EP2095163A1 - Optisches übertragungselement mit hoher temperaturfestigkeit - Google Patents

Optisches übertragungselement mit hoher temperaturfestigkeit

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Publication number
EP2095163A1
EP2095163A1 EP07857417A EP07857417A EP2095163A1 EP 2095163 A1 EP2095163 A1 EP 2095163A1 EP 07857417 A EP07857417 A EP 07857417A EP 07857417 A EP07857417 A EP 07857417A EP 2095163 A1 EP2095163 A1 EP 2095163A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission element
optical transmission
resin
optical
sheath
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07857417A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Kundis
Günter Wünsch
Gerhard Merbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Research and Development Corp
Original Assignee
CCS Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CCS Technology Inc filed Critical CCS Technology Inc
Publication of EP2095163A1 publication Critical patent/EP2095163A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4479—Manufacturing methods of optical cables
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/4436—Heat resistant

Definitions

  • the invention relates to an optical transmission element with a high temperature resistance, in which at least one optical waveguide is arranged in a buffer tube.
  • the invention further relates to an optical cable with an optical transmission element, wherein at least one light waveguide is arranged in a wire sheath.
  • the invention further relates to a method for producing such an optical transmission element and to a method for producing such an optical cable.
  • micromodules are surrounded by a cable sheath as optical transmission elements.
  • a micromodule contains several optical fibers, which are surrounded by a thin wire sheath.
  • the purpose of the micromodules is to bundle several light waveguides and their color coding.
  • the core of a micromodule currently consists of polymer blends, which are extruded in thin-film extrusion extrusion lines around the optical fibers as a thin coating layer.
  • the polymer blends are melted.
  • the molten polymer mixture is forced through nozzles and extruded as a buffer tube around the optical waveguide and the filling compound.
  • Polymers are long-chain molecules, which are particularly difficult to process when thin layers, such as wire sheaths are made.
  • a technical challenge in particular is the thin-layer extrusion of polymer materials at high speeds.
  • an increase in the Processing speed of the molten polymer during the extrusion process as well as a reduction of the layer thicknesses of the shell of a micromodule is a technical problem. Further difficulties arise in that polymer materials can be used only in low temperature ranges.
  • the currently used low-melting polymer materials have a melting temperature between 70 0 C and 80 0 C.
  • an optical transmission element is to be specified, for the production of which materials are used that are easy to process and permit a wide range of applications. Furthermore, it is desirable to provide an optical cable containing optical transmission elements that are easy to process and in a wide
  • Field of application can be used.
  • Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical cable using optical transmission elements containing materials that are easy to process and that allow the optical cable to be used in a wide range of applications.
  • the optical transmission element comprises at least one optical waveguide which contains a glass fiber. Furthermore, the optical transmission element comprises a casing which surrounds a space in which the at least one optical waveguide is contained.
  • the shell is formed of a material comprising a resin.
  • polymer blends have been used for the production of such casings, for example buffer casings, of optical transfer elements.
  • the cladding of the individual optical waveguides takes place on extrusion plants for thin-layer extrusion. In particular, the thin-layer extrusion of polymers at high speeds is a technical problem.
  • the use of resin systems as a replacement for the thermoplastic polymers provides several advantages. For example, higher processing speeds can be achieved. Furthermore, optical transmission elements whose core sheaths are made of a material made of resin have a higher temperature resistance.
  • the resin system is chemically designed so that by setting the oligomer and / or fillers of the resin, such as an acrylate resin, a slight settling of the shell is possible.
  • the material of the resin of the shell may contain an acrylate.
  • a filler may be mixed.
  • inorganic materials may be blended as fillers in the resin.
  • glass fiber sections, chalk or magnesium hydroxide may be mixed as a filler in the material of the resin of the shell.
  • a network structure may form in the resinous material of the shell.
  • the material of the resin of the shell may contain, for example, photoinitiators, wherein in the material of the resin of the shell upon irradiation of the photoinitiators with ultraviolet light forms a network structure.
  • the material of the resin of the shell may, for example, comprise molecules of methacrylic acid.
  • the at least one optical waveguide is movably arranged, for example, in the space surrounding the envelope.
  • the space surrounding the shell may also contain a filler.
  • the filling material may contain, for example, white or paraffin oils. It can also contain a rubber or Aerosil material.
  • the at least one optical waveguide may include a shell which surrounds at least one glass fiber compact.
  • the sheath surrounding the at least one glass fiber is also formed of the material of the resin.
  • An optical cable comprises at least one optical transmission element according to one of the above-mentioned embodiments. Furthermore, the optical cable has a cable sheath, which surrounds a space in which the at least one optical transmission element is contained.
