DE4020852A1 - Optical fibre with two layer protective sheath - comprises first protective sheath and outer sheath of crosslinked polyolefin - Google Patents

Optical fibre with two layer protective sheath - comprises first protective sheath and outer sheath of crosslinked polyolefin

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DE4020852A1 DE19904020852 DE4020852A DE4020852A1 DE 4020852 A1 DE4020852 A1 DE 4020852A1 DE 19904020852 DE19904020852 DE 19904020852 DE 4020852 A DE4020852 A DE 4020852A DE 4020852 A1 DE4020852 A1 DE 4020852A1
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    • G02OPTICS
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    • G02B6/00Light guides
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4429Strengthening and protecting features
    • G02B6/443Protective covering

Abstract

Solid light wave conducting optical strands consist of a light conductive optical fibre comprising a core and sheath encased in a first protective sheath and an outer casing of crosslinked polyolefin attached directly to the first protective sheath without an interspace between them. Pref. the outer polyolefin sheath is applied directly over the first protective sheath by extrusion so as to leave no gap between them, then the polyolefin is crosslinked after extrusion. Crosslinking may be accomplished e.g. by irradiating the sheath with electrons whose kinetic energy is exhausted within the wall thickness of the sec. coating; by mixing the polyolefin with a peroxide which after extrusion decomposes at high temps. e.g,. 180 deg C, and initiates cross linking. USE/ADVANTAGE - The optical fibres with crosslinked polyolefin outer sheath have good mechanical strength and handling properties, the outer sheath has good adhesion to the first protective sheath, the insulation can be removed easily e.g. for inserting the optical fibre into an optical plug without damaging the protective sheath, and the optical fibres can be used long term at temps. above 100 deg C without occurrence of stress cracking.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtwellenleiterfestader nach dem Oberbergriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtwellenleiterfestader nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.The invention relates to an optical fiber fixed core according to Oberbergriff of claim 1 and a method for Manufacture of an optical fiber fixed core according to the generic term of claim 2.
Lichtwellenleiter bestehen aus einem lichtübertragenden Kern und einem Mantel, wobei die Lichtübertragung unter anderem durch die Reflexion an der Kern-Mantel-Grenzfläche gewährleistet wird. Über den Mantel wird eine erste Schutzhülle aufgebracht, die die Faser vor Umwelteinflüssen, die die Lebensdauer der Faser beeinträchtigen, wie z. B. vor dem Eindringen von Wasser, schützen soll. Die erste Schutzhülle wird auch als Primärcoating bezeichnet. Bei der Weiterverarbeitung der Lichtwellenleiter zu einem Kabel ist es sinnvoll, die Lichtwellenleiter noch zusätzlich durch eine Aderhülle, ein sogenanntes Sekundärcoating, zu schützen. Diese Aderhülle kann beispielsweise eine lose Ein- oder Zweischicht-Kunststoffhülle sein, oder sie kann aus einer fest auf der ersten Schutzhülle aufsitzenden Aderhülle bestehen. Diese sogenannten Festadern werden hauptsächlich in flexiblen Kabeln eingesetzt. An den Enden von flexiblen Kabeln befinden sich meist optische Stecker. Beim Einsetzen von Lichtwellenleiterfestadern in diese Stecker muß die Aderhülle entfernt werden. Es ist dabei wünschenswert, daß die erste Schutzhülle zum weiteren Schutz des Lichtwellenleiters vor Umwelteinflüssen auf dem Lichtwellenleiter verbleibt. Optical fibers consist of a light-transmitting core and a coat, the light transmission among other things by the Reflection at the core-cladding interface is ensured. A first protective cover is applied over the jacket, which the Fiber from environmental influences that affect the life of the fiber impair, such as B. before water penetration, to protect. The first protective cover is also used as a primary coating designated. When processing the optical fibers too one cable it makes sense to keep the fiber optic cable additionally by a buffer tube, a so-called Secondary coating to protect. This buffer tube can for example a loose one or two-layer plastic cover or it can be from a tight on the first protective case sitting on the wire sleeve. These so-called festival veins are mainly used in flexible cables. To the The ends of flexible cables are usually optical connectors. When inserting fiber optic fixed wires into these connectors the buffer tube must be removed. It is desirable that the first protective cover for further protection of the Optical waveguide from environmental influences on the Optical fiber remains.  
