DE69120841T2

DE69120841T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung beschichteter optischer Fasern

Info

Publication number: DE69120841T2
Application number: DE69120841T
Authority: DE
Inventors: James R Petisce
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2011-03-02
Also published as: US5000772A; EP0445980B1; KR100195766B1; CA2036743C; DE69120841D1; EP0445980A3; EP0445980A2; CA2036743A1; DK0445980T3; KR910016634A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung beschichteter optischer Fasern.

Hintergrund der Erfindung

Typischerweise werden zwei Schichten von Beschichtungsmaterial auf die gezogene optische Faser aufgebracht. Ferner werden gewöhnlich zwei verschiedene Arten von Beschichtungsmaterialien verwendet. Eine als primäres Beschichtungsmaterial bezeichnete innere Schicht wird angrenzend zur optischen Glasfaser aufgebracht. Eine äußere, als sekundäres Beschichtungsmaterial bezeichnete Schicht wird aufgebracht, um das primäre Beschichtungsmaterial zu bedecken. Gewöhnlich weist das sekundäre Beschichtungsmaterial einen verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul, beispielsweise 10&sup9; Pa auf, während das primäre Beschichtungsmaterial einen verhältnismäßig niedrigen Elastizitätsmodul aufweist, wie beispielsweise 10&sup6; Pa. In einer Anordnung wird das primäre und das sekundäre Beschichtungsmaterial gleichzeitig aufgebracht. Eine solche Anordnung ist in dem amerikanischen Patent Nr. 4,474,830 offenbart.
Nachfolgend werden sowohl die innere als auch die äußere Schicht des Beschichtungsmaterials, beginnend an der Außenseite und nach innen fortschreitend, ausgehärtet Typischerweise umfaßt das primäre und das sekundäre Beschichtungsmaterial durch ultraviolettes Licht aushärtbares Material, wobei jedes durch einen photoaktiven Bereich charakterisiert ist. Ein photoaktiver Bereich ist der Bereich, des Lichtspektrums, welcher das Beschichtungsmaterial von einem flüssigen Material zu einem festen Material nach der Absorption des härtenden Lichtes ändert. Sowohl das Material, welches als primäres Material, als auch das als sekundäres Material verwendete, weisen vergleichbare photoaktive Bereiche auf. Da die photoaktiven Bereiche vergleichbar sind, wird das härtende Licht für das primäre Beschichtungsmaterial durch das sekundäre Beschichtungsmaterial gedämpft. Als Folge der Dämpfung erreicht weniger Licht das primäre Beschichtungsmaterial.
Natürlich ist es wichtig, daß ungeachtet der Dämpfung des härtenden Lichtes durch das sekundäre Beschichtungsmaterial das primäre Beschichtungsmaterial vollständig aushärtet. Insofern als die ultraviolette härtende Lichtenergie umgekehrt proportional zur Fasergeschwindigkeit ist, wird dieses Problem nach dem Stand der Technik überwunden durch Vermindern der Fasergeschwindigkeit, um über eine längere Zeit das primäre Beschichtungsmaterial der ultravioletten, härtenden Lichtenergie auszusetzen.
Obwohl die vorstehend erwähnte Lösung eine durchführbare ist, weist sie ihre Mängel auf. Am bedeutendsten ist, daß jede Verminderung der Fasergeschwindigkeit nicht wünschenswert ist und den gegenwärtigen Anstrengungen, die Ziehlängen zu erhöhen und die Ziehgeschwindigkeiten der optischen Faser wesentlich zu erhöhen, entgegenläuft.
Was benötigt wird und was scheinbar im Stand der Technik nicht offenbart ist, ist eine beschichtete optische Faser, welche das vorstehend erwähnte Problem der Dämpfung der Lichtenergie, welche zum Aushärten des primären Beschichtungsmaterials verwendet wird, durch das sekundäre Beschichtungsmaterial ohne Schließen eines Kompromisses in Bezug auf die Fasergeschwindigkeit überwindet.
Das vorstehend erwähnte Problem ist jetzt dringlich geworden, da Hersteller von optischen Fasern versuchen, größere Vorformen bereitzustellen, um das Ziehen von längeren Faserstrecken aus jeder Vorform zu gestatten. Es besteht auch ein starker Wunsch, die zum Aushärten der Beschichtungsmaterialien erforderliche Zeit zu verringern. Sollte dieser Wunsch verwirklicht werden, dann kann das Erhöhen der Fasergeschwindigkeit erreicht werden. Jede Lösung des Problems einer erhöhten Aushärtgeschwindigkeit wird wünschenswerterweise ohne Ändern der Zusammensetzung der Beschichtungsmaterialien erreicht. Sollten diese Materialien geändert werden, müßte zeitaufwendiges Prüfen ausgeführt werden, um das Beschichtungssystem wieder geeignet zu gestalten. Jedes Erhöhen der Aushärtgeschwindigkeit sollte auch wünschenswerterweise ohne den Zusatz von Aushärtlampen oder ohne das Verlängern des Aushärtabschnittes der Herstellungslinie durchgeführt werden.
