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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Kabel, das
aus Kunststoffmaterial hergestellt ist (nachstehend als
"Optisches Kabel aus Kunststoffmaterial" bezeichnet).
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Man kennt bisher optische Fasern, die aus
anorganischem Glas hergestellt werden und die in großem Umfang als
optische signalübertragende Medien verwendet werden. Sie
sind jedoch schlecht zu verarbeiten und anfällig gegen
Biegebeanspruchung. Wegen dieser Nachteile der optischen
Glasfasern wurden Versuche unternommen, eine optische Faser, die
aus Kunststoffmaterial hergestellt ist (nachstehend als
"Optische Kunststoffaser" bezeichnet), zu entwickeln. Als
Optische Kunststoffaser kennt man eine Kunststoffaser, die
eine Seele aus einem Polymer mit einem vergleichsweise
großen Brechungsindex und guter Lichtdurchlässigkeit (zum
Beispiel Methacrylpolymere und Polymere auf Styrolbasis),
und eine Hülle aus einem transparenten Polymer mit einem
kleineren Brechungsindex als die Seele (zum Beispiel Fluor
enthaltende Polymere), umfaßt (nachstehend als "blanke
Faser" bezeichnet). Die herkömmliche optische Kunststoffaser
besitzt noch ungenügende Hitzebeständigkeit, so daß ihre
Anwendungen eingeschränkt sind.
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In Hinblick auf vorstehende Umstände haben wir eine
optische Faser mit guter Hitzebeständigkeit und
Lichtdurchlässigkeit vorgeschlagen, die eine Seele aus einem Polymer
umfaßt, das Methacrylsäure-methylester mit 3 bis 40 Gew.%
eines Methacrylesters enthält, dessen Esterteil einen
alicyclischen
Kohlenwasserstoffrest mit 8 oder mehr
Kohlenstoffatomen besitzt, und eine Hülle aus einem transparenten Harz
oder einem Fluorgummi mit einem Brechungsindex, der
mindestens 3% kleiner als der des Seelenpolymers ist (vgl.
EP-A-97325).
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Aufgabe von US-A-4 114 981 ist die Bereitstellung
einer optischen Faser zur Nachrichtenübermittlung, verstärkt
mit einem Hüllmaterial, damit ihr Übertragungsverlust unter
ungünstigen Installationsbedingungen, zum Beispiel in extrem
kalten Gebieten, ebenso wie bei Raumtemperatur, nicht
ansteigt.
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Für die Verwendung der blanken Faser einer optischen
Faser, die die Seele und die Hülle umfaßt, für ein optisches
Übertragungssystem, ist es notwendig, ein optisches Kabel
aus der blanken Faser herzustellen, indem man sie mit einem
Harz ummantelt, nämlich durch Ausbildung einer Schutzschicht
auf ihr. Als ein Beispiel für Kabelherstellungsverfahren
schlägt JP-A-226302/1984 die Beschichtung der blanken Faser
mit einem thermoplastischen Harz wie Polyvinylchlorid vor,
um ein optisches Kabel herzustellen, das verbesserte
Hitzebeständigkeit und mechanische Eigenschaften hat.
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Da jedoch das mit dem thermoplastischen Harz
beschichtete optische Kabel einen hohen thermischen
Schrumpfungsgrad besitzt, leidet es aufgrund der thermischen
Schrumpfung an einem Abfall der optischen Durchlässigkeit,
wenn es an oder nahe einem heißen Ort, wie dem Motorraum
eines Autos oder eines Schiffes, installiert wird. Es verliert
daher bei der praktischen Anwendung an Zuverlässigkeit und
ist als praktisch verwendbares optisches Kabel
unbefriedigend.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung eines optischen Kunststoffkabels mit guten
mechanischen Eigenschaften und guter Lichtdurchlässigkeit,
selbst bei hoher Temperatur, zum Beispiel 80ºC oder höher.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Bereitstellung einer optischen Kunststoffaser mit einem
geringen thermischen Schrumpfungsgrad.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Bereitstellung eines optischen Kunststoffkabels mit
guter Wetterbeständigkeit und chemischer Beständigkeit.
