DE3002363C2 - Glasfaser zur Lichtübertragung - Google Patents
Glasfaser zur LichtübertragungInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft eine Glasfaser zur Lichtübertragung (nachstehend als optische Faser bezeichnet) mit
einer aus drei Schichten bestehenden Hülle, nämlich einem primären Überzug, einem thermoplastischen Harzüberzug
und einer Puffcrschlcht zwischen dem primären Überzug und dem thermoplastischen Harzüberzug.
Optische Fasern, die aus einem Kern und einer aus einer oder mehreren Schichten aufgebauten Hülle bestehen,
sind bereits bekannt. Die meisten dieser bekannten optischen Fasern werden nach dem in der US-PS
39 80 390 beschriebenen Verfahren hergestellt, bei dem eine aus einer Schmelze gesponnene optische Faser vor
Ihrem Kontakt mit anderen festen Körpern mit einem Harzüberzug versehen wird, auf den seinerseits durch
Schmelzextrudieren ein weiterer Überzug aus einer thermoplastischen Harzmasse aufgebracht wird. Der erste
Überzug aus der Harzmasse, nachstehend als primärer Überzug bezeichnet, wird unmittelbar nach dem Spinnen
der Faser auf deren Oberfläche aufgebracht und er dient dazu, die ursprüngliche Festigkeit des Glasmaterials aufrechtzuerhalten,
während der anschließend aufgebrachte Überzug aus einer thermoplastischen Harzmasse, nachstehend
als sekundärer Überzug bezeichnet, der ebenfalls
durch Extrusion aufgebracht wird, die mechanische Festigkeit der Glasfaser erhöht und diese vor mechanischen
Beanspruchungen, vor der Feuchtigkeit In der Luft und vor ultravioletter Strahlung schützt. Eine nach
diesem Verfahren hergestellte optische Faser mit einer
aus zwei Schichten bestehenden Hülle ist In der Flg. I
tier belllegenden Zeichnungen dargestellt, die den Faserkern
1, den primären Überzug 2 und den sekundären Überzug 4 zeigt. Eine Faser dieses Typs wird njchsiehend
als Faser Λ bezeichnet.
Aus D. Gloge et al, »Optical-fiber packaging and its
influence on fiber straightness and loss«, BSTJ, 54, 1975, Seiten 245 bis 262, ist bekannt, daß die Durchlässigkeitseigenschaften
einer optischen Faser vom Typ A starken Schwankungen unterliegen, welche die Folge des Auftretens
einer Mikrobiegung sind. Man hat daher versucht, den Zweischichtenaufbau der HDIIe der optischen Faser
gemäß Fig. 1 weiter zu verbessern. Ein typisches Beispiel dafür ist in der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen
dargestellt, wobei eine Pufferschicht 3 aus einem Material mit einem kleinen Youngschen Modul, beispielsweise
aus einem handelsüblichen Silikonharz, aus einem gummiähnlichen Material, z. B. aus Butadienharz,
geschäumtem Kunststoff oder einem Äthylen/Vinylacetat-Copolymerisat,
das äußere Spannungen oder Beanspruchungen absorbieren kann, zwischen dem primären
und dem sekundären Überzug vorgesehen ist. Eine Faser dieses Typs wird nachstehend als Faser B bezeichnet.
Eine weitere technische Ausgestaltung besteht darin,
den Innendurchmesser des sekundären Überzugs größer
zu machen als den Außendurchmesser des primären Überzugs, um einen Hohlraum zwischen den beiden
Überzügen zu erzeugen. Eine Faser dieser Art, die in der Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, wird
nachstehend als Faser C bezeichnet.
Die optischen V-asern der vorstehend beschriebenen
Typen A bis C zeichnen sich dadurch aus, daß der Faserkern durch den primären Überzug und gegebenenfalls
den sekundären Überzug sowohl gegen äußere mechanische Kräfte als auch gegen innere oder äußere Spannungen,
hervorgerufen durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien,
aus dem die optische Faser einschließlich Hülle besteht, mechanisch isoliert Ist. Untersuchungen haben gezeigt,
daß Im Gegensatz zur Faser A mit dem in Fig. 1 dargestellten
Aufbau die Fasern B und C, wie sie in den Fi g. 2
und 3 dargestellt sind, unter der Einwirkung eines äußeren
Druckes oder bei niedrigen Temperaturen nur eine geringe Zunahme der Übertragungsverluste erleiden.
