DE4142047A1

DE4142047A1 - Verfahren zum umhuellen mindestens eines lichtwellenleiters mit einer schutzschicht und zum anbringen von verstaerkungselementen

Info

Publication number: DE4142047A1
Application number: DE4142047A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Schneider; Wilfried Reissenweber; Norbert Dr Ing Niesemeyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: GB2262996A; US5360497A; GB9226443D0; DE4142047C2; GB2262996B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen mindestens eines Lichtwellenleiters mit einer durch Extrusion aufgebrach ten, den Lichtwellenleiter allseits umschließende Schutzhülle sowie von Verstärkungselementen.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 39 00 901 bekannt. Dabei werden die Verstärkungselemente in Form von Fäden aus über einen Kreisumfang verteilten Einzeldüsen eines Extruders extrudiert, wobei der mit einem Coating versehene Lichtwellen leiter durch die Bohrung des Extruderkopfes hindurchgeführt ist. In einem anschließenden Verseilvorgang werden die Ver stärkungsfäden mit wechselnder Schlagrichtung auf das Coating des Lichtwellenleiters aufgebracht und anschließend erfolgt eine Ummantelung mittels eines weiteren Extruders. Die Ver stärkungsfäden liegen dabei in einer geschlossenen Lage un terhalb der äußeren Ummantelung bzw. Schutzhülle, welche das Gesamtgebilde umgibt. Eine besonders enge Verbindung zwischen der äußeren Schutzhülle und den weiter innen liegenden Ver stärkungsfäden ist dabei nicht vorgesehen, so daß beide La gen im wesentlichen ein voneinander unabhängiges zweischich tiges Gebilde ergeben. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, daß die aus Liquid-Cristall-Polymeren (LCP) oder ähn lichen zugfesten Materialien bestehenden Fäden in einem eige nen Verseilvorgang auf den relativ dünnen und damit empfind lichen, nur mit einer Coating-Schicht versehenen Lichtwellen leiter aufgebracht werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzu zeigen, wie in besonders einfacher Weise eine Umhüllung eines Lichtwellenleiters erzielt werden kann, die besonders hohe Festigkeitseigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird bei ei nem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in Coextrusion mit der Schutzhülle in diese eingelagerte Ver stärkungselemente geformt werden und daß in das so aus Schutz hülle und den Verstärkungselementen hergestellte Verbundele ment der Lichtwellenleiter beim Herstellungsvorgang einge führt wird.

Da die Schutzhülle und die in sie eingelagerten Verstärkungs elemente in einem Arbeitsgang gemeinsam gefertigt werden, und zwar durch Coextrusion, ist nur ein Extruderwerkzeug erforder lich und es sind bereits mit diesem Verfahrensschritt sowohl die Schutzhülle als auch die Verstärkungselemente hergestellt. Da die Verstärkungselemente direkt in die Schutzhülle mit beim Herstellungsprozeß eingelagert sind, ergibt sich zwischen bei den eine enge Verbindung und beide zusammen stellen ein Ver bundelement dar, das hohe Zugfestigkeit aufweist, weil die beiden Teilelemente (Schutzhülle einerseits und Verstärkungs element andererseits) innig miteinander verbunden sind. Dieses nach außen hin als eine gleichmäßige Schicht wirkende Verbund element wird festsitzend auf den Lichtwellenleiter aufgebracht, so daß dieser im Endergebnis mit einer insbesondere gegen Zug kräfte hochwirksamen Schutzummantelung versehen ist.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Verfahrensansprüche darstellenden Unteransprüchen wiedergege ben.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Lichtwellenleiter mit einer aufextrudierten Schutzschicht, welcher dadurch gekenn zeichnet ist, daß die Schutzhülle coextrudierte Verstärkungs elemente eingebettet enthält und daß das Material der Verstär kungselemente gegenüber dem Material der Schutzhülle eine höhere Zugfestigkeit aufweist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Kabel mit min destens einer Bündelader, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bündelader eine Schutzhülle aufweist, in welche coextrudierte Verstärkungselemente eingebettet sind und daß das Material der Verstärkungselemente gegenüber dem Material der Schutzhülle eine höhere Zugfestigkeit auf weist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch ge kennzeichnet ist, daß ein mit einem Ringspalt versehener Ex truderkopf vorgesehen ist, daß über den Ringspalt verteilt in einer Kreisanordnung Düsen für die Ausbildung der Verstär kungselemente vorgesehen sind, daß der Extruderkopf eine Boh rung aufweist, durch die mindestens ein Lichtwellenleiter hin durchführbar ist.

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

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in Seitenansicht,

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in Frontansicht,

Fig. 3 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschich teten Lichtwellenleiter im Querschnitt,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines beschichteten Licht wellenleiters nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Einrichtung zur Herstellung einer Bündelader mit einem Verfahren nach der Erfindung,

Fig. 6 eine mit einer Einrichtung nach Fig. 5 hergestellte Bündelader im Querschnitt,

Fig. 7-10 Abwandlungen der Ausführungsform nach Fig. 6,

Fig. 11 ein aus mehreren Bündeladern zusammengesetztes Kabel,

Fig. 12 in einer Frontansicht eine weitere nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellte Bündelader und

Fig. 13 ein Ausschnitt der Bündelader nach Fig. 13 in ver größerter Darstellung.

In Fig. 1 ist eine Vorratsspule VS dargestellt, von der ein mit einer Schutzschicht (Coating) versehener Lichtwellenlei ter abgezogen wird. Der Lichtwellenleiter LW besteht somit, wie aus der Querschnittsdarstellung nach Fig. 3 ersichtlich ist, aus der Lichtleitfaser LF (bestehend aus Kern und Man telmaterial) sowie einer unmittelbar nach dem Herstellungs prozeß der Lichtleitfaser LF aufgebrachten ein- oder mehr schichtigen Schutzschicht (Coating) CT. Der Lichtwellenlei ter LW wird in eine Bohrung BO eines Extruderkopfes EX einge führt, der hier in schematischer Darstellung teilweise im Querschnitt gezeigt ist. Der Extruderkopf EX weist an seiner rechts liegenden Austrittsstelle eine ringförmige Düse RD auf (vgl. Fig. 2, welche die Frontansicht von Fig. 1 von rechts gesehen zeigt), aus der ein erstes, die Schutzhülle SH nach Fig. 2 ergebendes Material MA1 herausgepreßt wird. Dieses Material MA1 kann aus einem Hochdruck-Polyethylen (HDPE) , einem Niederdruck-Polyethylen geringer Dichte (LLDPE), einem Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), einem Polycarbonat (PC), einem Polyamid (PA) einem Polybutylenterephthalat (PBT), aus einer Mischung aus Polycarbonat und Polybutenterephthalat, aus Polyphenylensulfid (PPS), aus Polyvinylchlorid (PVC), aus Polyurethan (PUR), aus FRNC (flame retardent none corrosive)- Mischungen, aus Polyetherimid (PEI) oder aus Polytetrafluor ethylen (PTFE), Ethylen/Tetrafluorethylen (E/TFE), aus Tetra fluorethylen/Hexafluorpropylen (FEP) oder aus Polyamidimid (PAI) bestehen. Auch Mischungen der genannten Stoffe sind mög lich, wobei allgemein gesagt werden kann, daß Polymermateria lien bevorzugt verwendbar sind, die sich leicht extrudieren lassen und auch den sonstigen an die Umhüllung von Lichtwel lenleitern zu stellenden Anforderungen genügen.