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Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß
durch ein optisches Kunststoffkabel in Form einer Faser
erfüllt, das eine Seelenschicht aus einem Polymer umfaßt, das
Methacrylsäure-methylester mit 3 bis 40 Gew.% Methacrylester
umfaßt, dessen Esterteil einen alicyclischen
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen besitzt, eine
Hüllschicht und eine Schutzschicht aus einem
thermoplastischen Elastomer des Estertyps.
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Kennzeichen des optischen Kunststoffkabels der
vorliegenden Erfindung sind, daß es ohne wesentliche
Abschwächung der Lichtdurchlässigkeit bei hoher Temperatur,
zum Beispiel 80ºC oder höher, bei der die üblichen optischen
Kabel nicht mehr verwendet werden können, verwendet werden
kann und daß es ferner gute mechanische Eigenschaften, wie
Flexibilität, chemische Resistenz und Wetterbeständigkeit
aufweist. Ein thermischer Schrumpfungsgrad des optischen
Kabels der vorliegenden Erfindung kann, nach 240-stündigem
trockenen Erhitzen bei 120ºC, 5% oder weniger betragen.
Derartiges trockenes Erhitzen erfolgt durch Plazierung des
optischen Kabels in einer wasserfreien Atmosphäre eines
geeigneten Gases, üblicherweise ruft unter beliebigem Druck
und 240-stündigem Erhitzen der Atmosphäre mit einem
geeigneten Heizgerät auf 120ºC. Wenn das optische Kabel einen
thermischen Schrumpfungsgrad von mehr als 5% aufweist, dann
neigt die optische Durchlässigkeit zur Abnahme-oder das
optische Kabel verliert die Verbindung mit dem
Verbindungselement. In diesem Zusammenhang wird der thermische
Schrumpfungsgrad nach folgender Gleichung berechnet:
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thermischer Schrumpfungsgrad % = L&sub0; -L/L&sub0;* 100
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wobei L&sub0; eine Länge des optischen Kabels vor dem trockenem
Erhitzen und L eine Länge des optischen Kabels nach dem
trockenen Erhitzen ist.
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Die Seelenschicht des optischen Kabels kann aus einem
Methacrylatpolymer oder einem Polymer auf Styrolbasis sein.
Bevorzugt ist ein Polymer, das Methacrylsäure-methylester
mit 3 bis 40 Gew.% eines Methacrylesters umfaßt, dessen
Esterteil einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 8
bis 20 Kohlenstoffatomen besitzt, da es eine hohe thermische
Stabilität besitzt. Der Methacrylatester, dessen Esterteil
den alicyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20
Kohlenstoffatomen besitzt, kann durch Veresterung von
Methacrylsäure oder deren Chlorid mit einem alicyclischen
einwertigen Kohlenwasserstoff-Alkohol (nämlich einem
einwertigen Alkohol, der sich von einem entsprechenden
alicyclischen Kohlenwasserstoff ableitet) hergestellt werden.
Spezifische Beispiele des alicyclischen einwertigen Alkohols
sind 2, 6-Dimethylcylohexanol, Borneol, Isoborneol,
1-Menthol, Fenchol, p-Menthanol-2, 1-Adamantanol,
3-Methyl-1-adamantanol, 3,5-Dimethyl-1-adamantanol,
Tricyclo[5,2,1,02,6] decan-8-ol und dergleichen. Spezifische
Beispiele der entsprechenden Methacrylester sind
Methacrylsäure-fenchylester, Methacrylsäure-1-menthylester,
Methacrylsäure-bornylester, Methacrylsäure-isobornylester,
Methacrylsäure-1-adamantylester,
Methacrylsäure-3,5-Dimethyl-1-adamantylester, Methacrylsäure-tricyclo [5,2,1,
02,6] dec-8-yl-ester und dergleichen.
