DE60016417T2

DE60016417T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer optischen faser

Info

Publication number: DE60016417T2
Application number: DE60016417T
Authority: DE
Inventors: Pierre Chenet; Marie-No[Lle Erout
Original assignee: Optectron Industries SA
Current assignee: Optectron Industries SA
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-07-08
Also published as: HK1050919A1; FR2796085A1; US6787602B2; CN1189608C; ES2233418T3; EP1200654B1; EP1200654A1; AU6451500A; PT1200654E; CN1372605A; DE60016417D1; ATE283937T1; CA2378694A1; WO2001004394A1; US20020183462A1; FR2796085B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit geringen Übertragungsverlusten aus polymeren Materialien, wobei diese Faser einen Kern (eine Seele) und eine Hülle aufweist, wobei der Kern (die Seele) aus einem ersten Polymer auf Basis von Methylmethacrylat und gegebenenfalls eines davon verschiedenen (anderen) (Meth)Acrylsäureesters hergestellt ist und die Hülle aus einem zweiten Polymer hergestellt ist, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige des Kerns (der Seele) ist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Eines der Probleme, mit denen die Industrien, die optische Fasern aus polymeren Materialien herstellen, konfrontiert sind, besteht darin, die Menge der Fehler, der Verunreinigungen und der Stäube in dem Kern-Polymer auf ein Minimum zu verringern, weil diese Licht absorbieren oder diffundieren und auf diese Weise die Übertragung von Licht in der optischen Faser beeinträchtigen (schwächen).
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser aus polymeren Materialien besteht darin, dass man zuerst einen massiven zylindrischen Stab aus einem ersten Polymer auf Basis von Methylmethcrylat herstellt und danach diesen massiven zylindrischen Stab im geschmolzenen Zustand durch Extrusion zu einer Faser auszieht. Das zweite Polymer, das zur Bildung der Hülle der optischen Faser dient, kann durch Coextrusion oder durch Beschichten mit einer Lösung aufgebracht werden.
Ein solches Verfahren ist insbesondere in dem französischen Patent Nr. 2 405 806 beschrieben. Eine der Schwierigkeiten eines solchen Verfahrens besteht in der Herstellung eines massiven Zylinders des Kernpolymers, das durch radikalische Po lymerisation in Masse des gereinigten Methylmethacrylats hergestellt wird. Um jede Bildung von Luftblasen bzw. Lunkern zu vermeiden, ist eine vollständige Kontrolle der Polymerisation, insbesondere des Wärmeaustausches, unerlässlich.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser aus polymeren Materialien besteht aus einem kontinuierlichen Verfahren, bei dem die Monomeren zur Herstellung des Kerns der Faser, im Wesentlichen Methylmethacrylat, der Polymerisationsinitiator und das Kettenübertragungsmittel unter abgeschlossenen oder abgedichteten Bedingungen destilliert und gereinigt werden. Anschließend werden die auf diese Weise destillierten Materialien in einen Polymerisationsreaktor eingeführt und die radikalische Polymerisation in Masse wird unter Erwärmen unter vermindertem Druck durchgeführt. Das resultierende Polymer, dessen Temperatur nicht auf die Glasumwandlungstemperatur oder darunter abgesenkt worden ist, wird kontinuierlich in eine Spinneinrichtung überführt, wobei man dadurch eine Faser erhält. Ein solches Verfahren ist insbesondere in dem französischen Patent Nr. 2 493 997 beschrieben.
Wie bei dem vorgenannten Verfahren muss die radikalische Polymerisation in Masse unter Einhaltung einer vollständigen und genauen Kontrolle durchgeführt werden. Die Temperaturregelung ist nämlich in diesem Fall besonders wichtig, weit die radikalische Polymerisation in Masse von Methylmethacrylat stark exotherm ist und sich auf gefährliche Weise beschleunigen kann. Im industriellen Maßstab entstehen durch die Exothermie der Polymerisationsreaktion Sicherheitsprobleme, die schwer zu beherrschen sind.
Trotz der oben genannten Nachteile der radikalischen Polymerisation in Masse von Methylmethacrylat wird jedoch dieser Polymerisations-Typ derzeit in zahlreichen Publikationen empfohlen und wird gegenüber der Polymerisation von Methylmethacrylat in wässriger Suspension bevorzugt.
Nach dem französischen Patent Nr. 2 493 997 erfordert die Herstellung des Kerns der optischen Faser aus Poly(methylmethacrylat) durch Polymerisation in Suspension eine große Menge Wasser, wobei das resultierende Polymer dann leicht durch optische Fremdmaterialien verunreinigt wird, die in diesem Wasser enthalten sind. Außerdem besteht nach diesem französischen Patent ein weiterer Nachteil dieses Polymerisationstyps darin, dass die Möglichkeit besteht, dass das Poly(methyl methacrylat) durch optische Fremdmaterialien verunreinigt wird, die aus der Stufe der Dehydratation des Polymers stammen. Außerdem wird in diesem französischen Patent noch darauf hingewiesen, dass eine Stufe der Überführung des resultierenden Polymers in Pellets oder in eine andere Vorform erforderlich ist, um das Polymer im geschmolzenen Zustand zu Formen oder zu einer Faser ausziehen zu können. Dabei ist dann zu befürchten, dass das Polymer im Verlaufe der Stufe der Bildung von Pellets aus dem Polymer oder im Verlaufe einer Stufe der Einführung eines solchen Polymers in Form von Pellets in eine Einrichtung zur Herstellung von Fasern durch optische Fremdmaterialien verunreinigt wird oder das Polymer durch Luft oxidiert wird, da die Einrichtung zur Herstellung des Polymers von der Einrichtung zur Herstellung der Fasern in den meisten Fällen getrennt ist.
Nach den Angaben in den publizierten ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. 58 88 701 und 58 88 702 wurde ein beträchtlicher optischer Übertragungsverlust von 890 db/km (bei einer Wellenlänge von 646 nm) und von 1060 db/km (bei einer Wellenlänge von 577 nm) festgestellt, wenn das Poly(methylmethacrylat) durch Polymerisation in wässriger Suspension hergestellt wird.
Nach umfangreichen Untersuchungen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung nun auf überraschende Weise gefunden, dass es möglich ist, eine optische Faser aus polymeren Materialien herzustellen, die geringe Übertragungsverluste aufweist, wobei diese optische Faser einen Kern und eine Hülle umfasst, wobei der Kern aus einem ersten Polymer besteht, das durch Polymerisation in wässriger Suspension von Methylmethacrylat und gegebenenfalls einem anderen (Meth)Acrylsäureester erhalten worden ist, und die Hülle aus einem zweiten Polymer besteht, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser aus polymeren Materialien, die einen Kern und eine Hülle umfasst, wobei der Kern aus einem ersten Polymer auf Basis von Methylmethacrylat und gegebenenfalls eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylsäureesters hergestellt ist und die Hülle aus einem zweiten Polymer hergestellt ist, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Reihen-Anlage durchgeführt wird, beginnend mit einer Einrichtung zur Reinigung der Ausgangsmaterialien bis zu einer Spinneinrichtung, welche die verschiedenen Einrichtungen der Reihen-Anlage und die verschiedenen Überführungseinrichtungen, welche die verschiedenen Einrichtungen der Reihen-Anlage miteinander verbinden, umfasst, wobei diese Anlage so ausgestattet ist, dass sie gegenüber der Außenluft abgeschlossen ist, staubdicht ist und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, abgeschirmt (abgeschlossen) ist.
Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Stufen:

