 1998-04-28
Also published as: GB1575299A; DE2818550C2; FR2401103B1; FR2401103A1; CA1101164A

Description

PATENTAiMWALTE: A. GRUNECKERPATENTAiMWALTE: A. GRUNECKER

OIPL-ING.OIPL-ING.

H. KINKELDEYH. KINKELDEY

DR-INQDR-INQ

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K. SCHUMANNK. SCHUMANN

_u - DR RER NAT- OPU-PHVS. _u - DR RER NAT- OPU-PHVS.

P. H. JAKOBP. H. JAKOB

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G. BEZOLDG. BEZOLD

DR REa MAT.· D(PL-OCWDR REa MAT. D (PL-OCW

8 MÜNCHEN8 MUNICH

MAXIMILIANSTRASSE *3 MAXIMILIANSTRASSE * 3

P 12 684 27. April 1978P 12 684 April 27, 1978

SUMITOMO EIECOiRIC INDUSTRIES, JJST). SUMITOMO EIECOiRIC INDUSTRIES, JJST).

No. 15» Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka JapanNo. 15 “Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen, von Fasern zur optischen ÜbertragungMethod and device for the production of fibers for optical transmission

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von !Fasern für optische Verbindungen. Hierbei handelt es sich um sogenannte lichtleitende oder optische !Fasern.The invention relates to a method and an apparatus for the production of! fibers for optical connections. These are so-called light-conducting or optical! fibers.

Verfahren zur Herstellung von Fasern für optische Verbindungen (die im folgenden vereinfacht als optische Fasern oder Fasern ganz allgemein bezeichnet werden) aus einem vorgeformten Material oder einem Rohmaterial lassen sich in zwei Typen unterteilen, ein Vorformverfahren und ein Verfahren mit zwei Schmelztöpfen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem zuerst genannten Vorformverfahren, gemäß dem. ein vorgeformtes Material oder ein Rohmaterial für die Fasern bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit inProcess for the manufacture of fibers for optical connections (hereinafter referred to simply as optical Fibers or fibers are generally referred to) made of a preformed material or a Raw material can be divided into two types, a preforming method and a two-way method Melting pots. The present invention is concerned with the first-mentioned preforming method, according to the. a preformed material or raw material for the fibers in at a predetermined speed

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TELEFON (088) SS9862 TELEX OS-SOSBO TELEGRAMME MONAPAT · TELBKOPIEFiERTELEPHONE (088) SS9862 TELEX OS-SOSBO TELEGRAMS MONAPAT · TELBKOPIEFiER

einen Ofen eingebracht wird, so daß sich das Material erwärmt und erweicht, und dann eine Easer daraus gezogen wird. Dieses Verfahren wird auch als Faserziehverfahren bezeichnet. Eine der Hauptanforderungen bei diesem Verfahren ist in der Gleichmäßigkeit und Gleichförmigkeit der hohen mechanischen Festigkeit und in der Gleichmäßigkeit des Außendurchmessers längs der Länge der gebildeten Fasern zu. sehen. Die Festigkeit der Fasern ist zur Unterstützung der darauffolgenden Verkabelungsverfahren und der Verlegung wichtig. Insbesondere ist die Gleichmäßigkeit des Außendurchmessers der Fasern zur Verbesserung der Eigenschaften bei der Faserverspleißung und -verbindung bedeutungsvoll.an oven is placed in it so that the material warms and softens, and an easer is then drawn out of it. This process is also known as the fiber drawing process. One of the main requirements in this process is the uniformity and uniformity of the high mechanical strength and the uniformity of the outer diameter along the length of the fibers being formed. see. The strength of the fibers is important to support subsequent cabling processes and installation. In particular, the uniformity of the outer diameter of the fibers is important for improving the properties in fiber splicing and joining.

Wenn eine optische Faser als Leitungsstrang ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt wird, stellt die Gleichmäßigkeit des Außendurchmessers der Faser längs ihrer Länge und die Eeproduzierbarkeit der Gleichmäßigkeit ein entscheidendes Erfordernis dar, da die Schwankungen bzw. Änderungen des Außendurchmessers der Faser Änderungen des Kerndurelainessers zur Folge haben, durch die ihrerseits Änderungen der Übertragungsweise bsw. der Übertragungsform und Verschlechterungen der Übertragungseigenschaften verursacht werden. Auch sollte in diesem Zusammenhang der Verspleißung der Fasern und der Verbindung derselben eine große Beachtung geschenkt werden. Um eine im wesentlichen perfekte Faserverspleißung oder Faserverbindung zu erreichen, wird üblicherweise von einem ihrer Enden Licht in eine Faser eingeleitet und dieses wird am anderen Ende der Faser empfangen. Die relativen Positionen der Fasern v/erden adjustiert_s bis man eine maximale Lichtstärke empfängt. Bie hierfür benötigten Arbeiten nehmen jedoch viel Zeit ins-When an optical fiber is used as a cable strand for its intended use, the uniformity of the outer diameter of the fiber along its length and the reproducibility of the uniformity are crucial requirements, since the fluctuations or changes in the outer diameter of the fiber result in changes in the core length which in turn changes the mode of transmission, bsw. the form of transfer and deterioration in transfer properties. Great attention should also be paid in this connection to the splicing of the fibers and the connection of the same. In order to achieve a substantially perfect fiber splice or connection, light is usually introduced into a fiber from one of its ends and this is received at the other end of the fiber. The relative positions of the fibers v / _s earth adjusted until a maximum intensity is located. However, the work required for this takes a lot of time.

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-X--X-

besondere dann in Anspruch, wenn der optische Paserstrang in einem Kabelschacht oder in einem Kanal unter der Erde verlegt ist. Gemäß einem sehr gebräuchlichen Verfahren zum Verbinden von Fasern ist eine haftende Schmelzverbindung oder eine V-förmige Ausnehmung vorgesehen, die zur Fixierung der Fasern relativ zueinander dienen. Hierbei muß der Außendurchmesser der optischen Fasern genormt sein. Bei einer derartigen Verbindung ist es zwingend notwendig, Fasern zu haben, die im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser besitzen.especially when the optical fiber strands is laid in a cable duct or in a channel underground. According to a very common one Method of joining fibers is an adhesive fusion bond or a V-shape Recess provided, which are used to fix the fibers relative to one another. The outer diameter must be of the optical fibers must be standardized. With such a connection it is imperative to To have fibers that have essentially the same outside diameter.