Was notwendig und was scheinbar im Stand der Technik nicht verfügbar ist, ist insbesondere eine Beschichtungsanordnung zum Erhöhen der Aushärtgeschwindigkeit der Beschichtungsmaterialien für optische Fasern. Die Verfahren und die Vorrichtung nach denen gesucht wird, sollten in existierende Ziehlinien für optische Fasern integrierbar sein und sollten, ohne die Notwendigkeit, die chemische Zusammensetzung der Beschichtungsmaterialien des Beschichtungssystems zu ändern, ausführbar sein.
Im Journal of Applied Polymer Science, Band 38 (1989), Seiten 1997 bis 2007 von H.Morita et al. wird ein Verfahren zum Beschichten durch Aufschleudern eines Polymer/Sensibilisator-Systems auf einen Si-Wafer offenbart gefolgt von einer Bestrahlung in der Gegenwart eines magnetischen Feldes. Die Bestrahlung und gleichzeitige Anwendung eines äußeren magnetischen Feldes erhöht die Vernetzung.
EP-A-314174 lehrt, daß die Verwendung von hohen Temperaturen des Beschichtungsmaterials während des Schrittes des Aushärtens zu niedrigen Werten des Elastizitätsmoduls führt.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren wie in Anspruch 1 oder 2 definiert und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 bereitgestellt.
Die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik wurden durch die Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung überwunden. In einem Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser wird die Faser aus einer Vorform gezogen und mit zwei Schichten aus Beschichtungsmaterial versehen. Jede der Beschichtungsmaterialien ist ein durch ultraviolettes Licht aushärtbare Zusammensetzung von Materie. Nachdem die Beschichtungsmaterialien auf die gezogene Faser aufgebracht wurden, werden die Beschichtungsmaterialien ausgehärtet Dann wird die gezogene, beschichtete Faser aufgenommen.
Um die Aushärtgeschwindigkeit der Schichten zu erhöhen, werden die Beschichtungsmaterialien zur gleichen Zeit wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt sind, einem magnetischen Feld ausgesetzt. Das magnetische Feld besitzt die Wirkung des Erhöhens der Herstellung von spin-parallelen Radikalen aus einem Photoinitiator, welcher durch Absorption von ultraviolettem Licht in seinen angeregten Zustand versetzt wurde. Als eine Folge ist die Einleitung der Polymerisation und des Beschichtungsmaterials verstärkt, was die Gesamt-Aushärtungsgeschwindigkeit erhöht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Herstellungslinie zum Ziehen und Beschichten von optischen Fasern;
Fig. 2 ist eine Endflächenansicht im Schnitt einer optischen Faser mit einem Beschichtungssystem darüber;
Fig. 3 ist ein Bild, um einen Polymerisationsmechanismus mit freiem Radikal für einen Photoinitiator zu zeigen;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht teilweise in Phantomdarstellung einer Aushärtkammer, in welcher Beschichtungsmaterialien auf einer gezogenen optischen Faser ausgehärtet und während der Aushärtung einem magnetischen Feld ausgesetzt werden;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die dem Gleichgewichts-Elastizitätsmodul einer UV-aushärtbaren Tinte mit und ohne Ausgesetztsein einem magnetischen Feld während des Aushärtens in Abhängigkeit der Dosis zeigt;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die den Gleichgewichts-Elastizitätsmodul eines durch ultraviolettes Licht aushärtbaren Beschichtungsmaterials einer optischen Faser mit und ohne Ausgesetztsein einem magnetischen Feld während des Aushärtens in Abhängigkeit der Dosis zeigt;
Fig. 7 und 8 sind graphische Darstellungen, welche die Gleichgewichts-Elastizitätsmodule zweier anderer durch ultraviolettes Licht aushärtbaren Beschichtungsmaterialien optischer Fasern mit und ohne Ausgesetztsein einem magnetischen Feld während des Aushärtens in Abhängigkeit der Dosis zeigen;
Fig. 9 und 10 sind Histogramme, welche die Zunahme der Gleichgewichts-Elastizitätsmodule der Beschichtungsmaterialien optischer Fasern aufgrund der Anwendung eines magnetischen Feldes während des Aushärtens bei zunehmenden Pegeln der UV-Dosis zeigen; und
Fig. 11 ist ein Histogramm, das die Zunahme des Gleichgewichts-Elastizitätsmoduls einer Tinte aufgrund der Anwendung eines magnetischen Feldes während des Aushärtens bei zunehmenden Pegeln der UV-Dosis zeigt.