  • the at least one optical transmission element is arranged to be movable in the space which is surrounded by the cable sheath. Furthermore, it can be provided that the space which is surrounded by the cable sheath contains a filling compound.
  • At least one optical waveguide which contains a glass fiber is provided.
  • a space in which the at least one optical waveguide is contained is surrounded with a shell, wherein the shell is formed of a material comprising a resin.
  • a material containing an acrylate may be used.
  • acrylate a material containing molecules of methacrylic acid can be used.
  • inorganic fillers may also be used.
  • inorganic fillers for example, glass fiber sections, chalk and / or magnesium hydroxide can be used.
  • the at least one optical waveguide is surrounded by a filling compound.
  • the step of surrounding the at least one optical waveguide with the filling compound and the step of surrounding the filling compound with the casing take place at the same time.
  • the step of surrounding the at least one optical waveguide with the filling compound and the step of surrounding the filling compound with the Case for example, by the at least one optical waveguide is wetted with the filling compound and the filling material is wetted at the same time with the material from the resin.
  • the filling compound and the resin system can be applied.
  • the optical fibers to be coated can run through a single tool system.
  • the double-layer wetting can also achieve higher production speeds and form thinner shell layers than is possible with the production of the shell with a heated polymer mixture.
  • production speeds of between 500 and 700 m / min can be achieved and, by using resin systems, produce a thin coating layer between 0.05 mm and 0.5 mm.
  • the material may be cured from the resin by irradiation with light after the step of wetting the at least one optical waveguide with the filler and the material from the resin.
  • At least one optical transmission element according to one of the above-mentioned embodiments is produced.
  • the at least one optical transmission element is surrounded by a cable sheath.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an optical cable with optical transmission elements which contain materials which allow easy processing and use of the cable at high temperatures
  • FIG. 3 shows an embodiment of a production line for producing an optical transmission element which has materials which are easy to process and allow use of the optical transmission element at high temperatures
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a production line for producing an optical cable, in which optical transmission elements are used, the
  • Figure 1 shows an embodiment of an optical transmission element, in which a plurality of optical waveguides 10 are arranged as a bundle and are surrounded by a sheath 30.
  • the optical waveguides 10 are designed, for example, as hard cores which contain a glass fiber 1 which is surrounded by a compact envelope 2.
  • a filling material 21 is included in a space 20, which is surrounded by the shell 30, a filling material 21 is included.
  • the filling compound 21 contains gel-like plastics. She can For example, have a mixture of white or paraffin oil, rubber and aerosils.
  • the shell 30 of the optical transmission element contains a material made of a resin instead of the usual polymer blends.
  • the shell 30 may contain, for example, acrylates.
  • the acrylates used are preferably molecules of methacrylic acid. They contain short chain monomers and longer chain length oligomers.
  • Elongation at break and deformability are adjustable via the oligomer content of the acrylates.
  • the material of the acrylates of the shell 30 further fillers may be mixed. Essentially, inorganic materials are used. For example, chalk or magnesium hydroxides are used. Furthermore, it is possible to additionally embed glass fiber sections 31 in the acrylates.
  • the resin system of the shell 30 is preferably formed as an acrylate system, which forms a reticular structure upon irradiation with light, for example, with ultraviolet light, thereby curing.
  • the same materials used for the sheath 30 of the optical transmission element can also be used for the sheath 2, which compactly surrounds the glass fiber 1.
  • FIG 2 shows an embodiment of an optical cable containing a plurality of optical transmission elements corresponding to the so-called micromodules of Figure 1.
  • the micro-modules contain a plurality of optical waveguides 10 which are arranged in a bundle and which are provided by a sleeve 30 which is made of the above-described called resin systems is made, are surrounded.
  • Several such micromodules are disposed in a cable core 200 of the optical cable.
  • To the cable core 200 is an outer shell, for example of a plastic such as polyethylene, extruded.
  • the micromodules can be arranged to be movable within the cable core or surrounded by a filling compound. They can also be movably arranged within the filling compound.
  • FIG. 3 shows a production line for producing an optical transmission element of the optical cable.
  • a plurality of optical waveguides 10 are supplied to a processing unit Vl.
  • a container Bl and a container B2 are connected to the processing unit Vl.
  • the filling compound 21 is located in the container B1.
  • the optical waveguides are surrounded by the heated filling compound 21.
  • mixtures of white or paraffin oils, rubber and / or aerosils are used as filling compounds.
  • the shell 30 made of a material made of a resin is injected around the filling compound 21.
  • the processing unit V1 is connected to a container B2, which contains the material from the resin (resin system).
  • the resin system essentially contains an acrylate which may be mixed with a filler.