Über den kreisförmigen Ringspalt RD verteilt sind auf einem Teilkreis einzelne Düsen DS1 bis DSn (vgl. Fig. 2) vorgesehen, und zwar so, daß sie allseitig von dem Material MA1 der Schutz hülle SH umströmt werden. Diese Düsen DS1 werden durch die schematisch angedeuteten Wandungen WD1 und WD2 gegen den Ma terialstrom des Hüllenmaterrials MA1 abgetrennt und zwischen den Wandungen WD1, WD2 der Düse zum Beispiel DS1 fließt das Material MA2, welches zum Beispiel das Verstärkungselement VE1 erzeugt. Diese Verstärkungselemente sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, dementsprechend in einer kreisförmigen Anordnung innerhalb der Schutzhülle SH in diese eingelagert und werden allseits von dem Material der Schutzhülle SH um geben. Bei einer kreisförmigen Gestaltung der Düsenöffnungen zum Beispiel DS1 ergeben sich entsprechend kreisförmige Aus bildungen der Verstärkungselemente VE1 bis VEn nach Fig. 2. Es ist auch möglich, andere, z. B. etwa rechteckförmige oder kreissegmentförmige Ausgestaltungen für die Düsenöffnungen DS1 bis DSn zu wählen.

Der durch Coextrusion erzeugte Reckkegel RK wird entsprechend der Durchlaufrichtung von links nach rechts noch in weichem Zustand auf den Lichtwellenleiter LW heruntergereckt und gibt dort die Struktur wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, also eine Lichtwellenleiter-Festader LA, bei der außen auf den Coating CT zusätzlich eine als Verbundelement SV anzuspre chende Lage aus den Materialien MA1 und MA2 aufgebracht ist. Die Schutzhülle SH mit den eingelagerten Verstärkungselementen VE1 sitzt in diesem Beispiel fest auf dem Coating CT auf.

Für das Material der Verstärkungselemente VE1 bis VEn können bevorzugt Polycarbonate oder Liquid-Cristall-Polymere verwen det werden, wobei diese durch den Reckvorgang im Bereich des Reckkegels RK die notwendige Ausrichtung ihrer Moleküle und damit die hohe Zugfestigkeit dieses Werkstoffs erhalten. Es ist auch möglich, andere hochzugfeste Materialien als Verstär kungselemente VS1 bis VSn in das Material der Schutzhülle SH einzubetten, wobei zweckmäßig der E-Modul dieser Elemente das Zwei- bis Zwanzigfache des E-Moduls des Materials in der Schutzhülle SH aufweisen sollte. In diesem Zusammenhang ist weiterhin zum Beispiel der Einsatz von durch Fasern verstärk ter Thermoplaste als Material MA2 möglich, wobei in dem Ma terial MA2 kurze Faserstücke, zum Beispiel aus zugfesten Glas fasern oder Kohlenstoff-Fasern oder Whiskers eingebettet sein können. Diese Faserstücke aus Glas, Metall oder dergleichen sollten zweckmäßig länger gewählt werden als der Durchmesser der Verstärkungselemente VE1 bis VEn nach Fig. 2, um dafür zu sorgen, daß diese faserförmigen Elemente jeweils in Längsrich tung der Verstärkungselemente eingebettet sind bzw. beim Ex trusionsvorgang entsprechend ausgerichtet werden. Die Länge dieser eingestreuten Fasern sollte zweckmäßig zwischen 0,2 mm und 1,0 mm gewählt werden, ihr Durchmesser zwischen 0,5 und 2,5% des Außendurchmessers der fertigen Verstärkungselemente VE1 bis VEn nach Fig. 3.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Verbundele ment SV fest mit dem Lichtwellenleiter LW verbunden, zum Beispiel verklebt, was dadurch erzielt werden kann, daß das Kunststoffmaterial des Coatings CT und das Kunststoff material der Schutzhülle SH eine innige Verbindung mitein ander eingehen. Es ist aber auch möglich, zum Beispiel ei nen Schmelzkleber SK auf den Lichtwellenleiter LW in einer dünnen Schicht aufzubringen und so die feste Verbindung zwi schen dem Verbundelement SV und dem Coating CT der Lichtwel lenleiterader LW herzustellen. Für die Aufbringung des Schmelzklebers SK kann z. B. die Einrichtung SKE nach Fig. 1 verwendet werden. Wegen der hohen Zugfestigkeit des Verbund elementes VS ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen die sem Verbundelement VS und dem Lichtwellenleiter LW normaler weise möglich, ohne daß der Lichtwellenleiter zum Beispiel bei hohen Zugbeanspruchungen geschädigt wird.

Sollten jedoch besonders starke Zugbeanspruchungen oder sonstige mechanische Beanspruchungen auftreten, so kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Lichtwellenleiter LW und der Schutzhülle SH einen dünnen Spalt vorzusehen, der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 an die Stelle des Schmelz klebers SK treten würde. Dieser dünne Spalt kann mit einem Ankoppelmedium gefüllt werden, das zum Beispiel Luft oder durch ein sonstiges gleitfähiges Material gebildet werden kann, so daß Zugkräfte, welche auf die Schutzhülle SH wirken, nicht unmittelbar auf den Lichtwellenleiter LW übertragen werden. Die Breite dieses Spaltes SP sollte zwischen 1 und 60 µm gewählt werden, wobei bevorzugt der Bereich zwischen 5 µm und 15 µm angewendet werden kann. Zweckmäßig ist es, ein Ankoppelmedium zu verwenden, das thixotropische Eigenschaften aufweist, d. h. daß bei Scherbeanspruchungen eine Verflüssigung des Ankoppelmediums in dem entsprechend beanspruchten Bereich eintritt und so die Kraftübertragung von außen auf den Licht wellenleiter LW besonders niedrig gehalten werden kann.

Es ist auch möglich, als Ankoppelmedium, das heißt für die Füllung des Spaltes einen gummielastischen, also sehr weichen Werkstoff zu verwenden, wobei hier Schichtdicken zwischen 5 µm und 50 µm zweckmäßig sind.

