DE3151198A1 - "verfahren zur herstellung einer glasfaser fuer die lichttransmission" - Google Patents

"verfahren zur herstellung einer glasfaser fuer die lichttransmission"

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Description

GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAiR & PARTNER
PATENTANWÄLTE
N WaTmNT ΛΤΤΟΛΝβΥ* A. GRÜNECKER, M.M OR M. KINKELOEY. am.-—χ OR Vf. STOCKMAIR. am.-n.-mt DR K. SCHUMANN. DK.W·
P. M JAKOB, m.«
OR G. BEZOLD. cm. ^CU W. MEISTER, on-·«! H. M)LOERS. twv-·« OR H MCYEÄ-PLATH. o»u*«
SSOO MÜNCHEN 32 «a
23. Dezember I981
P 16 909
MIPPOM TELEGRAPH & TELEPHONE PUBLIC CORPORATION No. 1-6, Uchisaiwai-cho 1~ehome9 Chiyoda~ku, Tokyo* Japan und
SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD. Wo« 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku,
Osakas, Japan
erfahren sur Herstellung einer Glasfaser für die Lichttransmission
beteifft ©in Hochgeschwindigkeitsverfah-
elaer Glasfaser für die Lichttransmission
■bekanntes Verfahren zur Herstellung einer optischen ϊε b@gfe©fefe darin f daß stierst eine Vorform zn einer ausgesogen wirdg, wenn dies® in. einem Widerstands-
einem C02-Laser oder
^/^/"Simtma ; - geschmolzen wird,
di® Faser mit einer Harsmasse beschichtet wird, sie mit einem anderen festen Gegenstand in Konkosaatg woraa sich die Aushärtung des Harzüberzugs
(vglβ Z9Bi die japanische Patentanmeldung 100 734/76j «©bei die Abkürzung OPI'angibt,
daß es sich dabei um eine ungeprüfte publizierte japanische Patentanmeldung handelt). Dieses Beschichtungs-5
verfahren wird allgemein als Tandemprimärbeschichtungsverfahren bezeichnet, das für industrielle Zwecke mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden muß. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die folgenden drei Voraussetzungen erfüllt sein;
Erstens muß der Harzüberzug innerhalb einer kurzen Zeitspanne ausgehärtet werden. Es ist. bekannt, daß eine Geschwindigkeit von mindestens mehreren 100 m/min dadurch erzielt werden kann, daß man den konventionellen Elektroofen durch einen IR-Bildofen oder UV-Bestrahlungsofen ersetzt;
die zweite Voraussetzung geht zurück auf die Tatsache, daß dann, wenn die Vorform mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min oder mehr bei etwa 2000 C ausgezogen wird,
die Faser einer mit einem Harz gefüllten Beschichtungs-25
vorrichtung zugeführt wird, bevor sie auf etwa Raumtemperatur abgekühlt ist, so daß die Harzmasse in der Beschichtungsvorrichtung zersetzt wird oder aushärtet. Es
muß daher irgendeine Kühleinrichtung zwischen dem Zieh-30
ofen und der Überzugsauftragseinrichtung vorgesehen sein.
In der japanischen Etentanmeldung (OPI) Nr. 10 470/80 ist ein Beispiel für eine solche Kühleinrichtung beschrieben, durch die ein gasförmiges Kühlmittel (z.B. flüssiger Stickstoff") strömen gelassen wird, um die Faser auf etwa Raumtemperatur abzukühlen. Dieser Gedanke der Verwendung eines gasförmigen Kühlmittels bringt je-
2Probleme mit sieh! sum'einen hat das Gas wegen seiner geringen Wärmekapazität nur einen geringen Kühlef- £@kt und @s muß daher in einer riesigen Volumenmenge angewendet %?©rdenö um die Faser auf die gewünschte Tempe, und gum anderen enthält dieses Gas in. <b±u® . Spuremesge Feuchtigkeit 9 die die Festigk©it d©r Fas<sr
die dritte Voraus ststsaag ist di©$ daß die Ungleichmäßig-Tke&t des H&rzübfsrziigs auf der Oberfläche der optischen
., j. Faser als Folge d©s relativen Sehtapf es zwischen der op-ίο ° .
tischen Fas©r und der Harzmasse b©ia Beschichten der Faser lit ®ia©r hohen Geschwindigkeit von beispielsweise sa/mi» @d©r mehr mimimal gehalten werden muß.