(1) man stellt kleine Kugeln (Perlen) aus dem ersten Polymer her durch Polymerisation in Suspension von gereinigtem Methylmethacrylat und gegebenenfalls mindestens einem von Methylmethacrylat verschiedenen gereinigten (Meth)Acrylsäureester in entmineralisiertem, filtriertem und von Sauerstoff befreitem Wasser, wobei die Polymerisation durchgeführt wird in Gegenwart mindestens eines radikalischen Polymerisationsinitiators, mindestens eines Kettenübertragungsmittels und mindestens eines Suspendiermittels und im Wesentlichen in vollständiger Abwesenheit eines Polymerisationsinhibitors und von Verunreinigungen, wie z.B. (a) Biacetyl in einer Menge, die bis auf höchstens 1 ppm vermindert ist, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, die in den Polymerisationsreaktor eingeführt worden sind, (b) Übergangsmetallionen, die starke Lichtabsorptionen im sichtbaren Bereich ergeben können, (c) Stäuben oder Teilchen, wobei die genannten verschiedenen Ausgangsmaterialien, die für die Polymerisation in Suspension verwendet werden, vor der Polymerisation filtriert worden sind mit einem Filtrationsschwellenwert von 0,1 μm, wobei die Polymerisation außerdem unter Rühren in einer Atmosphäre aus einem inerten und von Staub befreiten Gas durchgeführt wird;
(2) am Ende der Stufe (1) trennt man ab und wäscht mit Hilfe von entmineralisiertem und von Staub befreitem Wasser und trocknet die Kugeln in einer staubfreien, vorzugsweise inerten Gasatmosphäre, und unter dieser Atmosphäre lagert man die getrockneten Kugeln in mindestens einem Zwischenbehälter;
(3) in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre überführt man ferner mindestens einen Teil der am Ausgang der Stufe (2) erhaltenen Kugeln von dem (den) Zwischenbehälter(n) in eine Coextrusionseinrichtung und coextrudiert den Kern der Faser, ausgehend von den genannten Kugeln, sowie die Hülle der Faser, ausgehend von einem Polymer, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns; und
(4) man kühlt allmählich die am Ausgang der Coextrusionseinrichtung erhaltene Faser so ab, dass eine Härtung (Abschreckung) des ersten Polymers, das den Kern der Faser aufbauen soll, vermieden wird, und zieht anschließend die Faser aus zur Herstellung einer Faser mit einem mittleren Gesamtdurchmesser, der zwischen 250 und 2 000 μm variieren kann.

Ein erstes wichtiges Charakteristikum des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht in seinem diskontinuierlichen Charakter aufgrund der Anwesenheit mindestens eines Zwischenbehälters, der für die Kugeln aus dem ersten Polymer auf Basis von Methylmethacrylat und gegebenenfalls eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylsäureesters vorgesehen ist. Dieser (diese) Zwischenbehälter, der (die) stromaufwärts von der Coextrusionseinrichtung vorgesehen ist (sind), gewährleistet die Lagerung der getrockneten Kugeln aus dem ersten Polymer und stellt eine der Beschickungseinrichtungen für die Coextrusions-Einrichtung dar.
Die Anwesenheit des (der) Zwischenbehälters) erlaubt es, die Abhängigkeit der Coextrusionsstufe von den Stufen zur Herstellung der getrockneten Kugeln aus dem ersten Polymer zu begrenzen und als Folge davon das erfindungsgemäße Verfahren zu vereinfachen.
Ein zweites wichtiges Charakteristikum des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es in einer Reihen-Anlage durchgeführt wird, ausgehend von einer Einrichtung zur Reinigung der Ausgangsmaterialien bis zu einer Spinneinrichtung, die alle verschiedene Einrichtungen dieser Anlage und alle verschiedenen Übertragungseinrichtungen, welche diese verschiedenen Einrichtungen miteinander verbinden, umfasst und darin, dass die Gesamtheit dieser Reihen-Anlage gegenüber der Außenluft, gegenüber Stäuben abgedichtet ist und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletter Strahlung, abgeschirmt (abgeschlossen) ist. Darüber hinaus ist (sind) der (die) oben genannte(n) Zwischenbehälter, der (die) zu der erfin dungsgemäßen Reihen-Anlage gehört (gehören), ebenfalls gegenüber der Außenluft und gegenüber Stäuben abgedichtet und gegenüber Licht abgeschirmt, sodass die Lagerung der getrockneten Kugeln aus dem ersten Polymer unter Bedingungen erfolgt, die gegenüber der äußeren Umwelt abgeschlossen sind.
Durch die erfindungsgemäße Anlage ist es möglich, eine Verunreinigung des ersten Polymers durch Stäube und durch Verunreinigungen, die aus der äußeren Umgebung der Anlage stammen, zu verhindern.
Außerdem werden zur Herstellung einer optischen Faser mit geringen Übertragungsverlusten das Methylmethacrylat und gegebenenfalls der andere (Meth)Acrylsäureester, die der Herstellung des ersten Polymers dienen, gereinigt und destilliert, um einen Polymerisationsinhibitor praktisch vollständig zu eliminieren und Verunreinigungen, wie z.B. diejenigen, die in der Stufe (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt sind, zu entfernen.
Dies gilt insbesondere für die Übergangsmetallionen, speziell diejenigen von Kobalt, Chrom, Kupfer, Nickel, Eisen und Mangan, die starke Absorptionen im Bereich des sichtbaren Lichtes ergeben. Deshalb ist es bevorzugt, die Menge jedes dieser Ionen zu vermindern bis auf höchstens:

