DE4318906A1 - Verfahren zum Herstellen einer optischen Ader mit zwei Schutzhüllen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mindestens einem Lichtwellenleiter (LW1, LW2) enthaltenden optischen Ader (AD), wobei zwei Schutzhüllen (IH, AH) aus unterschidliche Extrusionstemperaturen aufweisenden Kunst­ stoffmaterialien durch Koextrusion um den Lichtwellenleiter (LW1-LWn) herum extrudiert werden.

Es ist bekannt, zur Erzielung bestimmter Festigkeits- und Biegeeigenschaften einen Lichtwellenleiter mit einer zwei­ schichtigen Schutzhülle auszustatten. Beispielsweise sind in der EP 0 178 373-B1 für die Innenschicht ein Polyätherimid und für die Außenschicht ein Polyäther oder Polyuretan bzw. Copolymere oder Blockpolymere der genannten Materialien ver­ wendet. Dabei ergibt sich zwangsläufig, daß wegen der stark unterschiedlichen Materialeigenschaften der verwendeten Kunststoffpolymere die Verarbeitungstemperaturen des Materi­ als für die Innenschicht einerseits und des Materials für die Außenschicht andererseits sehr stark unterschiedlich sind. Dies bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich, welche beispielsweise darin bestehen können, daß durch unvermeidbare Toträume im Extruder, im Übergangsstück oder im Spritzkopf nicht unerhebliche Verweilzeiten der einzelnen Polymere vor­ gegeben sind. Dabei kann es vorkommen, daß bei einem der ver­ wendeten Kunststoffmaterialien eine thermische Beschädigung eintritt, weil eine unerwünscht hohe Temperatur unerwünscht lange auf dieses Kunststoffmaterial einwirkt. Die bei diesem Einwirken entstehenden Spaltprodukte können z. B. zu Dickstel­ len bzw. zu Einschnürungen, also zu Inhomogenitäten der Schutzhülle führen. Im Extremfall können die Schädigungen sogar so stark sein, daß es zu einem Einreißen oder Abreißen der Schutzhülle kommt. Wenn beispielsweise eine Schutzhülle aus Polyätherimid (PEI) und Polybutylenterephthalat (PBT) eingesetzt werden, dann liegt die Differenz der Verarbei­ tungs- bzw. Schmelztemperaturen bei ca. 100°, weil PEI eine Verarbeitungstemperatur von 360° und PBT eine Verarbeitungs­ temperatur von nur 260° aufweist. Deshalb ist die Gefahr einer örtlichen Überhitzung und ggf. Schädigung des PBT nicht auszuschließen. Es besteht zwar grundsätzlich die Möglich­ keit, spezielle Füllmassen einzusetzen, die eine entsprechend hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß derartige Füllmassen zum einen recht teuer sind, und zum anderen nur in aufwendiger Weise handhabbar sind, beispielsweise in einem genau einzuhaltenden stöchiometri­ schen Verhältnis gemischt werden müssen.

Aus "Rheologica Acta (28), 1989, Seiten 417-422" ist es bekannt, daß ein Zusatz von LCP ("Liquid Crystal Polymer") die Viskosität von Polyätherimol (PEI) herabsetzt. Auch in "Colloid Polymere Science", 1992, Seiten 97-105" ist der Zusatz von LCP zu Hochleistungspolymeren beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie auf einfache Weise Schwierigkeiten infolge der unterschiedlichen Verarbeitungstemperaturen von Kunststoffma­ terialien bei doppelwandigen Aderhüllen vermieden werden kön­ nen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfah­ ren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Kunst­ stoffmaterial mit der höheren Verarbeitungstemperatur ein unter 10 Vol% liegender Zusatz an LCP zugegeben wird.

Der relativ geringe Zusatz an LCP bewirkt eine Absenkung der Verarbeitungstemperatur des mit ihm versetzten Kunststoffma­ terials. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, die Ver­ arbeitungstemperaturen bzw. Schmelzetemperaturen der beiden Kunststoffmaterialien einander anzunähern, womit die Gefahr von Beeinträchtigungen oder Schädigungen des mit niedrigerer Temperatur zu verarbeitenden Kunststoffmaterials verringert bzw. ganz beseitigt werden kann.