Wegen des Hohlraumes zwischen dem primären und sekundären Überzug weist darüber hinaus die Faser C
eine hohe Beständigkeit gegen Mlkrobiegung auf. die als Folge einer einwirkenden äußeren Kraft oder als Folge
innerer thermischer Spannungen auftritt. Wenn jedoch der sekundäre Überzug In Längsrichtung schrumpft, tritt
eine schlangenförmlge Verbiegung der optischen Faser auf. Um nun den Zyklus, mit dem die Faser schlangenförmig
wird, größer als den Zyklus der Mlkrobiegung zu machen, wird der Innendurchmesser des sekundären
Überzugs erhöht, wobei man eine Faser erhält, deren Außendurchmesser etwa 2 mm beträgt, wodurch jedoch
der größte Vorzug der Lichtübertragung mit einer optischen Faser, nämlich eine größere Übertragungskapazität
pro Einheit der Querschnlltsfläche, zunichte gemacht wird.
Zur Herstellung der sekundären Überzüge werden in der Regel thermoplastische Haree verwendet, die schmelzextrudlert
werden können. Zur Herstellung der sekundären Überzüge werden Insbesondere Polyamide. Polyäthylen
hoher Dichte. Polycarbonate und Polyester verwendet, da diese Materlallen leicht e.xtrudierbar sind, sehr
witterungsbeständig sind und eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Besonders beliebt Ist die Verwendung
von Polyamiden, die verhältnismäßig kleine Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen und seit vielen Jahren zum Beschichten elektrischer Drähte verwendet
werden Darüber hinau·: ermöglichen sie die Verwendung
üblicher Klebstoffe zum Verbinden mit einem Stecker oder Anschlußelement.
Verschiedene Untersuchungen mit optischen Fasern vom Typ B unter Verwendung von Polyamid als Material
zur Herstellung des sekundären Überzugs haben gezeigt, daß damit erfolgreich optische Fasern hergestellt werden
können, die im wesentlichen frei von Schwankungen der Übertragungsverluste als Folge einer Mikrobiegung, d. h.
frei von Schwankungen der Übertragungsverluste als Folge des Aufbringens des sekundären Überzugs durch
Extrudieren und als Folge von äußeren Spannungen, die während der Installation und Ummantelung oder Kabelverlegung
auftreten, sind. Zusätzlich zur Beständigkeit gegen Mikrobiegung müssen optische Fasern aber auch
stabile Übertragungseigenschaften bei Temperaturen von -40 bis +60° C haben und sie müssen ihre Eigenschaften
auch dann beibehalten, wenn die optische Faser beispielsweise als Unterwasserkabel verwendet wird, wobei
hohe Wasserdrucke auftreten können. Untersuchungen haben gezeigt, daß optische Fasern der Typen A, B und C
mit einem sekundären Überzug aus Polyamid zunehmend höhere Übertragungsverluste aulweisen, wenn sie
Temperaturen unter -400C ausgesetzt werden. Dabei
zeigt die Faser A die größten Verluste, bei der Faser C treten die zweitgrößten Verluste auf und die Faser B
zeigt die geringste Empfindlichkeit gegen niedrige Temperaturen. Ein Grund für die Zunahme der Übertragungsverluste
bei den Fasern A und B bei niedrigen Temperaturen ist möglicherweise der folgende: Polyamide
und andere thermoplastische Harze haben einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der mehr als lOmal
größer ist als derjenige von Glas (aus dem der Kern der optischen Faser besteht), so daß diese Materialien bei
niedrigen Temperaturen schrumpfen und sich verformen, was zu einer leichten Verbiegung der optischen Faser mit
dem Ergebnis führt, daß die Übertragungsverluste zunehmen. Zwar ist die Faser B aufgrund der vorhandenen
Pufferschicht bei niedrigen Temperaturen stabiler als die Faser A, sie muß aber noch weiter verbessert werden,
um ihre Eigenschaften bei einer Temperatur von unter -40° C stabil zu halten.