– 1 ppb für Kobalt,
– 50 ppb für Eisen
– 50 ppb für Mangan,
– 5 ppb für Chrom,
– 10 ppb für Kupfer und
– 10 ppb für Nickel,

Zweckmäßig reinigt man das Methylmethacrylat und den oder die anderen Methacrylsäureester, die zur Herstellung der Kugeln aus dem ersten Polymer durch Polymerisation in wässriger Suspension dienen, indem man sie getrennt unterwirft:

– einer Filtration durch ein Bett aus basischem und aktiviertem Aluminiumoxid, vorzugsweise in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, um die Verbindun gen mit labilem Wasserstoff, die stark polaren Verbindungen wie Biacetyl sowie den Polymerisationsinhibitor mindestens teilweise zu eliminieren;
– danach mindestens zwei aufeinanderfolgende Destillationen unter partiellem Vakuum und in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, sodass am Ende dieser Destillation praktisch die Gesamtmenge des Polymerisationsinhibitors, des Biacetyls und Übergangsmetallionen eliminiert ist; und
– schließlich einer Filtration in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, mit der praktisch die Gesamtmenge der Teilchen oder der Stäube mit einem mittleren Durchmesser von ≥ 0,1 μm entfernt werden kann.

Anschließend werden das gereinigte Methylmethacrylat und gegebenenfalls der oder die gereinigten anderen (Meth)Acrylsäureester direkt in den Polymerisationsreaktor eingeführt unter Verwendung von hermetisch verschlossenen Einrichtungen, d.h. von Einrichtungen, die gegenüber der umgebenden Luft und gegenüber Stäuben abgedichtet sind sowie gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, abgeschirmt sind, indem man sie in einer Atmosphäre aus einem inerten und von Staub befreiten Gas hält. Als inertes Gas verwendet man vorzugsweise Stickstoff. Außerdem ist das inerte Gas von Staub befreit, d.h. dass es filtriert worden ist, um die Stäube mit einem mittleren Teilchendurchmesser von ≥ 0,1 μm zu entfernen. Diese Definition eines von Staub befreiten Gases gilt für die gesamte Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
Ein drittes wichtiges Charakteristikum des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass man eine Polymerisation in wässriger Suspension anwendet zur Herstellung der Kugeln aus dem ersten Polymer, das zur Herstellung des Kerns der optischen Faser dient. Um dies zu erreichen, verwendet man Wasser, das gleichzeitig entmineralisiert, filtriert und von Sauerstoff befreit ist, um die Reinheitsgrade (a), (b) und (c) zu erreichen, die oben bei der allgemeinen Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben sind.
Auf überraschende Weise wurde gefunden, dass es möglich ist, eine optische Faser herzustellen, die ausgezeichnete optische Übertragungseigenschaften aufweist, wenn man die Gesamtheit der in dem Anspruch 1 angegebenen Arbeitsbedingungen, an die oben erinnert wurde, einhält.
Vorzugsweise reinigt man außerdem mindestens eines der Agentien, die für die Durchführung der Reaktion zur Polymerisation in wässriger Suspension verwendbar sind, vorzugsweise werden alle verwendeten Agentien, wie nachstehend angegeben gereinigt:

– man reinigt das Agens zur Einleitung der Polymerisation entweder durch Destillation oder durch Umkristallisation, indem man unter einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre arbeitet, und man überführt das gereinigte Agens zur Einleitung der Polymerisation in den Polymerisationsreaktor mittels Einrichtungen, die gegenüber der äußeren Luft und gegenüber Stäuben abgedichtet sind, indem man dieses Agens in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre hält;
– man reinigt das Kettenübertragungsmittel durch Destillation, indem man in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre arbeitet, und man überführt das destillierte Kettenübertragungsmittel in den Polymerisationsreaktor mittels Einrichtungen, die gegenüber der äußeren Luft und gegenüber Stäuben abgedichtet sind, indem man dieses Agens in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre hält; und
– man reingit das Suspendiermittel durch Umkristallisation, indem man in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre arbeitet, und man überführt das umkristallisierte Suspendiermittel in den Polymerisationsreaktor mittels Einrichtungen, die gegenüber der äußeren Luft und gegenüber Stäuben abgedichtet sind, indem man dieses Agens in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre hält.