Ausführliche Beschreibung

Nun bezugnehmend auf Fig. 1 wird dort eine im allgemeinen durch die Zahl 20 bezeichnete Vorrichtung gezeigt, welche verwendet wird, um die optische Faser 21 aus einer besonders vorbereiteten zylinderförmigen Vorform 22 zu ziehen und dann die gezogene Faser zu beschichten. Die optische Faser 21, typischerweise 7 bis 25 mm im Durchmesser und 60 cm in der Länge, wird durch örtliches und symmetrisches Erhitzen der Vorform 22 auf eine Temperatur von etwa 2000ºC gestaltet. Sowie die Vorform in einen Schmelzofen 23 eingeführt und durchgeführt wird, wird die Faser 21 aus dem geschmolzenen Material gezogen.
Wie aus Fig. 1 ersehen werden kann, schließen die Elemente des Ziehsystems den Schmelzofen 23 ein, wobei die Vorform bis hinunter zu einem Faserformat gezogen wird, wonach die Faser 21 aus der Heizzone darin herausgezogen wird. Der Durchmesser der Faser 21 wird durch eine Vorrichtung 24 an einem Punkt kurz nachdem die Faser gebildet wurde gemessen, und dieser gemessene Wert wird als ein Eingangssignal in ein Steuersystem verwendet. Innerhalb des Steuersystems wird der gemessene Durchmesser mit dem Sollwert verglichen und ein Ausgangssignal erzeugt, um die Ziehgeschwindigkeit so einzustellen, daß sich der Faserdurchmesser dem Sollwert nähert.
Nachdem der Durchmesser der optischen Faser 21 gemessen ist, wird ein schützendes Beschichtungssystem 25 (siehe auch Fig. 2) an die Faser durch eine Vorrichtung 27 aufgebracht. Die Erhaltung der Faserstärke erfordert das Aufbringen einer schützenden Beschichtung, welche neu gezogene Fasern von den schädlichen Auswirkungen der Atmosphäre schützt. Dieses Beschichtungssystem muß in einer Art aufgebracht werden, welche die Oberfläche der Faser 21 nicht beschädigt und so, daß die Faser einen vorbestimmten Durchmesser aufweist und gegen Abrieb während der nachfolgenden Herstellungsvorgänge, der Installation und der Wartung geschützt ist. Die Minimierung der Dämpfung erfordert die Auswahl eines geeigneten Beschichtungsmaterials und dessen gesteuertes Aufbringen an die Faser. Eine derartige Beschichtungsvorrichtung kann eine solche wie die im vorhergehend ausgewiesenen amerikanischen Patent 4,474,830 beschriebene sein. Die Minimierung der Variation des Durchmessers, was selbst wieder die Verluste aufgrund einer Fehlausrichtung am Verbinder und an den Spleißpunkten minimiert, erfordert eine sorgfältige Gestaltung des Ziehsystems und die ununterbrochene Überwachung und Steuerung des Faserdurchmessers während des Ziehens und der Beschichtungsschritte des Prozesses. Dann durchläuft die beschichtete Faser 21 eine Zentrierlehre 28.
Nachdem die Beschichtungsmaterialien an die gezogene Faser aufgebracht wurden, müssen die Beschichtungsmaterialien ausgehärtet werden. Dementsprechend durchläuft die optische Faser, welche Beschichtungsmaterialien aufweist eine Aushärtkammer 30 zum Aushärten des Beschichtungssystems und eine Einrichtung 32 zum Messen des äußeren Durchmessers der beschichteten Faser. Nachher wird sie über eine Antriebswelle 34 bewegt und zum Prüfen und zur Lagerung vor den nachfolgenden Vorgängen zum Betrieb des Kabels aufgespult.
In der Vorrichtung 27 wird das zwei Beschichtungsmaterialien umfassende Beschichtungssystem 25 an die optische Faser aufgebracht. Das Beschichtungssystem 25 umfaßt eine innere Schicht 42 (5. Fig. 2), die häufig als primäres Beschichtungsmaterial bezeichnet wird und eine äußere Schicht 44, welche häufig als sekundäres Beschichtungsmaterial bezeichnet wird. Das Beschichtungsmaterial der inneren Schicht weist einen wesentlich niedrigeren Elastizitätsmodul als die äußere Schicht auf, so daß dies eine mikroskopische Biegung der optischen Glasfaser verhindert. Andererseits stellt der höhere Elastizitätsmodul der äußeren Schicht einen Schutz für die gezogene Glasfaser bereit.