Wenn optische Fasern als Unterwasserkabel eingesetzt werden und ein Unfall zu einem Bruch des Kabelmantels
führen sollte, so daß Meerwasser in das Kabel eintritt, wird die optische Faser unter einen Druck gesetzt, der
proportional zur Tiefe des Wassers, in dem das Kabel verlegt ist, zunimmt. Optische Fasern müssen daher
auch gegenüber Drucken von mehr als 100 kg/cm2 beständig sein. Entsprechende Untersuchungen haben
ergeben, daß die Übertragungsverluste bei den Fasern A, B und C bei einem Wasserdruck von mehr als
100 kg/cm2 zunehmen, wobei die Zunahme der Übertragungsverluste
proportional zur Zunahme des Druckes ist. Da der Wasserdruck in allen Richtungen auf die optische
Faser einwirkt, führt rile geringste Inhomogenität in dem Überzug wahrscheinlich zu einer Mikrobiegung. Daraus
läßt sich schließen, daß die erhöhten Übertragungsverlus'.e bei -40" C und bei einem Wasserdruck von mehr als
100 kg/cm2 den gleichen Mechanismen, nämlich der Entstehung einer Mikrobiegung als Folge des Klemmeffektes
des sekundären Überzugs auf den Faserkern,
zuzuschreiben sind Wenn dies zutrifft, kann die durch
einen Klemmelfekl her.orgerufcnc Mikrobiegung vermindert
werden, entweder dadurch, daß man als Material
zur Herstellung der Put ferse hl c hl gemäß Fig. 2 ein solche1,
verwendet, das cncn n<
>ch kleineren Younizschcn Modul hat. "der tlali n\in die Dicke tier Putferschicht
erhöht. Wenn nun der Youngsche Modul des Materials für die Pufferschicht extrem stark herabgesetzt wird, löst
sich die durch Extrudieren aufgebrachte Pufferschicht bei mechanischen Kontakten von dem primären Überzug
ab. Die Verstärkung der Pufferschlcht führt andererseits
zu einer Herabsetzung der Herstellungsgeschwindigkeit der optischen Fasern oder es muß die Produktionsanlage
vergrößert werden.
Aus den DE-OS 25 12 312, 27 23 587 und 2724 155
ίο sind optische Fasern bekannt, die jeweils einen Überzug
aus Polylaurinlactam bzw. Polyundecyllactam aufweisen,
deren Elastizitätsmodul bei Zimmertemperatur zwischen 200 bis 1000 kg/cm2 liegen.
In den DE-OS 29 14 555 und 29 47 942 werden optische
Fasern vorgeschlagen, die aus einem Glasfaserkern und mehrschichtigen Hüllen aus verschiedenen Materialien,
beispielsweise einem Polyamid und einem üblichen Silicon, bestehen.
Auch diese bekannten optischen Fasern weisen aber die vorstehend beschriebenen Mängel auf.
Aufgabe der Erfindung war es daher, Glasfasern zur
Lichtübertragung, d. h. optische Faser... zu entwickeln, die außerordentlich geringe Ubertragungsve· iuste aufweisen,
und deren Übertragungsverluste auch dann nicht zunehmen, wenn sie Temperaturen von unter - 40° C
und Wasserdrucken von mehr als 100 kg/cm2 ausgesetzt
sind.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst werden kann mit einer Glasfaser zur
je Lichtübertragung (nachstehend als optische Faser
bezeichnet) mit einem primären Überzug, einem thermoplastischen Harzüberzug und einer Pufferschicht zwischen
dem primären Überzug und dem thermoplastischen Harzüberzug, die dadurch gekennzeichnet ist. daß
der primäre Überzug aus einem Phenylpolysiloxan mit einem Brechungsindex von mindestens 1,458 besieht,
daß die Pufferschicht aus einem eine Trifluoralkylgruppe enthaltenden aushärtbaren Organopolysiloxan oder
Dimethylpolysiloxan besteht und daß der thermoplastisehe
Harzüberzug aus einem Polyamid besteh;, das ;inen Elastizitätsmodul Im Temperaturbereich von 20 bis 23° C
von etwa 2000 bis etwa 8000 kg/cm2 aufweist.
Die erfindungsgemäße optische Faser weist stabile Transmissionseigenschaften selbst bei Temperaturen
unter -4O0C und bei Drucken über 100 kg/cm2 auf,
wobei die Zusammensetzung und Reihenfolge der Überzüge, aus der die Hülle der optischen Faser besteht,
kritisch ist.