In Figur Λ sind die wesentlichen Teile eines Ziehofens gezeigt. Mit 1 ist ein vorgeformtes Material bezeichnet, das einen Außendurchmesser D hat und mit einer Geschwindigkeit V in einen Ofen eingebracht wird. Mit 2 ist ein Ziehumformofen, mit 3 ein Abschnitt, in dem der Querschnitt der Faser vermindert wird, mit 4- ein Ziehen der Faser bei einer Geschwindigkeit v, und mit 5 eine Meßeinrichtung für den Faserdurchmesser bezeichnet. Wenn man annimmt, daß infolge der Verdampfung des Rohmaterials zum Zeitpunkt des Erwärmens und infolge des Ziehens der Faser keine Änderung in dem spezifischen Gewicht vorhanden ist, stehen die Größen D, V, d, ν unter Normalbedingungen in folgendem Zusammenhang:In Figure Λ the essential parts of a drawing furnace are shown. 1 denotes a preformed material which has an outer diameter D and is introduced into an oven at a speed V. 2 denotes a drawing and forming furnace, 3 denotes a section in which the cross section of the fiber is reduced, 4 denotes drawing of the fiber at a speed v, and 5 denotes a measuring device for the fiber diameter. Assuming that there is no change in the specific gravity as a result of the evaporation of the raw material at the time of heating and as a result of the drawing of the fiber, the quantities D, V, d, ν under normal conditions are related to the following:

D²V - d²v (1)D ² V - d ² v (1)

wobei d der Außendurchmesser der Faser ist.where d is the outside diameter of the fiber.

Gemäß der Ziehumformstufe bei dem Vorformverfahren wird kein Kaliber, wie zum Beispiel ein Ziehwerkzeug, für die Stufe der Querschnittsverminderung der Faser verwendet, wie dies in Figur 1 gezeigt ist.According to the drawing step in the preforming process there is no caliber, such as a drawing tool, for the step of reducing the cross-section of the Fiber is used as shown in FIG.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Der Außendurchmesser d einer Easer ergibt sich somit durch folgende Gleichung:The outer diameter d of an Easer results from the following equation:

TT (2)(2)

wobei mit D der Außendurchmesser eines vorgeformten Materials, mit V die Zufuhrgeschwindigkeit eines vorgeformten Materials und mit ν eine Ziehgeschwindigkeit für die Faser bezeichnet ist.where D is the outside diameter of a preformed material and V is the feed rate of a preformed material and with ν is a drawing speed for the fiber.

Eine weitere bedeutungsvolle Einflußgröße bei der Faserherstellung stellt die nachteilige Durchmesseränderung in Längsrichtung einer Faser dar, die ihre Ursache in "Viskositätsänderungen der Faser in der Stufe der Querschnittsverminderung und in der Temperatur zum Erwärmen und Erweichen des vorgeformten Materials hat. Die Durchmesseränderungen bei Fasern lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, eine kurze periodische Änderung und eine lange periodische Änderung. Die kurze periodische Änderung besitzt eine Periode in einer Größenordnung von ungefähr einigen Zentimetern bis zu einem Meter, während die lange periodische Änderung eine Periode von über einen Meter hat. Die lange periodische Änderung läßt sich relativ einfach mit Hilfe einer automatischen Regeleinrichtung korrigieren, die den Faserdurchmesser überwacht und entsprechend regelt. Beim Ziehverfahren wird eine Änderung des Durchmessers einer Faser erst nach einer Totzeit ermittelt, während der sich der Durchmesser verändert hat. Ein derartiger Zeitverlust wird insbesondere durch die Lage der Meßeinrichtung 5 für den Faserdurchmesser in Figur 1 verursacht. Bei einer derartigen Regeleinrichtung mit einer Totzeit verbleibt ein minimaler möglicher Zeit raum, der zur Regelung und Steuerung theoretisch zurAnother important influencing variable in fiber production is the disadvantageous change in diameter in the longitudinal direction of a fiber, which is caused by "changes in the viscosity of the fiber in the Reduction stage and in temperature for heating and softening the preformed one Materials has. The diameter changes in fibers can be divided into two groups, a short one periodic change and a long periodic change. The short periodic change has a Period on the order of about a few centimeters to a meter, while the long periodic change has a period of over one meter. The long periodic change can be relatively easy to correct the fiber diameter with the help of an automatic control device monitors and regulates accordingly. The drawing process involves a change in the diameter of a fiber only determined after a dead time during which the diameter has changed. Such a loss of time is caused in particular by the position of the measuring device 5 for the fiber diameter in FIG. In the case of such a control device with a dead time, a minimum possible time remains space that is theoretically used for regulation and control

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Yerfügung steht. Demzufolge kann eine Änderung mit einer relativ kurzen Periode nicht durch, die automatische Regeleinrichtung für den Faserdurchmesser ausgeglichen bzw. verbessert werden und demzufolge ist es notwendig, die Ursache auszuschalten, auf der diese nachteiligen relativ kurzen periodischen Änderungen beruhen. Desweiteren kommt beim Faserziehvorgang dem Material der Heizeinrichtung zusätzlich eine Bedeutung zu, die den Außendurchmesser der Fasern und ihre mechanische Festigkeit beeinflußt. Is available. As a result, a change with a relatively short period cannot pass through the automatic Control device for the fiber diameter are compensated or improved and consequently it is necessary to eliminate the cause on which this disadvantageous relatively short periodic Changes are based. Furthermore, the material of the heating device is added to the fiber drawing process an importance that affects the outer diameter of the fibers and their mechanical strength.

Kohlenstoff dient als ein wärmeerzeugendes Element, das üblicherweise verarbeitet wird, indem ein Material aus Petroleumkoks, Pechkoks, Ruß bzw. Rußblende und dergleichen geformt wird und anschliessend bei einer Temperatur von 1000 bis 1300⁰G gebrannt bzw. gesintert wird. Andererseits wird Graphit aus demselben Rohmaterial wie bei der Herstellung von Kohlenstoff gewonnen, indem das Rohmaterial in eine gewünschte Form gebracht wird, anschließend bei einer Temperatur von 1000 bis 1300° gebrannt bzw. gesintert und dann zur Graphitausscheidung bzw. Graphitbildung bei einer Temperatur von '2500 bis 3000⁰C erwärmt wird.Carbon serves as a heat generating element, which is usually processed by a material selected from petroleum coke, pitch coke, carbon black or Rußblende and the like is formed and is subsequently baked at a temperature from 1000 to 1300 G ⁰ or sintered. On the other hand, graphite is obtained from the same raw material as in the production of carbon by shaping the raw material into a desired shape, then calcining or sintering it at a temperature of 1000 to 1300 ° and then for graphite precipitation or graphite formation at a temperature of 2500 to 3000 ⁰ C is heated.