  • a filler for example, inorganic materials are added to the acrylate.
  • fillers of chalk or magnesium hydroxide are used.
  • glass fibers can also be added to the resin system in the processing unit V 1.
  • the acrylate resins coated in the processing unit V 1 contain, for example, molecules of methacrylic acid. These contain monomers and O- ligomers.
  • the mechanical properties of the acrylate resin in particular the hardness, elongation at break and deformability of the shell 30, can be adjusted in the processing unit V1 via the oligomer fraction used.
  • the shell 30 and the filling compound 21 are applied, for example, in one operation.
  • the application of the filling compound 21 to the optical waveguide 10 and the surrounding of the filling compound 21 with the micromodule casing 30 takes place for example by a double-layer wetting.
  • the filling compound 21 and the resin systems of the micromodule casing 30 are applied, for example, through an annular gap nozzle D.
  • the material of the resin of the container B2 when processed in the processing unit Vl is an aqueous solution which is applied by nozzle processes at room temperature.
  • the processing speeds are in the range between 500 and 700 m / min. This corresponds to 3 to 4 times the speeds which were possible in the extrusion of polymer materials which had hitherto been used as micro-module sheath.
  • the cladding layer 30, which is applied as an aqueous solution by a wetting process can be made particularly thin.
  • a layer thickness of the cladding layer in the range of 0.05 to 0.5 mm can be achieved.
  • the aqueous layer of the shell 30 is irradiated with light, for example ultraviolet light.
  • the material of the resin preferably contains photoinitiators which form a network structure upon irradiation with ultraviolet light within the resin material.
  • photoinitiators which form a network structure upon irradiation with ultraviolet light within the resin material.
  • the viscosities of the filler 21 and the acrylate resins are preferably between 4,000 and 8,000 MPas.
  • the use of resin systems for the sheath 30 has the further advantage that the material can be peeled or peeled off without much effort. This allows easy accessibility to the optical fibers.
  • the micromodules leaving the processing unit Vl are tumbled after irradiation with UV light and the curing process.
  • a processing unit V2 For the production of a cable, as shown in FIG. 4, several of the drummed micro modules 100 are fed to a processing unit V2.
  • an outer sheath for example a cable sheath made of polyethylene, is extruded around the micromodules.
  • the enclosed space of the cable sheath can be formed without filling mass, or contain a filling material in which the micro modules are embedded.

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Abstract

Ein optisches Übertragungselement (100) weist mehrere Lichtwellenleiter (10) auf, die als Bündel angeordnet sind und in eine Füllmasse (21) eingebettet sind. Die Lichtwellenleiter (10) und die Füllmasse (21) sind von einer Hülle (30) umgeben. Als Materialien für die Hülle wird ein Material aus einem Harz verwendet, das beispielsweise ein Acrylat enthält, das mit einem Füllstoff angereichert ist. Durch das Einmischen von Fotoinitiatoren in das Material aus dem Harz der Hülle (30) lässt sich das Hüllmaterial der Hülle durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht aushärten. Durch die Verwendung eines Materials aus Harz bei der Fertigung der Hülle (30) des optischen Übertragungselements lassen sich bei hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit des Materials dünne Hüllschichten erzeugen.

Description

Beschreibung
Optisches Übertragungselement mit hoher Temperaturfestigkeit
Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungselement mit einer hohen Temperaturfestigkeit, bei dem mindestens ein Lichtwellenleiter in einer Aderhülle angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein optisches Kabel mit einem optischen Übertragungselement, bei dem mindestens ein Licht- Wellenleiter in einer Aderhülle angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Übertragungselements sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Kabels.
Bei einer Ausführungsform eines optische Kabel sind so genannte Mikromodule als optische Übertragungselemente von einem Kabelmantel umgeben. Ein Mikromodul enthält mehrere Lichtwellenleiter, die von einer dünnen Aderhülle umgeben sind. Zweck der Mikromodule ist die Bündelung mehrerer Licht- Wellenleiter und deren farbliche Kennzeichnung. Die Aderhülle eines Mikromoduls besteht derzeit aus Polymermischungen, die in Extrusionsanlagen für Dünnschichtextrusion als dünne Hüllschicht um die Lichtwellenleiter extrudiert wird.