Mit dem Aufbringen eines primären Überzugs aus einem modifizierten Silikon, d. h. einem Phenylpolysiloxan mit einem Brechungsindex von mindestens 1,458, und einer Pufferschicht aus einem üblichen Silikon, nämlich einem eine Trifluoralkylgruppe enthaltenden härtbaren Organopolysilox-.n oder Dimethylpolysiloxan, in der ^eiannten Reihenfolge Ist es erfindungsgemäß erstmals gelungen, die beim Aufbringen eines Silikonüberzugs mit einem IVechnungslndex von üblicherweise weniger als 1,42 auf eine optische Glasfaser auftretenden Probleme (hohe Transmissionsverluste) zu lösen. Darüber hinaus ist es damit auch möglich, die Kosten für das Aufbringen voii Silikonüberzügen zu senken, da erfindungsgemäß der modifizierte Silikonüberzug, dessen Herstellungskosten bis zu zehnmal höher sind als d'cienigcn eines üblichen Sllikonüber/.ugs, nur verhältnismäßig
Mit dem Aufbringen eines primären Überzugs aus einem modifizierten Silikon, d. h. einem Phenylpolysiloxan mit einem Brechungsindex von mindestens 1,458, und einer Pufferschicht aus einem üblichen Silikon, nämlich einem eine Trifluoralkylgruppe enthaltenden härtbaren Organopolysilox-.n oder Dimethylpolysiloxan, in der ^eiannten Reihenfolge Ist es erfindungsgemäß erstmals gelungen, die beim Aufbringen eines Silikonüberzugs mit einem IVechnungslndex von üblicherweise weniger als 1,42 auf eine optische Glasfaser auftretenden Probleme (hohe Transmissionsverluste) zu lösen. Darüber hinaus ist es damit auch möglich, die Kosten für das Aufbringen voii Silikonüberzügen zu senken, da erfindungsgemäß der modifizierte Silikonüberzug, dessen Herstellungskosten bis zu zehnmal höher sind als d'cienigcn eines üblichen Sllikonüber/.ugs, nur verhältnismäßig
h5 dünn z.u sein braucht, um die ihm zugedachte Funktion
zu erfüllen D. h.. das Aufbringen eines verhiiltnisniM!}!«
dünnen primären Überzugs aus einem modifizierten !jilikon
und das anschließende Aufbringen einer dickeren
Schicht aus einem üblichen Silikon lsi wirtschaftlicher
.ils das Aufbringen eines ein/igen Überzugs aus einem
Silikon, das modifiziert woriLn Ist. um den Brechungsindex
In der gewünschten Weise /u erhöhen.
Bei dem zur Herstellung des thermoplastischen Harz- r>
Überzugs verwendeten Polyamid handelt es sich vorzugsweise um ein Polyamldcopolymcrisai, Insbesondere ein
solches, das wenigstens 80 Gew.-τ Laurlnlactametnheiten
enthält.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung han- in
delt es sich bei dem Polyamid um ein Polyamidgemisch,
insbesondere ein solches, das wenigstens 80 Gew.-1U
Polylaurlnlactam enthalt, speziell um ein solches, das
wenigstens 80 Gew.-% eines Laurinlaclamcopolymerisats enthalt. ti
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen nilher erläutert. Dabei zeigt
Flg. I bis 3 Querschnittsansichten von drei verschiedenen
Typen herkömmlicher optischer Fasern (Typen .·!.
η ι y-"\. w
M UIIU K. /, tu
Flg. 4 eine graphische Darstellung der Temperaturabhanglgkeit
der Übertragungsvcrluste bei verschiedenen Typen optischer Fasern; und
Flg. 5 eine graphische Darstellung der Druckabhängigkeit
(Wasserdruck) der Übertragungsverluste bei verschiedenen Typen optischer Fasern.
Der hler angegebene Elastizitätsmodul kann nach Standardverfahren £ur Prüfung der Zugfestlgkeitseigenschaften
von Kunststoffen gemessen werden, beispielsweise nach dem ASTM-Standardverfahren D 738-64 T jo
unter Anwendung einer Geschwindigkeit B von 0,51 bis
0,64 cm/mln und unter Verwendung einer zylindrischen Polyamidprobe mit einem Außendurchmesser von
0,9 mm und einem Innendurchmesser von 0.4 mm, hergestellt durch Entfernen der Glasfaser mit der darauf auf- η
gebracht Slllkonharzschlcht von der beschichteten Faser gemäß dem welter unten beschriebenen Beispiel I.