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Wenn der Gehalt des Methacrylesters weniger als 3 Gew.%
beträgt, wird die Hitzebeständigkeit der Seele nicht
ausreichend erhöht, obwohl die Seele eine gute Flexibilität
besitzt. Wenn er größer als 40 Gew.% ist, wird die
Flexibilität der Seele nicht so verbessert, obwohl die
Hitzebeständigkeit verbessert wird. Der Methacrylester mit dem
alicyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20
Kohlenstoffatomen in seinem Esterteil hat eine geringere Dämpfung der
Lichtdurchlässigkeit als der mit einem aromatischen
Kohlenwasserstoffrest in seinem Esterteil, so daß das Polymer des
ersteren Methacrylesters breite Anwendung als
lichtdurchlässiges Medium findet. Unter den alicyclischen
Kohlenwasserstoffresten mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen können die, die
mindestens 10 Kohlenstoffatome haben, die Hitzebeständigkeit
des Seelenpolymers wirksam verbessern, während die, die
weniger als 7 Kohlenstoffatome haben, die Hitzebeständigkeit
des Polymers unzureichend erhöhen. Wenn der alicyclische
Kohlenwasserstoffrest mehr als 20 Kohlenstoffatome besitzt,
neigen die mechanischen Eigenschaften des hergestellten
Polymers dazu, sich zu verschlechtern. Ein Polymer aus einem
Methacrylester, dessen Esterteil ein linearer
Kohlenwasserstoff mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen ist, zum
Beispiel Methacrylsäure-n-octyl-ester und
Methacrylsäure-ndodecylester, besitzt unzureichende Hitzebeständigkeit.
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Der Methacrylester kann in der vorliegenden Erfindung
mit einem Acrylsäure-alkylester, in dem der Alkylrest 1 bis
4 Kohlenstoffatome besitzt, copolymerisiert werden. Um dem
Polymer gute Hitzebeständigkeit zu verleihen, sollte der
Anteil des Acrylsäure-alkylesters so klein wie möglich sein,
vorzugsweise 5 Gew.% oder weniger.
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Die Hüllschicht wird aus einem transparenten Harz
oder einem Fluorelastomer hergestellt, das einen
Brechungsindex hat, der mindestens 3% kleiner ist als der des
Seelenpolymers. Wenn der Brechungsindex des Hüllmaterials um
weniger als 3% kleiner ist als der des Seelenmaterials, ist die
Lichtreflexion durch die Hüllschicht klein und die Dämpfung
der Lichtdurchlässigkeit groß. Der Brechungsindex der
Hüllschicht ist praktischerweise 1.42 oder weniger. Das polymere
Hüllmaterial ist vorzugsweise nicht kristallin, sondern
annähernd amorph und hat eine gute Haftkraft am
Seelenmaterial.
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Beispiele für das transparente Harz und das
Fluorelastomer sind Fluorharze, thermoplastische Fluorgummi und
Fluorgummi.
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Spezifische Beispiele der Fluorharze sind
fluorhaltige Acryl- oder Methacryl-Homo- oder Copolymere, die
α-Fluoracrylsäure-fluoralkylester,
α-Fluoracrylsäure-alkylester, Methacrylsäure-fluoralkylester und dergleichen
umfassen und ein fluorhaltiges Homo- oder Copolymer, das ein
Fluorolefin umfaßt. Unter den Polymeren, die
α-Fluoracrylsäure-fluoralkylester,
α-Fluoracrylsäure-alkylester oder Methacrylsäure-fluoralkylester umfassen, sind
die bevorzugt, die das Monomer eines Homopolymers umfassen,
das einen Erweichungspunkt von etwa 50ºC oder höher und
einen Brechungsindex von 1.43 oder weniger besitzt.