Wenn bei einem Ziehumformofen Kohlenstoff oder Graphit für wärmeerzeugende Elemente verwendet wird, verdampft ein darin enthaltenes Bindemittel infolge der Erwärmung während des Arbeitens des wärmeerzeugenden Elementes, so daß Kohlenstoffpulver aus dem wärme erzeugenden Element aus Kohlenstoff oder Graphit frei wird. In diesem Zustand schwebt oder fliegt das Kohlenstoffpulver in dem Ofen, wodurch die Ofenatmosphäre nachteilig beeinflußt wird. DieIf carbon or graphite is used for heat-generating elements in a drawing furnace, a binder contained therein evaporates as a result of heating during the operation of the heat generator Element, so that carbon powder from the heat-generating element made of carbon or Graphite becomes free. In this state, the carbon powder floats or flies in the furnace, causing the furnace atmosphere is adversely affected. the

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nachteiligen Auswirkungen von dem Kohlenstoffpulver werden nachstehend aufgezählt:adverse effects from the carbon powder are listed below:

Zum einen kommt das Kohlenstoffpulver in Berührung mit dem erwärmten vorgeformten Material und reagiert mit Bestandteilen desselben. So reagiert beispielsweise Kohlenstoffpulver mit SiOp in dem vorgeformten Material gemäß folgender Gleichung:On the one hand, the carbon powder comes into contact with the heated preformed material and reacts with components of the same. For example, carbon powder reacts with SiOp in the preformed one Material according to the following equation:

+ C SiC+ C SiC

Somit bildet sich auf einem Teil der Außenfläche des vorgeformten Materials Siliciumcarbid. Dieses bildet einen Fremdstoff, so daß die Festigkeit eines derartigen Faserabschnittes vermindert ist und gleichzeitig eine Änderung des Durchmessers der Easer in diesem Abschnitt auftritt. Venn ein Quarzstab mit einem auf seiner Außenfläche haftenden Kohlenstoffpulver bei einer Temperatur von ungefähr 2000 C gezogen wird, wird die dann erhaltene Faser äußerst brüchig oder, spröde, so daß die Faser ihre tatsächliche Verwendung nicht überdauern kann.Thus, silicon carbide forms on a portion of the outer surface of the preformed material. This makes a foreign matter, so that the strength of such a fiber section is reduced and at the same time a change in the diameter of the easer occurs in this section. Venn a quartz rod with a carbon powder adhering to its outer surface is drawn at a temperature of about 2000 C, the fiber then obtained becomes extremely brittle or, brittle, so that the fiber cannot survive its actual use.

Wenn zum anderen Kohlenstoffpulver auf einem Abschnitt der Faser haftet, ergibt sich ein größerer Schwankungsbereich beim tatsächlichen Außendurchmesser der Faser, wenn die Temperatur abnimmt.On the other hand, if carbon powder adheres to a section of the fiber, there is a greater range of variation in the actual outer diameter of the fiber, when the temperature decreases.

Dies hat einen nachteiligen Einfluß auf die automatische Regelung des Durchmessers der Faser. Wenn desweiteren eine mit einem Kunststoffmantel bsw. einem Kunststoffüberzug versehene Faser hergestellt werden soll₅ die beispielsxveise als eine Faser zur optischen leitenden Verbindung bestimmt ist, wird diese hergestellt, indem ein Stab aus reinem Quarz oder optischemThis has an adverse effect on the automatic control of the diameter of the fiber. Furthermore, if a bsw with a plastic jacket. a plastic-coated fiber is to be produced ₅ which is intended, for example, as a fiber for an optical conductive connection, this is produced by inserting a rod made of pure quartz or optical

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Glas in einen Ziehumformofen eingebracht wird, um einen Kern mit einem vorbestimmten Kerndurchmesser zu erhalten und daraufhin ein Kunststoffmaterial mit einem niederen Brechungsindex als der Kern direkt auf den Kern unter Bildung eines Überzuges aufgebracht wird. Wenn die Atmosphäre im Ziehofen verunreinigt ist, ist auch die Kernaußenfläche verunreinigt, so daß die Eigenschaften der Fasern schlechter werden. Insbesondere nimmt der Übertragungsverlust zu. Wenn pures Quarz oder Quarzglas verwendet wird, sollte die Ziehumformtemperatur möglichst hoch sein und ungefähr 2000⁰G entsprechend Figur 2 betragen, so daß eine derartig hohe Temperatur die Atmosphäre in dem Ofen beeinflußt. So können beispielsweise in dem Ofen schwebende Kohlenstoffpulverteilchen leicht mit Siliciumoxid, bzw. Harzglas oder Quarz, wie zuvor erwähnt, in dem Quarzglas oder dem optischen Glas reagieren, so daß sich Siliciumcarbid an der Außenfläche des Kernes bei einer hohen Temperatur von 2000⁰C bildet.Glass is placed in a drawing furnace to obtain a core having a predetermined core diameter, and then a plastic material having a lower refractive index than the core is applied directly to the core to form a coating. If the atmosphere in the drawing furnace is contaminated, the outer surface of the core is also contaminated, so that the properties of the fibers deteriorate. In particular, the transmission loss increases. If pure quartz or quartz glass is used, the Ziehumformtemperatur should be very high and amount to about 2000 ⁰ G according to Figure 2 so that such a high temperature affects the atmosphere in the furnace. For example, carbon powder particles floating in the furnace can easily react with silicon oxide or resin glass or quartz, as mentioned above, in the quartz glass or the optical glass, so that silicon carbide forms on the outer surface of the core at a high temperature of 2000 ^° C.

Auch ist die mechanische Festigkeit der optischen Faser ebenfalls äußerst wichtig, um ein Abreißen bzw. Brechen der Faser bei der Herstellung zu vermeiden und die Ausstoßleistung bzw. die Ausbeute zu verbessern. Auch ist eine hohe gleichmäßige und gleichbleibende mechanische Festigkeit der Faser bei der Auslegung und Bildung von optischen Lichtleitersträngen bzw. Kabeln von Vorteil. Desweiteren kann der gebildete optische Lichtleiterstrang kompakt sein, da die Faser nicht verstärkt bzw. versteift zu werden braucht, und hierdurch ist auch eine Verbesserung der Leitungskapazität pro Flächeneinheit des Faserstranges möglich. Aus den vorstehend genannten Gründen besteht ein grosser Bedarf an einer Faser mit einer hohen Festigkeit.The mechanical strength of the optical fiber is also extremely important in order to prevent it from being torn or torn off. To avoid breaking the fiber during production and to improve the output and the yield. A high, uniform and constant mechanical strength of the fiber is also part of the design and the formation of optical fiber optic strands or cables are advantageous. Furthermore, the educated optical fiber optic strand be compact because the The fiber does not need to be reinforced or stiffened, and this also makes it possible to improve the line capacity per unit area of the fiber strand. For the reasons mentioned above, there is a great need for a fiber having a high strength.

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- Ja — - yes -

Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten zu überwinden und gibt eine Weiterbildung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von optischen Glasfasern an. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Verbesserungen der Gleichmäßigkeit der Festigkeit und der Gleichmäßigkeit des Außendurchmessers der Fasern, die in einer Ziehumformstufe gemäß dem Vorformverfahren hergestellt werden. Insbesondere zielt die Erfindung auf die Auslegung eines Ofens ab, der turbulenzfrei arbeitet, der mit einer reinen Atmosphäre frei von Kohlenstoffstaub aufgefüllt ist, der von einem Heizelement aus Kohlenstoff oder Graphit stammt.The invention aims to overcome the disadvantages and difficulties outlined above and gives a further development of a method and a device for the production of optical Fiber optics. In particular, the invention is concerned with improvements in the uniformity of the Strength and uniformity of the outer diameter of the fibers that are produced in a drawing step can be made according to the preforming process. In particular, the invention aims at the design of a Furnace that works without turbulence, that is filled with a clean atmosphere free of carbon dust is derived from a carbon or graphite heating element.