Festadern sind beispielsweise aus ANT Nachrichtentechnische Berichte, Heft 3, Dezember 1986, aus einem Artikel von Friedrich Krahn, "Lichtwellenleiterkabel", S. 35ff. bekannt. Die Festadern weisen dabei in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien wesentliche Nachteile auf.Fixed cores are, for example, from ANT communications technology Reports, Issue 3, December 1986, from an article by Friedrich Krahn, "Optical fiber cable", p. 35ff. known. The festival veins show depending on the materials used significant disadvantages.
Festadern mit Aderhüllen aus Polyamid erreichen eine hohe mechanische Stabilität. Die Haftfähigkeit der Aderhülle auf der ersten Schutzhülle ist sehr hoch, wodurch die Aderhülle aus Polyamid schlecht abzuisolieren ist. Meist geht eine Zerstörung der ersten Schutzhülle mit der Abisolierung einher. Damit verliert der Lichtwellenleiter seinen Schutz vor Umwelteinflüssen und seine mechanische Stabilität und bricht sehr leicht. Dies erweist sich bei der Besteckerung von Kabeln auch als nachteilig, da hierbei die Lichtwellenleiter häufig verklebt werden und ein solches Verkleben auf der ersten Schutzhülle stattfinden soll. Weitere Nachteile der Verwendung von Polyamid als Aderhülle ist einerseits die hohe Wasseraufnahme und die damit verbundene Volumenänderung der Aderhülle und andererseits die Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrißkorrosion, die zur Zerstörung des Sekundärcoatings führt.Fixed cores with polyamide sleeves achieve a high mechanical stability. The adherence of the buffer tube to the first protective sheath is very high, which makes the buffer tube out It is difficult to strip polyamide. Destruction is usually possible the first protective cover with the stripping. In order to the optical fiber loses its protection Environmental influences and its mechanical stability and breaks very easy. This proves itself when cable is plugged also disadvantageous, since the optical waveguides are common be glued and such gluing on the first Protective cover should take place. Other disadvantages of use of polyamide as a buffer tube is the high one Water absorption and the associated change in volume Buffer tube and on the other hand sensitivity to Stress corrosion cracking that destroys the secondary coating leads.
Um ein leichteres Entfernen der Aderhülle zu gewährleisten, verwendet man weichere Materialien, wie Polyvenylchlorid (PVC) oder Gummi. Aderhüllen aus PVC lassen sich sehr leicht abisolieren, jedoch ist die Haftfähigkeit der Aderhülle auf der ersten Schutzhülle gering. Dies führt bei bestimmten Belastungen zum Aufschieben der Aderhülle über dem Lichtwellenleiter. Des weiteren ist die mechanische Stabilität der Aderhülle aus PVC und somit auch der Festader sehr gering, und die Festader wird dadurch schlecht handhabbar, da sie keine Eigensteifigkeit besitzt. Außerdem sind Stützelemente als konstruktive Hilfsmittel notwendig, die für die Stabilität der Adern sorgen. Die mit PVC hergestellten Festadern sind für Dauertemperaturen über 100° C nicht einsetzbar, da sie nicht formstabil sind und der Weichmacher im Laufe der Zeit entweicht, selbst wenn polymere Weichmacher oder Trimelitate verwendet werden. Ein anschließender Einsatz der Adern bei tiefen Temperaturen (< -20°C) ist nur noch bedingt möglich, da sie verspröden.To ensure easier removal of the conductor sleeve, use softer materials, such as polyvinyl chloride (PVC) or rubber. Wire sleeves made of PVC can be very easily Strip the insulation, however, the adherence of the buffer tube to the first protective cover low. This leads to certain loads for pushing on the conductor sleeve over the fiber optic cable. Of Another is the mechanical stability of the PVC core sleeve and thus also the fixed line is very small, and the fixed line becomes therefore difficult to handle, since it has no inherent rigidity owns. In addition, support elements are considered constructive Tools necessary to ensure the stability of the veins. The fixed cores made with PVC are for permanent temperatures  cannot be used above 100 ° C because they are not dimensionally stable and the plasticizer will escape over time, even if polymeric plasticizers or trimelitates can be used. A Subsequent use of the wires at low temperatures (<-20 ° C) is only possible to a limited extent because they become brittle.
