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Lichtwellenleiterader mit einer inneren
und einer äußeren Schutzhülle und
Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiterader
mit einer inneren und einer darüber
angeordneten äußeren Schutzhülle die
durch eine Zwischenschicht getrennt sind.
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Ein derartiger Lichtwellenleiter
ist aus der
EP-A2 410 622 bekannt.
Für die
Zwischenschicht werden beispielsweise modifizierte Akrylate verwendet,
die in bestimmter Weise behandelt und zusätzlich mit einem hohen Prozentsatz
eines Lösungsmittels
versetzt sind. Dieses Lösungsmittel
wird so gewählt,
daß es
sich schnell verflüchtigt.
Weiterhin kann der bekannten Zwischenschicht ein optischer Aufheller
beigefügt
werden. Dies ist dann zweckmäßig, wenn
festgestellt werden soll, ob in der fertigen Lichtwellenleiterader
eine Trennschicht (Entkopplungs-Zwischenschicht) vorgesehen ist
oder nicht. Hierzu kann beispielsweise die fertige optische oder mit
einem UV-Licht bestrahlt werden, wodurch infolge des Zusatzes des
optischen Aufhellers für
den Beobachter erkennbar wird, daß eine Zwischenschicht vorhanden
ist.
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Die Druckschrift
DE 39 07 115 A1 betrifft
eine optische Faser mit einem Mehrschichtmantel und ein Verfahren
zur Herstellung derselben. Die optische Faser wird mit einem ersten Überzug bzw.
Mantel aus Epoxyacrylatharz sowie mit einem zweiten Überzug bzw.
Mantel für
den Schutz des Epoxyacrylats versehen. Weiterhin ist ein dritter Überzug bzw.
Mantel vorgesehen, der von einem Kunststoffilm gebildet wird. Der
zweite Überzug
bzw. Mantel wird von einem Silikonfilm gebildet
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In
JP 01-138 515 A ist eine mehrschichtig aufgebaute
optische Faser beschrieben, die eine verschäumte Zwischenschicht zwischen
einem Fasercoating und einer äußeren Schutzhülle aufweist,
wobei die Zwischenschicht einen hohen E-Modul aufweist. Ein Wert
des E-Moduls ist mit mindestens 50 kg/mm
2 bemessen.
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In
JP 02-186 310 A ist eine optische Faser in Mehrschichtanordnung
beschrieben, bei der ein UV-härtender
Farbstoff auf die äußerste Schicht
der Faser aufgebracht wird.
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In
EP 0 527 266 A1 ist eine Lichtwellenleiterader
in Mehrschichtanordnung beschrieben, bei der zur Verbesserung der
Absetzeigenschaften eine Zwischenschicht mit einer reibungsvermindernden Feststoffkomponente
beispielsweise in Form von Teflon-Partikeln vorgesehen ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Zwischenschicht vorzusehen, die leicht
und schnell aufgebracht werden kann und die besonders gut geeignete
mechanische Eigenschaften bezüglich
der Absetzbarkeit der äußeren Schicht aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lichtwellenleiterader gemäß Patentanspruch
1 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtwellenleiterader nach
Patentanspruch 7 gelöst.
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Ein besonderer Vorteil besteht darin,
daß die aus
UV-härtendem
Lack gebildete Zwischenschicht eine deutliche Senkung aller Reibungskoeffizienten und
Haftungen gegenüber
der äußeren Schutzhülle ermöglicht.