Kurz zusammengefaßt wird nach der Erfindung die zu innerst liegende Wandfläche des Ziehumformofens zylindrisch ohne Unstetigkeiten bzw. Unregelmäßigkeiten und stufenförmig abgesetzte Teile ausgebildet, um eine Turbulenz des inerten Gasstromes in dem Ofen zu unterbinden. Das auf die zu innerst liegende Wandfläche des Ziehumformofens aufzubringende Material wird von einer speziellen Kohlenstoffsorte gebildet, die die Bildung von Kohlenstoffstaub bei der Auslösung aus der Wandfläche und ein Schweben des Kohlenstoff staubes in dem Ofen verhindert. Auf diese Art und Weise kann eine chemische Reaktion des Kohlenstoffes mit Silicium bzw. Siliciumoxid unterbunden werden. Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in Fasern, die insbesondere für optische Leitungen bzw, lichtleitende Verbindungen bestimmt sind und die gemäß einem Spinnverfahren hergestellt werden. Die Verunreinigung des Fasermaterials durch das Heizelement aus Kohlenstoff oder Graphit wird dadurch verhindert, daß man einen transparenten glasartigenBriefly summarized according to the invention is the innermost wall surface of the drawing furnace cylindrical without discontinuities or irregularities and stepped parts, to prevent turbulence of the inert gas flow in the furnace. That on the inner wall surface The material to be applied in the drawing furnace is made of a special type of carbon, which causes the formation of carbon dust when it is released from the wall surface and a floating of the carbon prevents dust in the oven. In this way there can be a chemical reaction of the carbon be suppressed with silicon or silicon oxide. A preferred concept of the invention lies in fibers that are intended in particular for optical lines or light-conducting connections and which are produced according to a spinning process. The contamination of the fiber material by the heating element carbon or graphite is prevented by having a transparent glass-like

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-sr--sr-

Kohlenstoff, pyrolytischen Graphit oder dergleichen für das Heizelement verwendet, die wenig oder gar keinen aus dem Verbund lösbaren Kohlenstoff enthalten. Die Güte der gezogenen optischen Fasern wird dadurch verbessert, daß man einen Ofen verwendet, der eine Innenfläche aufweist, die frei von Unregel mäßigkeiten bzw. Unebenheiten oder abgestuft ausgebildeten Teilen ist.Carbon, pyrolytic graphite, or the like used for the heating element, which contain little or no carbon detachable from the composite. The quality of the drawn optical fibers is improved by using an oven which has an inner surface that is free of irregularities or bumps or formed stepped Sharing is.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings of exemplary embodiments.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht der Hauptbauteile bei einem Faserziehvorgang,Figure 1 is a schematic view of the main components during a fiber drawing process,

Figur 2 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Ziehumformtemperatur und der axialen Position im Ofen aufzeigt, wobei als Nullpunkt nur die axiale Position in dem Ofen definiert ist, in der die Tempera tur ein Maximum hat,Figure 2 is a diagram showing the relationship between the drawing temperature and the axial position in the furnace, with only the axial position in is defined in the furnace in which the temperature has a maximum,

Figur 3 ist eine Querschnittsansicht einer Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung ,Figure 3 is a cross-sectional view of a high frequency induction heater according to a first embodiment of the invention ,

Figur 4- ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur in dem Ofen und dem Außendurchmesser der Faser aufzeigt*Figure 4- is a diagram showing the relationship between the temperature in the oven and the outer diameter of the fiber *

Figur 5 ist eine Querschnittsansicht einer Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung ,Figure 5 is a cross-sectional view of a high frequency induction heater according to a second embodiment of the invention ,

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Figur 6 ist eine Querschnittsansicht einer Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform nach, der Erfindung,Figure 6 is a cross-sectional view of a high frequency induction heater according to a third embodiment according to the invention,

Figur 7 ist eine Querschnittsansicht einer Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform nach der Erfindung,Figure 7 is a cross-sectional view of a high frequency induction heater according to a fourth embodiment according to the Invention,

Figur 8 ist eine Querschnittsansicht einer Widerstandsheizeinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform nach der Erfindung,Figure 8 is a cross-sectional view of a resistance heater according to a fifth embodiment of the invention,

Figur 9 ist eine Querschnittsansicht einer Widerstandsheizeinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform nach der Erfindung,Figure 9 is a cross-sectional view of a resistance heater according to a sixth embodiment of the invention,

Figur 10 ist ein Schaubild, das die Änderung des Außendurchmessers einer Faser aufzeigt, die mit einer Vorrichtung nach der Erfindung hergestellt worden ist,Figure 10 is a graph showing the change in the outer diameter of a fiber, which has been produced with a device according to the invention,

Figur 11 ist ein Schaubild, das den Zusammenhang zwischen einer anliegenden Wellenlänge und dem Ubertragungsverlust einer mit einem Kunststoffmantel bzw. einem Kunststoffüberzug versehenen Faser nach der Erfindung zeigt,Figure 11 is a graph showing the relationship between an applied wavelength and the transmission loss of one with a plastic jacket or a plastic coating shows provided fiber according to the invention,

Figur 12 ist ein zweites Schaubild, das den Zusammen hang zwischen der anliegenden Wellenlänge und dem Übertragungsverlust bei einer mit einem Kunststoffüberzug bzw. einem Kunststoffmantel versehenen Faser nach der Erfindung aufzeigt,Figure 12 is a second graph showing the relationship between the applied wavelength and the transmission loss for one with a plastic coating shows provided fiber according to the invention,

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Figur 13 ist ein Diagramm, das die Faserfestigkeit einer an sich, bekannten Paser verdeutlicht, undFigure 13 is a graph showing fiber strength a per se, known Paser clarifies, and

Figur 14 ist ein Diagramm, das die Faserfestigkeit einer !faser nach der Erfindung wiedergibt.Figure 14 is a graph showing fiber strength reproduces a fiber according to the invention.

Als Wärmequellen bei der Ziehumformung einer Faser können Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtungen, Widerstandsheizeinrichtungen, Knallgasflammen, COp-Laser, Plasmaflammen und dergleichen Verwendung finden. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch werden bevorzugt Heizelemente aus Kohlenstoff oder Graphit in Verbindung mit Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtungen oder Widerstandsheizeinrichtungen verwendet.High-frequency induction heating devices, resistance heating devices, Oxyhydrogen flames, COp lasers, Find plasma flames and the like use. According to the present invention, however, are preferred Heating elements made of carbon or graphite in connection with high-frequency induction heating devices or Resistance heating devices used.