Es sind auch Schutzhüllen von Festadern aus Polyolefinen bekannt. Beispielsweise ist aus G.Mahlke und P.Gössing, Lichtwellenleiterkabel, 1986, S. 82 und 105 eine fest aufsitzende Schutzhülle aus Polypropylen und aus der DE 24 30 857 A1 eine Hülle aus Polyethylen bekannt. Aus der DE 37 24 997 A1 geht hervor, daß auch für die Hülle von Festadern Polyolefine verwendet werden können.They are also protective sleeves for polyolefin fixed cores known. For example, from G.Mahlke and P.Gössing, Optical fiber cable, 1986, p. 82 and 105 a firmly seated Protective cover made of polypropylene and from DE 24 30 857 A1 Known from polyethylene. DE 37 24 997 A1 shows that polyolefins are also used for the sheath of hard cores can be used.
Diese Verwendung von Polyolefinen bei der Herstellung von Festadern weist den Nachteil auf, daß die Adern eine geringe Spannungskorrosionsunempfindlichkeit aufweisen.This use of polyolefins in the manufacture of Fixed cores have the disadvantage that the cores are small Are insensitive to stress corrosion.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Festader anzugeben, die über 100°C dauertemperaturstabil und formstabil ist und die eine geringe Spannungskorrosionsempflindlichkeit aufweist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiterfestadern anzugeben.Based on this state of the art, it is the task of Invention to provide a fixed wire that is above 100 ° C permanent temperature stable and dimensionally stable and a low Has stress corrosion sensitivity. It is further Object of the invention, a manufacturing process for To specify fiber optic fixed cores.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtwellenleiterfestader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Weiterbildungen des Herstellungsverfahrens sind in den Unteransprüchen 3 bis 5 angegeben.This task is solved by an optical fiber fixed core with the features of claim 1 and a manufacturing method with the features of claim 2. Further developments of Manufacturing processes are in the subclaims 3 to 5 specified.
Wenn man die wichtigsten Anforderungen an eine Lichtwellenleiterfestader nochmals zusammenfaßt, so ergibt sich die folgende Übersicht:
Man erwartet eine hohe mechanische Stabilität der Lichtwellenleiterfestader,
die erste Schutzhülle und die Aderhülle sollen den Lichtwellenleiter optimal vor Umwelteinflüssen schützen,
die äußere Aderhülle soll eine geringe Quellbarkeit aufweisen,
die Haftfähigkeit zwischen Aderhülle und Schutzhülle soll sehr gut sein,
es soll gewährleistet sein, daß die Aderhülle von der Lichtwellenleiterfestader abisoliert werden kann, ohne die erste Schutzhülle zu beschädigen,
die Dauereinsatztemperatur soll über 100°C liegen können, ohne Beeinträchtigung eines darauf erfolgenden Einsatzes bei tiefen Temperaturen (< -20°C),
die Aderhülle soll spannungskorrosionsunempfindlich sein.
If you summarize the most important requirements for a fiber optic fixed core again, you get the following overview:
A high mechanical stability of the optical fiber fixed core is expected,
the first protective sheath and the core sheath are intended to optimally protect the optical waveguide from environmental influences,
the outer buffer tube should have little swellability,
the adhesive strength between the core sleeve and protective sleeve should be very good,
it should be ensured that the core sleeve can be stripped from the optical fiber fixed core without damaging the first protective sleeve,
the continuous operating temperature should be over 100 ° C, without impairing subsequent use at low temperatures (<-20 ° C),
the buffer tube should be insensitive to stress corrosion.