Zweckmäßigerweise werden die die Festigkeitseigenschaften des Verbundelementes SV bestimmenden Verstärkungselemente VE1 bis VEn aus einem Material hergestellt, dessen Wärmeausdeh nungskoeffizient etwa dem der Lichtleitfaser LF nach Fig. 2 entspricht. Diese Forderung läßt sich bevorzugt durch den Ein satz von LCP-Material für die Verstärkungsfäden VE1 bis VEn realisieren, weil LCP in seinem Wärmeausdehnungskoeffizienten von -10^-7 bis +10^-7 sehr niedrig ist und bei entsprechender Wahl der Reckung sogar stark an den von ungefähr 5,5·10^-7 der Lichtfaser LF angenähert werden kann.

Der Außendurchmesser der gemäß der Erfindung mit dem Verbund element SV armierten Lichtleitfaser LF sollte zweckmäßig etwa das 1,5- bis 8fache des Außendurchmessers der Lichtleitfa ser LF betragen. Solche Abmessungen erlauben die Weiterverar beitung, zum Beispiel die Verseilung und Verkabelung, mit den in der klassischen Kabeltechnik üblichen Maschinen.

Es kann auch zweckmäßig sein, den Lichtwellenleiter LW oder die Lichtleitfaser LF mit einem Gleitmittel (zum Beispiel Talkum) zu beschichten, um die Konfektionierbarkeit, das heißt die Abziehmöglichkeit der Bewehrungshülle zu verbessern.

Die Verstärkungselemente VE1 bis VEn werden zweckmäßig aus einem Material hergestellt, dessen E-Modul größer 5000 N/mm² ist. Demgegenüber ist es für das Material M1 der Schutzhülle SH ausreichend, wenn dieses einen E-Modul größer 200 N/mm² aufweisen.

Von der gesamten Querschnittsfläche des Verbundelementes SV nach Fig. 2 brauchen nur zwischen 4% und 20% an Fläche durch die Verstärkungselemente VE1 bis VEn beansprucht werden. Der Anteil der Verstärkungselemente VE1 bis VEn an der Gesamt querschnittsfläche des Verbundelementes SV kann also gering gehalten werden.

Die Verstärkungselemente VE1 bis VEn sollten zweckmäßig einen Durchmesser haben, der etwa zwischen 10% und 70% des Außen durchmessers der blanken Lichtleitfaser LF gewählt wird.

Es ist auch möglich, mehrere Lagen von Verstärkungselementen vorzusehen, so wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei wird die äußere Lage mit den Elementen VE21 bis VE2n zweckmäßig mit einem größeren Durchmesser ausgelegt als die innere Lage VE11 bis VE1n. Der größere Durchmesser in der äußeren Lage soll die Knickfestigkeit bei Biegebeanspruchung verbessern.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen die Anwendung des Erfindungsgedankens für die Herstellung einer Bündelader, das heißt einer Anordnung, bei der mehrere Lichtwellenleiter im Inneren einer Schutzhülle angeordnet sind. Bei der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung zur Herstellung einer derartigen Bündelader sind mehrere Vorratsspulen VS1 bis VSm vorgesehen, die jeweils einen mit einer Schutzschicht (Coating) versehe nen Lichtwellenleiter LW1 bzw. LWm aufgetrommelt enthalten.

Diese Lichtwellenleiter LW1 bis LWm werden abgezogen und ei ner Fülleinrichtung FE zugeführt, mittels der die Lichtwellen leiter LW1 bis LWm in eine Füllmasse FC eingebettet werden. Die Lichtwellenleiter sind mit einem größeren Abstand zuein ander angeordnet, wie dies aus der Querschnittsdarstellung von Fig. 6 ersichtlich ist und sind lose, das heißt in ge wissem Umfang beweglich oder verschiebbar in der Füllmasse FC eingebettet. Als Füllmasse FC können pastenartige Materia lien verwendet werden, insbesondere solche mit thixotropen Eigenschaften und gegebenenfalls einem Ölzusatz. Jedenfalls sollte die Füllmasse FC in ihrer Viskosität so gewählt wer den, daß das mit der Füllmasse FC umhüllte Lichtwellenlei terbündel durch die Bohrung BO des Extruders EX ohne abzu tropfen hindurchgeführt werden kann. Der Extruder EX hat den analogen Aufbau zu der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, weshalb für gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Auch die zugeführten Materialien MA1 und MA2 haben die im Zusammenhang mit den bei dem vorstehend beschriebenen Figuren näher erläuterten Eigenschaften bzw. Zusammensetzungen. Lediglich der Durchmesser der Ringdüse RD ist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 natürlich entsprechend größer zu wählen und auch die Spaltbreite dieser Ringdüse ist entsprechend den geänderten Anforderungen etwas gegenüber dieser Anordnung zu verbreitern.

Der vom Extruder EX erzeugte Reckkegel RKB wird auf das die Lichtwellenleiter enthaltende Füllmassen-Bündel FB herunter gezogen und liegt im Endzustand dicht an diesem an, wie die Querschnittszeichnung aus Fig. 6 ergibt. Die Düsen zum Bei spiel DS1 für die Erzeugung der zugfesten Elemente VB1 bis VBn sind analog zu den Düsen DS1 bis DSn nach Fig. 2 angeordnet und ergeben somit beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bei kreisförmigem Querschnitt auch entsprechend kreisförmige Ver stärkungselemente VB1 bis VBn. Die so erhaltene optische Bün delader OB weist somit eine zugfeste (wegen der Verstärkungs elemente VB1 bis VBn) Außenhülle auf, so daß ein optimaler Schutz für die im Inneren befindlichen Lichtwellenleiter LW1 bis LWm gegeben ist. Diese Lichtwellenleiter können zur Erzeu gung einer entsprechenden Überlänge in einer wechselnden Posi tionierung im Inneren der das Verbundelement darstellenden Schutzhülle SHB untergebracht, gegebenenfalls auch lose mit einander verseilt bzw. verdrillt sein. Die Innenöffnung der Schutzhülle SHB ist so gewählt, daß ihr Querschnitt jedenfalls wesentlich größer ist als der Gesamtquerschnitt der m in ihr enthaltenen Lichtwellenleiter LW1 bis LWm. Die Verstärkungs elemente VB1 bis VBn sind fest in das Material der Schutzhülle SHB eingebettet und ergeben so zusammen mit dieser eine Ver bundkonstruktion SVB mit analogen Eigenschaften wie dies an hand der Fig. 1 bis 4 bereits erläutert wurde.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind in die Schutz hülle SHB7 zwei Lagen VBL1 und VBL2 von Verstärkungselemen ten eingebracht. Die äußere Lage VBL71 dieser Verstärkungsele mente liegt auf einem gedachten Kreis, dessen Durchmesser größer ist als der der Lage VBL72 der innen liegenden Verstär kungselemente. Außerdem sind die Verstärkungselemente der äußeren Lage VBL1 und die der inneren Lage VBL2 jeweils auf Lücken zueinander angeordnet. Zusätzlich ist vorgesehen, die Elemente der äußeren Lage VBL71 mit einem größeren Durch messer herzustellen als die zugfesten Elemente der inneren Lage VBL72. Dies hat den Vorteil, daß die Hülle besonders knicksteif ist und auch große Stauchkräfte aufnehmen kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist in die Schutzhülle SHB8 eine äußere Lage VBL81 von etwa bandförmigen Verstär kungselementen eingebettet, die sich etwa in Umfangsrich tung auf einem gedachten Kreis erstrecken. Zusätzlich sind in einer inneren Lage VBL82 zugfeste Elemente mit etwa sternför migem Querschnitt angeordnet. Auch hier sind die Elemente der beiden Lagen VBL81 und VBL82 auf Lücke zueinander angeordnet.