Erfindungsgemäß ist das erste Polymer, das dient zur Bildung des Kerns der optischen Faser, ein solches im Wesentlichen auf Basis von Methylmethacrylat und es enthält vorzugsweise mindestens 70 Mol-% Methylmethacrylat-Einheiten, besonders bevorzugt auch mindestens 90 Mol-% Methylmethacrylat-Einheiten, wobei diese Prozentsätze auf die Gesamtanzahl der Mole der Vinylmonomeren bezogen ist, die zur Herstellung des ersten Polymers dienen.
Als von Methylmethacrylat verschiedener (Meth)Acrylsäureester kann man zur Herstellung des ersten Polymers ein oder mehrere Monomere verwenden, die ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, Butylacrylat und Butylmethacrylat.
Die Durchführung der Polymerisationsreaktion in wässriger Suspension erfordert die Verwendung mindestens eines Polymerisationsinitiators, mindestens eines Kettenübertragungsmittels und mindestens eines Suspendiermittels, wobei diese Agentien vorzugsweise vorher gereinigt werden.
Als Polymerisationsinitiator verwendet man zweckmäßig ein Agens, das die Bildung einer optischen Faser mit geringen Übertragungsverlusten im Bereich des sichtbaren Lichtes und mit Zersetzungstemperaturen unterhalb 110 °C fördert. Diesbezüglich können die Polymerisationsinitiatoren vom Azo-Typ genannt werden, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril, die bekannt sind wegen ihres hohen Reinheitsgrades, ihres verhältnismäßig geringen Einflusses im Bereich des sichtbaren Lichtes und wegen ihrer optimalen Verwendungstemperatur zwischen 50 und 80 °C.
Die oben genannten Polymerisationsinitiatoren können mit anderen kombiniert werden, die Zersetzungstemperaturen oberhalb 110 °C aufweisen. Diesbezüglich können Verbindungen vom Alkylazo-Typ genannt werden, wie Azo-tert-butan, Azo-n-butan, Azo-isopropan und Azo-n-propan.
Als Kettenübertragungsmittel, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, können Verbindungen aus der Familie der linearen Mercaptane, wie n-Butylmercaptan, n-Propylmercaptan, n-Dodecylmercaptan; Verbindungen aus der Familie der sekundären Mercaptane wie Isopropylmercaptan oder Verbindungen aus der Familie der tertiären Mercaptane wie tert-Butylmercaptan genannt werden.
Als Suspendiermittel, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, können genannt werden Poly(vinylalkohole) mit einem Hydrolysegrad von mindestens 75 %, vorzugsweise von 85 bis 90 %; Celluloseether wie Hydroxyethylcellulose; tribasisches Calciumphosphat; Homopolymere der Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Copolymere aus mindestens 50 Gew.-% dieser Säuren und aus mit ihnen copolymerisierbaren Comonomeren, insbesondere Methylmethacrylat, wobei diese Homo- oder Copolymeren bevorzugt in Form ihrer Alkalimetall- oder Ammoniumsalze oder auch in ihrer mit Dinatriumphosphat neutralisierten Form verwendet werden. Unter den oben genannten Suspendiermitteln verwendet man vorzugsweise Homo- und Copolymere, die in ein Salz überführt sind, wegen ihres hydrophilen Charakters, der ihre Entfernung beim Waschen der Kugeln des ersten Polymers erleichtert.
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die verschiedenen Ausgangsmaterialien, die für die Herstellung des ersten Polymers verwendet werden, d.h. das entmineralisierte und von Staub befreite Wasser, die gereinigten Monomeren und die Suspendiermittel, Kettenübertragungsmittel und Polymerisationsinitiatoren, getrennt in hermetisch verschlossene Behälter eingeführt, die durch ein Inertgas gespült werden. Diese Behälter sind mit dem Polymerisationsreaktor direkt verbunden über eine Dosierungeinrichtung für jeden Behälter. Außerdem wird die Einführung der Materialien in den Polymerisationsreaktor vorzugsweise entsprechend den folgenden Stufen durchgeführt:

– zuerst führt man in den Reaktor eine festgelegte Menge an entmineralisiertem und von Staub befreitem Wasser ein, das direkt aus einem System zur Gewinnung von ultrareinem Wasser stammt, dann führt man das Suspendiermittel, gelöst in Wasser, das bei einem Schwellenwert von 0,1 μm filtriert worden ist, in die Dosierungsampulle ein, zweckmäßig mittels eines Septums, wobei das Suspendiermittel zweckmäßig eingeführt wird, indem man es unter einen leichten Druck setzt, der unterhalb des Atmosphärendruckes in dem Reaktor liegt. Man erwärmt dieses Wasser auf die Polymerisationstemperatur und gleichzeitig lässt man ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, einperlen, um den in dem Wasser gelösten Sauerstoff zu eliminieren. Diese Stufe ist im Allgemeinen ziemlich lang und kann mehreren Stunden dauern;
– anschließend wird die gesamte organische Phase, welche die gereinigten Monomeren, das Kettenübertragungsmittel, den oder die Polymerisationsinitiator(en) umfasst, in den Reaktor mittels eines Filters mit einer Porosität von 0,1 μm eingeführt, beispielsweise indem man sie mit von Staub befreitem Stickstoff hineinpresst, wobei die gesamte organische Phase einschließlich des Polymerisationsinitiators vorzugsweise auf einmal zugegeben wird; und
– man führt in dem Reaktionsmedium ein eher turbulentes Rühren durch.