In den Extrusionsanlagen werden die Polymermischungen geschmolzen. Beim Extrusionsvorgang wird die geschmolzene Polymermischung durch Düsen gepresst und als Aderhülle um die Lichtwellenleiter und die Füllmasse extrudiert. Polymere sind langkettige Moleküle, die insbesondere schwer zu verarbeiten sind, wenn dünne Schichten, beispielsweise Aderhüllen gefertigt werden. Eine technische Herausforderung stellt insbesondere die Dünnschichtextrusion von Polymermaterialien bei hohen Geschwindigkeiten dar. Derzeit stellt eine Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Polymers während des Extrusionsvorgangs als auch eine Verringerung der Schichtstärken der Hülle eines Mikromoduls ein technisches Problem dar. Weitere Schwierigkeiten treten dadurch auf, dass Polymermaterialien nur in niedrigen Temperaturbereichen einsetzbar sind. Die derzeit eingesetzten niedrig schmelzenden Polymermaterialien weisen eine Schmelztemperatur zwischen 70 0C und 80 0C auf.
Es soll im Folgenden ein optisches Übertragungselement angegeben werden, zu dessen Herstellung Materialien verwendet werden, die leicht verarbeitbar sind und einen breiten Anwendungsbereich erlauben. Des Weiteren ist es wünschenswert ein optisches Kabel anzugeben, das optische Übertragungselemente enthält, die leicht verarbeitbar sind und in einem breiten
Anwendungsbereich einsetzbar sind. Es besteht ferner Bedarf, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Übertragungselements anzugeben, bei dem Materialien verwendet werden, die leicht verarbeitbar sind und einen breiten Anwendungsbereich des optischen Übertragungselements ermöglichen. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels angegeben werden, bei dem optische Übertragungselemente verwendet werden, die Materialien enthalten, die leicht zu verarbeiten sind und die es erlauben, das optische Kabel in einem breiten Anwendungsbereich einzusetzen.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform des optischen Übertragungselements umfasst das optische Übertragungselement mindestens einen Lichtwellenleiter, der eine Glasfaser enthält. Des Weiteren umfasst das optische Übertragungselement eine Hülle, die einen Raum umgibt, in dem der mindestens eine Lichtwellenleiter enthalten ist. Die Hülle ist aus einem Material gebildet ist, das ein Harz umfasst. Bisher wurde zur Herstellung derartiger Hüllen, beispielsweise Aderhüllen, von optischen Übertragungselementen Polymermischungen verwendet. Die Umhüllung der einzelnen Lichtwellen- leiter erfolge auf Extrusionanlagen für Dünnschichtextrusion . Insbesondere die Dünnschichtextrusion von Polymeren bei hohen Geschwindigkeiten stellt ein technisches Problem dar. Des Weiteren wird bei einem optischen Übertragungselement gefordert, dass die Aderhülle leicht entfernbar sein soll. Dazu ist beispielsweise eine Verringerung der Schichtstärke der
Aderhülle erforderlich. Sowohl weitere Geschwindigkeitserhöhungen als auch eine Verringerung der Schichtstärken erscheinen derzeit bei der Verwendung von Polymermischungen als Material für die Aderhüllen aus technischen Gründen weitestge- hend nicht mehr möglich. Des Weiteren lassen die derzeit eingesetzten Polymersysteme nur beschränkte Temperaturbereiche zu. So sollte bei einem optischen Übertragungselement, bei dem als Material für dessen Aderhülle eine Polymermischung verwendet wird, eine Betriebstemperatur von 70 0C bis 80 0C nicht überschritten werden.
Durch die Verwendung von Harzsystemen als Ersatz der thermoplastischen Polymere werden etliche Vorteile erzielt. So können beispielsweise höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten er- reicht werden. Des Weiteren weisen optische Übertragungselemente, deren Aderhüllen aus einem Material aus Harz ausgebildet sind, eine höhere Temperaturbeständigkeit auf. Das Harzsystem ist chemisch so ausgeführt, dass durch ein Einstellen der Oligomer und/oder Füllstoffe des Harzes, beispielsweise eines Acrylatharzes, ein leichtes Absetzen der Hülle möglich ist . Das Material aus dem Harz der Hülle kann ein Acrylat enthalten. In das Material aus dem Harz der Hülle kann auch ein Füllstoff eingemischt sein. So können beispielsweise anorganische Materialien als Füllstoffe in das Harz eingemischt sein. Des Weiteren können Glasfaserabschnitte, Kreide oder Magnesiumhydroxid als Füllstoff in das Material aus dem Harz der Hülle eingemischt sein.
Bei einer Bestrahlung des Materials mit Licht kann sich in dem Material aus dem Harz der Hülle eine Netzstruktur ausbilden. Das Material aus dem Harz der Hülle kann beispielsweise Fotoinitiatoren enthalten, wobei sich in dem Material aus dem Harz der Hülle bei der Bestrahlung der Fotoinitiatoren mit ultraviolettem Licht eine Netzstruktur ausbildet.
Das Material aus dem Harz der Hülle kann beispielsweise Moleküle der Methacrylsäure aufweisen.