Während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5 mit 8 die Verstärkungselemente jeweils in gleichmäßiger Anordnung eingebracht worden sind, ist bei Fig. 9 vorgesehen, die Verstärkungselemente zum Beispiel VBL9 in einer ungleichmäßi gen Verteilung über den Querschnitt der Schutzhülle SHB9 ver teilt anzuordnen.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform einer optischen Bündel ader OB10, bei dem die Verstärkungselemente, zum Beispiel VB10, in Längsrichtung der zylindrischen Schutzhülle SHB10 gesehen, etwa schraubenlinienförmig verlaufen. Eine derartige Anordnung kann zum Beispiel dadurch erzeugt werden, daß der Spritzkopf nach Fig. 5 in eine Rotation um die Achse der Bohrung BO ver setzt wird, so daß die fortlaufende Extrusion schraubenförmig verlaufende Verstärkungselemente VB11 ergibt. Wenn auf den Vorratsspulen VS1 bis VSm nach Fig. 5 Lichtwellenleiter-Bänd chen angeordnet sind und diese Vorratsspulen zum Beispiel in einem gleichsinnig vorzugsweise synchron rotierenden Ver seilkorb angeordnet werden, dann verläuft auch der Bändchen stapel BST aus den Lichtwellenleiter-Bändchen LB1 bis LBp schraubenlinienförmig im Inneren der Schutzhülle SHB10. Die Verdrehung der Schutzhülle SHB10 geschieht im plastischen Zustand, und zwar hauptsächlich im Bereich zwischen dem Ex truderkopf und einem nachfolgenden Kühltrog. Die Verdrehung des Bändchenstapels BST erfolgt durch Friktion zwischen der Schutzhülle SHB10 und dem Bändchenstapel, wobei die Füllmasse FC gegebenenfalls als Mitnehmer fungiert.

Die optischen Bündeladern entsprechend den Fig. 5 mit 10 können zum Beispiel das Kernelement eines optischen Kabels bilden. Bei entsprechend starker Ausbildung der Schutzhülle wird es vielfach nicht erforderlich sein, zusätzliche Außen mäntel aufzubringen, das heißt, die die Verstärkungselemente enthaltende Schutzhülle SHB bis SHB10 stellt praktisch bereits den Kabelmantel dar. Es ist aber auch, wie in Fig. 9 darge stellt, möglich, bei entsprechenden besonderen Anforderun gen zusätzliche äußere Lagen zum Beispiel einen Innenmantel IM9 und einen Außenmatnel AM9 vorzusehen. Gegebenenfalls kann auch ein Schichtenmantel mit einem eingelegten Metallband ME9 zur Verhinderung von Wasserdampf-Diffusion auf dem so erhalte nen optischen Kabel OC9 aufgebracht werden.

Neben derartigen, vielfach als "Maxibündel"-Kabel bezeichneten Anordnungen mit nur einem optischen Bündel besteht auch die Möglichkeit, mehrere derartige optische Bündeladern SHB bis SHB11 nach den Fig. 6 mit 10 miteinander zu verseilen und so die Seele eines optischen Kabels zu bilden, auf welche dann außen ein entsprechender Mantel aufzubringen ist, der gegebe nenfalls ebenfalls mehrschichtig ausgebildet sein kann. Eine spezielle Ausführungsform einer derartigen Anordnung ist in Fig. 11 gezeigt, wo vier optische Bündeladern OB111 bis OB114 miteinander verseilt sind und zusammen die Kabelseele des op tischen Kabels OC11 bilden. Jedes der optischen Bündel OB121 bis OB124 weist eine Schutzhülle SH112 bis SH114 auf, in die zugfeste Elemente VB111 bis VB114 in größerer Anzahl eingela gert sind. Zur optimalen Ausnutzung des Querschnittes der Ka belseele sind die optischen Bündel OB111 bis OB114 mit einem etwa sektorförmigen Querschnitt ausgestaltet und sind mit ihren sektorförmigen Flächen direkt aneinander gepackt, zum Beispiel durch Verseilung zusammengefaßt. Auf diese Weise läßt sich ein hochzugfester Seelenaufbau realisieren, und zwar auch bei relativ dünnen Wandstärken der einzelnen Schutzhüllen SH111 bis SH114, weil durch die eingepackten Verstärkungselemente VB111 bis VB114 jedes dieser Bündel besonders zugfest und widerstandsfähig ist. Ein derartiges optisches Kabel OC11 läßt sich somit in besonders vorteilhafter Weise mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten herstellen, weil durch den robusten Aufbau der optischen Bündel die Herstellungsprozesse (zum Bei spiel der Verseilvorgang) hinsichtlich der mechanischen Bean spruchung weitgehend unkritisch gehalten werden können. Eine unzulässige Beanspruchung der Lichtwellenleiter im Inneren der optischen Bündel OB111 bis OB114 ist durch die besondere Schutzwirkung der speziell aufgebauten Schutzhülle SH111 bis SH114 sichergesellt.

Der Außenmantel AM des optischen Kabels OC11 kann mehrschich tig ausgebildet sein, gegebenenfalls auch ein Metallband ME11 als Diffusionssperre oder ein gerilltes Stahlband als Nagetier schutz enthalten.

Für die optischen Bündel OB5 bis OB114 nach den Fig. 5 bis 11 sind Wandstärken im Bereich zwischen 0,3 mm und 2,0 mm zweckmäßig.

Der Innendurchmesser, welcher zur Aufnahme des die Lichtwel lenleiter enthaltenden Füllmassenbündels FB dient, liegt bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5 mit 11 etwa in der Größenordnung zwischen 0,9 und 4,0 mm. Bei dem Ausführungs beispiel nach Fig. 11 ist der Durchmesser eines, in die opti schen Bündel OB111 bis OB114 einzuschreibenden Kreises zweckmäßig zwischen 0,8 mm und 5 mm zu wählen.

Der Durchmesser der zugfesten Elemente bei den Fig. 5 bis 11 liegt etwa im Bereich zwischen 0,08 mm und 0,5 mm und die zugfesten Elemente erfüllen zweckmäßigerweise nur etwa einen Anteil von 4-20% der Gesamt-Querschnittsfläche der jeweiligen Schutzhülle.