Dies hat den Vorteil, daß beim Absetzen (Entfernen
der äußeren Schutzhülle der
Lichtwellenleiterader) die Beanspruchung der eigentlichen Lichtleitfaser
möglichst
gering gehalten werden kann. Durch die UV-Härtung des Materials der Zwischenschicht
ergibt sich gegenüber
nur verdampfenden Lösungsmitteln
der Vorteil, daß der
Härtungsvorgang sehr
schnell erfolgt, so daß die
Zwischenschicht besonders gleichmäßig und glatt sowie konzentrisch zur
Achse der eigentlichen Lichtleitfaser entsteht. Dadurch ergibt sich
auch eine bessere Normierung des Coatingdurchmessers, d.h. die Schwankungen des
Außendurchmessers
der Zwischenschicht können
besonders gering gehalten werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß zwischen
der inneren Schutzhülle
und der äußeren Schutzhülle durch
die als Trennschicht wirkende Zwischenschicht aus UV-härtendem Material ein Austausch
von Weichmachern oder nicht. vernetzte Monomeren oder Oligomeren
gehemmt oder verhindert wird. So ist z.B. die Wanderung von Akrylat-Monomeren,
welche die Haftung zwischen der inneren Schutzhülle und der äußeren Schutzhülle zusätzlich verstärken könnten, weitgehend
vermieden. Derartige Akrylat-Monomere oder Oligomere sind in der
inneren Schutzhülle
(Coating) enthalten, während
in der äußeren Schutzhülle (meist
eine PVC-Mischung) Weichmacher enthalten sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einer
inneren und einer darüber
angeordneten äußeren Schutzhülle und
einer dazwischen eingebrachten Zwischenschicht, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß auf
die innere Schutzhülle
ein UV-härtender Lack
aufgetragen wird und daß nach
dem Auftragen dieser Lack durch Bestrahlen mit UV-Licht ausgehärtet wird.
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Weiterbildungen der Erfindungen sind
in Unteransprüchen
wiedergegeben.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen
werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 im
Querschnitt eine gemäß der Erfindung
aufgebaute Lichtwellenleiterader und
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2 in
schematischer Darstellung den Aufbau einer Einrichtung zur Herstellung
einer Lichtwellenleiterader nach 1.
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In 1 ist
die eigentliche Lichtleitfaser (bestehend aus Kern- und Mantelmaterial)
mit LF bezeichnet. Auf dieser Lichtleitfaser ist eine innere Schutzhülle (Coating)
CT angebracht, die meist aus vernetztem Kunststoffmaterial besteht
und üblicherweise
unmittelbar im Anschluß an
den Ziehprozeß der
Lichtleitfaser LF aufgetragen wird. Diese innere Schutzhülle CT kann
ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Auf der äußeren Oberfäche dieser
inneren Schutzhülle
CT ist eine dünne
Zwischenschicht ZS vorgesehen, die aus einem UV-härtbaren,
möglichst
hartem Lack besteht. Außen
ist eine ein- oder mehrschichtige äußere Schutzhülle (Buffer)
BF angebracht, die meist zusätzliche
schützende
und polsternde Eigenschaften für
die Lichtwellenleiterader LA ergibt. Die Härte dieser Lackschicht unterscheidet sich
von der inneren Schutzhülle
zweckmäßig um den
Faktor 10 bis 1000 (gemessen am E-Modul).
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Die Zwischenschicht ZS aus UV-härtenden Lack
kann sehr dünn
aufgetragen werden. Ihre Schichtdicke beträgt vorteilhaft zwischen 1 und
10 μm, vorzugsweise
3 bis 5 μm.
Sie weist zweckmäßig einen
E-Modul auf, der größer ist
als ein 1000 N/mm2 und vorzugsweise zwischen
2000 N/mm2 und 5000 N/mm2 liegt,
während
die innere Schutzhülle
CT einen E-Modul zwischen 1 und 300 N/mm2 aufweist.
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Es ist zweckmäßig, wenn Materialien verwendet
werden, deren Reibungsbeiwert möglichst niedrig
liegt, um ein Absetzen (Abziehen z.B. beim Spleißen) der äußeren Schutzhülle BF zu
erleichtern und die eigentliche Lichtleitfaser LF bei diesem Vorgang
möglichst
nicht mechanisch zu beanspruchen. Der Reibungsbeiwert der Zwischenschicht
ZS gegenüber
der äußeren Schutzhülle BF sollte
zweckmäßig unter
0,5 gewählt
werden. Außer
den Reibungswerten ist auch die eintretende Haftung (Haftreibung,
Formhaftung, Verklebung) von Bedeutung. Die harte Zwischenschicht
ZS ist sehr glatt und daher in vorteilhafter Weise haftungsmindernd.