Der mindestens eine Lichtwellenleiter ist zum Beispiel in dem Raum, den die Hülle umgibt, beweglich angeordnet. Der Raum, den die Hülle umgibt, kann auch eine Füllmasse enthalten. Die Füllmasse kann beispielsweise Weiß- oder Parafinöle enthalten. Sie kann auch ein Material aus Gummi oder Aerosil enthalten .
Der mindestens eine Lichtwellenleiter kann eine Hülle enthalten, die mindestens eine Glasfaser kompakt umgibt. Beispielsweise ist die Hülle, die die mindestens eine Glasfaser umgibt, ebenfalls aus dem Material aus dem Harz ausgebildet.
Ein optisches Kabel umfasst mindestens ein optisches Übertragungselement nach einer der oben genannten Ausführungsformen. Des Weiteren weist das optische Kabel einen Kabelmantel auf, der einen Raum umgibt, in dem das mindestens eine optische Übertragungselement enthalten ist.
Das mindestens eine optische Übertragungselement ist in dem Raum, der von dem Kabelmantel umgeben ist, beweglich angeordnet. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Raum, der von dem Kabelmantel umgeben ist, eine Füllmasse enthält.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines opti- sehen Übertragungselements angegeben.
Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, dass mindestens ein Lichtwellenleiter, der eine Glasfaser enthält, bereitgestellt wird. Ein Raum, in dem der mindestens eine Lichtwellenleiter enthalten ist, wird mit einer Hülle umgeben, wobei die Hülle aus einem Material gebildet wird, das ein Harz umfasst.
Als Material aus dem Harz kann ein Material verwendet werden, das ein Acrylat enthält. Als Acrylat kann ein Material ver- wendet werden, das Moleküle der Methacrylsäure enthält. Als Material aus dem Harz kann auch ein Material verwendet werden, das anorganische Füllstoffe enthält. Als anorganische Füllstoffe können beispielsweise Glasfaserabschnitte, Kreide und/oder Magnesiumhydroxid verwendet werden.
Vor dem Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwellenleiters mit der Hülle wird der mindestens eine Lichtwellenleiter mit einer Füllmasse umgeben. Beispielsweise erfolgen der Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwel- lenleiters mit der Füllmasse und der Schritt des Umgebens der Füllmasse mit der Hülle zur gleichen Zeit. Der Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwellenleiters mit der Füllmasse und der Schritt des Umgebens der Füllmasse mit der Hülle können beispielsweise erfolgen, indem der mindestens eine Lichtwellenleiter mit der Füllmasse benetzt wird und die Füllmasse zur gleichen Zeit mit dem Material aus dem Harz benetzt wird. Beispielsweise kann mittels einer Doppelschicht- Benetzung in einem Arbeitsgang die Füllmasse und das Harzsystem aufgebracht werden. Die zu beschichtenden Lichtwellenleiter können dabei durch ein einziges Werkzeugsystem laufen. Da nur ein Werkzeugsystem verwendet wird, wird das Anfahren und Bedienen einer maschinellen Anlage erleichtert. Durch die Doppelschicht-Benetzung lassen sich des Weiteren höhere Produktionsgeschwindigkeiten erzielen und dünnere Hüllschichten ausbilden als dies bei der Fertigung der Hülle mit einer erwärmten Polymermischung möglich ist. So lassen sich beispielsweise Produktionsgeschwindigkeiten zwischen 500 und 700 m/min erzielen und durch die Verwendung von Harzsystemen dünne Hüllschicht zwischen 0,05 mm und 0,5 mm fertigen.
Gemäß dem Verfahren kann das Material aus dem Harz durch Bestrahlen mit Licht nach dem Schritt des Benetzens des mindes- tens einen Lichtwellenleiters mit der Füllmasse und dem Material aus dem Harz ausgehärtet werden.
Gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels wird mindestens ein optisches Übertragungselement nach einer der oben genannten Ausführungsformen hergestellt. Das mindestens eine optische Übertragungselement wird mit einem Kabelmantel umgeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, die Aus- führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Ausführungsform eines optischen Übertragungselements mit einer Hülle aus einem leicht zu verarbeitenden Material, das bei hohen Temperaturen einsetzbar ist,
Figur 2 eine Ausführungsform eines optischen Kabels mit optischen Übertragungselementen, die Materialien enthalten, die eine leichte Verarbeitung und einen Einsatz des Kabels bei hohen Temperaturen ermögli- chen,
Figur 3 eine Ausführungsform einer Fertigungslinie zur Herstellung eines optischen Übertragungselements, das Materialien aufweist, die leicht zu verarbeiten sind und einen Einsatz des optischen Übertragungselements bei hohen Temperaturen ermöglichen,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer Fertigungslinie zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem op- tische Übertragungselemente verwendet werden, die
Materialien enthalten, die eine leichte Verarbeitung und einen Einsatz des optischen Kabels bei hohen Temperaturen ermöglichen.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Übertragungselements, bei dem mehrere Lichtwellenleiter 10 als Bündel angeordnet sind und von einer Hülle 30 umgeben sind. Die Lichtwellenleiter 10 sind beispielsweise als Festadern ausgebildet, die eine Glasfaser 1 enthalten, die von einer kompak- ten Hülle 2 umgeben ist. In einem Raum 20, der von der Hülle 30 umgeben ist, ist eine Füllmasse 21 enthalten. Die Füllmasse 21 enthält gelartig eingestellte Kunststoffe. Sie kann beispielsweise ein Gemisch aus Weiß- oder Paraffinöl, Gummi und Aerosilen aufweisen.
Die Hülle 30 des optischen Übertragungselements enthält an- stelle der bisher üblichen Polymermischungen ein Material aus einem Harz. Die Hülle 30 kann beispielsweise Acrylate enthalten. Die verwendeten Acrylate sind vorzugsweise Moleküle der Methacrylsäure . Sie enthalten Monomere mit kurzer Kettenlänge und Oligomere mit längerer Kettenlänge. Die mechanischen Ei- genschaften des Acrylatharzes, wie beispielsweise Härte,
Reißdehnung und Verformbarkeit, sind über den Oligomeranteil der Acrylate einstellbar. Je höher der Oligomeranteil ist, desto härter wird das Harz und somit die Hülle 30 des optischen Übertragungselements.
In das Material aus den Acrylaten der Hülle 30 können des Weiteren Füllstoffe eingemischt sein. Im Wesentlichen werden anorganische Materialien eingesetzt. Verwendet werden beispielsweise Kreide oder Magnesiumhydroxide. Des Weiteren ist es möglich, in den Acrylaten zusätzlich Glasfaserabschnitte 31 einzubetten. Das Harzsystem der Hülle 30 ist vorzugsweise als ein Acrylatsystem ausgebildet, das bei Bestrahlung mit Licht, beispielsweise mit ultraviolettem Licht, eine netzartige Struktur ausbildet und dabei aushärtet. Die gleichen Ma- terialien, die für die Hülle 30 des optischen Übertragungselements verwendet werden, können auch für die Hülle 2, die die Glasfaser 1 kompakt umgibt, eingesetzt werden.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Kabels, das mehrere optische Übertragungselemente, die den so genannte Mikromodulen der Figur 1 entsprechen, enthält. Die Mikro- module enthalten mehrere zu einem Bündel angeordnete Lichtwellenleiter 10, die von einer Hülle 30, die aus den oben ge- nannten Harzsystemen gefertigt ist, umgeben sind. Mehrere derartige Mikromodule sind in einer Kabelseele 200 des optischen Kabels angeordnet. Um die Kabelseele 200 ist ein Außenmantel, beispielsweise aus einem Kunststoff wie Polyethylen, extrudiert. Die Mikromodule können innerhalb der Kabelseele beweglich angeordnet sein oder von einer Füllmasse umgeben sein. Sie können auch innerhalb der Füllmasse beweglich angeordnet sein.
Figur 3 zeigt eine Fertigungslinie zur Herstellung eines optischen Übertragungselements des optischen Kabels. Dabei werden mehrere Lichtwellenleiter 10 einer Verarbeitungseinheit Vl zugeführt. An die Verarbeitungseinheit Vl sind ein Behälter Bl und ein Behälter B2 angeschlossen. In dem Behälter Bl befindet sich die Füllmasse 21. In der Verarbeitungseinheit Vl werden die Lichtwellenleiter von der erwärmten Füllmasse 21 umgeben. Als Füllmassen werden dabei beispielsweise Gemische aus Weiß- oder Paraffinölen, Gummi und/oder Aerosilen eingesetzt .
Des Weiteren wird in der Verarbeitungseinheit Vl die Hülle 30 aus einem Material aus einem Harz um die Füllmasse 21 gespritzt. Dazu ist die Verarbeitungseinheit Vl mit einem Behälter B2 verbunden, der das Material aus dem Harz (Harzsys- tem) enthält. Das Harzsystem enthält im Wesentlichen ein Ac- rylat, das mit einem Füllstoff versetzt sein kann. Als Füllstoff werden dem Acrylat beispielsweise anorganische Materialien hinzugefügt. Dabei kommen beispielsweise Füllstoffe aus Kreide oder Magnesiumhydroxid zum Einsatz. Des Weiteren kön- nen in der Verarbeitungseinheit Vl dem Harzsystem auch Glasfasern zugemischt werden. Die in der Verarbeitungseinheit Vl als Hülle aufgebrachten Acrylatharze enthalten beispielsweise Moleküle der Methacrylsäure . Diese enthalten Monomere und O- ligomere. Die mechanischen Eigenschaften des Acrylatharzes, insbesondere die Härte, Reißdehnung und Verformbarkeit der Hülle 30, lassen sich in der Verarbeitungseinheit Vl über den verwendeten Oligomeranteil einstellen. Je mehr Oligomere in dem Acrylatharz enthalten sind, desto härter wird die Hülle 30.