Die Wandstärke der Schutzhüllen nach den Fig. 5 mit 11 kann besonders niedrig gehalten werden, weil im Gegensatz zu den herkömmlichen etwa rohrförmigen und relativ steifen Konstruktionen die mechanische Zugfestigkeit in erster Linie durch die eingebetteten Verstärkungselemente bewirkt wird. Deshalb sind derartige optische Bündel auch entsprechend leicht formbar, ohne daß es zu einer unzulässigen Beanspruchung der im Inneren befindlichen Lichtwellenleiter kommt, weil die se Verformung in erster Linie in radialer Richtung wirkt, während eine unzulässige Beanspruchung in axialer Richtung durch die eingebetteten zugfesten Elemente verhindert wird. Im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 ist zu bemerken, daß nicht unbedingt die dort dargestellten opti schen Bündel OB121 bis OB124 von Anfang an mit einem sektor förmigen Querschnitt hergestellt werden müssen. Vielmehr ist es auch möglich, diese optischen Bündel zum Beispiel kreis förmig etwa analog zu den Fig. 6 mit 11 herzustellen und die Sektorform (oder bei mehrlagigen Anordnungen eine Teil- Sektorform) den jeweiligen optischen Bündeln erst beim Verar beitungsvorgang, zum Beispiel beim Verseilen aufzuprägen. Die se nachträgliche Formgebung ist möglich, wenn die Wandstärke der jeweiligen Schutzhülle besonders niedrig gewählt wird, vorzugsweise zwischen 5 und 20% des Hüllendurchmessers.

Das Kunststoffmaterial für die Herstellung der jeweiligen Schutzhüllen kann auch aus einem flammwidrigen oder flamm widrig ausgerüsteten, thermoplastischen Kunststoff bestehen, wobei es nicht notwendig ist, daß die Verstärkungselemente ihrerseits ebenfalls flammwidrig ausgerüstet sind. Vielmehr können, da die Verstärkungselemente durch die jeweilige Schutzhülle allseitig eingebettet und umschlossen sind, diese Verstärkungselemente aus einem nicht unbedingt flammwidrigen Material hergestellt sein, wobei eine Ausrichtung allein auf Zugfestigkeits- oder gegebenenfalls auch Stauchfestigkeits- Eigenschaften im Vordergrund stehen kann. Das Verbundmaterial der Schutzhülle, das heißt, das jeweilige optische Bündel ist als Ganzes jedenfalls flammwidrig, und zwar unabhängig davon, wie das Verhalten der jeweils eingelagerten Verstärkungsele mente ist.

Die Verstärkungselemente werden zweckmäßig so ausgelegt, daß sie sowohl als zugfeste Elemente als auch als Stützelemente wirken, das heißt sowohl einer Dehnung der Schutzhülle ent gegenwirken als auch einer Stauchung der Schutzhülle. Durch die Stützwirkung wird erreicht, daß die Schrumpfung in Längs richtung im wesentlichen nur von den eingelegten Stützelemen ten bzw. deren Eigenschaften bestimmt wird, wobei bereits ein relativ kleiner Anteil an Stützelementen bezogen auf die Ge samt-Querschnittsfläche der Schutzhülle ausreicht, um diese bestimmende Eigenschaft der Verstärkungselemente zum Tragen zu bringen, wenn der E-Modul der Verstärkungselemente ent sprechend größer gewählt wird als der der Schutzhülle. Derar tige Eigenschaften sind besonders dann wünschenswert, wenn für den oder die im Inneren der Schutzhülle lose enthaltenen Lichtwellenleiter eine definierte Längenbeziehung bezüglich der Schutzhülle eingestellt werden soll. Beispielsweise ist es möglich, bereits mit einem im Vergleich zum Gesamt-Querschnitt der Schutzhülle geringen Querschnittsanteil an Verstärkungsele menten durch eine gezielte Schrumpfung die Faserüberlänge bei Raumtemperatur auf ±0,01% genau einzustellen. Auf diese Wei se ist es im Rahmen der Erfindung möglich, das bei der Umhül lung von Lichtwellenleitern stets auftretende Längenproblem gut in den Griff zu bekommen und eine etwaige gewünschte Über länge oder exakte Null-Überlänge exakt einzustellen. Die Schutzhülle wird beim Fertigungsprozeß von außen zum Beispiel durch Kühlwasser und von innen durch die Füllmasse gekühlt, in welche der oder die Lichtwellenleiter eingebettet sind.

Zur Verdeutlichung der Verhältnisse wird hierbei auf Fig. 12 Bezug genommen, die im Querschnitt eine Schutzhülle SH12 zeigt, in welche Verstärkungselemente VE1 bis VEn eingebettet sind. Die rohrförmige Schutzhülle SH12 wird von außen zum Beispiel durch Kühlwasser und von innen durch die Füllmasse FC gekühlt, sobald die Schutzhülle SH den Extruderkopf verlassen hat und auf die Außenkontur der Füllmasse FC heruntergereckt worden ist. Die Verstärkungselemente VE1 bis VEn kommen nicht direkt mit einem der Kühlmedien (Kühlwasser außen, Füllmasse FC in nen) in Berührung. Die Verstärkungselemente VE1 bis VEn werden vielmehr indirekt durch die sie allseitig umschließende Kunst stoffschicht SH12 des Rohrquerschnitts gekühlt.

Als Material für die Schutzhülle SH12 wird zweckmäßig ein Kunststoffmaterial verwendet, das im E-Modul mehrfach niedri ger liegt als das Material für die in den Rohrquerschnitt ein gebetteten Verstärkungselemente VE1 bis VEn. Zweckmäßige E-Mo dul-Werte von SH11 liegen zwischen 50 und 2000 N/mm², vorzugs weise zwischen 300 bis 2000 N/mm². Das Material für die Schutz hülle SH12 sollte außerdem die Fähigkeit aufweisen, bei Raum temperatur die nach dem Abkühlen aus dem Schmelzezustand zu nächst eingefrorenen Spannungen allmählich abzubauen, das heißt eine Relaxation durchzuführen.

Der Werkstoff für die Verstärkungselemente VE1 bis VEn sollte zweckmäßig folgende Eigenschaften aufweisen:
Erstarrungstemperatur TV höher als Erstarrungstemperatur TS der Schutzhülle SH12 (zum Beispiel TV = 180°C, TS = 160°C),
E-Modul groß, vorzugsweise 1500 bis 100 000 N/mm², d. h. etwa das 5- bis 50fache des E-Moduls der Schutzhülle SH12 linearer Temperatur-Ausdehnungskoeffizient niedrig, vorzugs weise α ≦ 8·5^-5/K.

