DE3839415A1 - Optisches kabel und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel, bei dem im Bereich der Kabelseele mindestens ein Bündel aus mehreren Lichtwellen­ leitern vorgesehen ist und dieses Bündel durch eine aushärtende Masse zusammengehalten ist.

Ein optisches Kabel dieser Art ist aus der DE-OS 36 29 827 bekannt. Dabei wird das Lichtwellenleiterbündel vollständig mit einem Harz getränkt, das anschließend durch UV-Bestrahlung zum Aushärten gebracht wird. Innerhalb des Lichtwellenleiterbündels sind somit alle Zwickelräume mit dem Harz ausgefüllt und die Möglichkeit einer gegenseitigen Verschiebung oder Lageänderung der Lichtwellenleiter oder die Beeinflussung ihres Biegeverhal­ tens hängt allein von der Art und Qualität dieses Harzes ab und ferner davon wie stark oder weniger stark dieses ausgehärtet ist. Für einen guten Zusammenhalt der Lichtwellenleiter inner­ halb des Bündels wäre ein möglichst stark aushärtendes Harz wünschenswert, während für die Beweglichkeit und die Möglich­ keit von Ausgleichsvorgängen ein möglichst weiches Harz zweck­ mäßig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für ein Lichtwellenleiterbündel zu schaffen, bei dem das Problem des Zusammenhalts und gleichzeitig das Problem der Ver­ schiebbarkeit und der Beweglichkeit der Lichtwellenleiter in möglichst umfassender Weise zuverlässig gelöst wird. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem optischen Kabel der eingangs ge­ nannten Art dadurch erreicht, daß im Innenbereich des Lichtwel­ lenleiterbündels eine nicht aushärtende Füllmasse vorgesehen ist und daß die aushärtende Masse nur im Außenbereich des Lichtwellenleiterbündels aufgebracht ist.

Durch das Zusammenwirken von aushärtender Masse im Außenbereich und nichtaushärtender Füllmasse im Innenbereich ist sowohl der Zusammenhalt des Lichtwellenleiterbündels in optimaler Weise gewährleistet als auch die Möglichkeit von ausreichenden Bewe­ gungsvorgängen innerhalb des Lichtwellenleiterbündels gegeben. Ein guter Zusammenhalt innerhalb eines Lichtwellenleiterbündels ist vor allem dann von großer Bedeutung, wenn die Lichtwellen­ leiter entweder überhaupt nicht oder mit wechselnder Schlag­ richtung (SZ-Verseilung) verseilt sind. Ein besonderer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß das Aushärten der dünnen äußeren Schicht relativ schnell erfolgt, während bei einer vollständi­ gen Tränkung des gesamten Lichtwellenleiterbündels mit z. B. einem aushärtenden Harz dieser Aushärtevorgang längere Zeit in Anspruch nimmt. Außerdem ist es bei UV-reaktiven Massen beson­ ders schwierig, die Strahlung so weit nach innen gelangen zu lassen, daß auch die Innenbereiche in ausreichender Weise aus­ härten. Um dies sicherzustellen sind entweder langsame Durch­ läufe der Lichtwellenleiterbündel erforderlich oder aber sich weit ausdehnende Beleuchtungsstrecken für das UV-Licht.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels der eingangs genannten Art, welches dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß den einzelnen Lichtwellenleitern des Lichtwellenleiterbündels die nicht aushärtende Füllmasse zuge­ führt wird und daß anschließend außen eine Schicht aus aushär­ tender Masse aufgebracht wird.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt in stark vergrößerter Darstellung den Auf­ bau eines Lichtwellenleiterbündels nach der Erfindung,

Fig. 2 ein aus mehreren Lichtwellenleiterbündeln aufgebautes optisches Kabel und

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Her­ stellung eines gemäß der Erfindung aufgebauten Lichtwel­ lenleiterbündels.