Der relativ geringe Anteil von unter 10 Vol% an LCP bewirkt im allgemeinen noch keine störende Beeinträchtigung der Eigenschaften des mit ihm versetzten Kunststoffmaterials, so daß dieses seine ursprünglichen und günstigen Werte auch in der fertigen Schutzhülle weiterhin beibehält.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Gemisch aus LCP und Kunststoffmaterial mit einer Tempera­ tur extrudiert, die unter der Schmelztemperatur des reinen Kunststoffmaterials liegt. Bevorzugte Absenkungen der Extru­ sionstemperatur des Gemisches liegen bei mindestens 50°C.

Der Zusatz an LCP kann zweckmäßig so gewählt werden, daß die für die jeweilige Materialkombination notwendige bzw. erwünschte Annäherungen der Schmelztemperaturen erreicht wird. Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, daß ein höherer Zusatz an LCP eine stärkere Absenkung der Schmelztem­ peratur des so gebildeten Gemischs bewirkt als ein geringerer Anteil. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, den Anteil von LCP am Kunststoffmaterial unter 5 Vol% zu wählen, wobei in vielen Fällen sogar Anteile unter 3 Vol% ausreichend sind. Da ein geringerer Anteil des (relativ teueren) LCP auch kostenmäßig günstig ist, wird es in vielen Fällen sogar aus­ reichend sein, mit einem Anteil an LCP von um 1% zu arbei­ ten. Nach unten hin ist es zweckmäßig, den Anteil an LCP nicht kleiner zu wählen als 0,1 Vol%.

Die Erfindung und ihre Weiterbildung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens,

Fig. 2 in Frontansicht eine nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren hergestellt optische Ader.

In Fig. 1 sind zwei Vorratsbehälter VH, VL vorgesehen, die mit unterschiedlichen Kunststoffmaterialien MH bzw. ML ge­ füllt sind. Dabei ist davon ausgegegangen, daß das Kunst­ stoffmaterial MH ein Hochleistungspolymer ist, das eine höhe­ re Schmelztemperatur aufweist als das Kunststoffmaterial ML im Vorratsbehälter VL. Dem Material mit der höheren Schmelz­ temperatur MH wird über eine Dosiereinrichtung DC ein bestimmter Anteil an LCP zugeführt, der in einem Vorratsbe­ hälter VC enthalten ist. Die Dosierung erfolgt so, daß der Anteil des LCP unter 10 Vol% liegt, wobei Werte zwischen 1 und 5 Vol% besonders zweckmäßig sind. Das so erhaltene Gemisch wird einer Extruderschnecke EXH zugeführt, während das Kunststoffmaterial ML eine Extruderschnecke EXL zugelei­ tet wird. Beide Extruderschnecken EXL und EXH sind in einer Koextrusionseinrichtung (Extruderkopf) CX zusammengeführt, der mindestens ein Lichtwellenleiter zugeführt wird. Meist werden mehrere(n) Lichtwellenleiter verwendet, was im vorlie­ genden Beispiel durch die Lichtwellenleiter LW1 und LWn ange­ deutet ist. Im Rahmen der Koextrusion wird so vorgegangen, daß gleichzeitig eine zweischichtige Schutzhülle erzeugt wird, die (vgl. Fig. 2) aus einer Innenhülle IH und einer Außenhülle AH zusammengesetzt ist, so daß insgesamt eine optische Ader AD entsteht. Die Lichtwellenleiter LW1-LWn sind lose in dieser Schutzhülle untergebracht und meist in eine entsprechende weiche Füllmasse FM eingebetet. Wird bei­ spielsweise die Innenhülle IH aus PEI und die Außenhülle AH aus PBT hergestellt, dann liegen die Verarbeitungstemperatu­ ren (Schmelztemperaturen) dieser beiden Materialen bei 360°C und 260°C. Zwischen beiden wäre also eine Differenz der Ver­ arbeitungstemperatur von 100°, so daß es in der Koextrusions­ einrichtung CX zu einer Überhitzung und damit Schädigung des PBT kommen kann. Durch die Zufügung eines geringen Anteils von LCP zu dem z. B. aus PEI bestehenden Kunststoffmaterial MH wird die Schmelztemperatur des so erhaltenen Gemischs aus PEI + LCP erheblich abgesenkt und zwar bei einem Zusatz von 1% LCP um etwa 50°. Dies hat zur Folge, daß die Gefahr einer Überhitzung des Materials ML (z. B. PBT) wesentlich geringer bzw. ganz beseitigt ist.