Spezifische Beispiele der Fluorolefinpolymere sind
Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen Copolymere,
Trifluorethylen-Vinylidenfluorid Copolymere,
Vinylidenfluorid-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropen Terpolymere und dergleichen.
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Die thermoplastischen Fluorgummi sind Polymere, die
weiche Segmente aus fluorhaltigem Gummi und harte Segmente
aus fluorhaltigen Harzen umfassen und die im Teil des
fluorhaltigen Harzes bei Raumtemperatur physikalisch vulkanisiert
werden können, wonach sie eine gummiartige Elastizität
zeigen und sich wie Thermoplaste bei hoher Temperatur, über dem
Schmelzpunkt, verhalten. Ein Beispiel des thermoplastischen
Fluorgummis ist "Dai-el" (Warenzeichen) Thermoplast,
hergestellt von Daikin Industries Ltd.
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Beispiele der Fluorgummi sind
Vinylidenfluorid-Hexafluorpropen Copolymere,
Vinylidenfluorid-Pentafluorpropen Copolymere,
Vinylidenfluorid-Chlor-trifluorethylen Copolymere und dergleichen. Unter diesen sind
Vinylidenfluorid-Hexafluorpropen Copolymere bevorzugt.
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Beispiele der thermoplastischen Elastomere vom Estertyp, die
als Schutzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, sind Polyester-Polyester-Typ Copolymere, die harte
Segmente aus Polybutylenterephthalat und weiche Elemente aus
einem aliphatischen Polyester (zum Beispiel Pelpren
(Warenzeichen), hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) umfassen
und Polyester-Polyether-Typ Copolymere, die harte Segmente
aus Polybutylenterephthalat und weiche Elemente aus
Polyether (zum Beispiel Hytrel (Warenzeichen), hergestellt von
Toray-du Pont Co., Ltd.) umfassen. Unter den
thermoplastischen Elastomeren vom Estertyp sind die mit einem
Schmelzpunkt oder einer Glasübergangstemperatur von 120 bis 260ºC,
insbesondere 200 bis 260ºC, bevorzugt. Da die Schutzschicht
keinen Einfluß auf die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften
des optischen Kabels hat, kann sie geeignete Additive, wie
Ruß, Glasfaser, Talk, Calciumcarbonat, Glimmer,
Calciumtitanat und dergleichen in einer Menge von 1 bis 30 Gew.%
enthalten.
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Wie vorstehend beschrieben, hat das optische Kabel
der vorliegenden Erfindung einen thermischen
Schrumpfungsgrad vom 5% oder weniger. Stärker bevorzugt hat es einen
Schrumpfungsgrad von 3% oder weniger und am meisten
bevorzugt von 1% oder weniger.
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Die Polymere, die man als Seelen- oder Hüllschicht
verwendet, können nach jedem an sich üblichen
Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
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Bei der Suspensionspolymerisation des Seelenpolymers
kann es zum Einbau von Fremdpartikeln kommen, da eine große
Wassermenge verwendet wird. Weiterhin können die
Fremdpartikel in einer Dehydratisierungsstufe in das Polymer eingebaut
werden. Daher werden das Monomer und das
Polymerisationsmedium vorzugsweise mittels eines üblichen Verfahrens, wie
Filtration oder Destillation, gereinigt, um die
Fremdpartikel zu eliminieren, und zur Polymerisation verwendet. Das
Seelenpolymer kann alternativ durch Blockpolymerisation
hergestellt werden. In diesem Fall wird das Polymer nach
einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt, das Stufen der
kontinuierlichen Blockpolymerisation bei hoher Temperatur
und anschließenderkontinuierlicher Eliminierung von
flüchtigem Material, wie unreagierten/m Monomer(en) aus dem
Polymerisationsprodukt umfaßt.