Die Reaktion zur Polymerisation in Suspension wird zweckmäßig unter einem Druck durchgeführt, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck oder geringfügig höher ist. Die Temperatur in dem Polymerisationsreaktor kann von 50 bis 110 °C variieren.
Die Polymerisationsreaktion wird in der Weise durchgeführt, dass die restlichen Monomeren in möglichst geringer Menge vorliegen, vorzugsweise weniger als 2 Mol-% der Gesamtmenge der für die Durchführung dieser Polymerisation verwendeten Monomeren repräsentieren.
Zweckmäßig wird die Polymerisation in Suspension durchgeführt, um ein erstes Polymer in Form von Kugeln herzustellen, dessen gewichtsdurchschnittliche Molekularmasse (Mw) von 100 000 bis 200 000 variiert bei einer Polydispersität (P) in der Größenordnung von 2.
Am Ende der Polymerisationsreaktion werden mit Hilfe von entionisiertem und von Staub befreitem Wasser die erhaltenen Kugeln aus dem ersten Polymer abgetrennt und gewaschen und die Kugeln werden in einer von Staub befreiten Gasatmosphäre (d.h. in einer Atmosphäre, die frei von Stäuben oder von Teilchen mit einem Durchmesser von ≥ 0,1 μm sind) getrocknet und unter dieser Atmosphäre lagert man die getrockneten Kugeln in mindestens einem Zwischenbehälter. Der (die) Zwischenbehälter kann (können) auch ein oder mehrere thermostatisch geregelte Behälter sein, der (die) dazu dienen, die Kugeln aus dem ersten Polymer zu trocknen.
Zweckmäßig führt man eine Klassierung der am Ende der Polymerisationsreaktion des ersten Polymers erhaltenen Kugeln durch, um diejenigen zu eliminieren, deren mittlerer Durchmesser unter 200 μm liegt. Vorzugsweise verwendet man dann zur Herstellung des Kerns der optischen Faser nur die Kugeln aus dem ersten Polymer, deren mittlerer Durchmesser zwischen 500 μm und 2 mm variiert.
Zweckmäßig unterwirft man die Kugeln aus dem ersten Polymer einer antielektrostatischen Behandlung vor und/oder während der Trocknung der Kugeln.
Wie vorstehend angegeben, sind die verschiedenen Einrichtungen für die Abtrennung, das Waschen, das eventuelle Klassieren, das Trocknen, das eventuelle antistatische elektrische Behandeln und das Lagern der Kugeln aus dem ersten Polymer sowie die Übertragungseinrichtungen zwischen diesen Einrichtungen so ausgestattet, dass sie gegenüber der äußeren Luft, gegenüber Stäuben abgedichtet und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, abgeschirmt sind.
Vorzugsweise werden die Abtrennungs-, Wasch-, Klassierungs-, Trocknungs-, antistatischen Behandlungs-, Lagerungs- und Übertragungsarbeitsgänge der Kugeln aus dem ersten Polymer, welches dazu dient, den Kern der optischen Faser zu bilden, unter einer Gasatmosphäre durchgeführt, die staubfrei gemacht und inert ist, beispielsweise unter Stickstoff.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es in den verschiedenen Einrichtungen zur Abtrennung, zum Waschen, zum eventuellen Klassieren, Trock nen, eventuellen antistatischen elektrischen Behandeln und zum Lagern der Kugeln aus dem ersten Polymer sowie in den Überführungseinrichtungen zwischen diesen Coextrusionseinrichtungen vorteilhaft, unter einem leichten Überdruck gegenüber Atmosphärendruck zu arbeiten, um auf diese Weise zu vermeiden, dass Stäube in die Anlage eindringen können.
Die getrockneten Kugeln aus dem ersten Polymer werden anschließend aus dem Zwischenbehälter in eine Coextrusionseinrichtung überführt mittels Einrichtungen, die abgeschirmt bzw. abgedichtet sind, unter einer von Staub befreiten Gasatmosphäre, die vorzugsweise inert ist. Der Kern der Faser sowie die Hülle der Faser werden coextrudiert, wobei man von den genannten Kugeln bzw. von einem Polymer ausgeht, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns, das vorzugsweise ebenfalls in Form von Kugeln vorliegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Transport zwischen dem Zwischenbehälter und der Coextrusionseinrichtung im Kontakt mit der äußeren Umgebung durchgeführt, wobei die Transporteinrichtungen gegenüber der äußeren Luft und gegenüber Stäuben abgedichtet sind und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, abgeschirmt sind.
Bei der Zusammensetzung der erfindungsgemäß verwendeten Hülle handelt es sich um ein Polymer, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns. Die als Hülle verwendbaren Polymeren sind zahlreich. Es können insbesondere genannt werden Polymere oder Copolymere von fluorierten Methacrylsäureestern, wie z.B. Poly(trifluorethylmethacrylat), Poly(pentafluorpropylmethacrylate), Poly(hexafluorpropylmethacrylat), Poly(heptafluorbutylmethacrylat); Copolymere von Vinylidenfluorid (VDF) mit Tetrafluorethylen (VDF-TFE) oder Hexafluorpropen (VDF-HFP); Copolymere (VDF-HFP) oder (VDF-TFE) mit fluorierten (Meth)-Acrylsäureestern. Vorzugsweise wählt man für die Herstellung der Hülle Polymere, die im Wesentlichen amorph sind.
Die getrockneten Kugeln aus dem ersten Polymer und das Polymer der Hülle, das vorzugsweise ebenfalls in Form von Kugeln vorliegt, werden geschmolzen und in der Wärme versponnen durch Hindurchführen durch eine Coextrusionseinrichtung, die mindestens einen Schneckenextruder mit einer Entgasungskammer für die Bildung des Faserkerns und einen Schneckenextruder für die Bildung der Faserhülle und eine Einrichtung zum Ausziehen des Verbundmaterials vom Kern-in-Hülle-Typ umfasst.
Vorzugsweise wird die Extrusion des ersten Polymers, die dazu dient, den Kern der optischen Faser herzustellen, bei einer Temperatur durchgeführt, die 280 °C nicht übersteigt. Beim Austritt aus der Extrusionseinrichtung im Bereich der Spinn- bzw. Ziehdüse liegt die Temperatur im Allgemeinen in der Größenordnung von 220 bis 250 °C.
Zur Durchführung einer Gesamtregelung der Coextrusionsanlage und zur Gewährleistung der Regelmäßigkeit des Enddurchmesserns der Faser arbeitet man vorzugsweise wie folgt:

– eine erste Regelung dient dazu, die Temperaturen der verschiedenen Teile des Extruders, die Drucke, die Rotationsgeschwindigkeiten der Schnecke einzustellen, um auf diese Weise einen konstanten Materialdurchfluss am Ausgang des Spinnkopfes zu gewährleisten;
– eine zweite Regelung dient dazu, die Regelmäßigkeit des Enddurchmesserns der Faser zu gewährleisten durch Einstellung der Geschwindigkeit des Ausziehens (Verstreckens) der Faser durch kontinuierliche Messung des Durchmessers in einer Zone, in der die Faser eine Temperatur von etwa 80 °C erreicht hat.

Wenn man auf diese Weise arbeitet, ist es möglich, die kritische Zone wegzulassen, in der das Material sich in einer elastischen Phase befindet, die eine Pumpzone mit starken Oszillationen und damit sehr starken Durchmesserschwankungen induzieren kann.
Die aus der Coextrusionseinrichtung austretende optische Faser wird allmählich abgekühlt, wobei man einen starken Temperaturabfall der optischen Faser vermeidet, der ihre mechanischen und optischen Eigenschaften durch einen Härtungseffekt verschlechtern könnte. Um die optische Faser, die aus der Spinneinrichtung austritt, allmählich abzukühlen, verfährt man vorzugsweise unter Anwendung des einen oder des anderen der beiden folgenden Verfahren:

Erstes Verfahren: Man kühlt die optische Faser mit Hilfe eines Gasstromes und dann mit Hilfe von thermoreguliertem Wasser durch Besprühen, Zerstäuben und/oder Eintauchen ab. Die Abkühlung mit Hilfe eines Gasstromes wird vorzugsweise im In nern einer Schutzkolonne durchgeführt, welche die Faser umgibt, um Störungen im Bereich der Faser zu vermeiden, die zu einer Modifikation ihrer Geometrie, insbesondere ihres Durchmessers, führen könnten. Vorzugsweise besteht die Schutzkolonne aus mehreren aufeinanderfolgenden Blöcken mit einem rohrförmigen Durchgang für die optische Faser, wobei jeder dieser Blöcke auf eine Temperatur erwärmt ist, die abnimmt, wenn man sich von der Spinneinrichtung entfernt; dies erlaubt die Gewährleistung einer allmählichen, langsamen und kontrollierten Abkühlung der optischen Faser bis zum Erreichen einer Temperatur, die ausreichend niedrig ist, um eine Abkühlung mit Wasser ohne Gefahr einer Härtung (Abschreckung) durchführen zu können.
Zweites Verfahren: Man kühlt die Faser mit Hilfe von thermoreguliertem Wasser so ab, dass kein starker Abfall der Temperatur der Faser auftritt, durch Besprühen, Zerstäuben und/oder Eintauchen.