Ziel der vorliegendiSB, Erfindung ist es.daher, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser zu entwikkeln, bei dem ©im neues Kühlver£ahr@n angewendet wird,
welches das Hochg©schwiiidigk(sits™Auasiehen einer opti-25
ist eim Verfahren zur Hersteleiner optischen Fasers bei dem eine Faser, die aus einer Glas^Vorform ausgezogen worden ist, mit einer Harzmasses die durch Wärme- ultraviolette Strahlen oder Elektronenstrahlen härtbar ist9 beschichtet und dann gehärtet wirdg das dadurch gekennzeichnet ist, daß die ausgesogen© Faser^ bevor sie mit ©in©m anderen festen Gegenstand in Kontakt koraatj, gekühlt wird, indem man sie durch ©ine Kühleinrichtung hindurchleitet, die mit einem
Temperaturen nicht aushärtet.
Durch Kühlen der Faser mit dem nicht-reaktionsfähigen flüssigen Material und anschließendes Aufbringen einer Harzmasse in Form einerSchicht und Aushärten derselben auf der Faser kann eine gewünschte optische Faser mit einer Ziehgeschwindigkeit von 100 m/min oder mehr erhalten werden, ohne daß ihre Festigkeit abnimmt (wie dies häufig der Fall ist, wenn ein Feuchtigkeit enthaltendes Gas als Kühlmittel verwendet wird)·
Beim Beschichten der Faser mit der Harzmasse ist es bevorzugt, daß die Harzmasse in einer Überzugs-Auftragseinrichtung mittels einer geeigneten Einrichtung, wie z. B. einer oder mehreren Pumpen, unter Druck zum Fließen gebracht wird, um den Unterschied in bezug auf die relative Geschwindigkeit zwischen der die Überzugsauftrags« einrichtung passierenden Faser und der Harzmasse in der Überzugs-Auftragseinrichtung minimal zu halten. 25
Eine Ausführungsform der Überzugsauftrags einrichtung, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt, in der eine mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Faservorform in einem Zidßfen 2 bei etwa 2000°C ausgezogen wird zu einer Faser mit einem Außendurchmesser von etwa 150 pm, die durch eine Kühleinrichtung 3 geleitet wird, in der sie auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wird. Die gekühlte Faser wird in eine Überzugsauftragseinrichtung 6 eingeführt, in der sie mit einem Harzüberzug versehen wird, der in einem Härtungsofen 7 gehärtet
b h
nicht-reaktionsfähigen flüssigen Material gefüllt ist, bei dem es sich um das gleiche wie die Harzmasse handelt, das jedoch frei ist von jeglicher Verbindung aus der Gruppe Härtungsmittel j Vernetzungsmittel t Härtungskatalysator , Härtungsbeschleuniger 9 Sensibilisierungsmittel . und reaktionsfähiges Verdünnungsmittel, und daß dann die Faser mit der Harzmasse beschichtet und gehärtet wird.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung9 die das erfindungsganäße Verfahren in schematischer Form darstellt, näher erläutert·
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faserg bei dem eine Vorform ausgezogen wird, beispielsweise in einem Widerstandsofen, in einem Hochfrequenzofen oder unter Anwendung anderer ltfärraequellens wie z.B. einer Knallgas ((^AO-Klam- . me oder eines CO^*-Lasers, und die Faser mit einer härtbaren Harzmasse beschichtet wird, bevor sie mit einem
anderen festen Gegenstand in Kontakt kommt, woran sich die Aushärtung des Harzuberzmgs anschließt. Bevor die ausgezogene Faser in die Überzugs-Auftragseinrichtung eingeführt wird, wird sie durch eine Kühleinrichtung hindurchgeführt, die mit einem "nicht-reaktionsfähigen flüssigen Material" gefüllt ist, das im wesentlichen aus dem gleichen Material wie die Harzmasse besteht, das jedoch frei von einer Verbindung aus der Gruppe Härtungsmittel, Vernetzungsmittelj Härtungskatalysator, Härtungsbeschleuniger, Sensibilisierungsmittel und reaktionsfähiges Verdünnungsmittel ist und das bei erhöhten
wird, und die Faser 9 mit dem darauf befindlichen gehärteten Harzüberzug wird von einer Aufwickeleinrichtung 8 aufgenommen. In der Kühleinrichtung 3 bildet das "nichtreaktionsfähige flüssige Material" einen Konvektionsstrom, der die den Kühler (angezeigt durch Pfeile) passierende Faser kühlt und eine dünne Schicht des flüssigen Materials haftet an der Faser und wird durch eine öffnung im Boden der Kühleinrichtung in die Überzugsauftragseinrichtung mitgeschleppt· Das flüssige Material derKühleinrichtung wird durch Rückführung in einen Wärmeaustauscher 5 gekühlt. Das nicht-reaktionsfähige flüs-