Jede der Beschichtungsmaterialien ist aushärtbar durch das Ausgesetztsein einem Teil des Lichtspektrums.
Es ist alltäglich, durch ultraviolettes Licht aushärtbare Beschichtungsmaterialien zu verwenden, die durch einen Polymerisationsmechanismus mit freiem Radikal vernetzt werden. Im allgemeinen umfaßt jede der Beschichtungsmaterialien einen Oligomer, einen Verdünner und einen Photoinitiator. Auch können Zusätze, wie beispielsweise Oxidationsinhibitoren, Adhäsionsaktivatoren, Ultraviolettes-Licht-(UV-)Stabilisatoren, grenzflächenaktive Stoffe und Lagerbeständigkeits-Stabilisatoren eingeschlossen sein.
Ein erster Schritt in einem derartigen Polymerisationsmechanismus ist die Absorption von einfallender ultravioletter Strahlung durch den Photoinitiatorbestandteil einer jeden Beschichtungszusammensetzung (s. Fig. 3). Der Photoinitiator wird durch Aussetzen einer geeigneten Lichtenergie in einen angeregten Singlet-Zustand aktiviert, welcher ein Vorläufer für ein gefangenes Singlet-Radikalpaar ist. Nachfolgend spaltet der Photoinitiator eines jeden Beschichtungsmaterials in seinem angeregten Singlet-Zustand auf, um ein gefangenes Radikalpaar zu erzeugen, das gewöhnlich in dem spin-gepaarten oder dem Singlet-Zustand ist.
Um die Polymerisation zu starten müssen die zwei Radikalfragmente voneinander weg diffundieren und mit anderen Bestandteilen der Faserbeschichtungsmaterialien reagieren. Die Radikale müssen aus dem Käfig heraus diffundieren.
Nachfolgend diffundieren die Radikale voneinander weg und wechselwirken mit Beschichtungsmaterial, wie beispielsweise Acrylaten, die eine Polymerisation mit freiem Radikal durchführen können. Etwas von dem Photoinitiator in dem angeregten Singlet-Zustand wird durch einen im englischen und wissenschaftlichen Sprachgebrauch als Intersystemcrossing bezeichneten Prozeß in einen Triplet- Zustand umgewandelt. Diese Umwandlung führt zu einer Bevölkerung des angeregten Triplet-Zustandes. Nach der Spaltung von dem angeregten Triplet-Zustand wird ein Triplet- oder ein spin-paralleles Radikalpaar gebildet. Die Radikale diffundieren voneinander weg, um mit Materialien wie beispielsweise Acrylaten zu wechselwirken, die eine Radikal-Polymerisation durchmachen können.
Damit die Polymerisation auftritt, müssen sich die Radikale durch Diffusion, welche für ein Triplet-Radikalpaar sehr viel schneller als für ein Singlet-Radikalpaar ist, aus einem zugeordneten Käfig herausbewegen. Da die freien Elektronen der Radikale im Singlet-Radikalpaar spin-gepaart sind, befinden sie sich in einem Gleichgewicht, um eine Bindung zu verursachen. Im Gegensatz dazu sind die freien Elektronen in einem Triplet-Radikalpaar spin-parallel. Da spin-parallele Radikale sich einander abstoßen, ist ihre Rekombination vermindert. Da auch die spin-parallelen oder Triplet-Radikalpaare einander abstoßen, ist die Diffusionsgeschwindigkeit der vom angeregten Triplet-Zustand auf der rechten Seite der Fig. 3 hergestellten gefangenen Radikale höher als für die der Singlet-Stufe. Als eine Folge sind die Photoinitiator-Radikale von den Triplet- Radikalpaaren leichter verfügbar, um die Polymerisation einzuleiten. Die Diffusionsgeschwindigkeit der Triplet- Radikale voneinander weg ist erhöht, um eine Verbindung mit anderen Bestandteilen einzugehen, um eine Vernetzung zu verursachen.