Vergleicht man die erfindungsgemäße Konstruktion mit der einer Zweischichthülle, bei der zum Beispiel die Innenschicht aus Polycarbonat und die Außenschicht aus Polyethylen besteht, dann ergeben sich durch die erfindungsgemäße Lösung folgende ins Gewicht fallende Vorteile:

a) Die Gefahr von Spannungsrissen, welche bei der bekannten Konstruktion durch die zäh-elastische äußere Polyethylen schicht zwar bereits verringert ist, wird nochmals erheb lich abgesenkt, weil die Verstärkungselemente VE1 bis VEn nicht unmittelbar mit der doch stets kühleren Füllmasse FC nach dem Extrusionsprozeß in Berührung kommen, sondern erst indirekt über das Material der Schutzhülle SH12 all mählich abgekühlt werden.
b) Bei der bekannten Zweischicht-Hülle mit einer hochzugfe sten Innenschicht besteht die Gefahr, daß Spannungsrisse, welche an einer Stelle (zum Beispiel durch einen Mate rialfehler oder eine Unregelmäßigkeit beim Herstellungs prozeß) entstehen können, dort weiterlaufen und sich ge gebenenfalls auf den Gesamtquerschnitt, also zum Beispiel rund um den Umfang ausdehnen. Bei der Erfindung ist dies nicht der Fall, weil zum Beispiel eine Störstelle bei dem Verstärkungselement VE1 auf dieses beschränkt bleibt und nicht auf benachbarte Verstärkungselemente zum Beispiel das Element VEn übergreift. Im schlimmsten Fall kann es also bei einer derartigen Störung im Material oder beim Fertigungsprozeß zu einer Schädigung eines einzelnen Ver stärkungselementes kommen, nicht aber der gesamten über den Umfang reichenden Verstärkungselementen VE1 bis VEn.
c) Die Verstärkungselemente VE1 bis VEn haben keinen unmit telbaren Kontakt mit der Füllmasse FC und es ist deshalb nicht notwendig, daß darauf geachtet wird, ob das Material für die Elemente VE1 bis VEn gegen diese Füllmasse FC auch ausreichend resistent ist (zum Beispiel hinsichtlich von in der Füllmasse verwendeten Lösungsmitteln, von Feuch tigkeit usw.). Durch die allseitige Einbettung der Verstär kungselemente VE1 bis VEn in das Material der Schutzhülle SH6 wird also sichergestellt, daß keine Interaktion zwi schen Füllmasse FC einerseits und Verstärkungselement VE1 bis VEn andererseits eintreten kann.
d) Die Hüllenkonstruktion zum Beispiel nach Fig. 12 ergibt eine kompaktere Anordnung ohne eine durchlaufende Trenn schicht, wie sie bei den bekannten konzentrischen Mehr schicht-Hüllen auftritt. Durch die Einbettung dünner Ver stärkungselemente VE1 bis VEn mit relativ kleinem Quer schnitt in die demgegenüber volumenmäßig stark über wiegende Schutzhülle SH6 gibt einen wesentlich homogene ren Verlauf, eine bessere Einbettung, eine engere mecha nische Verbindung und insgesamt günstigere Eigenschaft. Damit können für die Verstärkungselemente VE1 bis VEn auch stärker zu Spannungsrissen neigende Materialien wie zum Beispiel Polycarbonat, Polyamid 6, oder Polyetherimid ver wendet werden, weil das Problem der Spannungsrisse-Em pfindlichkeit bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in starkem Maße entschärft ist.

Etwaige Spannungsrisse auslösende Einflüsse wie etwa hohe Span nungszustände durch unterschiedliches Abkühlverhalten der Poly mere und der Einfluß von Netzmitteln, das heißt, spannungsrißför dernden Medien), werden nicht nur dadurch entschärft, daß jedes Stützelement VE1 bis VEn vollständig von dem Material der Schutzhülle SH6 umschlossen wird.

Zweckmäßig kann es in diesem Zusammenhang sein, das Material der Schutzhülle SH12 mit einer Temperatur zu extrudieren, die oberhalb der Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur der Verstär kungselemente VE1 bis VEn liegt. Die Erstarrung der Verstär kungselemente VE1 bis VEn erfolgt durch indirekte Kühlung über das Hüllenmaterial, wobei die eigentlichen für den Kühlprozeß notwendigen Kühlmedien (außen zum Beispiel Kühlwasser, innen die Füllmasse FC) mit den eingelagerten Verstärkungselementen VE1 bis VEn nicht direkt in Berührung kommen. Aus diesen Über legungen heraus kann es zweckmäßig sein, den Einlagerungsort der Stützelemente in radialer Richtung gesehen, in einer ganz besonders vorteilhaften Weise unter Zugrundelegung nachfolgen der Überlegungen zu wählen:

In Fig. 12 ist in Abhängigkeit von der Zeit für den Quer schnitt der Schutzhülle SH6 der Temperaturgradient (Temperatur gangskurve) TGA für einen bestimmten radialen Querschnitt zum Beispiel bei dem Verstärkungselement VE1 dargestellt, welcher durch die Menge und die Temperatur des äußeren Kühlmediums (also bevorzugt des Kühlwassers) gegeben ist. Dieser Tempera turgradient TGA ist um so steiler, je stärker von außen gekühlt wird, und um so flacher, je weniger gekühlt wird. Dieser Tempe raturgradient ist somit, weil die äußere Kühlung ein für den Fertigungsprozeß einstellbarer Parameter ist, je nach den ge wünschten Bedingungen frei wählbar. Dagegen ergibt sich der aufgrund der Anfangstemperatur der Füllmasse FC sich einstel lende innere Temperaturgradient TGI (das heißt ausgehend von der Innenwand der Schutzhülle SH6) im wesentlichen aus den bereits vorhandenen und kaum in breiterem Umfang veränderbaren Eigenschaften der Füllmasse FC. Die beiden Temperaturgradien ten TGI (bedingt vor allem durch die Füllmasse FC) und TGA (be dingt vor allem durch die äußere Kühlung zum Beispiel Wasser) schneiden sich in einem bestimmten Punkt, der irgendwo zwi schen der Innenfläche und der Außenfläche der Schutzhülle SH12 liegt. Der zugehörige Radius ist mit R1 bezeichnet und es ist zweckmäßig, das Verstärkungselement VE1 (ebenso wie die übrigen Verstärkungselemente) etwa dort anzuordnen, wo sich die Temperaturgradienten TGA und TGI schneiden und den Schnitt punkt SPT der beiden Kurven bezüglich der Temperatur T so zu wählen, daß dort gerade die Erstarrungstemperatur TV der Ver stärkungselemente VE1-VEn liegt. Die Folge davon ist, daß innen und außen beim jeweligen Verstärkungseselement zum Bei spiel VE1 auch während des Erstarrens jeweils etwa die gleiche Temperatur herrscht. Zur Verdeutlichung dieser Verhältnisse wird auf Fig. 13 Bezug genommen, wo ein vergrößerter Teilaus schnitt aus der Schutzhülle SH6 dargestellt ist. An dem Ver stärkungselement VE1 liegt im wesentlichen bedingt durch die äußere Temperaturgangs-Kurve TGA außen die Temperatur TA an, während an der Innenseite des Verstärkungselements VE1 bedingt im wesentlichen durch die flachere innere Temperaturgradienten kurve TGI die Temperatur TI herrscht. Anzustreben ist, daß im Augenblick der Erstarrung (Glasübergangstemperatur) der Ver stärkungselemente VE1 die Temperatur TI ungefähr genauso groß ist wie die Temperatur TA, weil dann am Verstärkungselement VE1 keine temperaturbedingten Spannungen entstehen, die zum Beispiel dazu führen würden, daß das Verstärkungselement VE1 versucht, sich zu biegen und dadurch Spannungen beim Abkühlpro zeß einzufrieren. Es sollte also im Augenblick der Erstarrung der Verstärkungselemente VE1 bis VEn etwa gelten TV TA TI. Ein Einfrieren von Spannungen würde auch wieder die Gefahr von Rißbildungen einschließen. Werden dagegen die Temperaturen TA und TI im Augenblick der Erstarrung der Verstärkungselemente VE1 bis VEn etwa gleich groß gewählt, dann ergeben sich von vorn herein keine derartigen temperaturbedingten Spannungszustände beim Abkühlungsprozeß.