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Die Polymerisation des Seelenpolymers und die
Aufbringung der Hüllschicht werden vorzugsweise kontinuierlich
durchgeführt, um Kontamination mit Fremdpartikeln zu
vermeiden, obwohl diese zwei Stufen nicht notwendigerweise
kontinuierlich durchgeführt werden müssen.
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Das Hüllpolymer wird bevorzugt durch Suspensions-
oder Blockpolymerisation hergestellt. Da die
Polymerisationsbedingungen für das Hüllpolymer weniger
Einfluß auf die Lichtdurchlässigkeit der optischen Faser
haben, als die für das Seelenpolymer, ist keine so große
Sorgfalt wie bei der Herstellung des Seelenpolymers nötig.
Die Polymerisation kann, unter Vorsichtsmaßnahmen zur
Verhinderung der Kontamination mit Fremdpartikeln,
ausgeführt werden. Die Fremdpartikel können bei Bedarf zum
Beispiel durch Filtration aus dem/n Monomeren entfernt
werden.
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In einer der bevorzugten Ausführungsformen wird die
optische Faser aus den Seelen- und Hüllpolymeren durch
Coextrusion dieser und Spinnen des integrierten Materials (das
heißt dem sogenannten Composit-Spinnverfahren), hergestellt.
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Zur Herstellung des optischen Kabels mit Dreischicht-
Struktur, das aus der Seele, der Hüllschicht und der
Schutzschicht besteht, gibt es einige Verfahren. Eines davon
umfaßt die Auftragung des thermoplastischen Elastomers vom
Estertyp auf die optische Faser (blanke Faser), um die
Schutzschicht auf ähnliche Weise zu bilden wie bei der
Auftragung eines thermoplastischen Harzes auf einen
elektrischen Leiter. Ein anderes Verfahren umfaßt Coextrudierung
des Seelenpolymers, des Hüllpolymers und des
thermoplastischen Elastomers vom Estertyp in geschmolzenem Zustand aus
einer speziell geformten Düse, wobei das Kabel mit
Dreischicht-Struktur gebildet wird (das heißt das sogenannte
Composit-Spinnverfahren). Im Composit-Spinnverfahren umfaßt
ein Composit-Spinngerät drei Schmelzextruder, jeweils für
das Seelenpolymer, das Hüllpolymer und das Elastomer der
Schutzschicht. Das Seelenpolymer wird in einem
Schmelzextruder geschmolzen und mit einer Dosierpumpe quantitativ dem
Spinnkopf zugeführt. Das Hüllpolymer und das Elastomer der
Schutzschicht werden in ähnlicher Weise geschmolzen und dem
Spinnkopf zugeführt. Durch eine Spinndüse im Spinnkopf
werden drei Polymere zu einer Dreischicht-Struktur geformt und
ausgegeben. Danach wird sie abgekühlt und aufgewickelt.
Gegebenenfalls wird sie gereckt und getempert. Dieses
Verfahren ist besonders nützlich, da es wenig Energie und Arbeit
braucht und eine Vielzahl optischer Kabel mit verschiedenen
Durchmessern erzeugen kann.
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Im optischen Kabel der vorliegenden Erfindung können
der Durchmesser der Seele oder die Dicke der Hüllschicht und
der Schutzschicht entsprechend der spezifischen Endanwendung
des optischen Kabels bestimmt werden und durch Einstellung
dem Durchmessers und der Länge der Mündung der Spinndüse
kontrolliert werden. Hinsichtlich der Hitzebeständigkeit und
den mechanischen Eigenschaften des optischen Kabels liegt
der Durchmesser der blanken Faser, die die Seele und die
Hüllschicht umfaßt, vorzugsweise bei 100 bis
1100 Mikrometern und die Dicke der Schutzschicht bei 100 bis
1000 Mikrometern.
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Praktische und gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den nachstehenden
Beispielen gezeigt, wobei Teile und %, soweit nicht anders
angegeben, auf das Gewicht bezogen sind.