In Fig. 1 ist ein z. B. aus einem zugfesten Kunststoff bestehen­ des Zentralelement CE vorgesehen, welches den Kern eines Licht­ wellenleiterbündels LWB bildet. Anstelle eines derartigen zug­ festen Elementes kann im Kern des Lichtwellenleiterbündels auch ein weiterer Lichtwellenleiter oder ein Lichtwellenleiterbündel angeordnet sein. Auf das Zentralelement CE ist eine Lage von Lichtwellenleitern LW 1 bis LWn aufgebracht, und zwar vorzugs­ weise mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) aufge­ seilt. Jeder dieser Lichtwellenleiter besteht, wie beim Licht­ wellenleiter LW 1 angedeutet, aus der eigentlichen Lichtleitfa­ ser LF 1 und einer ein- oder mehrschichtigen Schutzhülle (Coating) CT 1. Das Zentralelement CE ist mit einer nichthärten­ den Füllmasse NHM beschichtet, in welche die Lichtwellenleiter LW 1 bis LWn beim Verseilvorgang eingedrückt werden. Diese nichthärtende Füllmasse NHM besteht vorzugsweise aus thixotro­ piertem Material, wobei insbesondere Gemische aus einem Öl, einem Thixotropierungsmittel und gegebenenfalls einem organi­ schen Verdickungsmittel vorgesehen sein können. Diese Füll­ massen können relativ dünnflüssig ausgebildet werden, d. h. es kann sich um noch im Betriebstemperaturbereich leicht tropfende Substanzen handeln, die eine gute Beweglichkeit der Lichtwel­ lenleiter gegeneinander sowohl während des Herstellungsvorgangs als auch im Betrieb bzw. bei der Verlegung zulassen. Diese nichthärtende Füllmasse NHM sollte sowohl während der Herstel­ lung als auch im späteren Betrieb ihre volle niedrige Viskosi­ tät beibehalten. Zweckmäßige Viskositätswerte für die Füllmasse NHM liegen zwischen 5000 und 30 000 m · Pas.

Im Außenbereich des Lichtwellenleiterbündels LWB ist eine härtende Masse HM aufgebracht, die im vorliegenden Beispiel so gezeichnet ist, daß sie die gesamten äußeren Zwickelräume zwi­ schen den einzelnen Lichtwellenleitern LW 1 bis LWn füllt, während die inneren Zwickelräume durch die nichthärtende Füll­ masse NHM geschlossen werden. Als Material für die härtende Masse HM kommen bevorzugt UV-reaktive Harze infrage oder UV- härtende Lacke. Die Viskosität dieser härtenden Masse HM sollte so groß gewählt werden, daß der Zusammenhalt des Lichtwellen­ leiterbündels auch dann gewährleistet ist, wenn das Aufseilen auf das zentrale Element CE mit wechselnder Schlagrichtung oder überhaupt ohne Verseilung erfolgt. Zweckmäßige Werte für die Shorehärte liegen im Bereich von Shore A50 bis D70.

Im Grenzfall genügt es, wenn die härtende Masse HM als ein mehr oder weniger umfassender äußerer Überzug bzw. eine äußere Haut den Zusammenhalt des Lichtwellenleiterbündels LWB gewährleistet. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, daß die gesamten Zwickelräume im Außenbereich durch die härtende Masse HM ver­ schlossen werden.

In Fig. 2 ist schematisch der Aufbau eines mehrere derartige Lichtwellenleiterbündel LWB 1 bis LWBn enthaltenden optischen Kabels OC dargestellt. Um diese optischen Bündel LWB 1 bis LWBn - die gegebenenfalls wieder miteinander verseilt sein können - ist ein (gegebenenfalls mehrschichtiger) Außenmantel MA ange­ ordnet. Wenn ein längswasserdichter Kabelaufbau erwünscht wird, kann der verbleibende Freiraum innerhalb des Mantels MA mit einer weiteren weichen Füllmasse gefüllt werden.