Die Hülle 30 sowie die Füllmasse 21 werden beispielsweise in einem Arbeitsgang aufgebracht. Das Aufbringen der Füllmasse 21 auf die Lichtwellenleiter 10 sowie das Umgeben der Füllmasse 21 mit der Mikromodulhülle 30 erfolgt beispielsweise durch eine Doppelschicht-Benetzung. Dabei werden die Füllmasse 21 sowie die Harzsysteme der Mikromodulhülle 30 beispielsweise durch eine Ringspaltdüse D aufgetragen. Das Material aus dem Harz des Behälters B2 ist bei der Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit Vl eine wässrige Lösung, die durch Düsenprozesse bei Raumtemperatur aufgebracht wird.
Durch die Verwendung von Harzsystemen, die als wässrige Lo- sung aufgebracht werden, lassen sich sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erzielen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeiten liegen dabei im Bereich zwischen 500 und 700 m/min. Dies entspricht den 3- bis 4-fachen Geschwindigkeiten, die bei der Extrusion von Polymermaterialien, die bisher als Mikromodul- hülle verwendet worden sind, möglich waren. Des Weiteren lässt sich die Hüllschicht 30, die als wässrige Lösung durch einen Benetzungsvorgang aufgebracht wird, besonders dünn ausbilden. Bei der Verwendung der Acrylatharzsysteme als Materialien für die Hüllschicht 30 lässt sich dadurch eine Schicht- dicke der Hüllschicht im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm erzielen . Nach dem Benetzen der Lichtwellenleiter mit der Füllmasse 21 und den Harzsystemen der Hülle 30 wird die wässrige Schicht der Hülle 30 mit Licht, beispielsweise ultraviolettem Licht, bestrahlt. In dem Material aus dem Harz sind vorzugsweise Fo- toinitiatoren enthalten, die bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht innerhalb des Harzmaterials eine Netzstruktur ausbilden. Wenn diese UV-Harzsysteme vollständig vernetzt sind, entsteht ein duroplastischer beziehungsweise elastomerischer Zustand, der sich auch bei hoher Wärmezufuhr nicht mehr auf- löst. Dadurch ist es möglich, die optischen Übertragungselemente auch in Umgebungen mit hoher Temperatur zu verwenden. Die bisher verwendeten Polymermaterialien, die im Allgemeinen als niedrig schmelzende Thermoplaste ausgebildet waren, sind bereits bei 70° C bis 80° C geschmolzen. Die für die Hülle 30 eingesetzten UV-vernetzbaren Harzsysteme weisen dagegen eine höhere thermische Festigkeit auf. Die Viskositäten des Füllmaterials 21 und der Acrylatharze liegen vorzugsweise zwischen 4.000 bis 8.000 MPas . Die Verwendung von Harzsystemen für die Hülle 30 hat des Weiteren den Vorteil, dass das Mate- rial ohne große Kraftaufwendung abgezogen beziehungsweise abgeschält werden kann. Dadurch wird eine leichte Zugänglichkeit zu den Lichtwellenleitern ermöglicht.
Die Mikromodule, die die Verarbeitungseinheit Vl verlassen, werden nach Bestrahlung mit UV-Licht und dem Aushärteprozess aufgetrommelt . Zur Fertigung eines Kabels werden, wie in Figur 4 gezeigt, mehrere der aufgetrommelten Mikromodule 100 einer Verarbeitungseinheit V2 zugeführt. In der Verarbeitungseinheit V2 wird ein Außenmantel, beispielsweise ein Ka- belmantel aus Polyethylen, um die Mikromodule extrudiert. Der von dem Kabelmantel umschlossene Raum kann dabei füllmassenfrei ausgebildet sein, oder eine Füllmasse enthalten, in der die Mikromodule eingebettet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Übertragungselement, umfassend:
- mindestens einen Lichtwellenleiter (10), der eine Glasfaser (1) enthält,
- eine Hülle (30), die einen Raum (20) umgibt, in dem der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) enthalten ist,
- wobei die Hülle (30) aus einem Material gebildet ist, die ein Harz umfasst.