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In diesen Beispielen wird die Dämpfung der
Lichtdurchlässigkeit mittels eines
Transmissionsverlust-Meßgerätes (Typ FP-889, hergestellt von Opelex Co., Ltd.) wie folgt
gemessen:
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Unter Verwendung eines
Diffraktions-Gitterspektrophotometers, in dem eine
Wolfram-Halogenlampe als Lichtquelle verwendet wird, wurden die
Intensitäten der Ausstrahlung des optischen Kabels, das zu
prüfen war, und eines optischen Standardkabels bei einer
Wellenlänge von 650 nm mittels einer Silizium-Photodiode
gemessen. Die Dämpfung der Lichtdurchlässigkeit (α) wurde
gemäß nachstehender Gleichung berechnet.
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worin L die Länge des optischen Kabels (Km), I&sub0; die
Lichtintensität beim Eintritt und I die Lichtintensität beim
Austritt ist. Je kleiner a ist, desto besser ist die
Lichtdurchlässigkeit des optischen Kabels.
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Der thermische Schrumpfungsgrad wurde gemessen und,
wie vorstehend beschrieben, angegeben.
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Die Hitzebeständigkeit des optischen Kabels wurde
bestimmt, indem man es bei einer festgelegten Temperatur über
einen festgelegten Zeitraum erhitzte und die optische
Durchlässigkeit vor und nach dem Erhitzen verglich.
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Die wiederholte Flexibilitätsprüfung erfolgte durch
Biegen des optischen Kabels um einen Zylinder von 10 mm
Durchmesser in einem 180º Winkel und Untersuchung des
Kabelaussehens nach 30000 Biegecyclen.
Beispiel 1
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(a) Gereinigtes Wasser (Entionisiertes Wasser, durch ein
Filter mit 0.2 Mikrometer Porengröße filtriert) (5 kg), das
als Suspensionsstabilisator gelöste Hydroxyethylcellulose
(0.5%), Natriumpolymethacrylat (0.025%) und
Natriumdihydrogenphosphat (0.4%) enthielt, wurde durch ein Filter
mit 0.45 Mikrometer Porengröße filtriert und in einen 10
Liter Edelstahlreaktor, der mit einem Rührer ausgestattet war,
gegeben.
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Zu einem Monomerengemisch (3 kg), 79%
Methacrylsäuremethylester, 1% Acrylsäure-methylester und 20%
Methacrylsäure-bornylester umfassend, von dem alle
Komponenten mittels Destillation unter vermindertem Druck
gereinigt worden waren, wurde 0.30% N-Dodecylmercaptan und
0.30% Lauroylperoxid gegeben und gelöst. Das Gemisch wurde
anschließend durch ein Filter mit 0.10 Mikrometer Porengröße
filtriert und in vorstehenden Reaktor gegeben und bei 83ºC
und Rühren mit 650 UpM polymerisiert. Nach etwa einer Stunde
stieg die Temperatur von selbst auf 86ºC und dann mit
Außenheizung auf 105ºC. Bei dieser Temperatur wurde die
Reaktion 30 Minuten fortgesetzt und dann abgekühlt.
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Die hergestellten Polymerpartikel wurden mit Wasser
gewaschen und entwässert. Anschließend wurden sie in
hochreines Wasser gegeben und das Waschen wiederholt. Danach
wurden sie dreimal 30 Minuten Ultraschallbehandlung bei
einer Frequenz von 24 KHz (Ausgangsleistung 300 W, MF-300-20
Typ, hergestellt von Nippon Seiki) unterworfen. Die
Polymerpartikel wurden wieder mit Wasser gewaschen, entwässert und
10 Stunden bei 110ºC und unter vermindertem Druck
getrocknet, wobei man das Polymer erhielt. Grenzviskosität [η] =
0.60 dl/g (in Chloroform, 25ºC). Brechungsindex = 1.49.
