DE3689461T2

DE3689461T2 - Optisches Kabel aus Kunststoffmaterial.

Info

Publication number: DE3689461T2
Application number: DE3689461T
Authority: DE
Inventors: Katsuramaru Fujita; Motonobu Furuta; Yoshitaka Ohbe; Yoshiharu Tatsukami
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1985-09-21
Filing date: 1986-09-22
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2006-09-23
Also published as: DE3689461D1; EP0219702A2; US4768860A; EP0219702A3; EP0219702B1; CA1291888C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Kabel, das aus Kunststoffmaterial hergestellt ist (nachstehend als "Optisches Kabel aus Kunststoffmaterial" bezeichnet).
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer optischen Kunststoffaser mit einem geringen thermischen Schrumpfungsgrad.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen Kunststoffkabels mit guter Wetterbeständigkeit und chemischer Beständigkeit.
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.
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:
thermischer Schrumpfungsgrad % = L&sub0; -L/L&sub0;* 100
wobei L&sub0; eine Länge des optischen Kabels vor dem trockenem Erhitzen und L eine Länge des optischen Kabels nach dem trockenen Erhitzen ist.
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.
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.
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.
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.
Beispiele für das transparente Harz und das Fluorelastomer sind Fluorharze, thermoplastische Fluorgummi und Fluorgummi.
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.
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.
Beispiele der Fluorgummi sind Vinylidenfluorid-Hexafluorpropen Copolymere, Vinylidenfluorid-Pentafluorpropen Copolymere, Vinylidenfluorid-Chlor-trifluorethylen Copolymere und dergleichen. Unter diesen sind Vinylidenfluorid-Hexafluorpropen Copolymere bevorzugt.
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.
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.
Die Polymere, die man als Seelen- oder Hüllschicht verwendet, können nach jedem an sich üblichen Polymerisationsverfahren hergestellt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In diesen Beispielen wird die Dämpfung der Lichtdurchlässigkeit mittels eines Transmissionsverlust-Meßgerätes (Typ FP-889, hergestellt von Opelex Co., Ltd.) wie folgt gemessen:
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.
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.
Der thermische Schrumpfungsgrad wurde gemessen und, wie vorstehend beschrieben, angegeben.
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.
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

(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.
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.
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.
Das erhaltene Polymer wurde mittels eines, auf 220ºC geheizten, gebogenen Extruders dem Composit-Spinnkopf, der auf 235ºC gehalten wurde, als Seelenmaterial zugeführt.
(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]
- 0.70 dl/g (in Ethylacetat, 25ºC). Brechungsindex = 1.41. Schmelzviskosität = 3 · 10³ poise (235ºC).
(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.
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.
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.
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

(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.
(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.
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.
(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.
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

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
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.
Das optische Kabel der vorliegenden Erfindung besitzt bessere Flexibilität als herkömmliche optische Kabel.

Claims

1. Lichtleiterkabel aus Kunststoff in Form einer Faser, die eine Seele, hergestellt aus einem Polymer, das Methacrylsäuremethylester mit 3 bis 40 Gew.-% eines Methacrylsäureesters umfaßt, wobei die Esterkomponente einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist, und eine Hüllschicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser ferner eine Schutzschicht umfaßt, die aus einem thermoplastischen Elastomer vom Estertyp hergestellt wird.

2. Lichtleiterkabel aus Kunststoff nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Elastomer vom Estertyp ein Copolymer ist, das harte Segmente aus Polybutylenterephthalat und weiche Segmente aus aliphatischem Polyester umfaßt, oder ein Copolymer ist, das harte Segmente aus Polybutylenterephthalat und weiche Segmente aus aliphatischem Polyether umfaßt.

3. Lichtleiterkabel aus Kunststoff nach Anspruch 1, das einen thermischen Schrumpfungsgrad von 5% oder weniger nach 240-stündigem trockenen Erhitzen bei 120ºC besitzt.