Die erfindungsgemäße optische Faser weist stabile Übertragungseigenschaften auf. wobei die Übertragungsverluste
auch dann nicht zunehmen, wenn sie einer Temperatur von unter - 40° C und einem Wasserdruck
von mehr als 100 kg/cm2 ausgesetzt ist. Das läßt sich dadurch erklären, daß vermutlich die Klemmkraft r des
sekundären Überzugs (aus dem Polyamid), die auf den Faserkern einwirkt, proportional zum Produkt aus der
Dehnung ε und dem Elastizitätsmodul E des Polyamids ist. Die Dehnung f. ist ihrerseits proportional zum Produkt
aus dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polyamids und der Temperaturdifferenz, wenn die optische
Faser einer tiefen Temperatur ausgesetzt wird, bzw. proportional zum Druck, wenn sie einem hohen Wasserdruck
ausgeseti: wird. Es ist daher unmöglich, den Wert für ε zu ändern, um die Klemmkraft herabzusetzen. Es
ist aber möglich, den Elastizitätsmodul des Polyamids so zu ändern, daß bei einer gegebenen Dehnung ein Polyamid
mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 8000 kg/cm2 eine Klemmkraft erzeugt, die zu klein ist, um
eine Mikrobiegung hervorzurufen.
Erfindungsgemäß wurden verschiedene optische Fasern hergestellt, bei denen der Elastizitätsmodul des
Polyamids geändert wurde. Dabei zeigte sich, daß ein Polyamid mit einem Elastizitätsmodul von weniger als
8000 kg/cm2 eine optische Faser ergibt, bei der die Zunahme der Übertragungsverluste weniger als 0.5
dB/km betragen, wenn sie einer Temperatur von weniger 6£ als - 60° C bzw. einem Wasserdruck von mehr als 600
kg/cm2 ausgesetzt wird. Der Elastizitätsmodul des Polyamids sollte andererseits nicht weniger als 2000 kg/cm2
betragen, da sonst der PolyamidUbcr/ug zu welch wird,
um als Schutzschicht zu wirken I)Ie Starke des PoIvamidOhcrzugcs Ist nicht von entscheidender Bedeutung:
es Ist jedoch schwierig, einen Überzug einer Stärke von
weniger als 50 (im durch Schmelzextrudleren herzustellen.
Andererseits dürfte ein Polsanildüberzug mit einer
Stärke von mehr als etwa 2 bis etwa 3 mm keine zusätzlichen Vorteile bieten.
Beispiele IUr crfindungsgcmäl) verwendbare Polyamide
sind Polycaprolactani. l'olyOlexamethylendlaminoadiplnsäurclactam).
PoIyI hcxamcihylcndiaminoschaclnsäurelaclam).
Polyundeeyllactam und Pol>laurlnlactam.
Copolymerisate lieser Polyamide, Gemische dieser Polyamide, gegebenenfalls unter Zusatz, von Agenden zum
Schutz gegen Alterung, Füllstoffen, Weichmachern und Kohlenstoff einzeln oder als Gemisch. Besonders bevorzugt
verwendete Polyamide sind Polyamldcopolymerisate, z. B. Caprolactam/Laurlnlaciam-Copolymerisate.
Hexamethylendlaminoadlpinsäurelactani/I.aurlnlactani-
merlsate. Caprolactam/Ilexamelhylendlamlnoadiplnsäurelactam-Copoly
merlsate, Caprolaclam/Undecyllaetam-Copolymerisate und Hexamethylendiamlnoadlpinsäurelactam/Undecyllactam-Copolymerlsate
sowie Terpolymerlsate aus drei der obengenannten Polyamidarten. Besonders bevorzugt vet wendet werden Copolymerisate,
die hauptsächlich aus Undecyllactam- oder Laurinlactam-Elnhelten
aufgebaut sind. Besondjrs bevorzugt sind Poly, i'nidcopolymerlsate, die wenigstens 80 Gew-%
Laurinlactameinheiten enthalten. Bevorzugt sind auch
Gemische aus Polyamiden, die wenigstens 80 Gew,-%
Polylaurinlactam oder wenigstens 80 Gew.-v, eines Laurlnlactam-Copolymerlsats enthalten. Diese Copolymerisate
enthalten weniger Feuchtigkeit und weisen eine höhere Witterungsbeständigkeit auf als Polycaprolactam
und Polydiexamethylendlaminoadiplnsäurelactam) und sie eignen sich daher besonders gut als Beschlchtungsmaterial
für optische Fasern, deren Festigkeit unter der Einwirkung von Feuchtigkeit abnehmen kann.
