DE4226344C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer optischen Faser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer optischen Faser, die aus einer Glasvorform gezogen und anschließend mit mehreren Überzügen aus polymerem Material beschichtet wird, wobei die Beschichtung aus einem flüssigen Materialvorrat erfolgt und das polymere Material anschließend ausgehärtet oder vernetzt wird.

Aus den sogenannten Preforms gezogene Glasfasern für die Nachrichtenübermittlung lassen sich so nicht weiter verarbeiten. Bereits die Führung der blanken Faser über Umlenkrollen macht es erforderlich, daß die Faser beschichtet wird, um deren hohe Ausgangsfestigkeit zu erhalten. Aber auch der Schutz vor dem Auftreten von Faserbiegungen (microbending) macht eine Beschichtung der einzelnen Faser erforderlich.

Nach der DE 40 17 354 A1 werden ein oder mehrere Überzüge, beispielsweise aus einem polymeren Material, auf den Mantel der Glasfaser aufgebracht, wobei beim Aufbringen mehrerer Schichten diese sich regelmäßig in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. So kann zum Schutz der Faser vor Mikrokrümmungen als sogenanntes primary coating eine verhältnismäßig weich eingestellte Polymerschicht auf die blanke Faser aufgebracht sein, während den äußeren mechanischen Schutz als sogenanntes secondary coating ein zweiter Überzug aus einem Material mit erhöhtem Elastizitätsmodul, der die Längssteifigkeit der Faser erhöht, übernimmt.

Die Forderung nach immer höheren Fertigungsgeschwindigkeiten sowie größeren Faserlängen bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß mit Qualitätseinbußen gerechnet werden muß. Das gilt insbesondere auch für die zum Schutz der Glasfaser vorgesehenen Schichten, wenn aufgrund der genannten Forderungen stabile Fertigungsverhältnisse nicht mehr erwartet werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, trotz hoher Fertigungsgeschwindigkeiten und großer Fertigungslänge homogene Oberflächen und konstante Scichtdicken der einzelnen Schichten sicherzustellen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Faser nach der ersten und vor jeder weiteren Beschichtung in einer zusätzlichen definierten Gasströmung zwangsgeführt wird. Diese Zwangsführung in einer zusätzlichen Gasströmung schaltet Raumlufteinflüsse, beispielsweise Instabilitäten aufgrund von Klimaanlagen und dergleichen, aus und schafft stabile Abkühl- oder Abdampfraten für die aufgebrachte und noch nachzuhärtende Schicht. Zudem ist erforderlich, daß wegen der weiteren Beschichtung die Oberfläche der ersten Schicht gleichbleibende Benetzungseigenschaften aufweist, damit diese Schichten fest und an den Grenzflächen dicht aneinanderhaften und eine gleichbleibende Schichtdicke der jeweils weiteren Beschichtung sichergestellt ist.

Für die zusätzliche Gasströmung reicht in der Regel die zwangsgeführte Umluft aus, vorteilhaft kann es mitunter auch sein, ein Gas mit niedriger kinematischer Viskosität einzusetzen, das sich für einen problemlosen Fertigungsablauf als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Somit ist sichergestellt, daß keine Luft in die nachfolgende Beschichtungseinrichtung (Beschichtungstopf) eingeschleppt wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die zusätzliche Gasströmung der Durchlaufrichtung der beschichteten Faser entgegengerichtet ist, das gilt vor allem dann, wenn, wie es die Regel ist, die Ziehrichtung mit der anschließenden Beschichtung der Faser senkrecht verläuft.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geht diese von einer Vorrichtung aus, bei der in Faserdurchlaufrichtung in Abständen hintereinander Beschichtungseinrichtungen sowie Strahler zur Aushärtung oder Vernetzung des Beschichtungsmaterials angeordnet sind. Wesentlich für die Erfindung ist hierbei, daß vor der zweiten und jeder weiteren Beschichtung ein zusätzliches Faserführungsrohr mit einem Gasabsauganschluß angeordnet ist. Dieser Gasabsauganschluß ist vorteilhaft am einlaufseitigen Ende des Faserführungsrohres angeordnet, mit dem definierten Gasstrom können so nach der Aushärtung oder Vernetzung frei werdende Dämpfe des Beschichtungsmaterials definiert abgesaugt werden.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Aus der im Ofen 1 erhitzten Glasvorform 2 wird die Faser 3 ausgezogen und der ersten Beschichtungseinrichtung 4 zugeführt. Die hier mit einem flüssigen Auftrag beschichtete Faser 3 wird dann in die Aushärtungs- oder Vernetzungseinrichtung 5 eingeführt, die in der Regel als UV-Strahler ausgeführt ist.