2. Optisches Übertragungselement nach Anspruch 1, wobei das Material aus dem Harz der Hülle (30) ein Acrylat enthält .
3. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in das Material aus dem Harz der Hülle (30) ein Füllstoff (31) eingemischt ist.
4. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in das Material aus dem Harz der Hülle (30) anorganische Materialien als Füllstoffe eingemischt sind.
5. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei in das Material aus dem Harz der Hülle (30) Glasfaserabschnitte (31) als Füllstoff eingemischt sind.
6. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei in das Material aus dem Harz der Hülle (30) Kreide als Füllstoff eingemischt ist.
7. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei in das Material aus dem Harz der Hülle (30) Magnesium- hydroxid als Füllstoff eingemischt ist.
8. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich in dem Material aus dem Harz der Hülle (30) bei einer Bestrahlung des Materials mit Licht eine Netzstruktur ausbildet .
9. Optisches Übertragungselement nach Anspruch 8, wobei das Material aus dem Harz der Hülle (30) Fotoinitiato- ren enthält, wobei sich in dem Material aus dem Harz der Hülle (30) bei der Bestrahlung der Fotoinitiatoren mit ultraviolettem Licht eine Netzstruktur ausbildet.
10. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Material aus dem Harz der Hülle (30) Moleküle der Methacrylsäure aufweist.
11. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) in dem Raum (20), den die Hülle (30) umgibt, beweglich angeordnet ist.
12. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Raum (20), den die Hülle (30) umgibt, eine Füllmasse (21) enthält.
13. Optisches Übertragungselement nach Anspruch 12, wobei die Füllmasse (21) Weiß- oder Paraffinöle enthält.
14. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Füllmasse (21) ein Material aus Gummi enthält.
15. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Füllmasse (21) Aerosil enthält.
16. Optisches Übertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) eine Hülle (2) enthält, die die mindestens eine Glasfaser (1) kompakt umgibt .
17. Optisches Übertragungselement nach Anspruch 16, wobei die Hülle (2), die die mindestens eine Glasfaser (1) umgibt, aus dem Material aus dem Harz gebildet ist.
18. Optisches Kabel, umfassend:
- mindestens ein optisches Übertragungselement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, - einen Kabelmantel (300), der einen Raum (200) umgibt, in dem das mindestens eine optische Übertragungselement (100) enthalten ist.
19. Optisches Kabel nach Anspruch 18, wobei das mindestens eine optische Übertragungselement (100) in dem Raum (200), der von dem Kabelmantel (300) umgeben ist, beweglich angeordnet ist.
20. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei der Raum (200), der von dem Kabelmantel (300) umgeben ist, eine Füllmasse (210) enthält.
21. Verfahren zur Herstellung eines optischen Übertragungselements, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Lichtwellenleiters (10), der eine Glasfaser (1) enthält,
- Umgeben eines Raumes (20), in dem der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) enthalten ist, mit einer Hülle (30), wobei die Hülle (30) aus einem Material gebildet wird, die ein Harz umfasst.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei als Material aus dem Harz ein Material verwendet wird, das ein Acrylat enthält.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei als Acrylat ein Material verwendet wird, das Moleküle der Methacrylsäure enthält.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei als Material aus dem Harz ein Material verwendet wird, das anorganische Füllstoffe enthält.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei als anorganische Füllstoffe Glasfaserabschnitte (31), Kreide und/oder Magnesiumhydroxid verwendet werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) vor dem Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwellenleiters mit der Hülle (30) mit einer Füllmasse (21) umgeben wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwellenleiters (10) mit der Füllmasse (21) und der Schritt des Umgebens der Füllmasse (21) mit der Hülle (30) zur gleichen Zeit erfolgen.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Umgebens des mindestens einen Lichtwel- lenleiters (10) mit der Füllmasse (21) und der Schritt des
Umgebens der Füllmasse (21) mit der Hülle (30) erfolgen, indem der mindestens eine Lichtwellenleiter (10) mit der Füllmasse (21) benetzt wird und die Füllmasse (21) zur gleichen Zeit mit dem Material aus dem Harz benetzt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei nach dem Schritt des Benetzens des mindestens einen Lichtwellenleiters (10) mit der Füllmasse (21) und dem Material aus dem Harz, das Material aus dem Harz durch Bestrahlen mit Licht ausgehärtet wird.
30. Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels, umfassend die folgenden Schritte:
- Herstellen mindestens eines optischen Übertragungselements (100) nach einem der Ansprüche 21 bis 29,
- Umgeben des mindestens einen optischen Übertragungselements (100) mit einem Kabelmantel (300) .
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