Erreicht kann dies dadurch werden, daß für eine vorgegebene Temperaturgradienten-Kurve von innen (TGI) und eine ebenfalls vorgegebene Temperaturgradienten-Kurve TGA von außen die Lage der Verstärkungselemente so gewählt wird, daß diese bei der Erstarrungstemperatur TV etwa im Schnittpunkt der beiden Kur ven TGI und TGA zu liegen kommen, also im Abständ von R1 vom Mittelpunkt der Rohr-Verbundschutzhülle SH6 aus angeordnet werden.

Es ist aber auch möglich, die für die Temperaturgangs-Kurven TGI und TGA maßgeblichen Parameter so zu verändern (zum Bei spiel die Temperatur des Kühlwassers, dessen Durchflußge schwindigkeit und die Länge der Kühlstrecke), daß sich die Kurven TGI und TGA an einem solchen Punkt schneiden, wo die jeweiligen Verstärkungselemente VE1 bis VEn innerhalb der Schutzhülle SH z. B. aus Festigkeitsgründen optimal angeordnet sind.

Zwar ergibt sich für das Beispiel nach Fig. 13 innerhalb des Verstärkungselementes VE1 nach dem Zeitpunkt bzw. Schnittpunkt SPT in Fig. 12 nochmals ein Temperaturgradient zwischen den Temperaturen TA und TI, und zwar jeweils in radialer Richtung von außen nach innen. Dieser Temperaturgradient ist aber nicht mehr von besonderer Bedeutung, weil inzwischen die Erstarrung der Verstärkungselemente VE1 bis VEn erfolgt ist und Spannungen nicht mehr eingefroren werden.

Durch die Einbettung der Verstärkungselemente VE1 bis VEn in das Hüllenmaterial und deren allseitige Umschließung durch dieses Hüllenmaterial werden somit sowohl spannungsrißbegünsti gende chemische Einwirkungen (durch Bestandteile zum Beispiel der Füllmasse oder des Coatings der Lichtwellenleiter LW1 bis LWn) als auch spannungsrißbegünstigende mechanische Einwirkun gen (durch das Abkühlverhalten) verringert bzw. können ganz beseitigt werden.

Verfahrenstechnisch sind eingelagerte einzelne Verstärkungs elemente VE1 bis VEn in das Material der Schutzhülle SH12 auch deshalb von Vorteil, weil die für eine optimale Ausformung der Schmelze wichtigen Werkzeugteile, also der jeweilige Dorn oder die Düse nur mit dem Material der Schutzhülle SH6 in Kontakt kommen. Im Gegensatz zu einer Zweischicht-Hülle bekannten Aufbaus ist die Wandhaftung im Ausformungswerkzeug an der Rohrinnen- und Rohraußenseite nahezu gleich. Es kann auch nicht zu Ablagerungen an Werkzeugwänden kommen, deren Folge Fließstörungen sind. Diese Gefahr besteht bei großen Laufzeiten mit den Schmelzen dieser harten Polymere. Durch diese Tatsache ist gewährleistet, daß unterschiedliches Strö mungsverhalten der einzelnen Werkstoffkombinationen, welches zu Schubspannungen schon im Schmelzkegel während der Ausformung führen kann, nicht auftreten.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele für die Herstel lung einer Lichtwellenleiter-Ader-Schutzhülle angegeben:

Beispiel 1

Außendurchmesser von SH12: 2,8 mm,
Innendurchmesser von SH12: 1,7 mm,
Material der Schutzhülle SH12: Polypropylen,
Material der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: Polycarbonat,
Anzahl n der Verstärkungselemente: 36,
Durchmesser des Teilkreises, auf dem VE1 bis VEn angeordnet sind: 2(R1) = 2,0 mm,
Durchmesser der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 0,1 mm,
Füllmasse FC: thixotropierte Kohlenwasserstoff-Füllmasse,
Extrusionstemperatur TXS der Schutzhülle SH12: 230°C,
Extrusionstemperatur TXV der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 270°C,
Fertigungsgeschwindigkeit: 200 m/min,
eingestellte Faserlänge: 0 bis 0,1%.

Beispiel 2

Außendurchmesser der Schutzhülle SH12: 6,0 mm,
Innendurchmesser der Schutzhülle SH12: 3,6 mm,
Material der Schutzhülle SH12: lineares Polyethylen,
Material der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: Polycarbonat,
Anzahl n der runden Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 36,
Durchmesser der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 0,2 mm,
Durchmesser 2(R1) für den Teilkreis der Verstärkungselemente: 4,4 mm,
Extrusionstemperatur TXS der Schutzhülle SH12: 225°C,
Extrusionstemperatur TXV der Verstärkungselemente VE1 bis VE: 270°C,
Fertigungsgeschwindigkeit: 40 m/min,
Faserüberlänge: 6%,
Intervallkühlung Wasser/Luft und Heißluftstrecke.

Beispiel 3

Außendurchmesser der Schutzhülle SH12: 3,5 mm,
Innendurchmesser der Schutzhülle SH12: 2,1 mm,
Material der Schutzhülle SH6: Polybutylenterephthalat,
Material der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: Polyamid 12,
Anzahl n der runden Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 36,
Durchmesser der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 0,15 mm,
Durchmesser 2(R1) für den Teilkreis der Verstärkungselemente: 2,5 mm,
Extrusionstemperatur TXS der Schutzhülle SH12: 260°C,
Extrusionstemperatur TXV der Verstärkungselemente VE1 bis VEn: 260°C,
Fertigungsgeschwindigkeit: 120 m/min,
Faserüberlänge: 0,025%,
Abkühlung mit Kaltwasser.

