DE4038827A1 - Verfahren zum extrudieren einer dreischichtigen umhuellung bei einem optischen uebertragungselement - Google Patents

Verfahren zum extrudieren einer dreischichtigen umhuellung bei einem optischen uebertragungselement

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrudieren einer dreischichtigen Umhüllung für ein mindesten einen Lichtwellen­ leiter enthaltendes optisches Übertragungselement.
Aus der europäischen Patentschrift 00 66 201 ist es bekannt, eine gefüllte Lichtwellenleiter-Ader mit zwei äußeren Umhüllun­ gen zu versehen, wobei diese äußeren Umhüllungen durch zwei aufeinanderfolgende Extruder aufgebracht werden. Wenn nur zwei derartige Schichten für die Bildung des Adermaterials herange­ zogen werden, so kann dies den Nachteil haben, daß die innere Oberfläche der Innenschicht eine rauhe Oberfläche annimmt (be­ sonders bei Verwendung gefüllter Polymere). Außerdem besteht die Gefahr, daß durch die starke Abkühlung im Kontakt zur Aderfüllmasse Mikrorisse gebildet werden (besonders bei Ver­ wendung amorpher Polymere).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise die Herstellung einer dreischichtigen Umhüllung für ein mindestens einen Lichtwellenleiter enthaltendes optisches Übertragungselement zu ermöglichen und dabei ein Übertragungs­ element mit besonders guten mechanischen Eigenschaften zu er­ halten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Ver­ fahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß einem gemeinsamen Extrusionswerkzeug zwei Masseströme aus unter­ schiedlichem Material zugeführt werden, daß der erste Masse­ strom in zwei Teil-Masseströme aufgeteilt wird, daß mit dem einen Teil-Massestrom die Innenschicht und mit dem zweiten Teil-Massestrom die Außenschicht extrudiert wird und daß zwi­ schen der Innen- und der Außenschicht die Zwischenschicht aus dem zweiten Massestrom extrudiert wird.
Mit der Erfindung ist es möglich, verschiedene Ausgangsma­ terialien besonders wirtschaftlich miteinander zu kombinieren und dadurch gute mechanische Eigenschaften für das Übertra­ gungselement bei gleichzeitig geringem Aufwand zu erhalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Übertragungs­ element hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine dreischichtige Umhüllung aufweist, daß die Innenschicht und die Außenschicht aus dem gleichen Material bestehen und die Zwischenschicht aus einem anderen Material hergestellt ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wieder­ gegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Extrusionswerkzeug zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens und
Fig. 2 ein optisches Übertragungselement, das mit dem Extruder nach Fig. 1 hergestellt werden kann.
In Fig. 1 wird ein Lichtwellenleiter LW oder ein Lichtwellen­ leiterbündel einer durchgehenden Bohrung BO eines Extrusions­ werkzeugs EX zugeführt, um daraus ein optisches Übertragungs­ element herzustellen. Unter einem optischen Übertragungselement soll nachfolgend verstanden werden, eine Hohl- oder Kompakt­ ader - die ihrerseits zusammen mit weiteren Adern zur Her­ stellung eines optischen Kabels verwendet werden kann - oder ein optisches Kabel mit ein oder mehreren Lichtwellenleitern, bei dem die auf den Lichtwellenleiter aufgebrachte Umhüllung mehrschichtig ausgebildet ist und als Kabelmantel dient.
Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß es sich um eine gefüllte Hohlader handelt, wobei die Füllmasse FC über eine Füllnadel FN in den Einlauftrichter für den Lichtwellenleiter LW bei der Bohrung BO des Extrusionswerkzeuges EX eingebracht wird. Die Füllmasse FC besteht zweckmäßig aus einem thixotro­ pierten Öl mit einem entsprechenden Verdickungsmittel. Das Extrusionswerkzeug EX ist aus drei Einzelteilen EX1, EX2 und EX3 zusammengesetzt, deren Austrittsöffnungen konzentrisch zueinander verlaufen und somit drei konzentrische Reckkegel RKA (für die Außenschicht), RKZ (für die Zwischenschicht) und RKI (für die Innenschicht) ergeben. Nach dem Ausrecken der Reckke­ gel RKA-RKI ergibt sich eine Struktur, wie sie im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt ist, d. h. es ist eine Innenhülle IH, eine Zwischenhülle ZH und eine Außenhülle AH vorhanden, also ein insgesamt dreischichtiger Hüllenaufbau. Der Lichtwellenleiter LW ist in die weiche Füllmasse FC eingebettet. Die so erhaltene Struktur stellt eine Lichtwellenleiterader dar, die zusammen mit weiteren Lichtwellenleiteradern z. B. zu einem Kabel ver­ seilt werden kann. Es ist aber auch möglich die in Fig. 2 dar­ gestellte Struktur - insbesondere in Innenräumen - bereits selbst als optisches Kabel zu verwenden.