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Das erhaltene Polymer wurde mittels eines, auf 220ºC
geheizten, gebogenen Extruders dem Composit-Spinnkopf, der
auf 235ºC gehalten wurde, als Seelenmaterial zugeführt.
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(b) Zu einem Monomerengemisch aus α-Fluoracrylsäure-
2,2,3,3-tetrafluorpropylester, Methacrylsäure-methylester
und Acrylsäure-methylester in einem Gewichtsverhältnis von
87 : 10 : 3, von dem alle Komponenten mittels Destillation
unter vermindertem Druck gereinigt wurden, wurden in einer
Stickstoff-Atmosphäre, die frei von suspendiertem Material
war, ein Polymerisationsstarter (Lauroylperoxid, 0.3%
bezogen auf das Gewicht des Monomerengemisches) und ein
Kettenüberträger (n-Laurylmercaptan, 0.3% bezogen auf das
Gewicht des Monomerengemisches) gemischt und 2 Stunden bei
60ºC Blockpolymerisation durchgeführt. Das erhaltene Polymer
wurde gemahlen, wobei man zerkleinertes Polymer erhielt. [η]
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- 0.70 dl/g (in Ethylacetat, 25ºC). Brechungsindex = 1.41.
Schmelzviskosität = 3 · 10³ poise (235ºC).
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(c) Das zerkleinerte Polymer, das in vorstehendem
Schritt (b) als das Hüllmaterial erhalten wurde und ein
thermoplastisches Elastomer vom Estertyp (Pelpren
(Warenzeichen) 5-3001, hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) als das
Material der Schutzschicht wurden dem Composit-Spinnkopf
mittels Schmelzschraub-Extrudern zugeführt.
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Das Seelenmaterial, das Hüllmaterial und das Material
der Schutzschicht wurden in geschmolzenem Zustand von der
Spinndüse, die bei 235ºC einen Düsendurchmesser von 3 mm
besitzt, ausgebracht, zu deren Verfestigung gekühlt und dann
gezogen und mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min
aufgewickelt, wobei man ein optisches Kabel von 1.61 mm
Außendurchmesser erhielt, das die Seele mit 1 mm Durchmesser, die
Hüllschicht mit 10 Mikrometer Dicke und die Schutzschicht
mit 0.3 mm Dicke umfaßt.
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Mikroskopische Beobachtung des Querschnitts des
optischen Kabels ergab, daß die Seele, die Hüllschicht und die
Schutzschicht konzentrische Kreise bildeten und keine Blasen
oder Fremdmaterial anwesend waren.
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Die Dämpfung der Lichtdurchlässigkeit des optischen
Kabels bei Raumtemperatur und einer Wellenlänge von 650 nm
betrug 220 dB/Km. Nach 240-stündigem trockenen Erhitzen des
optischen Kabels auf 120ºC betrug die Dämpfung 230 dB/Km,
der thermische Schrumpfungsgrad 1.1% und es zeigte sich kein
Bruch beim wiederholten Biegetest.
Beispiel 2
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(a) Ein Monomerengemisch aus Methacrylsäure-tricyclo
[5,2,1,02,6]-dec-8-yl-ester, Methacrylsäure-methylester und
Acrylsäure-methylester in einem Gewichtsverhältnis von 30 :
69 : 1, von dem alle Komponenten mittels Destillation unter
vermindertem Druck gereinigt worden waren, ein
Suspensionsstabilisator (Hydroxyethylcellulose, 0.08%, bezogen auf das
Gewicht des Monomerengemisches), Lauroylperoxid (0.3%,
bezogen auf das Gewicht des Monomerengemisches),
n-Dodecylmercaptan als Kettenüberträger (0.16%, bezogen auf
das Gewicht des Monomerengemisches) und Wasser wurde durch
eine poröse Folie, mit einem Porendurchmesser von 0.1
Mikrometer, filtriert und in einer Stickstoff-Atmosphäre,
die frei von Fremdpartikeln war, gemischt und polymerisiert,
wobei man ein perlenförmiges Polymer als Seelenmaterial
erhielt. [η] = 0.70 (in Chloroform, 25ºC). Brechungsindex =
1.49.