Bei der Erfindung ist es somit nicht notwendig, die Material­ kombinationen für die Innenhülle IH und die Außenhülle AH so zu wählen, daß diese von Haus aus möglichst geringe Unter­ schiede ihrer Schmelztemperaturen aufweisen, sondern es sind grundsätzlich beliebige Materialkombinationen zusammenfügbar, die sonst ohne Anwendung der Erfindung unter Umständen gar nicht kombiniert werden könnten, ohne daß es einer Beein­ trächtigung des niedriger schmelzenden Materials kommt. Damit können bei der Erfindung vielfach einfachere und billigere Massen verwendet werden, die keinen allzu großen Einschrän­ kungen unterliegen. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß im all­ gemeinen die Beheizung der Koextrusionseinrichtung CX einfa­ cher gestaltet werden kann, weil die Extrusionstemperaturen der beiden Materialien stärker aneinander angenähert sind. Bei großen Temperaturdifferenzen müßten zusätzliche Heizein­ richtungen und/oder größere Wärmeisolationsmaßnahmen getrof­ fen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Gemisch aus LCP und Kunststoffmaterial bessere rheologisch Eigenschaften aufweist, und daß es leichter und einfacher zu bearbeiten ist. Zugleich ergibt sich damit ein geringerer Verschleiß z. B. bei den Extruderschnecken und bei den Extru­ sionswerkzeugen. Weiterhin sind Vorteile bei der Reinigung des Extrudes gegeben, weil es weniger zur Bildung von Spalt­ produkten oder Ablagerungen kommt. Bei gefüllten optischen Adern hat die Verringerung der Verarbeitungstemperatur den zusätzlichen Vorteil, daß die Füllmassen FM nicht so tempera­ turstabil sein müssen, so daß ggf. auch billigere Füllmassen eingesetzt werden können.

Die Zumischung des Zusatzes an LCP zu dem Kunststoffmaterial MH nach Fig. 1 sollte möglichst fein dosiert und gleichmäßig erfolgen, damit nicht während der Extrusion Zwischenbereiche entstehen, in denen keine oder zu geringe LCP-Anteile in dem Gemisch enthalten sind. Es kann deshalb zweckmäßig sein, das LCP nicht direkt in das Material MH einzumischen, sondern vorher ein Konzentrat mit einem relativ hohen Prozentanteil von z. B. 20 Vol% an LCP + MH anzusetzen und dieses gut und vollständig durchzumischen. Das so erhaltene Vorgemisch wird dann mit 10 Vol% dem reinen Material MH zugemischt, so daß sich resultierend ein Anteil von 2% an LCP bei der Extruder­ schnecke EXH ergibt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer mindestens einen Lichtwel­ lenleiter (LW1, LW2) enthaltenden optischen Ader (AD), wobei zwei Schutzhüllen (IH, AH) aus unterschiedliche Extrusions­ temperaturen aufweisenden Kunststoffmaterialien durch Koex­ trusion um den Lichtwellenleiter (LW1-LWn) herum extrudiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoffmaterial mit der höheren Verarbeitungstem­ peratur ein unter 10 Vol% liegender Zusatz an LCP zugegeben wird.

2. Verfahren zum Extrudieren von polymeren Kunststoffmate­ rial, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von LCP dem Kunststoffmaterial fein dosiert zugemischt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Gemisch aus Kunststoffmaterial und LCP mit einer Temperatur extrudiert wird, die unter der Extrusion­ stemperatur des reinen Kunststoffmaterials liegt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von LCP am Kunststoffmaterial unter 5% ge­ halten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an LCP unter 3% gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von LCP um 1% gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an LCP größer als 0,1% gewählt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an LCP so gewählt wird, daß die Extrusions­ temperatur des Kunststoffmaterials um mindestens 50°C abge­ senkt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffmaterial mindestens ein Hochleistungspoly­ mer verwendet wird, dessen Extrusionstemperatur bei über 300°C liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochleistungspolymer ein solches verwendet wird, des­ sen Extrusionstemperatur zwischen 300 und 400°C liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Zusatz an LCP beim ersten Kunststoffmaterial die Extrusionstemperaturen des ersten und des zweiten Kunst­ stoffmaterials sich nur noch um maximal 20 bis 50°C unter­ scheiden.