Kohlenstoff wird allgemein als ein wärmeerzeugendes Element für Faserziehöfen verwendet. Aus diesem Grunde ist der Ofen mit einem inerten Gas, wie zum Beispiel Ar, Np oder dergleichen zur Verhinderung einer Oxidation und somit eines Verbrauches des Kohlenstoffes in dem Ofen aufgefüllt, wodurch der Innendruck in dem Ofen auf einem positiven Druckwert konstant aufrecht erhalten wird. Verschiedene, von der Anmelderin durchgeführte Experimente haben gezeigt, daß es bei Unregelmäßigkeiten bzw. Unebenheiten oder, stufenförmig abgesetzt ausgebildeten Teilen an der Innenwandung des Ofens unmöglich wird, kurze periodische Änderungen innerhalb + 3/Um zu verhindern. Andererseits haben die Experimente gezeigt, daß bei einer Auslegung des Ofens mit einer Innenwandung frei von Unregelmäßigkeiten und Unebenheiten, wie zum Beispiel bei einer im wesentlichen zylindrischen Gestalt gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in Figur 3, die Änderungsperiode auf + 0,5/Um verringert werden kann. Obgleich in Figur 3 ein Hoch-Carbon is commonly used as a heat generating element for fiber draw furnaces. For this Basically, the furnace with an inert gas such as Ar, Np or the like for prevention an oxidation and thus a consumption of carbon in the furnace is replenished, thereby reducing the internal pressure is constantly maintained in the furnace at a positive pressure value. Various, from the Experiments carried out by the applicant have shown that irregularities or bumps or, Stepped stepped formed parts on the inner wall of the furnace becomes impossible, short periodic Changes within + 3 / To prevent. on the other hand The experiments have shown that when the furnace is designed with an inner wall free of irregularities and unevenness, such as, for example, a substantially cylindrical one Shape according to the first preferred embodiment in Figure 3, the change period is reduced to + 0.5 / µm can be. Although in Figure 3 a high

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frequenzinduktionsheizofen gemäß der ersten Ausfüh-frequency induction heating furnace according to the first embodiment

rungsform nach, der Erfindung gezeigt ist, erhältApproximate form according to the invention shown is obtained

man die gleichen Ergebnisse auch bei einem Widerstandsheizofen .you get the same results with a resistance heating furnace .

In Figur 3 ist mit 6 eine obere Abdeckung für den Ofen, mit 7 eine untere Abdeckung, mit 8 ein Metallstück zur Fixierung oder Einspannung, mit 9 ein 0-Ring, mit 10 ein Quarzrohr, mit 11 ein wärmeisolierendes Material, mit 12 ein wärmeerzeugendes Element aus Kohlenstoff, mit 13 eine Induktionsspule und mit 14- ein Einlaß für inertes Gas bezeichnet.In FIG. 3, 6 is an upper cover for the furnace, 7 is a lower cover, and 8 is a piece of metal for fixation or clamping, with 9 an 0-ring, with 10 a quartz tube, with 11 a heat-insulating material, with 12 a heat-generating element made of carbon, denoted by 13 an induction coil and 14- an inlet for inert gas.

Die zu innerst liegende Umfangswandflache des Ofens, insbesondere die des wärmeerzeugenden Elementes 12, ist im Querschnitt linear, d.h. der Ofen ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und besitzt keine Oberflächenunregelmäßigkeiten oder stufenförmig abgesetzte Abschnitte. Als Begründung für die Verringerung der kurzen periodischen Änderungen mit Hilfe der Ausbildung der Innenwandung des Ofens ohne stufenförmig abgesetzte Teile läßt sich folgendes angeben: The inner peripheral wall surface of the furnace, particularly that of the heat generating element 12, is linear in cross-section, i.e. the furnace is substantially cylindrical and has no surface irregularities or stepped steps Sections. As a rationale for reducing the short periodic changes using the design of the inner wall of the furnace without stepped parts can be stated as follows:

Trotz der Tatsache, daß bei einer üblichen thermischen Erscheinung eine beträchtlich lange Zeitkonstante nötig ist, kann ein schnelles Ansprechen bei dem Ziehumformverfahren erreicht werden, da der Wärmeübertragungsmechanismus von der Strahlung gebildet wird und die Wärmekapazität in dem Abschnitt der Querschnittsverminderung extrem klein ist. Diese Tatsache läßt sich durch mehrere Versuchsbeispiele bestätigen, bei denen die Temperatur des Ofens schnell und plötzlich geändert wurde (indem beispielsweise der Ausgang eines Hochfrequenzoszillators variiertDespite the fact that with a common thermal phenomenon, a considerably long time constant is necessary, a quick response can be achieved in the drawing process, since the Heat transfer mechanism is formed by the radiation and the heat capacity in the section the reduction in cross section is extremely small. This fact can be demonstrated by several experimental examples confirm that the temperature of the oven changed quickly and suddenly (for example, by the output of a high frequency oscillator varies

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wurde, und man erhält ein plötzliches Ansprechen im Hinblick auf den Durchmesser der Fasern, d.h. der Durchmesser der Fasern ließ sich schnell wie in Figur 4- gezeigt vergrößern.and a sudden response to the diameter of the fibers, i. the diameter of the fibers quickly increased as shown in Figure 4-.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist erfindungsgemäß keine Unebenheit bzw. Unregelmäßigkeit oder kein stufenförmig abgesetzter Teil an der Innenwandung des Ofens vorgesehen, so daß keine Gefahr besteht, daß der inerte Gasstrom im Ofen zu Turbulenzen neigt. Da die Ziehumformung unter Verwendung eines wärmeerzeugenden Elementes erfolgt, das frei von unebenen Teilen ist, sind Temperaturschwankungen äußerst minimal, die sonst infolge der Turbulenz der Gasströme verursacht wurden. Demzufolge lassen sich " Durchmesseränderungen bei Fasern nach dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung unterhalb + 0,5/Um verringern.As can be seen from the above description, according to the invention there is no unevenness or irregularity or no stepped part is provided on the inner wall of the furnace, so that there is no risk that the inert gas flow in the furnace tends to turbulence. As the drawing is carried out using a heat-generating element that is free from uneven parts Extremely minimal temperature fluctuations that would otherwise be caused by the turbulence of the gas flows. Accordingly, "changes in the diameter of fibers after the manufacturing process decrease according to the invention below + 0.5 / µm.

In Figur 5 ist eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, in der eine Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtung dargestellt ist. Eine Heizeinrichtung 15 aus Kohlenstoff oder Graphit besitzt an einem Zwischenabschnitt eine große Wanddicke, um ihre Impedanz zu verringern. Mit 16 ist ein wärmeisolierendes Material, mit 17 ein Distanzstück, mit 18 ein Einlaß für inertes Gas, mit 19 ein Ofenrohr aus Quarz und mit 20 eine Induktionsspule bezeichnet.In Figure 5 is a second embodiment according to Invention shown in which a high frequency induction heater is shown. A heating device 15 made of carbon or graphite has a large wall thickness at an intermediate section, to lower their impedance. With 16 is a heat insulating material, with 17 a spacer with 18 denotes an inlet for inert gas, 19 a furnace tube made of quartz and 20 an induction coil.