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Die Zwischenschicht ZS kann aus farblosen Material
bestehen, welches bevorzugt durchsichtig ist. Dies ist insbesondere
dann günstig,
wenn die innere Schutzhülle
CT bereits eingefärbt
ist, weil dann deren Farbe durch die transparente und farblose Zwischenschicht
ZS hindurch sichtbar ist. Auf diese Weise kann einfach überprüft werden,
ob die äußere Schutzhülle BF vollständig und überall in
ausreichendem Maße
abgesetzt oder abgezogen worden ist.
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Insbesondere dann wenn die innere
Schutzhülle
CT farblos ist, kann es zweckmäßig sein,
die Zwischenschicht ZS aus einem eingefärbten Material herzustellen,
welches vorteilhaft eine andere Farbe hat als die äußere Schutzhülle BF.
Auf diese Weise kann ebenfalls die Qualität des Absetzvorganges durch
Betrachten festgestellt werden.
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Bei der Darstellung nach 2 ist eine Vorratsspule
SP gezeichnet, von der ein mit der Innenschicht (Coating) versehene
Lichtleitfaser LC abgewickelt wird. Diese Lichtleitfaser wird einem
Vorratsbehälter
VB zugeführt,
welcher das Material für
die Zwischenschicht ZS enthält,
also einen UV-härtbaren Lack.
Am Ausgang dieses Vorratsbehälters
VB ist eine rheologisch richtig geformte Ziehdüse DZ angebracht, welche dafür sorgt,
die Lichtleitfaser LC möglichst
gleichmäßig und
weitgehend konzentrisch mit der als Zwischenschicht dienenden Lackschicht
ZS versehen wird. Die so erhaltene zusätzlich beschichtete Lichtleitfaser
ist mit LCT bezeichnet, und wird durch eine UV-Härtungseinrichtung UVH hindurchbewegt,
wodurch ein schnelles Trocknen und Härten der dünnen Lackschicht ZS gewährleistet
ist. Auf diese Weise lassen sich geringe Schwankungen des Außendurchmessers
der beschichteten Lichtleitfaser LCT erzielen und auch eine hohe
Zentrizität
gewährleistet.
Die Lichtleitfaser LCT wird im ausgehärteten Zustand durch einen
Extruderkopf EK eines Extruders EX hindurchgeführt, durch den die äußere Schutzhülle BF aufgebracht
wird. Die so erhaltene Lichtwellenleiterader LA kann in üblicher
Weise weiter verarbeitet bzw. aufgetrommelt werden.
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Es ist auch möglich, den dargestellten Beschichtungsvorgang
für die
Zwischenschicht ZS unmittelbar an den Ziehprozeß anzuschließen. Hierzu ist
die mit strichpunktierten Linien angedeutete Zieheinrichtung DP
samt nachgeschalteter Beschichtung für die Lichtleitfaser (d.h.
Aufbringen des Coatings CT) vorgesehen. Unmittelbar an diesem Zieh-
und Primär-Beschichtungsprozeß wird die
Lichtleitfaser LC* den Vorratsbehälter VB zugeführt und
die weitere Beschichtung erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
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Die Zentrizität der Zwischenschicht CT ist
an sich bereits in ausreichendem Maße durch die schnelle Härtung infolge
der UV-Bestrahlung
des Lacks gewährleistet.
Es ist aber auch möglich,
die Zentrizität
weiterhin dadurch zu verbessern, daß die Anlage nicht wie dargestellt
in horizontaler sondern in vertikaler Durchlaufrichtung arbeitet.
Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Beschichtungsdüse DZ nicht
rheologisch optimiert ausgelegt ist und damit nicht oder nicht ausreichend
selbstzentrierend wirkt.