Parallel zur allmählichen Abkühlung der optischen Faser wird diese ausgezogen (verstreckt), wobei man einen zu hohen Grad des Ausziehens (Verstreckens) vermeidet, der zu einer zu starken Orientierung der makromolekularen Ketten führen könnte.
Vorzugsweise variiert der angewendete Grad der Verstreckung von 1,5 bis 6 oder besser von 2 bis 4 (der Grad der Verstreckung entspricht dem Verhältnis zwischen dem Quadrat des Durchmessers der Spinndüse und dem Quadrat des Durchmessers der optische Faser).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Reihen-Anlage zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Diese Reihen-Anlage weist die folgenden Charakteristika auf:

– sie ist gegenüber der äußeren Luft, gegenüber Stäuben und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, vollständig abgeschirmt (abgeschlossen). Um dies zu erreichen, ist die Anlage in ihrer Gesamtheit gegenüber der äußeren Umgebung isoliert;
– die Anlage umfasst: Einrichtungen zum Reinigen des Methylmethacrylats und gegebenenfalls Einrichtungen zum Reinigen mindestens eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)acrylsäureesters, wobei die Reinigungseinrichtungen in der Lage sein müssen, praktisch vollständig zu eliminieren den Polymerisationsinhibitor und Verunreinigungen, wie z.B.: (a) das Biacetyl bis auf eine verminderte Menge von höchstens 1 ppm, bezogen auf die Gesamtmenge der in den Polymerisationsreaktor eingeführten Monomeren, (b) Übergangsmetallionen, die starke Lichtabsorptionen im sichtbaren Bereich ergeben können, (c) Stäube oder Teilchen, wobei die für die Polymerisation in Suspension verwendeten verschiedenen oben genannten Ausgangsmaterialien erforderlichenfalls vor der Polymerisation filtriert worden sind mit einem Filtrationsschwellenwert von 0,1 μm;
– mindestens einen Reaktor für die Polymerisation in Suspension von Methylmethacrylat und gegebenenfalls mindestens eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylsäureesters in entionisiertem, filtriertem und von Sauerstoff befreitem Wasser in Gegenwart mindestens eines radikalischen Polymerisationsinitiators, mindestens eines Kettenübertragungsmittels und mindestens eines Suspendiermittels, wobei dieser Reaktor ausgestattet ist mit Einrichtungen zum Rühren des Reaktionsmediums, Einrichtungen, die das Anlagen eines schwachen partiellen Vakuums und eines leichten Überdrucks (bezogen auf Atmosphärendruck) ermöglichen;
– Einrichtungen zur Abtrennung des in Form von kleinen Kugeln in dem Reaktor zur Polymerisation in wässriger Suspension erhaltenen Polymers;
– gegebenenfalls Einrichtungen zur Klassierung der Kugeln;
– Einrichtungen zum Waschen der Kugeln mit entmineralisiertem und von Staub befreitem Wasser;
– Einrichtungen zum Trocknen der Kugeln in einer von Staub befreiten Gasatmosphäre;
– gegebenenfalls Einrichtungen, welche die Durchführung einer antistatischen elektrischen Behandlung der Kugeln ermöglichen;
– Einrichtungen zur Lagerung bzw. Aufbewahrung der Kugeln;
– Einrichtungen zur Überführung der Kugeln aus dem Polymerisationsreaktor durch die Einrichtungen zum Waschen, Trocknen und Lagern hindurch in die Coextrusionsanlage;
– eine Coextrusionsanlage, die umfasst: – mindestens einen Extruder: je nach Fall, einen Schneckenextruder, der mit einer Entgasungszone ausgestattet ist, für die Bildung der Kerns der optischen Faser, oder zwei aufeinanderfolgende Extruder, der mit einer Entgasungszone zwischen den beiden Extrudern ausgestattet sind; und – einen Schneckenextruder zum Aufschmelzen und Durchmischen des zweiten Polymers, das dazu dient, die Hülle der optischen Faser zu bilden;
– sowie eine Einrichtung zum Ausziehen (Verstrecken) des Verbundmaterials vom Kern-in-Hülle-Typ;
– Einrichtungen, welche die allmähliche und kontrollierte Abkühlung der die Coextrusionsanlage verlassenden optischen Faser erlauben; und
– Einrichtungen zum Ausziehen (Verstrecken) der optischen Faser bis zum Erreichen eines mittleren Gesamtdurchmessers der Faser zwischen 250 und 2 000 μm.

Zweckmäßig umfassen die Einrichtungen zum Reinigen des Methylmethacrylats und gegebenenfalls mindestens eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylsäureesters aufeinanderfolgend:

– einen Filter, bestehend aus einem Bett aus basischem und aktiviertem Aluminiumoxid, vorzugsweise in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas, um die Verbindung mit labilem Wasserstoff, die stark polaren Verbindungen wie das Biacetyl sowie den Polymerisationsinhibitor mindestens teilweise zu eliminieren;
– mindestens eine Einrichtung zur Destillation unter partiellem Vakuum und in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas, um praktisch die Gesamtmenge von Polymerisationsinhibitor, Biacetyl und Übergangsmetallionen zu eliminieren; und
– einen Filter, der die Eliminierung praktisch der Gesamtmenge der Teilchen oder Stäube mit einem mittleren Durchmesser von ≥ 0,1 μm erlaubt.

Ein Beispiel für eine Coextrusions-Anlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, ist in der der vorliegenden Beschreibung beigefügten einzigen FIGUR dargestellt.
Diese Anlage umfasst allgemein mindestens einen Extruder (1), der mit einer Entgasungszone ausgestattet ist, für die Kugeln aus dem ersten Polymer, das dazu dient, den Kern der optischen Faser zu bilden, einen Extruder (2) für die Bildung der Hülle der optischen Faser in der Einrichtung (3) zum Spinnen eines Verbundmaterials vom Kern-in der-Hülle-Typ.
Die optische Faser (4), die aus der Spinneinrichtung (3) austritt, wird allmählich und kontrolliert so abgekühlt, dass eine Härtung (Abschreckung) des ersten Polymers, das den Kern der Faser bildet, vermieden wird:

– erstens in einer Abkühlungszone (5), welche die Form eines vertikalen Kanals hat, mit Luft oder einem inerten Gas;
– zweitens in einer Abkühlungszone (6) mit Hilfe von thermoreguliertem Wasser durch Aufsprühen und/oder Zerstäuben und/oder Eintauchen.