Bei dieser Ausführungsform wird ein üblicher Kohlenstoff oder Graphit als Rohmaterial für die Heizeinrichtung 15 verwendet, jedoch ist ein Überzug 15a aus pyrolytischem Kohlenstoff über einem Teil oder über der gesamten Innenumfangsfläche der Heizeinrichtung 15 aufgebracht. Der pyrolytisch^ KohlenstoffIn this embodiment, a common carbon or graphite is used as the raw material for the heater 15 is used, but a coating 15a is used of pyrolytic carbon over part or all of the inner peripheral surface of the heater 15 applied. The pyrolytic ^ carbon

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wird beispielsweise von der !Firma Nippon Carbon K.K. mit der Bezeichnung PYEOLYTIC GRAPHITE oder von der Firma Tokai Carbon K.K. mit der Bezeichnung TOPCOAT vertrieben. Dieser pyrolytische Graphit ist auf der Oberfläche des Rohmaterials gemäß einem CVD-Verfahren (chemische Dampfzersetzung) aufgebracht, das an sich bekannt ist. Die so hergestellten Überzugsschichten besitzen eine hohe Dichte und Reinheit. is used, for example, by the company Nippon Carbon K.K. with the name PYEOLYTIC GRAPHITE or from Tokai Carbon K.K. with the designation TOPCOAT expelled. This pyrolytic graphite is on the Surface of the raw material according to a CVD method (chemical vapor decomposition) applied, which is known per se. The coating layers produced in this way have a high density and purity.

Bei der Herstellung von transparenten bzw. glasartigen Kohlenstoffen wird ein Furan-Harzmaterial in eine Form eingebracht und allmählich in einem Ofen bis zur Zersetzung erwärmt. Da die Carbonisierungsrate des Rohmaterials 60 bis 70 % erreicht, läßt sich das Material beträchtlich verdichten, so daß man einen homogenen Kohlenstoff mit hoher Dichte erhält. Somit gibt transparenter bzw. glasartiger Kohlenstoff wesentlich weniger Kohlenstoffstaub als üblicher Kohlenstoff oder Graphit ab, die eine relativ poröse Struktur aufweisen. Pyrolytischer Graphit wird gebildet, indem ein Kohlenwasserstoff, wie zum Beispiel Propan, als ein zusätzliches Rohmaterial in das erwärmte Basismaterial eingebracht wird. Das Gas zersetzt sich gemäß einem an sich bekannten chemischen Dampfζersetzungsverfahren thermisch und es bildet sich auf dem Basismaterial ein aufgebrachter Überzug mit hoher Dichte.In the manufacture of transparent or vitreous carbons, a furan resin material is placed in a mold and gradually heated in an oven until it decomposes. Since the carbonization rate of the raw material reaches 60 to 70 % , the material can be densified considerably, so that a homogeneous carbon having a high density can be obtained. Thus, transparent or glassy carbon emits significantly less carbon dust than conventional carbon or graphite, which have a relatively porous structure. Pyrolytic graphite is formed by adding a hydrocarbon such as propane as an additional raw material to the heated base material. The gas decomposes thermally in accordance with a chemical vapor decomposition process known per se and an applied high-density coating is formed on the base material.

Bei der Oxidation dieser speziellen Kohlenstoffsorten entstehen im wesentlichen CO und COp-Gase und wenig oder nahezu gar kein freigesetzter Kohlenstoff in Pulverform, der sonst bei an sich bekannten Heizelementen aus Kohlenstoff vorhanden ist. Somit läßt sich die Atmoshphäre in dem Ofen weitgehend verbessern.In the oxidation of these special types of carbon essentially CO and COp gases and little or almost no carbon released are produced in powder form, which is otherwise present in known heating elements made of carbon. So lets the atmosphere in the furnace will largely improve.

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Selbstverständlich ist auch die Durchmesseränderung der Pasern infolge der Turbulenz; des inerten Gasstromes dadurch verhindert, daß eine zylindrische Innenwandfläche mit keinen Unebenheiten oder Unregelmäßigkeiten vorgesehen ist.It goes without saying that the diameter of the pasers is also changed as a result of the turbulence; of the inert gas stream thereby preventing a cylindrical inner wall surface with no bumps or irregularities is provided.

In Figur 6 ist eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, bei der ein feuerbeständiges Rohr 22 aus Kohlenstoff oder Graphit an seiner Innenfläche mit pyrolytischem Kohlenstoff mit einer Schichtdicke von kleiner als 4 mm überzogen ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Innenraum des Ofens mit pyrolytischem Kohlenstoff ausgekleidet und er ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, wobei stufenförmig abgesetzt ausgebildete Wandteile vermieden sind, so daß man eine reine und saubere Atmosphäre hat und eine Faser mit einem gleichmäßigen Außendurchmesser längs ihrer Länge erhält. Selbstverständlich ist die Wanddicke des Mittelabschnittes der Heizeinrichtung so groß wie bei der zweiten Ausführungsform. Der Hauptunterschied zu dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß das Bohr nunmehr indirekt durch die Heizeinrichtung erwärmt wird und nicht einen einstückig ausgebildeten Teil der Heizeinrichtung, wie ihn Figur bildet.In Figure 6, a third embodiment according to the invention is shown in which a fire-resistant tube 22 made of carbon or graphite on its inner surface with pyrolytic carbon with a layer thickness is covered by less than 4 mm. In this embodiment, the interior of the furnace is pyrolytic Lined with carbon and it is essentially cylindrical in shape, being stepped separately trained wall parts are avoided, so that one has a pure and clean atmosphere and a fiber with a uniform outer diameter along its length is obtained. Of course it is Wall thickness of the central portion of the heating device as great as in the second embodiment. Of the The main difference to this embodiment can be seen in the fact that the drill is now indirectly through the Heating device is heated and not an integrally formed part of the heating device, as he figure forms.

Eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung ist in Figur 7 gezeigt, bei der mit 29 ein feuerbeständiges bzw. hitzebeständiges Rohr aus einem transparenten bzw. glasartigen Kohlenstoff bezeichnet ist. Ansonsten ist der Aufbau im wesentlichen ähnlich wie bei der Vorrichtung in Figur 5. Da bei dieser Konstruktion das feuerbeständige Rohr 29 aus einem transparenten glasartigen Kohlenstoff besteht und da der transparente glasartige Kohlenstoff selbst keine Koh-A fourth embodiment according to the invention is shown in Figure 7, in which with 29 a fire-resistant or heat-resistant tube made of a transparent or glass-like carbon is designated. Otherwise the structure is essentially similar to that of the device in FIG. 5. As in this structure the fire-resistant tube 29 made of a transparent vitreous carbon and since the transparent vitreous carbon itself does not contain any carbon

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lenstoffteilchen aufgrund von Abtragerscheinungen abgibt, erhält man eine saubere Atmosphäre in dem Ofen. Die nachteilige Bildung von Kohlenstoffpulver bei der Heizeinrichtung 15 ist durch das feuerbeständige Rohr 29 unterbunden, so daß in dem Rohr 29 kein pulverförmiger Kohlenstoff schwebt. Selbstverständlich ist die Innenwandung des Ziehofens zylindrisch ausgebildet und besitzt keine Unregelmäßigkeiten bzw. Unebenheiten oder stufenförmig abgesetzte Teile, so daß man einen stabilen Strom des Inertgases hat, durch den sich die zuvor genannte kurze periodische Änderung der Faser verringern bzw. vermeiden läßt.fuel particles due to wear and tear gives off a clean atmosphere in the furnace. The disadvantageous formation of carbon powder at the heater 15 is blocked by the fire-resistant tube 29 so that in the tube 29 no powdery carbon is floating. Of course, the inner wall of the drawing furnace is cylindrically designed and has no irregularities or unevenness or stepped offset Divide so that you have a stable flow of inert gas through which the aforementioned short periodic changes in the fiber can be reduced or avoided.