Der primäre Überzug der erfindungsgemäßen Glasfaser besteht aus einem härtbaren Phenylpolyslloxan oder
Phenylpolysiloxangemlsch mit einem Brechungsindex von mindestens 1,458, d. h. der größer ist als derjenige
des Glasmaterials. Das erfindungsgemäß verwendbare Phenylpolysiloxan ist gekennzeichnet durch die Polysilo.xanbindung
Si-O-Si und Phenylgruppen als Substltuenten In der Seitenkette. Geeignete Phenylpolysiloxane
bzw. Phenylpolysiloxangemische sind solche, die aufgebaut sind aus
= ch4- o—si
C6H,
I
ο—si—
ο—si—
H,C = CH--O — Si
C6H,
C6Hj
C0H5
= CH2
O — Si-
C6H5
CH=CH2,
oder
Il C-CH —
Ο —Si
R
Ο —Si —
-CU -CII,
worlr· R eine gegebenenfalls substituierte einwertige
Kohlen-.vasserstoffgruppe ohne allphatlsche Unsättlgung
darstellt,
M) einem Organohydrodlenpolyslloxanan'.ell, In dessen
Molekül wenigstens drei Wasserstoffatome direkt an ein
Slllclumatom gebunden sind und das In einem Mengenanteil darin enthalten Ist, der ausreicht, um 0,7 bis 5 derartige Wasserstoffatome pro Vlnylgruppe des Bestandteils (I) zu liefern, und
Hi) einem katalytlschen Anteil einer Platinverblndung.
Beispiele für geeignete Platinverbindungen sind solche, die mit den beiden obengenannten Bestandteilen (i) und
(II) gut verträglich sind, wie τ. B. ein Oleflnkomplex oder
eine Chlorplatinsäure. In der ein Teil des Chlors durch einen Alkohol, einen Aldehyd oder ein Keton ersetzt sein
kann.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des gehärteten Produkts und der DünnflUssigkelt des Gemisches
können die genannten drei Bestandteile mit einem Organopolyslloxangemisch kombiniert werden, das
(CH2=CH)R2SiO05, RiSIO0., und SlO2 umfaßt, wobei R
eine gegebenenfalls substituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ohne aliphatisch^ Unsättigung darstellt,
worx( das Molverhältnis zwischen der Summe von
(CH2=CH)R2SlO05 und R3SlO0.5 zu SlO2 Innerhalb des
Bereiches von 0,5 bis 2,0 liegt und der Mengenanteil der Vinylgruppen innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 3
Gew.-% liegt. Der Phenylgehalt dieses Phenylrolysiloxangemlsches kann so eingestellt werden, daß der Brechungsindex mindestens 1,458 und höchstens 1,52
beträgt.
In den oben angegebenen Formeln stehen m und η für
positive ganze Zahlen, so daß das Phenylpolyslloxangemlsch den gewünschten Brechungsindex und eine Viskosität bei 250C von 50 bis 100 000 cSt, vorzugsweise von
1000 bis 10 000 cSt, hat. Geeignete Phenylpolyslloxangemlsche sind im Handel erhältlich.