Parallel zur Abkühlung in den Zonen (5) und (6) wird die optische Faser unter den oben genannten Bedingungen ausgezogen (verstreckt).
Die optische Faser wird schließlich auf den Zylinder (7) aufgewickelt und gelagert.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten keinesfalls beschränkt und umfasst alle Anlagen, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlauben.

Claims

Diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser aus Polymer-Materialien, die einen Kern und eine Hülle umfasst, wobei der Kern aus einem ersten Polymer auf Basis von Methylmethacrylat und gegebenenfalls eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylesters hergestellt ist, und die Hülle aus einem zweiten Polymer mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als derjenige des Kerns, hergestellt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einer Reihen-Anlage durchgeführt wird, beginnend mit einer Einrichtung zur Reinigung der Ausgangsmaterialien bis zu einer Spinneinrichtung, das die verschiedenen Einrichtungen der Reihen-Anlage und die verschiedenen Überführungseinrichtungen, welche die verschiedenen Einrichtungen der Reihen-Anlage miteinander verbinden, passiert, wobei diese Anlage so ausgestattet ist, dass sie gegenüber der Außenluft abgeschlossen ist, staubdicht ist und gegenüber Licht, insbesondere gegenüber ultravioletten Strahlen, abgeschlossen ist, und dass das Verfahren die folgenden Stufen umfasst: (1) man stellt kleine Kugeln (Perlen) aus dem ersten Polymer her durch Polymerisation in Suspension von gereinigtem Methylmethacrylat und gegebenenfalls mindestens einem von Methylmethacrylat verschiedenen, gereinigten (Meth)Acrylester in entmineralisiertem, filtriertem und von Sauerstoff befreitem Wasser, wobei die Polymerisation durchgeführt wird in Gegenwart mindestens eines radikalischen Polymerisationsinitiators, mindestens eines Kettenübertragungsmittels und mindestens eines Suspendiermittels und im Wesentlichen in vollständiger Abwesenheit eines Polymerisationsinhibitors und von Verunreinigungen, wie z.B.: (a) Biacetyl in einer Menge, die bis auf höchstens 1 ppm vermindert ist, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, (b) Übergangsmetallionen, die starke Lichtabsorptionen im sichtbaren Bereich ergeben können, (c) Stäuben oder Teilchen, wobei die genannten verschiedenen Ausgangsmaterialien, die für die Polymerisation in Suspension verwendet werden, vor der Polymerisation filtriert worden sind bis zu einem Filtrationsschwellenwert von 0,1 μm, wobei die Polymerisation auch unter Rühren in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird; (2) am Ende der Stufe (1) trennt man ab und wäscht mit Hilfe von entmineralisiertem und von Staub befreitem Wasser und trocknet die Kugeln in einer staubfreien, vorzugsweise inerten Gasatmosphäre und unter dieser Atmosphäre lagert man die getrockneten Kugeln in mindestens einem Zwischenbehälter; (3) weiterhin in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre überführt man mindestens einen Teil der am Ausgang der Stufe (2) erhaltenen Kugeln (Perlen) von dem (den) Zwischenbehälter(n) in eine Coextrusionseinrichtung und coextrudiert den Kern der Faser, ausgehend von den genannten Kugeln, sowie die Hülle der Faser, ausgehend von einem Polymer, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als derjenige des Kerns; (4) man kühlt allmählich die am Ausgang der Coextrusionseinrichtung erhaltene Faser so ab, dass eine Abschreckung des ersten Polymers, das den Kern der Faser aufbauen soll, vermieden wird, und zieht anschließend die Faser aus zur Herstellung einer Faser mit einem mittleren Gesamtdurchmesser, der zwischen 250 und 2 000 μm variieren kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymer, aus dem der Kern der optischen Faser hergestellt werden soll, erhalten worden ist durch Polymerisation in wässriger Suspension von mindestens 70 Mol-% Methylmethacrylat, wobei dieser Prozentsatz bezogen ist auf die Gesamtanzahl der Mole der Vinylmonomeren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymer, aus dem der Kern der optischen Faser hergestellt werden soll, erhalten worden ist durch Polymerisation in wässriger Suspension von mindestens 90 Mol-% Methylmethacrylat, wobei dieser Prozentsatz auf die Gesamtanzahl der Mole der Vinylmonomeren bezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von Methylmethacrylat verschiedene (Meth)Acrylester, der zur Herstellung des ersten Polymers verwendet worden ist, das zur Herstellung des Kerns der optischen Faser dienen soll, ausgewählt worden ist aus der Gruppe, die besteht aus Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, Butylacrylat und Butylmethacrylat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Methylmethacrylat und den oder die Methacrylester, der (die) zur Herstellung der Kugeln aus dem ersten Polymer durch Polymerisation in wässriger Suspension dienen sollen, reinigt, indem man sie getrennt unterwirft: – einer Filtration durch ein Bett aus basischem und aktiviertem Aluminiumoxid, vorzugsweise in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, um die Verbindungen mit labilem Wasserstoff, die stark polaren Verbindungen wie Biacetyl sowie den Polymerisationsinhibitor mindestens teilweise zu eliminieren; – danach mindestens zwei aufeinanderfolgenden Destillationen unter partiellem Vakuum und in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, sodass am Ende dieser Destillationen praktisch die Gesamtmenge des Polymerisationsinhibitors, des Biacetyls und der Übergangsmetallionen eliminiert ist; – und schließlich einer Filtration in einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre, mit der praktisch die Gesamtmenge der Teilchen oder der Stäube mit einem mittleren Durchmesser von ≥ 0,1 μm entfernt werden kann, und dass man das gereinigte Methylmethacrylat und den (die) gereinigten (Meth)Acrylester anschließend direkt in den Polymerisationsreaktor einführt unter Verwendung von hermetisch verschlossenen Einrichtungen und unter Aufrechterhaltung einer von Staub befreiten Inertgasatmosphäre.