In Figur 8 ist eine fünfte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, bei der ein Widerstandsheizofen im Gegensatz zu den ersten vier Ausführungsformen gezeigt ist, bei denen Hochfrequenzinduktionsheizeinrichtungen vorgesehen sind. Die fünfte Ausführungsform ist im wesentlichen der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ähnlich mit Ausnahme, daß die Wärme über eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung 35 aus Kohlenstoff oder Graphit geliefert wird, die mit Elektroden 38, 38 verbunden sind. Mit 36 ist ein feuerbeständiges Rohr aus Kohlenstoff, mit 37 ein wärmeisolierendes Material, mit 39 ein Distanzelement zur Abstützung der Heizeinrichtung 35> mit 40 ein Inertgaseinlaß, wobei das Inertgas einen Abtrag bzw. Verschleiß infolge von Oxidation bei der Heizeinrichtung 35 und dem feuerbeständigen Rohr verhindert und mit 41 die Außenwandung des Ofens bezeichnet. Zum Kühlen kann Wasser zu der Wand 41 geleitet werden. Bei dieser Ausführungsform ist das wärmebeständige Rohr 36 aus Kohlenstoff und Graphit mit einem pyrolytischen Kohlenstoffüberzug 36a mit einer DickeIn Figure 8, a fifth embodiment according to the invention is shown in which a resistance heating furnace in contrast to the first four embodiments is shown in which high frequency induction heating devices are provided. The fifth embodiment is essentially that shown in FIG Embodiment similar except that the heat via an electrical resistance heater 35 made of carbon or graphite, which are connected to electrodes 38,38. At 36 is a fire-resistant tube made of carbon, with 37 a heat-insulating material, with 39 a spacer element to support the heating device 35> with 40 an inert gas inlet, the inert gas being eroded or worn as a result of oxidation in the heating device 35 and the fire-resistant tube and denotes the outer wall of the furnace with 41. Water can be directed to the wall 41 for cooling. In this embodiment, it is heat-resistant Carbon and graphite tube 36 with a pyrolytic carbon coating 36a having a thickness

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von kleiner als 4 mm an einem Teil oder dem gesamten Innenumfang überzogen. Den gleichen Effekt und dieselbe !Punktion erhält man bei dieser Ausführungsform viie bei den vorstehenden. Jedoch ist darauf hinzuweisen, daß ein Zwischenraum zwischen der elektrischen Widerstandsheizeinrichtung 35 und dem speziellen Kohlenstoff erforderlich ist, um einen Kurzschluß zwischen der elektrischen Widerstandsheizeinrichtung 35 und dem speziellen Kohlenstoff zu vermeiden. Der spezielle Kohlenstoff sollte von den anderen Bauteilen isoliert sein.less than 4 mm in part or in whole Coated inside circumference. The same effect and the same puncture are obtained in this embodiment as in the above. However, is on it point out that there is a gap between the electrical resistance heater 35 and the special Carbon is required to short circuit the electrical resistance heater 35 and the special carbon to avoid. The special carbon should come from the be isolated from other components.

In Figur 9 ist eine sechste Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, in der ebenfalls ein Wärmewiderstandsheizofen dargestellt ist. Bei dieser Ausführungs form besteht das Kohlenstoffrohr 42 aus einem transparenten glasartigen Kohlenstoff. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ähnlich wie die Ausführungsform nach Figur 6 mit Ausnahme der Widerstandsheizeinrichtung und man erhält im wesentlichen die gleiche Funktion und denselben Effekt wie bei den vorstehenden Ausführungsformen.In Figure 9, a sixth embodiment according to the invention is shown, in which also a heat resistance heating furnace is shown. In this embodiment, the carbon tube 42 consists of a transparent one vitreous carbon. This embodiment is essentially similar to the embodiment according to FIG. 6 with the exception of the resistance heating device and substantially the same function and effect as the above can be obtained Embodiments.

Figur 10 zeigt die Änderung des Außendurchmessers der Faser unter Verwendung einer Vorrichtung in Figur 9· Nach Figur 10 läßt sich infolge der automatischen Regeleinrichtung für den Faserdurchmesser eine lange periodische Änderung vollständig eliminieren und desweiteren ist die Amplitude der kurzen periodischen Änderung auf + 0,3/um vermindert.Figure 10 shows the change in the outer diameter of the fiber using a device in Figure 9 According to FIG. 10, the automatic control device for the fiber diameter allows a long Eliminate periodic change completely and furthermore the amplitude of the short is periodic Change reduced to + 0.3 / µm.

In den Figuren 11 und 12 sind Übertragungsverlustkennlinien von mit Kunststoffüberzügen versehenen Fasern gezeigt, bei denen Quarz und Silikonharz alsIn Figs. 11 and 12, there are transmission loss characteristics of plastic coated ones Fibers shown where quartz and silicone resin are used as

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Kernmaterial und entsprechendes Hüllmaterial verwendet werden, und zur Herstellung ein Ziehofen nach Figur 6 eingesetzt wird.Core material and corresponding shell material are used, and a drawing furnace for production according to Figure 6 is used.

Der Kerndurchmesser beträgt 150 /Um und der Überzugsdurchmesser beträgt 350 /Um, wobei der Überzug einen Brechungsindex von 4- % kleiner als der Kern hat. Bei in Verbindung mit Figur 11 verwendeten Teststücken ist ein Quarzstab,hergestellt von der Firma Eomatsu Denshi Kinzoku K.K. mit der Produktbezeichnung SiIanox-WF als Kern und ein Silikonharz, hergestellt von der Firma Shinetsu Kagaku K.K. mit der Produktbezeich nung KE-103RTV als Hüllmaterial verwendet worden. Bei den Teststücken in Verbindung mit Figur 2 wurde ein synthetischer Quarzstab hergestellt mit Hilfe einer Hochfrequenzplasmah.eizeinrich.tung als Kern und dasselbe zuvor genannte Material als Hüllmaterial verwendet. The core diameter is 150 / µm and the coating diameter is 350 / µm, the coating having a refractive index of 4 % smaller than the core. In the test pieces used in connection with FIG. 11, a quartz rod manufactured by Eomatsu Denshi Kinzoku KK with the product name SiIanox-WF was used as the core and a silicone resin manufactured by Shinetsu Kagaku KK with the product name KE-103RTV was used as the covering material . In the case of the test pieces in connection with FIG. 2, a synthetic quartz rod was produced with the aid of a high-frequency plasma heating device as the core and the same material mentioned above was used as the cladding material.