Unglücklicherweise ist die Effizienz der Diffusion der zwei Radikalfragmente voneinander weg und daher die Polymerisationsgeschwindigkeit vermindert durch die Neigung der freien Radikalpaare, die sich in dem Singlet-Zustand befinden, sich miteinander zu verbinden. Als Folge ist ein die Geschwindigkeit bestimmender Schritt in der Herstellung der optischen Faser die Aushärtgeschwindigkeit der durch ultraviolettes Licht aushärtbaren Beschichtungsmaterialien.
Die lange Suche danach war ein Weg, um die Aushärtgeschwindigkeit zu erhöhen. Ein Weg dies zu schaffen ist es, die Polymerisationsgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterials, das an die gezogene optische Faser aufgebracht wurde, zu erhöhen.
Dieses Problem des Erreichens einer erhöhten Aushärtgeschwindigkeit wurde durch die Anwendung eines magnetischen Feldes auf die optische Faserbeschichtung gleichzeitig mit dem Ausgesetztsein der zwei Schichten von Beschichtungsmaterialien einer ultravioletten Lichtenergie während des Aushärtens überwunden. Das Aussetzen dem magnetischen Feld verursacht, daß der angeregte Singlet- Zustand des Photoinitiators in seinen angeregten Triplet- Zustand umgewandelt wird. Das freie aus dem Singlet-Zustand hergeleitete Radikalpaar wird spin-gepaart sein und das freie aus dem Triplet-Zustand hergeleitete Radikalpaar wird spin-parallel sein. Da die Effizienz der Diffusion der Triplet-Radikalpaarfragmente voneinander weg wesentlich größer ist als die Effizienz der Diffusion der Singlet- Radikalpaarfragmente voneinander weg, ist die Aushärtgeschwindigkeit von Materialsystemen, welche einer Polymerisation mit freiem Radikal unterworfen sind, wie beispielsweise optische Faserbeschichtungen, und daher die Herstellungsrate der Systeme, welche einer Polymerisation mit freiem Radikal unterworfen sind, wie optische Faserbeschichtungen, durch die Anwendung eines magnetischen Feldes gleichzeitig mit dem Aushärten der Beschichtungsschichten durch Strahlung, sehr erhöht.
Obwohl die Rekombination in einem Triplet- Radikalkäfig über einen als Spin-Flip bezeichneten Mechanismus auftreten kann, ist das Auftreten einer Rekombination in einem Triplet-Radikalkäfig nicht annähernd so wahrscheinlich wie in einem Singlet-Radikalkäfig. Eine wirkungsvollere Flucht der Photoinitiator-Radikale voneinander weg gestattet eine wirkungsvolleres Einleiten der Polymerisation. Die Diffusion und daher die Polymerisation vom Triplet-Radikalpaar ist sehr viel schneller als die vom Singlet-Radikalpaar. Wenn der Photoinitiator einem magnetischen Feld ausgesetzt ist und er zur gleichen Zeit Aushärtenergie ausgesetzt ist, erhöht das magnetische Feld den im amerikanischen Sprachgebrauch als Intersystemcrossing bezeichneten übergang zwischen den Systemen von Singlet-Zustand zu einem Triplet-Zustand. Das magnetische Feld kann derart sein, daß es eine höhere Übergangsrate zwischen den Systemen bereitstellt und somit dazu dient, die Konzentration der freien Radikale zu erhöhen.
Die Polymerisation des Beschichtungsmaterials wird durch das Aussetzen des Beschichtungsmaterials einem magnetischen Feld gleichzeitig mit dem Aussetzen einer härtenden Lichtenergie sehr erhöht. Als Folge wird das Aushärten der Beschichtungsmaterialien der inneren und äußeren Schicht beschleunigt, was vorteilhafterweise eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Faser-Ziehlinie gestattet.