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Polymerisationsinitiator entweder durch Destillation oder durch Umkristallisation reinigt, wobei man in einer staubfreien und inerten Gasatmosphäre arbeitet und dass man den gereinigten Polymerisationsinitiator in den Polymerisationsreaktor überführt unter Verwendung von Einrichtungen, die gegenüber Außenluft und gegenüber Stäuben abgeschirmt sind, wobei man dieses Agens gleichzeitig in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas hält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kettenübertragungsmittel durch Destillation reinigt, wobei man in einer inerten und staubfreien Gasatmosphäre arbeitet, und dass man das destillierte Kettenübertragungsmittel in den Polymerisationsreaktor überführt unter Verwendung von Einrichtungen, die gegenüber der Außenluft und gegenüber Stäuben abgeschirmt sind, wobei man dieses Agens in einer inerten und staubfreien Gasamosphäre hält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Suspendiermittel durch Umkristallisation reinigt, wobei man in einer inerten und staubfreien Gasamosphäre arbeitet, und dass man das umkristallisierte Suspendiermittel in den Polymerisationsreaktor überführt unter Verwendung von Einrichtungen, die gegenüber der Außenluft und gegenüber Stäuben abgeschirmt sind, wobei man dieses Agens in einer inerten und staubfreien Gasamosphäre hält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymerisation in Suspension unter einem Druck durchführt, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck oder geringfügig höher als der Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man unter den getrockneten Kugeln des ersten Polymers, die am Ende der Stufe (2) erhalten werden, diejenigen eliminiert, deren mittlerer Durchmesser unter 200 μm liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung des Kerns der optischen Faser nur die getrockneten Kugeln des ersten Polymers verwendet, deren mittlerer Durchmesser zwischen 500 μm und 2 mm variiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymerisation in Suspension zur Herstellung eines ersten Polymers durchführt unter Verwendung von Kugeln, deren gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) zwischen 100 000 und 200 000 variiert mit einer Polydispersität (P) in der Größenordnung von 2.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an restlichen Monomeren, die am Ende der Polymerisation in Suspension nicht reagiert haben, weniger als 2 Mol-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmenge der für die Durchführung dieser Polymerisation eingesetzten Monomeren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Operationen zur Abtrennung, zum Waschen, zum Trocknen, zur Lagerung und zur Überführung der Kugeln aus dem ersten Polymer, das zur Herstellung des Kerns der optischen Faser dienen soll, in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas durchführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kugeln des ersten Polymers, die zur Herstellung des Kerns der optischen Faser dienen sollen, bei einer Höchsttemperatur von 280 °C extrudiert.
Reihen-Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgestattet ist, dass sie gegenüber der Außenluft, gegenüber Stäuben und gegenüber Licht vollständig abgeschirmt ist und dass sie umfasst: – Einrichtungen zur Reinigung des Methylmethacrylats und gegebenenfalls Einrichtungen zur Reinigung mindestens eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylesters, wobei diese Reinigungseinrichtungen in der Lage sein müssen, praktisch vollständig zu eliminieren den Polymerisationsinhibitor und Verunreinigungen, wie z.B.: (a) das Biacetyl bis auf eine verminderte Menge von höchstens 1 ppm, bezogen auf die Gesamtmenge der in den Polymerisationsreaktor eingeführten Monomeren, (b) Übergangsmetallionen, die starke Lichtabsorptionen im sichtbaren Bereich ergeben können, (c) Stäube oder Teilchen, wobei die für die Polymerisation in Suspension verwendeten verschiedenen genannten Ausgangsmaterialien erforderlichenfalls vor der Polymerisation filtriert worden sind mit einem Filtrationsschwellenwert von 0,1 μm; – mindestens einen Reaktor für die Polymerisation in Suspension von Methylmethacrylat und gegebenenfalls mindestens einem von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylester in entmineralisiertem, filtriertem und von Sauerstoff befreitem Wasser in Gegenwart mindestens eines radikalischen Polymerisationsinitiators, mindestens eines Kettenübertragungsmittels und mindestens eines Suspendiermittels, wobei dieser Reaktor ausgestattet ist mit Einrichtungen zum Rühren des Reaktionsmediums, Einrichtungen, die das Anlegen eines schwachen partiellen Vakuums und eines leichten Überdrucks (bezogen auf den Atmosphärendruck) ermöglichen; – Einrichtungen zur Abtrennung des in Form von kleinen Kugeln in dem Reaktor zur Polymerisation in wässriger Suspension erhaltenen Polymers; – Einrichtungen zum Waschen der Kugeln mit entmineralisiertem und von Staub befreitem Wasser; – gegebenenfalls Einrichtungen zur Klassierung der Kugeln; – Einrichtungen zur Trocknung der Kugeln; – gegebenenfalls Einrichtungen zur Durchführung einer antistatischen elektrischen Behandlung der Kugeln; – Einrichtungen zur Aufbewahrung der Kugeln; – Einrichtungen zur Überführung der Kugeln aus dem Polymerisationsreaktor durch die Trocknungseinrichtungen hindurch in die Coextrusionsanlage; – eine Coextrusionsanlage, die mindestens zwei Extruder umfasst: – einen oder zwei Schneckenextruder mit einer Entgasungszone zur Bildung des Kerns der optischen Faser; – und einen zweiten Schneckenextruder zum Aufschmelzen und Verkneten des zweiten Polymers, aus dem die Hülle der optischen Faser hergestellt werden soll; sowie eine Einrichtung zum Verspinnen des Verbundwerkstoffs vom Kern-in-Hülle-Typ; – Einrichtungen, welche die allmähliche und kontrollierte Abkühlung der die Coextrusionsanlage verlassenden optischen Faser erlauben; und – Einrichtungen zum Ausziehen der optischen Faser bis zur Erzielung eines mittleren Gesamtdurchmessers der Faser zwischen 250 und 2 000 μm.
Reihen-Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Reinigen des Methylmethacrylats und gegebenenfalls mindestens eines von Methylmethacrylat verschiedenen (Meth)Acrylesters aufeinanderfolgend umfassen: – einen Filter, bestehend aus einem Bett aus basischem und aktiviertem Aluminiumoxid, vorzugsweise in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas, um die Verbindungen mit labilem Wasserstoff, die stark polaren Verbindungen wie das Biacetyl sowie den Polymerisationsinhibitor mindestens teilweise zu eliminieren; – mindestens eine Einrichtung zur Destillation unter partiellem Vakuum und in einer Atmosphäre aus einem inerten und staubfreien Gas, um die Gesamtmenge von Polymerisationsinhibitor, Biacetyl und Übergangsmetallionen zu eliminieren; und – einen Filter, der die Eliminierung praktisch der Gesamtmenge der Teilchen oder Stäube mit einem mittleren Durchmesser von ≥ 0,1 μm erlaubt.