Die Dicke der primären Schicht der erfindungsgemäßen optischen Faser beträgt vorzugsweise etwa 10 bis
etwa 30 μην
Die Pufferschicht der erfindungsgemäßen optischen Faser, die sich zwischen dem primären Überzug und dem
thermoplastischen Harzüberzug befindet, kann entweder aus einem eine Trlfluoralkylgruppe enthaltenden härtbaren Organopolyslloxan oder Dlmethylpolyslloxan bestehen. Beide Materialien weisen eine hohe Wärmebeständigkeit, eine hohe Losungsmittelbeständigkeit und eine
hohe Ölbeständlgkelt auf, ihr Brechungsindex liegt jedoch Im allgemeinen unter 1,42. Der Brechungsindex
der Pufferschicht Ist aber nicht von besonderer Bedeutung. Das zur Herstellung der Pufferschicht verwendete
Organopolysiloxan hat vorzugsweise eine Viskosität bei
25° C von etwa 50 bis etwa 100 000 cSt, Insbesondere von
1000 bis 10000 cSt. Die PufTerschlcht kann auch einen
Füllstoff, beispielsweise Rauchquarz, gefälltes Siliciumdioxid, Alumlnlumslllkat, Quarzpulver, Quarzglas,
Diatomeenerde oder Kieselgur, CaJclumcarbonat, Titandioxid und Kohlenstoffruß, enthalten. Der Anteil der
Füllstoffe in der Pufferschicht ist vorzugsweise so begrenzt, daß der Youngsche Modul der Pufferschicht
0,5 kg/mm2 nicht überschreitet. Die Dicke der Pufferschicht betrügt vorzugsweise 50 bl<: ?00 um.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
näher erläutert.
ί In jedem der folgenden Beispiele wurde als optische
Fiiser eine Multlmnde-Faser verwendet, die durch chemisches Bedampfen hergestellt worden war und einen
Kerndurchmesser von 50 [im. einen Außendurchmesser von 125μιιι und ein spezifisches Brechungsvermogen
in von I% aufwies. Nach dem Spinnen wurde die optische
Faser mit einem Phenylpolyslloxan mit einem Brechungsindex von 1,52 und einem Youngschen Modul
von 0,2 kg/cm2 in einer Dicke von 20 um beschichtet
und gehärtet zur Herstellung eines primären Überzugs,
anschließend wurde eine 100 um dicke Pufferschicht aus
einem Organopolyslloxan mit einem Brechungsindex von 1.41 und einem Youngschen Modul von 0,2 kg/cm2 aufgebracht. Das dabei erhaltene Produkt wird in den
folgenden Beispielen als »optische Faser« bezeichnet.
UClSpICl I
Unter Verwendung eines Schneckenextruders wurde eine optische Faser mit einem thermoplastischen Harz
beschichtet, das hauptsächlich aus einem Laurinlac
tam/ß-CaprolactamCopolymerlsat bestand, wobei das
Gewichtsverhältnis von Laurinlactamelnheiten zu Caprolactamelnhelten etwa 8 : 2 betrug, bis der Außendurchmesser der optischen Faser 0,9 mm betrug. Der aufgebrachte Harzüberzug hatte einen Elastizitätsmodul E von
4000 kg/cm2. Bei dem verwendeten Extruder handelte es
sich um ein handelsübliches Produkt, In dem das Extrusionsrohr mit Wasser von Raumtemperatur in einem
Abstand von 30 cm vom Kreuzkopf gekühlt wurde.
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt zur Herstellung einer optischen Faser mit einem thermoplastischen Harzüberzug aus einem Polyamid, das hauptsächlich aus Polylaurinlactam bestand, dessen Außendurchmesser 0,9 mm betrug. Der thermoplastische
Harzüberzug hatte einen Elastizitätsmodul von 12 000 kg/cm2.
Das In Beispiel 1 verwendete thermoplastische Harzgemisch wurde mit dem In Beispiel 2 verwendeten thermoplastischen Harzgemisch unter Einhaltung verschiedener Mischungsverhältnisse gemischt zur Herstellung
von drei thermoplastischen Harzgemischen mit einem
Elastizitätsmodul von 6000 kg/cm2, 8000 kg/cm2 bzw. 10 000 kg/cm2 (nachstehend werden diese thermoplastischen Harzgemische jeweils mit a, b und c bezeichnet).
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt zur Herstellung von optischen Fasern mit einem Außen
durchmesser von 0,9 mm, die jeweils einen thermoplasti
schen Harzüberzug aus den drei Harzgemischen a, b und c aufwiesen. Die dabei erhaltenen optischen Fasern werden nachstehend als Fasern a, b und c bezeichnet.