Entsprechend Figur 11 erhält man bei einer Wellenlänge von 0,83/um einen geringen Übertragungsverlust von 3,7 dB/km, und nach. Figur 12 erhält man bei einer Wellenlänge von 1,05/Um einen niedrigen Übertragungsverlust von 2,4 dB/km.According to FIG. 11, a low transmission loss is obtained at a wavelength of 0.83 μm of 3.7 dB / km, and after. Figure 12 is low at a wavelength of 1.05 / µm Transmission loss of 2.4 dB / km.

Diese Werte bezeichnen einen kleineren Übertragungsverlust im Vergleich zu dem relativ großen Eigen- ' verlust des Quarzglaskernes und dem Eigenverlust des Hüllmaterials. Die oben genannten Versuchsbeispiele und Betrachtungen beweisen, daß die Atmosphäre in dem Ziehumformofen nach der Erfindung extrem rein ist.These values indicate a smaller transmission loss compared to the relatively large intrinsic ' loss of the quartz glass core and the inherent loss of the shell material. The above mentioned experimental examples and observations show that the atmosphere in the drawing furnace according to the invention is extremely clean is.

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In Figur 13 sind Weibull-Wahrscheinlichkeitsdiagramme für die Festigkeit der Faser gezeigt, die in einem üblichen Faserziehofen hergestellt worden ist. Den an sich bekannten oder üblichen Ofen erhält man dadurch, daß man das glasartige bzw. transparente feuerfeste Kohlenstoffrohr bei der Ausführungsform nach Figur 7 herausnahm und dabei stellt sich heraus, daß die Atmosphäre in einem derartigen Ofen extrem verunreinigt ist. Die mit einem Kunststoffüberzug versehene Faser ist hergestellt nach dem in der japanischen Anmeldung 51-100734- beschriebenen Verfahren, gemäß dem der Primärüberzug unmittelbar nach der Ausformung der Faser durch Ziehen und anschließend ein Polyäthylenüberzug aufgebracht wird.In Figure 13 are Weibull probability charts shown for the strength of the fiber made in a conventional fiber drawing furnace. The known or conventional oven is obtained by using the glass-like or transparent one refractory carbon pipe in the embodiment 7 and found that the atmosphere in such a furnace is extreme is contaminated. The plastic-coated fiber is made according to that in Japanese Application 51-100734- described procedure, according to which the primary coating immediately after the formation of the fiber by drawing and then a polyethylene coating is applied.

Figur 14- zeigt Weibull-Wahrscheinlichkeitsdiagramme für die Faserfestigkeit bei Fasern, die in dem in Figur 6 gezeigten Ofen hergestellt worden sind. Die optische Faser selbst wurde gemäß der zuvor genannten Verfahrensweise hergestellt. Die so erhaltene Faser hat einen Außendurchmesser von 150/um, einen Außendurchmesser des Polyäthylenüberzuges von 0,9 mm und die Zugfestigkeitsprüfung wurde unter Verwendung eines derartigen Faserstranges mit einer Länge von 1 m und einer auf 5 mm/Min, eingestellten Zuggeschwindigkeit durchgeführt.Figure 14 shows Weibull probability diagrams for fiber strength for fibers made in the furnace shown in FIG. the optical fiber itself was manufactured according to the aforementioned procedure. The thus obtained The fiber has an outside diameter of 150 μm, the outside diameter of the polyethylene coating is 0.9 mm and the tensile strength test was carried out using such a fiber strand with a length of 1 m and a pulling speed set to 5 mm / min carried out.

Aus den Diagrammen ergibt sich eindeutig, daß die im erfindungsgemäßen Ofen hergestellte optische Faser eine beträchtlich hohe Zugfestigkeit von bis zu η kg aufweist und keine Probe besitzt eine Bruchfestigkeit von kleiner als 7 kg als Ergebnis bei der Zugfestigkeitsprüfung. It is clear from the diagrams that the optical fiber produced in the furnace according to the invention has a considerably high tensile strength of up to η kg and no sample has a breaking strength of less than 7 kg as a result of the tensile strength test.

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Die Änderung des Außendurclimessers der Paser, die mit einem Ziehumformofen nach der Erfindung hergestellt worden ist, läßt sich auf kleiner als + 0,5 /Um verringern und man erhält eine optische Faser mit einer hohen Zugfestigkeit von 7 kg· Desweiteren gestattet der Ofen nach der Erfindung die Lieferung einer beträchtlich sauberen Atmosphäre, da der Übertragungsverlust der mit Kunststoff überzogenen Faser in einem Größenbereich von 2,4- bis 3i7 dB/km liegt, und dieser Wert ist im wesentlichen oder beinahe gleich groß wie der Eigenubertragungsverlust des Quarzes.The change in the outer diameter of the paser that produced with a drawing furnace according to the invention can be reduced to less than + 0.5 / µm and an optical fiber having a high tensile strength of 7 kg · Furthermore, is obtained the furnace according to the invention allows a considerably clean atmosphere to be provided because of the loss of transmission the fiber coated with plastic is in a size range of 2.4 to 3i7 dB / km, and this value is substantially or almost the same as the self-transmission loss of the Quartz.

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Claims

PATENT ADVOCATES A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

DR-ING.

W. STOCKMAIR

DRING ■ AiH ICALTHM

K. SCHUMANN

Oa BER NAT.-CXPt-PHYaOa BER NAT.-CXPt-PHYa

P. H. JAKOB

CMFI--ING.CMFI - ING.

G. BEZOLD

Since RER. NÄI> DFL-CHSVt

S MUNICH

MAXIMILIANSTRASSE A3

P 12 684

Claims

Apparatus for the production of optical fibers by drawing forming, with a furnace which is an inert Contains gas and receives a preformed raw material, and a heater in the furnace. which heats the raw material to a temperature suitable for drawing, characterized in that the furnace has a substantially cylindrical inner surface without irregularities, unevenness or stepped parts has so that the turbulence of the inert gas in the furnace is minimized, and changes in Paser diameter due to temperature fluctuations are minimized based on the turbulence.

2. Apparatus for producing optical fibers by drawing forming with a receiving furnace a preformed raw material in its interior and a heater in the furnace which the raw material is heated to a temperature suitable for drawing, characterized by

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TELEFON (OSO) 939889 TELEX OB-9O38O TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERERTELEPHONE (OSO) 939889 TELEX OB-9O38O TELEGRAMS MONAPAT TELECOPER

ORIGiHAL INSPECTED

net that the facing the interior of the furnace lying heating devices a pyroIytic Graphite, vitreous or transparent carbon or the like, the or those in the Heating to the required temperature gives off little or no carbon dust.

3 · Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the Furnace from a fire-resistant tube (10, 19 »22, 29» 36, 42) made of pyrolytic graphite, vitreous or transparent carbon or the like is formed.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized g e mark e ichnet that the heating devices have a tube made of carbon or graphite, that has a coating (15a, 36a) on its inner surface made of pyrolytic graphite, vitreous or transparent carbon or the like (Figure 5 and 8).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the coating O5 ^a »36 ^fi ) is less than 4 mm thick.

6. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heating devices be formed by a resistance heating device (Figures 8 and 9).

7 · Device according to claim 1 or 2, characterized in that the heating devices be formed by a high-frequency induction heater (Figure 3 »and 5 to 7) ·

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