Die so mit einer ersten Schicht versehene Faser wird, wie ausgeführt, mindestens mit einer weiteren Schicht versehen, wobei die Qualität des zweiten Auftrages u. a. auch von der Qualität der ersten Schicht abhängig ist. Da die Abkühl- bzw. Abdampfrate der ersten, auf die blanke Faser aufgebrachten Schicht durch die umgebenden Strömungsverhältnisse im Raum stark beeinflußbar ist, insbesondere wenn noch hohe Fertigungsgeschwindigkeiten verlangt werden, lassen sich homogene Oberflächen der Beschichtung oft nur unter großem Aufwand herstellen.

Um hier weiterzukommen, sieht die Erfindung vor, daß vor dem Einlauf der Faser in die nächstfolgende Beschichtungsvorrichtung ein zusätzliches Faserführungsrohr 6 angeordnet ist, dessen Ein- und Ausgang für die Faser durch eine dem Durchmesser der Faser angepaßte Blende verschließbar ist. Ein Gasabsauganschluß 7 sorgt dafür, daß aus der ersten Beschichtung austretende Dämpfe gezielt und definiert abgesaugt werden, sie sorgt aber durch einen definierten Luftstrom durch das Faserführungsrohr gleichzeitig dafür, daß dieser Bereich von den umgebenden Strömungsverhältnissen im Raum abgeschottet wird. Nach der Aushärtung oder Vernetzung aus der ersten Schicht austretende Dämpfe bzw. unvernetzt gebliebene Bestandteile werden so problemlos entfernt, so daß in der nachfolgenden Beschichtungsvorrichtung 8 eine zweite Polymerschicht beispielsweise problemlos und homogen in enger mechanischer Verbindung zur ersten Schicht aufgebracht werden kann.

Neben der geschilderten Aufgabe, unvernetzte Mischungsbestandteile oder Dämpfe von der durchlaufenden Faser 3 zu entfernen sorgt das zusätzliche Faserführungsrohr 6 für einen gleichmäßigen, stabilen Abkühleffekt. Zudem lassen sich durch die Ausschaltung von Fremdeinflüssen aus dem umgebenden Raum nach der Erfindung Durchmesserschwankungen bei der Herstellung der durchlaufenden Faser wesentlich verringern. So konnte z. B. die Schwankungsbreite von ±2 µm bei einer Fertigungslinie ohne erfindungsgemäßen Faserführungsrohr auf weniger als ±1 µm bei einer solchen mit in den Fertigungsablauf eingeschaltetem Rohr reduziert werden.

In einer weiteren, der Beschichtungseinrichtung 8 nachgeschalteten Aushärte- oder Vernetzungseinrichtung 9, die ebenfalls als UV-Strahler ausgebildet sein kann, erfolgt dann die Vernetzung oder Aushärtung auch dieser Schicht, so daß die Faser 3 anschließend auf eine Vorratsspule aufgewickelt werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser, die aus einer Glasvorform gezogen und anschließend mit mehreren Überzügen aus polymerem Material beschichtet wird, wobei die Beschichtung aus einem flüssigen Materialvorrat erfolgt und das polymere Material anschließend ausgehärtet oder vernetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser nach der ersten und vor jeder weiteren Beschichtung innerhalb eines Faserführungsrohres in einer zusätzlichen definierten Gasströmung zwangsgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gasströmung der Durchlaufrichtung der Faser entgegengerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gasströmung durch ein Gas mit niedriger kinematischer Viskosität gebildet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit in Abständen in Faserdurchlaufrichtung hintereinander angeordneten Beschichtungseinrichtungen sowie Aushärtungs- oder Vernetzungseinrichtungen für das Beschichtungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß vor der zweiten und jeder weiteren Beschichtung ein zusätzliches Faserführungsrohr mit einem Gasabsauganschluß angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabsauganschluß am einlaufseitigen Ende des Faserführungsrohres angeordnet ist.