In Fig. 3 sind mehrere parallel arbeitende Verseileinrichtungen TW 1 bis TW 3 dargestellt, welche zur Herstellung jeweils eines der in Fig. 1 dargestellten Lichtwellenleiterbündel dienen. Von links läuft jeweils das Zentralelement CE zu, wobei auf dessen Außenfläche mittels einer Fülleinrichtung FE die nichthärtende Füllmasse NHM aufgebracht wird. Das so erhaltene, mit der Füllmasse NHM versehene Zentralelement ist mit CEF bezeichnet und dieses läuft in die Bohrung eines Rohrspeichers RS ein und durch diesen hindurch. Der Rohrspeicher RS weist eine Führungs­ scheibe FS auf, über welche die Lichtwellenleiter LW 1 bis LWn zugeführt werden. Das Rohrelement des Rohrspeichers RS rotiert zusammen mit der Verseilscheibe RV in wechselnder Richtung und ergibt dadurch eine Aufseilung der Lichtwellenleiter LW 1 bis LWn in SZ-Form auf das Zentralelement CE. Unmittelbar nach dem Verseilpunkt des Rohrspeichers RS wird die härtende Masse HM zugeführt, und zwar im vorliegenden Beispiel in einem Führungs­ rohr FT. Wenn das härtende Material HM ein UV-härtendes Harz ist, besteht das Führungsrohr FT zweckmäßig aus Quarzglas, um die Strahlung der darüber angeordneten Lichtquelle UV durchzu­ lassen. Das Führungsrohr FT muß so lang ausgebildet sein, daß es zu einer ausreichenden Aushärtung der äußeren härtenden Masse HM kommt und zwar derart, daß ein Abtropfen oder derglei­ chen der nichthärtenden Masse NHM vermieden wird. Über Umlenk­ rollen UR 1 und UR 2 wird das so erhaltene Lichtwellenleiterbün­ del LWB 1 einer gemeinsamen Verseileinrichtung VE und anschlie­ ßend einem Extruder EX zugeführt, der den Außenmantel MA auf­ bringt, so daß an seinem Ausgang ein optisches Kabel OC vor­ liegt. Der gemeinsamen Verseileinrichtung VE werden selbstver­ ständlich auch die von den übrigen Verseileinrichtungen TW 2, TW 3 usw. gelieferten Bündel (in hier nicht näher dargestellter Weise) zugeleitet.

Ein gemäß der Erfindung aufgebautes Lichtwellenleiterbündel LWB hat den Vorteil, daß die Lichtwellenleiter in geordneter, z. B. durch Farbcodierung kenntlich gemachter, genauer Position unver­ änderbar und doch leicht beweglich gehalten sind. Ein Aufsprin­ gen z. B. infolge fehlender Verseilung oder bei SZ-Verseilung ist durch die härtende Außenhaut HM vermieden. Der Herstel­ lungsvorgang selbst ist einfach, weil nur eine Aushärtung der äußeren Schicht aus dem härtenden Material HM erforderlich ist und die Beweglichkeit innerhalb des Lichtwellenleiterbündels ist gegenüber einem völlig mit aushärtendem Material gefüllten wesentlich verbessert. Die Gesamtstruktur des Lichtwellenlei­ terbündels bleibt längswasserdicht. Für die SZ-Verseilung im Bereich der Rohrspeicher-Verseileinrichtungen TW 1-TW 3 können kurze Schlaglängen (30 bis 50 mm) mit vier bis acht Schlägen verwendet werden, so daß auch das fertige Lichtwellenleiter­ bündel hinreichend biegbar ist, und zwar ohne unerwünschtes Stauchen der Fasern.

Um ein leichtes Auswechseln bzw. Reinigen des aus Quarzglas bestehenden Führungsrohres FT zu gewährleisten ist es zweckmä­ ßig, dieses in Längsrichtung teilbar, d. h. aus zwei Halbschalen aufzubauen. Es genügen dabei Rohre von nur einigen Zentimetern Länge, weil die Aushärtung der dünnen Außenschicht mit der här­ tenden Masse HM eine relativ geringe Bestrahlung erfordert. Die Zuführung der härtenden Masse HM erfolgt wenige Millimeter hinter dem Verseilpunkt und die in diesem Bereich zunächst noch weiche härtende Masse HM wird durch das Führungsrohr FT in Form gehalten.

Die Verseilung der einzelnen Lichtwellenleiterbündel (bei VE) erfolgt ebenfalls zweckmäßig mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) mit 1 bis 3 Schlägen und einer Schlaglänge von 200 bis 300 mm. Zur Erzielung der Längswasserdichtigkeit erfolgt auch hier zweckmäßig die Zuführung einer Füllmasse.