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(b) Das im Schritt (a) hergestellte Polymer wurde in
einen Extruder gegeben, dessen Öffnung auf 220ºC erhitzt
war, und aus dem Zentrum einer Doppelextrusionsdüse, die auf
210ºC gehalten wurde, gespritzt, um eine Faser mit 7 mm
Außendurchmesser zu erzeugen. Gleichzeitig wurden ein
Terpolymer aus Methacrylsäure-2,2,3,3-tetrafluorpropylester,
Methacrylsäure-methylester und Acrylsäure-methylester in einem
Gewichtsverhältnis von 87 : 10 : 3 (Brechungsindex 1.41;
Schmelzviskosität 3 · 10³ poise bei 210ºC) auf die
gespritzte Faser des Seelenpolymers aufgeschmolzen und
gezogen, wobei man eine Faser erhielt, die eine
Seelen-Hüllen-Struktur mit 1 mm Außendurchmesser besitzt.
Die Dicke der Hüllschicht betrug 10 Mikrometer.
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Die Dämpfung der Lichtdurchlässigkeit der
hergestellten optischen Faser betrug bei einer Wellenlänge von 650 nm
220 dB/Km, sowohl bei 25ºC, als auch bei 90ºC.
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(c) Die in Stufe (b) hergestellte optische Faser
wurde mit dem gleichen thermoplastischen Elastomer vom
Estertyp, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, das auf
216ºC erhitzt worden war, mit einer Geschwindigkeit von 50
m/min mittels eines Extruders beschichtet, wobei man ein
flexibles optisches Kabel mit 2.2 mm Außendurchmesser
erhielt.
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Nach 240-stündigem trockenem Erhitzen des optischen
Kabels auf 120ºC betrug die Dämpfung der
Lichtdurchlässigkeit 250 dB/Km, der thermische Schrumpfungsgrad 1.2% und es
zeigte sich kein Bruch beim wiederholten Biegetest.
Beispiele 3-4 und Vergleichsbeispiele 1-2
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Ein optisches Kabel wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Monomeren, die in Tabelle
1 gezeigt sind, verwendet wurden. Wie in Tabelle 1 gezeigt,
haben die optischen Kabel der vorliegenden Erfindung
(Beispiele 3 und 4) gute Lichtdurchlässigkeit, thermische
Schrumpfung und wiederholte Biegeeigenschaft nach
240-stündigem trockenem Erhitzen auf 120ºC, während die der
Vergleichsbeispiele zumindest bei einer der Eigenschaften
Dämpfung der Lichtdurchlässigkeit, thermischer
Schrumpfungsgrad und wiederholte Biegeeigenschaft nach 240-stündigem
trockenem Erhitzen auf 120ºC schlecht abschnitten.
Tabelle 1
Beispiel Nr. Polymer der Seele Polymer der Hülle Monomere Brechungsindex Schutzschicht Polymer Dämpfung ursprünglich nach dem Erhitzen Schrumpfgrad nach dem Erhitzen wiederholter Biegetest nach
dem Erhitzen keine Schädigung nicht meßbar gebrochen
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Da das optische Kabel der vorliegenden Erfindung selbst bei
einer Temperatur, die höher als 80ºC, selbst höher als
110ºC, ist, verwendet werden kann, ist es in Autos,
Schiffen, Flugzeugen, Robotern und dergleichen anwendbar.
Zusätzlich findet das optische Kabel der vorliegenden Erfindung
breitere Anwendung bei der Nachrichtenübermittlung in oder
zwischen Gebäuden, da es in einem breiteren
Temperaturbereich verwendet werden kann als übliche optische Kabel.
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Das optische Kabel der vorliegenden Erfindung besitzt
bessere Flexibilität als herkömmliche optische Kabel.