Mit einer Lichtwellenleiterfestader, deren Aderhülle aus einem vernetzten Polyolefin besteht, können diese Anforderungen erfüllt werden. Der Verbund zwischen Aderhülle und Schutzhülle kommt dabei nicht durch eine chemische Verbindung, wie z. B. eine kovalente Bindung, zustande, sondern durch das Aufschrumpfen der anfangs plastischen Aderhülle beim Abkühlen auf die Schutzhülle. Es entsteht ein Haftsitz, der unter anderem zu einer räumlichen Verankerung der Polymere der Aderhülle mit den Polymeren der Schutzhülle führt.With a fiber optic fixed core, whose core casing consists of one Cross-linked polyolefin can meet these requirements be fulfilled. The bond between the core sleeve and protective sleeve does not come through a chemical compound, such as. Legs covalent bond, but by shrinking the initially a plastic buffer tube when cooling down to the protective cover. A prison seat is created, which among other things leads to a spatial Anchoring the polymers of the buffer tube with the polymers of the Protective cover leads.
Die Aderhülle aus einem vernetzten Polyolefin weist sowohl eine sehr gute Haftfähigkeit auf der Schutzhülle auf als auch eine gute Abisolierbarkeit, wobei die Schutzhülle nicht beschädigt wird. Die entstandene Lichtwellenleiterfestader ist mechanisch fest, gut handhabbar und problemlos bei 100°C und darüber einsetzbar. Außerdem ist sie unempfindlich gegen Spannungsrißkorrosion.The wire sleeve made of a cross-linked polyolefin has both very good adhesion to the protective cover on as well good stripping properties, whereby the protective cover is not damaged becomes. The resulting fiber optic fixed core is mechanical firm, easy to handle and easy at 100 ° C and above applicable. It is also insensitive to Stress corrosion cracking.
Die Vernetzung geschieht entweder durch:Networking takes place either through:
  • 1. Strahlenvernetzung nach der Extrusion, indem die Festader mit Elektronen, deren kinetische Energie innerhalb der Wanddicke des Sekundärcoatings abgebaut wird, bestrahlt wird.1. Radiation cross-linking after extrusion by using the fixed vein Electrons whose kinetic energy is within the wall thickness of the Secondary coatings are broken down, irradiated.
  • 2. Peroxidvernetzung nach der Extrusion, indem dem Polyolefin ein Peroxid zugemischt wird, das nach der Extrusion durch hohe Temperaturen (ca. 180°C) zerfällt und die Vernetzung einleitet.2. Peroxide crosslinking after extrusion by adding the polyolefin a peroxide is admixed which, after the extrusion, is caused by high Temperatures (approx. 180 ° C) disintegrate and crosslinking begins.
  • 3. Silanvernetzung nach der Extrusion im Wasserbad oder im Wasser, indem dem Polyolefin entsprechende reaktive Silangruppen beigemischt werden.3. Silane crosslinking after extrusion in a water bath or in Water, by reactive silane groups corresponding to the polyolefin be added.

Claims (5)

1. Lichtwellenleiterfestader, die einen aus Kern und Mantel bestehenden Lichtwellenleiter aufweist, der von einer ersten Schutzhülle umgeben ist, und welche eine Aderhülle aus einem Polyolefin aufweist, die fest, also ohne Zwischenraum, auf der ersten Schutzhülle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderhülle aus einem vernetzten Polyolefin besteht.1. Fixed fiber optic cable, which has a core and sheath of optical waveguide, which is surrounded by a first protective sheath, and which has a ferrule made of a polyolefin, which sits firmly, that is to say without a space, on the first protective sheath, characterized in that the ferrule consists of a cross-linked polyolefin.
2. Verfahren zur Herstellung einer Lichtwellenleiterfestader, wobei auf die erste Schutzhülle eine Aderhülle aus einem Polyolefin durch Extrusion derart aufgebracht wird, daß die Aderhülle fest, also ohne Zwischenraum auf der ersten Schutzhülle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin nach der Extrusion vernetzt wird.2. Process for the production of an optical fiber fixed core, where on the first protective sheath a wire sheath from a Polyolefin is applied by extrusion such that the Core sleeve tight, that is, with no space on the first Protective cover sits, characterized in that the polyolefin is crosslinked after the extrusion.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlenvernetzung durchgeführt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a Radiation crosslinking is carried out.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Peroxidvernetzung durchgeführt wird.4. The method according to claim 2, characterized in that a Peroxide crosslinking is carried out.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Silanvernetzung durchgeführt wird.5. The method according to claim 2, characterized in that a Silane crosslinking is carried out.
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