Ein Lichtwellenleiterbündel mit z. B. 10 Lichtwellenleitern hat etwa einen Durchmesser von 1,1 mm und ist bei Verwendung eines entsprechenden Zentralelements und eines noch genügend weichen, härtendem Materials HM bei genügend kleiner Schlaglänge hoch flexibel.

Als UV-Harz wird zweckmäßig ein Silikon-Acrylat verwendet, welches auch im ausgehärteten Zustand noch relativ weich bleibt. Dadurch ist es möglich, die einzelnen farblich gekenn­ zeichneten und geordneten Lichtwellenleiter leicht zu trennen, zu spleißen, und weil das Harz durchsichtig ist, zu identifi­ zieren. Die Biegbarkeit des Lichtwellenleiterbündels LWB ist symmetrisch und eine nennenswerte Torsion der Lichtwellenleiter ist im gesamten Herstellungsprozeß nicht enthalten. Wenn das Zentralelement CE aus Aramidgarn gebildet wird, sind die ein­ zelnen Lichtwellenleiterbündel noch relativ zugfest. Ein in einem Arbeitsgang gefertigtes optisches Kabel OC mit z. B. 50 Lichtwellenleitern hat einen Außendurchmesser in der Größenord­ nung von 10 mm.

Claims (12)

1. Optisches Kabel (OC), bei dem im Bereich der Kabelseele min­ destens ein Bündel (LWB) aus mehreren Lichtwellenleitern (LW 1-LWn) vorgesehen ist und dieses Bündel (LWB) durch eine aushärtende Masse zusammengehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenbereich des Lichtwellenleiterbündels (LWB) eine nicht aushärtende Füllmasse (NHM) vorgesehen ist und daß die aushärtende Masse (HM) nur im Außenbereich des Lichtwellen­ leiterbündels (LWB) aufgebracht ist.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtende Masse (HM) eine das Lichtwellenleiterbündel (LWB) zusammenhaltende Außenhaut bildet.

3. Optisches Kabel nch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die aushärtende Masse (HM) die äußeren Zwickel des Lichtwellenleiterbündels (LWB) zumindest teilweise gefüllt sind.

4. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die nicht aushärtende Masse (NHM) zumindest die inneren Zwickel des Lichtwellenleiterbündels (LWB) vollständig gefüllt sind.

5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtende Masse (HM) aus einem, vorzugsweise UV-reak­ tiven, Harz besteht.

6. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht aushärtende Masse (NHM) aus einem thixotropierten Material besteht.

7. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LW 1-LWn) des Lichtwellenleiterbün­ dels (LWB) miteinander verseilt sind.

8. Optisches Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LW 1-LWn) des Lichtwellenleiter­ bündels (LWB) auf ein, vorzugsweise zugfestes, Zentralelement (CE) aufgeseilt sind.

9. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LW 1-LWn) des Lichtwellenleiterbün­ dels mit wechselnder Schlagrichtung verseilt sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Lichtwellenleitern (LW 1-LWn) des Lichtwel­ lenleiterbündels (LWB) die nicht aushärtende Füllmasse (NHM) zugeführt wird und daß anschließend außen eine Schicht aus aushärtender Masse (HM) aufgebracht wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht aushärtende Füllmasse als Schicht auf ein Zen­ tralelement (CE) des Lichtwellenleiterbündels aufgebracht wird und daß anschließend die Lichtwellenleiter (LW 1-LWn) auf das so beschichtete Zentralelement (CE) aufgebracht, vorzugsweise aufgeseilt, werden.

12. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralelement (CE) mit der nicht aushärtenden Füllmasse (NHM) versehen und anschließend durch das Innere einer Rohr­ speicher-Verseileinrichtung hindurchgeführt wird, daß mittels der Rohrspeicher-Verseileinrichtung die Lichtwellenleiter (LW 1-LWn) auf das beschichtete Zentralelement (CE) aufgeseilt werden und daß am Ausgang der Rohrspeicher-Verseilrichtung die aushärtende Masse aufgebracht wird.