sige Material in der Kühleinrichtung 3 wird vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Pumpen unterDruck zum Fliessen gebracht, so daß es in die gleiche Richtung fließt, wie die die Kühleinrichtung passierende Faser. Auf diese
Weise kann eine effektive Kühluig erzielt werden durch Verhinderung des Transports ; zwischen dem flüssigen Material und der Faser als Folge der Abnahme der Viskosität des flüssigen Materials, die auftritt, wenn das flüssige Material mit der Faser mit einer hohen Temperatur in Kontakt kommt.
Die öffnung an der Bodendüse der Kühleinrichtung 3 und der überzugsauf tragseinrichtung 6 weist einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als derjenige der hindurchgeführten Faser und der Durchmesser der Öffnung kann so festgelegt werden,- daß praktisch keine Flüssigkeit daraus austritt unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie z.B. des Faserdurchmessers, der Viskosität und der Oberflächenspannung des flüssigen Materials oder der Harzmasse, der Fasergeschwindigkeit und
Es ist erwünscht, daß die die Kühleinrichtung passierende optische Faser mit keinen anderem Material als dem "nichtseaktionsfähigen flüssigen Material" in Kontakt kommt. lim© Abaatas Ά@χ Meng© des "nicht-reaktionsfähigen f lüssig@a Materials88 als Folge des Anhaftens an der Faser korapeasiisrt durch eine zusätzlich® Zufuhr aus einer
Beschickungseinrichtung 4» Auch eine Abmsjhm® der Menge der Harssmasse in der übersugsauftrags- ©iariehtaag S5 die beim Beschichten der Faser auftritt, kaaa kompensiert werden durch eine zusätzliche Zufuhr aus dimer automatischen Beschickungseinrichtung 10*
Das ©rfindtmgsgeaäß als Kühlmittel verwendete "nicht-20
reaktionsfähige flüssig© Material98 ist das gleiche wie di© Harsmass®p mit des· die Faser beschichtet wird, jedoch mit d©r Attsna1hm©9 daß es frei von. einer Verbindung istsp welche die Äusbärtung des Harsses katalysiert,·
ausgewählt aas der Gnapps Vernetzungsmittel 9 Härtungs-
p Härtongskatalysator^ Hartuagspromotor,' Sensibi- ! umd r©aktioasfäMg@s Verdünnungsmittel, das sur Einleittmg der Mrtuiagsreaktion erforderlich so daß das Mnicht-reaktionsfähige flüssige Material" an ü<3.r Faser haften kann raid in die Üb©rsugsauftragseinrichtung eintreten kann^ ohne daß dadurch ein nachtei-
Bei der Harguass@9 mit der die Faser "beschichtet wird und' die ausgehärtet wirdj, handelt es sich um ein oder mehrere reaktionsfähige Monomere $ die bei gewöhnlichen
eintreten kann, ohne irgendeinen nachteiligen Effekt hervorzurufen, und die Faser wird mit einem sehr guten Harz beschichtet, bevor sie mit einem anderen festen Gegenstand in Kontakt kommt· Erfindungsgemäß kann daher eine optischeFaser mit einer ausgezeichnetem Festigkeit hergestellt werden·
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte spezifische Aus führungs form näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständ· lieh,- daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden kann, ohne daß dadurch der Bahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird·
no
Temperaturen, beispielsweise bei Raumtemperatur, flüssig sind, und sie enthält mindestens eine Verbindung,- ausgewählt aus der Gruppe Härtungsmittel, Härtungspromotor, Härtungskatalysator, Vernetzungsmittel, Sensibilisierungsmittel, reaktionsfähiges Verdünnungsmittel 9- Rillstoff und Haftungsmodifiziermittel· Wie oben angegeben, ist das "nicht-reaktionsfähige flüssige Material" das gleiche wie die Harzmasse, sie ist jedoch frei von einer Verbindung, welche die Aushärtung katalysiert, und sie kann weitere Zusätze enthalten, wie z.B. Füllstoffe, Härtungsmodifiziermittel und dgl·, die in der Harzmasse ent-
halten sein können, solange das nicht-reaktionsfähige flüssige Material keine Härtungsreaktion hervorruft, wenn es erhitzt wird.