Die Extrusionstemperatur TXS der Schutzhülle SH12 wird zweck mäßig bei oder unter der Extrusionstemperatur TXV der Ver stärkungselemente VE1 bis VEn gewählt.

Claims

1. Verfahren zum Umhüllen mindestens eines Lichtwellenleiters (LW) mit einer durch Extrusion aufgebrachten, den Lichtwellen leiter (LW) allseits umschließende Schutzhülle (SH), sowie von Verstärkungselementen (VE1 bis VEn), dadurch gekennzeichnet, daß in Coextrusion mit der Schutzhülle (SH) in diese eingela gerte Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) geformt werden und daß in das so aus Schutzhülle (SH) und den Verstärkungselementen (VE1 bis VEn) hergestellte Verbundelement (SV) der Lichtwellen leiter (LW) beim Herstellungsvorgang eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) allseitig von der Schutzhülle (SH) umgeben werden und fest in diese eingebettet sind.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement (SV) aus solchen Materialien zusammenge setzt wird, daß es in seiner Gesamtheit in Längsrichtung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der etwa dem der Licht wellenleiter-Faser entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) ein solches verwendet wird, dessen E-Modul größer als der der Schutzhülle (SH) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul der Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) das 2- bis 20fache des E-Moduls der Schutzhülle (SH) beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul des Materials der Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) zwischen 1500 und 10 000 N/mm² gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul des Materials der Schutzhülle (SH) zwischen 50 und 2000 N/mm², vorzugsweise zwischen 300 und 2000 N/mm² gewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (SH) aus Polyethylen, Polycarbonat, Polyamid, Polybutenterephthalat, Polyvinylchlorid, Poly urethan, Polyetherimid, Polytetrafluorethylen, Ethylen/Tetra fluorethylen, Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen, Polyamidi mid oder Mischungen hiervon hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) Polycarbonate oder ein Liquid-Crystal-Polymer (LCP) verwendet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material für die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) Whiskers oder sonstige kurzfaserige Zusätze hinzugefügt wer den.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) ei nen gegenüber der Schutzhülle (SH) niedrigeren Temperatur- Ausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise ≦ 8·10^-5/K auf weist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) so gewählt wird, daß die Verstärkungselemente eine stützen de Wirkung insbesondere gegen Längs-Schrumpfkräfte der Schutzhülle liefern.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) so eingebracht wer den, daß sie nur einen kleinen Teil der Gesamt-Querschnitts fläche der Schutzhülle (SH) in Anspruch nehmen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) zwischen 4 und 20% der Querschnittsfläche der Schutzhülle (SH) in Anspruch neh men.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) in einem solchen Ab stand (R1) vom Zentrum angeordnet werden, daß bei der Erstar rungstemperatur der Verstärkungselemente diese in ihrem ra dialen Außen- und Innenbereich etwa auf die gleiche Tempera tur abgekühlt worden sind (Fig. 12).

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Extrusion anschließender äußerer Abkühlungs vorgang so gesteuert wird, daß bei der Erstarrungstempera tur der Verstärkungselemente diese in ihrem radialen Außen- und Innenbereich etwa auf die gleiche Temperatur abgekühlt werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement (SV) als geschlossene Lage um einen einzelnen Lichtwellenleiter (LW), vorzugsweise auf dessen Coating angeordnet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelemente (SV) kraftschlüssig mit dem Coating (CT) des Lichtwellenleiters (LW) verbunden wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement (SV) mit dem Coating (CT) verklebt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des Verbundelementes ein Ankoppel medium auf den Lichtwellenleiter (LW) aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Ankoppelmedium eine dünne Schicht eines weichen, jedoch nicht austropfenden Materials eingebracht wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Ankoppelmedium eine dünne Schicht aus einer thixo tropierten Füllmasse aufgetragen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Ankoppelmediumns zwischen 5 µm und 15 µm gewählt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement in einer solchen Wandstärke aufgetra gen wird, daß der Außendurchmesser der so erhaltenen Licht wellenleiterader (LA), das 1,5- bis 8fache der blanken Licht leit-Faser (L′F) beträgt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lichtwellenleiter (LW) und dem Verbundelement (SV) ein schmaler Spalt, vorzugsweise in einer Breite zwischen 1 und 60 µm vorgesehen wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtwellenleiter (LW1 bis LWm) in einer losen Anordnung von Vorratsspulen (VS1 bis VSm) abgezogen werden und daß anschließend das Verbundelement (SVB) in Coextrusion derart auf die lose Anordnung von Lichtwellenleitern aufge bracht wird, daß eine Bündelader gebildet wird und die Be weglichkeit der Lichtwellenleiter (LW1 bis LWm) in dieser er halten bleibt (Fig. 5).

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement (SVB) als zentrales Element eines opti schen Kabels (OC9) verwendet wird (Fig. 9).

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Verbundelement (SHB9) mindestens ein Außenmantel (z. B. AM) aufgebracht wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Verbundelement (SHB9) ein Schichtenmantel (AM, ME, Im) aufgebracht wird.

30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verbundelemente (VB111-VB114) als Bündeladern miteinander zu einem Bündel verseilt werden (Fig. 11).

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement (SVB) mit einer die Lichtwellenleiter aufnehmenden Füllmasse (FC) gefüllt wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopf (SK) beim Herstellungsprozeß rotiert und daß dadurch die Verstärkungselemente schraubenlinienförmig in der Schutzhülle verlaufend angeordnet werden (Fig. 10).

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufspulen für die Lichtwellenleiter beim Herstel lungsprozeß rotieren und dadurch die Lichtwellenleiter schrau benlinienförmig in die Schutzhülle eingefahren werden.

34. Lichtwellenleiter mit einer aufextrudierten Schutz hülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (SH) koextrudierte Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) eingebettet enthält und daß das Material der Verstärkungselemente (VE1 bis VEn) gegenüber dem Material der Schutzhülle (SH) eine höhere Zugfestigkeit aufweist.

35. Lichtwellenleiter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente als Stützelemente ausgebildet sind.

36. Optisches Kabel mit mindestens einer Bündelader, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelader eine Schutzhülle aufweist, in welche koextrudierte Verstärkungselemente eingebettet sind und daß das Material der Verstärkungselemente (VB1 bis VBn) gegenüber dem Material der Schutzhülle (SHB) eine höhere Zugfestigkeit aufweist.

37. Optisches Kabel nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente als Stützelemente ausgebildet sind.

38. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ringspalt versehener Extruderkopf vorge sehen ist, daß über den Ringspalt verteilt in einer Kreis anordnung Düsen für die Ausbildung der Verstärkungselemente vorgesehen sind, daß der Extruderkopf eine Bohrung aufweist, durch die mindestens ein Lichtwellenleiter hindurchführbar ist.