Die Extrusion nach Fig. 1 erfolgt so, daß nur zwei Massezu­ führungen für die Massen M1 und M2 vorgesehen sind, wobei die Masse M2 dem mittleren Extrusionswerkzeugteil EX2 zugeführt wird. Dieses Extrusionswerkzeugteil erzeugt die Zwischenschicht ZH, die somit aus dem Material M2 besteht, wie in Fig. 2 ange­ deutet ist. Dagegen wird der Massestrom M1 in zwei Teilströme M11 und M12 aufgeteilt, wobei M12 dem Extrusionswerkzeugteil EX1 und M11 dem Extrusionswerkzeugteil EX3 zugeführt wird. So­ mit entsteht aus dem Massestrom M11 über den Reckkegel RKA die Außenhülle AH, während aus dem Massestrom M12 über den Reckke­ gel RKI die Innenschicht IH erzeugt wird. Dazwischen liegt (über den Reckkegel RKZ gebildet) die Zwischenschicht ZH.
Durch die Erfindung werden somit in einfacher Weise die drei Schichten IH, ZH und AH in einem Arbeitsgang hergestellt, und zwar durch Koextrusion. Die Innenschicht IH und die Außen­ schicht AH bestehen aus dem gleichen Material des Massestroms M1, wobei hierfür insbesondere ungefüllte Polymere verwendet werden können. Unter "ungefüllt" ist dabei zu verstehen, daß diese Materialien keine der Verbesserung der mechanischen oder sonstigen Eigenschaften dienenden Zusatzstoffe enthalten.
Besonders geeignet sind in diesem Zusammenhang ungefüllte Poly­ mere, wie z. B. Polyester, Polyester/Ether-Elastomere, Polyole­ fine, Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyetherimide, fluorierte Polymere, Polyetherketone und ähnliche Polymere, Polysulfone/ sulfide etc., Liquid Crystal Polymere oder Polyphenylenoxide/ sulfide.
Der Massestrom M1 kann aus einem ungefüllten, kristallinen oder teilkristalinen Material bestehen, wobei für diese Materialien die verschiedensten Polymere wirtschaftlich kombiniert werden können.
Bevorzugt besteht der Massestrom M1 aus ungefüllten Polymeren und kann so eine Sperrwirkung gegen die Füllmasse FC aufwei­ sen bzw. unterbindet als teilkonstallines Polymer als Deck­ schicht (M11/M12) die Spannungsrißbildung der Innenschicht (bei Verwendung amorpher Materialien für M2). Bei gefüllter (insbesonders mit Verstärkungseinlagen, z. B. Glasfäden oder Glasfasern) Innenschicht M2 deckt das ungefüllte Polymer (M11/ M12) die aus der Oberfläche ragenden Füllmaterialien, z. B. Glasfasern vollständig zu (= Glätten der Oberfläche).
Für die Bildung der Zwischenschicht ZH können zweckmäßig ge­ füllte oder ungefüllte Polymere verwendet werden. Dabei werden für die Zwischenschicht bevorzugt Materialien mit hoher Zug­ festigkeit verwendet, die allerdings eine gewisse Sprödigkeit (Spannungsrißempfindlichkeit bzw. geringe Reißdehnung) aufwei­ sen. Durch die festhaftende benachbarte Innenschicht IH und die entsprechende Außenschicht AH aus einem mehr elastischen und weniger spannungsrißempfindlichen Material Ml werden Spannungs­ rißbildungen des Materials M2 unterdrückt und die Oberfläche der mittleren Schicht geglättet. Derartige hochzugfeste Materialien werden bevorzugt verwendet. Um eine mechanische hoch beanspruchbare Lichtwellenleiterader zu erzeugen, haben sie jedoch den Nachteil, daß ihre Oberflächen relativ rauh sind. Werden derartige Materialien als Innenschichten verwen­ det, so besteht die Gefahr, daß der oder die Lichtwellenleiter LW an der Innenhaut der Innenschicht des spröden Materials hängen bleiben und somit mechanischen Beanspruchungen ausge­ setzt werden die unerwünscht sind. Die Innenschicht IH aus einem relativ weichen Material ist dagegen äußerst glatt und kann somit verhindern, daß der oder die Lichtwellenleiter LW an dieser Innenschicht haften bleiben.