Die Aushärtkammer 30 stellt so ein gesteigertes Aushärten des Beschichtungsmaterials oder der Beschichtungsmaterialien bereit. Typischerweise wird die Aushärtkammer 30 (s. Fig. 4) mit einem Gehäuse 52 versehen. Innerhalb des Gehäuses 52 ist eine Quarzröhre 54 mit einer Längsachse 56 parallel zu der des Gehäuses angeordnet. Die Quarzröhre 54 ist angepaßt, daß sich die gezogene optische Faser 21 hindurch bewegt und weist einen inneren Durchmesser von etwa 2,5 cm und eine Dicke von etwa 1 mm auf. In der Kammer 30 ist auch eine verlängerte Quarzhalogenlampe 58 parallel zum Pfad der optischen Faser angeordnet und emittiert ultraviolette Strahlung, die verwendet wird, um das Beschichtungsmaterial oder die Beschichtungsmaterialien auszuhärten. Die Lampe 58 und die Quarzröhre 54, durch die sich die Faser bewegt, sind auf den Foki von elliptischen Spiegeln 59-59 angeordnet, um sicherzustellen, daß durch die Lampe 58 emittiertes Licht im wesentlichen auf die ganze Außenfläche einer sich bewegenden optischen Faser einwirkt.
Die Quarzröhre 54, durch die sich die optische Faser bewegt, ist für ultraviolette Strahlung aus der Lampe transparent. Folglich beeinträchtigt die Verwendung einer derartigen Röhre das Aushärten des Beschichtungsmaterials auf der sich bewegenden optischen Faser nicht. Das ultraviolette Aushärten der Beschichtungsmaterialien auf der optischen Faser wird mit Energie im Wellenlängenbereich von etwa 200 bis 400 nm ausgeführt.
Benachbart zum äußeren der Aushärtkammer 30 ist ein Magnetsystem 60 angeordnet. Das Magnetsystem kann auch zwei Stabmagnete 60-62 oder Elektromagnete umfassen, die mit der Quarzröhre 54 ausgerichtet sind. Da die Magnete außerhalb der Kammer 30 angeordnet sind, stören sie nicht das reflektierte Licht und beeinträchtigen daher den Aushärtungsschritt nicht.
Bezugnehmend nun auf Fig. 5 wird dort ein Vergleich von Gleichgewichts -Elastizitätsmodulen einer UV-aushärtbaren Tinte, die bei verschiedenen UV-Dosen erreicht wurden, mit und ohne das gleichzeitige Anwenden eines magnetischen Feldes gezeigt. Eine mit 70 bezeichnete Kurve stellt den Graph dar für das Aushärten der Beschichtungsmaterialien ohne Ausgesetztsein einem magnetischen Feld. Eine mit 72 bezeichnete Kurve stellt den Graph für das Aushärten der Beschichtungsmaterialien mit dem gleichzeitigen Ausgesetztsein einem magnetischen Feld dar. Die Fig. 6, 7 und 8 stellen verschiedene Gleichgewichts- Elastizitätsmodulpegel von UV-härtbaren Beschichtungsmaterialien optischer Fasern bei unterschiedlichen UV-Dosen mit und ohne gleichzeitigem Ausgesetztsein einem magnetischen Feld dar. In den Fig. 5, 6 und 7 stellen die gestrichelten Linien bei den erhöhten Pegeln Beschichtungsmaterial dar, welches gleichzeitig härtender Lichtenergie und einem magnetischen Feld ausgesetzt ist.
Die Histogramme in den Fig. 9 und 10 stellen die prozentuale Erhöhung des Gleichgewichts-Elastizitätsmoduls des Beschichtungsmaterials optischer Fasern dar bei gleichzeitiger Anwendung eines magnetischen Feldes bei verschiedenen UV-Dosen. Das Histogramm in Fig. 11 stellt dies prozentuale Erhöhung des Gleichgewichts- Elastizitätsmoduls einer UV-aushärtbaren Tinte bei gleichzeitiger Anwendung eines magnetischen Feldes dar.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf die Erhöhung der Aushärtgeschwindigkeit optischer Faserbeschichtungen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise könnte sie verwendet werden, um die Aushärtgeschwindigkeit von durch Licht aushärtbaren Materialien zu verändern, die auf irgendein Trägermaterial aufgebracht wurden, wie beispielsweise Bodenbedeckungen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, welcher wenigstens zwei durch Lichtenergie ausgehärtete Beschichtungsmaterialien umfaßt,

wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines Substrates,

Aufbringen der durch Lichtenergie aushärtbaren Materialien auf das Substrat,

wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Einwirken lassen von Lichtenergie auf das Substrat, welches die durch Licht aushärtbare Materialien umfaßt, um die durch Licht aushärtbaren Materialien auszuhärten, während die durch Licht aushärtbaren Materialien gleichzeitig einem magnetischen Feld ausgesetzt werden, um die Geschwindigkeit, mit der die durch Licht aushärtbaren Materialien ausgehärtet werden, zu verändern wobei das magnetische Feld wenigstens eine Stärke von etwa 0,2 T (2000 Gauss) aufweist, welche ausreicht, eine merkliche Steigerung der Polymerisation von wenigstens einem der durch Licht aushärtbaren Materialien zu gewährleisten.

2. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bereitstellen einer optischen Vorform, Haltern der optischen Vorform,

Ziehen der optischen Faser aus der Vorform, während auf die Vorform Wärmeenergie einwirkt, und

Aufnehmen der gezogenen optischen Faser,

Aufbringen von wenigstens zwei Schichten von durch Licht aushärtbarem Beschichtungsmaterial auf die gezogene Faser,

wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Einwirken lassen von Lichtenergie auf die gezogene beschichtete Faser, um die Beschichtungsmaterialien auszuhärten während die gezogene beschichtete Faser gleichzeitig einem magnetischen Feld ausgesetzt wird, welches wenigstens eine Stärke von etwa 0,2 T (2000 Gauss) aufweist, die ausreicht, um eine merkliche Steigerung der Polymerisation von wenigstens einem der durch Lichtenergie aushärtbaren Materialien zu gewährleisten;

und

Aufnehmen der gezogenen beschichteten optischen Faser.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem wenigstens eines der Beschichtungsmaterialien ein durch sichtbares Licht aushärtbares Material ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem wenigstens eines der Beschichtungsmaterialien ein durch ultraviolettes Licht aushärtbares Material ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem eine innere und eine äußere Schicht von Beschichtungsmaterial auf die optische Faser aufgebracht wird und wobei die innere und die äußere Schicht der Beschichtungsmaterialien gleichzeitig aufgebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem eine innere und eine äußere Schicht von Beschichtungsmaterial auf die optische Faser aufgebracht wird und wobei die innere und die äußere Schicht der Beschichtungsmaterialien nacheinander aufgebracht werden.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer optischen Faser, wobei die Vorrichtung umfaßt:

Einrichtungen (23, 34) zum Ziehen der optischen Faser aus einer Vorform,

eine Einrichtung (27) zum Aufbringen wenigstens zweier durch Licht aushärtbarer Beschichtungsmaterialien (42, 44) auf die gezogene optische Faser,

eine Einrichtung (30) zum Aushärten der Beschichtungsmaterialien, und

eine Einrichtung (34) zum Aufnehmen der gezogenen beschichteten optischen Faser,

wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (30, 60) zum Aussetzen der beschichteten optischen Faser einem magnetischen Feld gleichzeitig mit dem Aushärten der Beschichtungsmaterialien, wobei das magnetische Feld wenigstens eine Stärke von etwa 0,2 T (2000 Gauss) aufweist, die ausreicht, um eine merkliche Steigerung der Polymerisation von wenigstens einem der durch Lichtenergie aushärtbaren Materialien zu gewährleisten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Einrichtung zum Aushärten eine Quarzrähre (54) umfaßt, durch welche die optische Faser (21) bewegt wird, und ein Gehäuse (52), innerhalb dessen die Strahlungseinrichtung und die Röhre angeordnet sind, und wobei sich das Gehäuse entlang eines Pfades, auf dem sich die gezogene Faser bewegt, erstreckt, und das Gehäuse einen elliptischen Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Einrichtung zum Aussetzen der beschichteten optischen Faser einem Magnetfeld zwei Stabmagnete (60, 62) umfaßt, welche außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und die sich dem Gehäuse gleich in der Länge erstrecken.