Zu Harzen, welche die Hauptkomponente der Harzmasse sein können, gehören Organopolysiloxanr(Siliconharz), Polyurethan, Polyester, Polybutadien, Epoxyharz, Polyimid und Polyamidimid, es ist jedoch klar, daß jede beliebige Harzmischung ohne Beschränkung verwendet werden kann, wenn die Harzmischung ohne zusätzliche Materialien, die für die Härtungsreaktion erforderlich sind, beim Erwärmen keiner Härtungsreaktion unterliegt und als Kühlmittel verwendet werden kann·.
Wie oben erläutert, wird erfindungsgemäß eine heiße Faser mit einem Medium gekühlt, das mit Wärme keine Härtungsreaktion hervorrufts wodurch ein Hochgeschwindig-35
keits-Schmelzspinnen von optischen Fasern möglich ist· Ein weiterer Vorteil ist der, daß das Medium an der Faser haften kann und in die Überzugauftragseinrichtung
Leerseite

Claims (2)

1» Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation
Hq.= 1-6, Uchisaiwai-cho 1-chome, Chiyoda-ku,
Tokyos Japan und
2. Sumitomo Electric Industries, Ltd»
Mo» 15s Kitahama 5"Chome, Higashi-ku,
Osakaj Japan
Verfahren zur Herstellung einer Glasfasar für die Lichttransmission
Patentansprüche
¥®rfalireHL zvsx Herstelliang einer optischen Faser, bei (sirae ans einer ^lasvorform gesogene Faser mit einer g, di© durch ¥ärae9 ultraviolette Strahlen oder Elektmmenstrahlen hSxtbar ist^besehichtet und dann gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gezogene Faser«, bevor sie sdt einem anderen festen
in Kontakt kommtg geMihlt wird, indem man sie eine Eühleinrichtung leitet» die mit einem nichtreaktionsfähigen flussigenMaterial gefüllt ist, bei dem es sich um das gleiche Material wie die Harzmasse han-
delt, das jedoch frei von einer Verbindung ist, welche die Härtung des Harzes katalysiert, ausgewählt aus der Gruppe Härtungsmittel, Vernetzungsmittel, Härtungskatalysator, Härtungsbeschleuniger, Sensibilisierungsmittel und reaktionsfähiges Verdünnungsmittel,und daß die Faser dann mit der Harzmasse beschichtet und gehärtet wird»
2. Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse ausgewählt wird aus Organopolysiloxan,-Polyurethan, Polyester, Polybutadien, Epoxyharz, Polyamid und Polyamidimid.
3; Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-reaktionsfähige flüssige Material in der Kühleinrichtung gezwungen wird, in die gleiche Richtung zu fließen wie die die Kühleinrichtung passierende optische Faser.
4, Verfahren nach mindestens einem der_ Ansprüche 1 bis 3j- dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse in einer Überzugsauftragseinrichtung gezwungen wird, in die gleiche Richtung zu fließen wie die die Überzugsauftragseinrichtung passierende optische Faser.
DE19813151198 1980-12-26 1981-12-23 "verfahren zur herstellung einer glasfaser fuer die lichttransmission" Granted DE3151198A1 (de)

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