Bei 500 m langen Stücken der so hergestellten optl
sehen Fasern wurden unter Verwendung einer Leucht
diode mit einer Weilenlänge λ von 0,83 um die Lichtverluste bestimmt. Während der Messung wurden die optischen Fasern auf einem Methanol/Trockenels-Kühlmlttel oder in einem Druckkessel angeordnet zur Bestlm-
mung ihrer Tieftemperatureigenschaften bzw. ihrer
Beständigkeit gegen Einwirkung von Druck.
Die Tieftemperaturcharakteristik jeder optischen Faser Ist In der Fig. 4 der beiliegenden Zeichnungen darge-
stellt, wahrend die hydraulische Druckeharakterisllk
jeder Faser in der F I g. 5 dargestellt ist. Die Werte für die
beiden Charakteristiken sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.
Aus dieser Tabelle gehl hervor, daß die Lichtverluste
als Folge der Fxtrusion des Polyamidüberzugs bei jeder
optischen Faser weniger ,ils 0.2 dB/km betrugen, somit
Innerhalb der MeiJgenauIgkelt lagen. Aus der FIe I und
der nachstehenden Tabelle geht ferner hervor, daß die optischen Fasern gemäß Beispiel 1, gemäß Beispiel 3 a
und gemäß Beispiel 3 b eine Zunahme der Llchiverluste
bei - 60" C von weniger als 0.5dB/kn'. aufwiesen, v>mii
deutlich besser waren als die optischen Fasern gemalt Beispiel 2 und gemäß Beispiel 3 c. bei denen eine
Zunahme der Lichtverluste von etwa 3 dB/km auftrat.
Die Werte für die Wasserdruckcharakteristik in der Fig. 5 und In der nachstehenden Tabelle zeigen, daß die
Zunahme der Lichtverluste bei den optischen Fasern gemäß Beispiel 1. gemäß Beispiel 3 a und gemäß Beispiel
3 b innerhalb der Meßgenauigkeit von + 0.2 dB/km
lagen, selbst wenn die optischen Fasern einem Wasserdruck
von fiOO kg/cm1 ausgesetzt wurden.
Faser
Elastizitätsmodul ds:; Polyamids
Änderung
der I ichtverluste
aufgrund
der I-xlrusion
Änderung
der Lichtvcrliisic
bei -4O0C
Änderung der l.khturluste
hei einem Wasserdruck vim WlO kü/cnv'
Beispiel 3a
Beispiel 3b
Beispiel 3c*)
Beispiel 2*)
Beispiel 3b
Beispiel 3c*)
Beispiel 2*)
6 000 kg/cm2
8 000 kg/cm:
10 000 kg/cm-
12 000 kg/cm-
-0.12 dB/km + 0.16 dB/km
-0.02 dB/km + 0,08 dB/km + 0.32 dB/km
+ 0.38 ilB/km
+ 2.0 dB/km
+ 2.9 dB/km
+ 0.38 ilB/km
+ 2.0 dB/km
+ 2.9 dB/km
+ 0.18 dB/km + 0.20 dB/km + 2.10 dB/km
+ 3.7 dB/km
*) V'ergleichswcrte
Claims (6)
1. Glasfaser zur Lichtübertragung mit einem primären Überzug, einem thermoplastischen Harzüberzug
und einer Pufferschicht zwischen dem primären Überzug und dem plastischen Harzüberzug, dadurch
gekennzeichnet, daß der primäre Überzug aus einen Phenylpolysiloxan mit einem Brechungsindex
von mindestens 1,458 besteht, daß die Pufferschicht aus einem eine Trlfluoralkylgruppe enthaltenden aushärtbaren
Organopolysiloxan oder Dimethylpolyslloxan besteht und daß der thermoplastische Harzüberzug
aus einem Polyamid besteht, das einen Elastizitätsmodul im Temperaturbereich von 20 bis 23°C von ·5
etwa 2000 bis etwa 8000 kg/cm2 aufweist.
2. Glasfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polyamid um ein PoIyamidcopolymerisat
handelt.
3. Glasfaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ujß das Polyamldcopolymerisat wenigstens
80 Gew.-ΐ Laurinlactam-Einhcitcn enthält.
4. Glasfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polyamid um ein Polyamidgemisch
handelt.
5. Glasfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyarr.idgemlsch wenigstens
80 Gew.-*. Poiyiaurinlactam enthält.
6. Glasfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidgemisch wenigstens
80 Gew.-% eines Laurlnlactamcopolymerisats enthält.
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