Die mittlere Schicht mit dem Massestrom M2 kann aus kristal­ linem und/oder teilkristallinem - bevorzugt gefüllten Poly­ mermaterial hergestellt werden. Die bei gefüllten Materialien meist rauhen Materialoberfläche der mittleren Schicht wird durch das beiderseitige Aufbringen der aus bevorzugt ungefüll­ ten Material bestehen Innen- und Außenschicht IH und AH ohne zusätzliche Formwerkzeuge geglättet.
Für die mittlere Schicht ZH und somit den Massestrom M2 werden bevorzugt folgende, vorzugsweise gefüllten (d. h. mit Zusatz­ stoffen, z. B. in Form von Glasfasern, Aramidfasern oder der­ gleichen zur Verbesserung der Zugfestigkeit versehene) Poly­ mermaterialien verwendet:
Polycarbonat, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyamide, Poly­ etherimid, fluorierte Polymere, Polyetherketone und ähnliche Polymere, Polysulfon/-sulfid etc., Liquid Crystal Polymer oder Polyphenylenoxid/-sulfid.

Claims (8)

1. Verfahren zum Extrudieren einer dreischichtigen Umhüllung für ein mindestens einer Lichtwellenleiter (LW) erhaltenes optisches Übertragungselement, dadurch gekennzeichnet,
daß einem gemeinsamen Extruderwerkzeug (EX) zwei Masseströme (M1, M2) aus unterschiedlichem Material zugeführt werden, daß der erste Massestrom (M1) in zwei Teil-Masseströme (M11, M12) aufgeteilt wird,
daß mit dem einen Teil-Massestrom (M12) die Innenschicht (IH) und mit dem zweiten Teil-Massestrom (M11) die Außenschicht (AH) extrudiert wird und
daß zwischen der Innen- und der Außenschicht die Zwischenschicht (ZH) aus dem zweiten Massestrom (M2) extrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den ersten Massestrom (M1) aus ungefüll­ ten Polymeren besteht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den ersten Massestrom (M1) ein Polyester, Polyester/Ether-Elastomer, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Poly­ amid, Polyetherimid, fluoriertes Polymer, Polyetherketone und ähnliche Polymere, Polysulfon/-sulfid etc., Liquid Crystal Polymer oder ein Polyphenylenoxid/-sulfid verwendet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den zweiten Massestrom (M2) ein Polycar­ bonat, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyetherimid, fluoriertes Polymer, Polyetherketon und ähnliche Polymer, Poly­ sulfon/-sulfid etc., Liquid Crystal Polymer oder ein Poly­ phenylenoxid/-sulfid verwendet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Massestrom (M2) aus einem kristallinem oder teilkristallinem Polymermaterial besteht.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Massestrom (M2) aus einem gefüllten Polymerma­ terial besteht, das eine hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitiger Spannungsrißempfindlichkeit aufweist.
7. Optisches Übertragungselement, hergestellt nach einem Ver­ fahren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung dreischichtig ausgebildet ist, wobei die Innenschicht (IH) und die Außenschicht (AH) aus dem gleichen Material bestehen und die Zwischenschicht (ZH) aus einem anderen Material hergestellt ist.
8. Optisches Übertragungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Innenschicht (IH) und die Außenschicht (AH) ein hochelastisches Material mit geringer Spannungsrißempfindlich­ keit verwendet ist und daß die Zwischenschicht (ZH) aus einem Polymermaterial besteht, das eine demgegenüber höhere Spannungsrißempfindlichkeit bei gleichzeitiger Zugfestigkeit aufweist.
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