NO312190B1

NO312190B1 - Plastomhyllet, optisk fiber av glass og fremgangsmåte for fremstilling derav

Info

Publication number: NO312190B1
Application number: NO19922288A
Authority: NO
Inventors: Nigel Shackleton; Laura Elizabeth Pears
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 2002-04-08
Also published as: ATE116273T1; CA2071063A1; FI109619B; CA2071063C; GB2256604A; DE69201015D1; GB9112636D0; ES2068676T3; AU652452B2; EP0518523A1; JP3207924B2; NO922288D0; DK0518523T3; ZA924022B; FI922669A; DE69201015T2; NZ242992A; CN1070739A; EP0518523B1; US5444808A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører plastomhyllet, optisk fiber av glass med et ytre lag av plastomhyIling med avstand fra et indre lag av plastomhyIling ved hjelp av et mellomliggende plastlag.

Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å tilveiebringe en optisk fiber med plastomhylling, der fibrene forsynes med et plastbelegg på hvilket et andre plastbelegg påføres og et ytterligere belegg påføres over nevnte andre belegg;

Optiske fibre av glass, typisk de som er fremstilt av smeltet silisiumdioksid forsynes normalt med et beskyttende belegg av plast umiddelbart etter at de trekkes fra preformen. En primær funksjon for et slikt belegg er å bevare, så langt det er praktisk mulig, den initielle styrken av den nylig trukne fiber ved å beskytte dens overflate mot kjemisk angrep og fra mekanisk skade som følge av at den tillates å danne kontakt med en hvilken som helst fast overflate som er en annen enn den av selve belegget. Typisk blir påføringen av det initielle beskyttelsesbelegg av plast etterfulgt av påføringen av ett eller flere ytterligere belegg av plastmateriale for å frembringe en fullstendig plastomhyllet optisk fiber. Ikke alle av disse ytterligere belegg blir nødvendigvis påført direkte med trekkingen av fiberen fra preformen. Tykkelsene, modul- og utvidelseskoeffisi-entene for de individuelle lag som utgjør den fullstendige plastomhylling blir normalt valgt til å gi mekanisk bufring fra fiberen og beskyttelse mot mikrobøyning. En typisk tre-lagsstruktur omfatter et indre lag av akrylat, et ytre lag av nylon og, mellom to lag, et mellomliggende lag av materiale med lavere modul. Selv om beskrevet som en tre-lagsomhylling, kan akrylatlaget være et sammensatt lag som er dannet av to eller flere komponentdellag påført i rekkefølge, idet disse dellag har noe forskjellig akrylatsam-mensetning, og derfor noe forskjellig modul.

Electronics and Communications in Japan, Vol. 66, nr. 6, (1983), sidene 45-51 omhandler en plastomhyllet, optisk fiber av glass som har et ytre lag av plastomhylling adskilt fra et indre lag av plastomhylling ved hjelp av et mellomliggende lag. I den beskrevne, belagte optiske fiber omfatter det indre laget polyuretan og det er angitt at ettersom polyuretan er et hardt materiale, er det lett å strippe det mellomliggende laget (som er et silikonlag) og det ytre laget (som er et nylonlag) mekanisk uten å skade fiberen.

Chemical Abstracts, Vol. 101, (1984), Abstract nr. 77643y (JP-A-59053802) omhandler en optisk fiber som består av en kjerne og en kappe som er belagt med primær- og sekundær-harpikslag. Et smøremiddellag som utgjøres av silikonolje er avsatt mellom primær- og sekundær-harpikslagene.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører plastomhyllet, optisk fiber av glass som har et ytre lag av plastomhylling adskilt fra et indre lag av plastomhylling ved hjelp av et mellomliggende lag av plastomhylling, og tilveiebringer en struktur som har den egenskap at det mellomliggende laget ikke er sterkt heftende til det indre laget, hvorved muliggjøres fjerningen av det ytre laget fra det indre ved mekanisk stripping for derved å etterlate det indre laget intakt på den underliggende optiske fiber av glass. Mekanisk strippbarhet av denne art er et ønskelig trekk ved mange applikasjoner for å muliggjøre forberedelsen av fiberskjøter og avslutninger.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes den innledningsvis plastomhyllede, optiske fiber av glass ved at det nevnte mellomliggende lag omfatter et ikke-sintret, dispersjonsavsatt lag av plastmateriale.

Fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsen, kjennetegnes ved at nevnte andre belegg påføres fra en vandig dispersjon, at dispersjonen tørkes uten frembringelse av en sintring av beleggets restmateriale, og at nevnte ytterligere belegg påføres over det tørkede belegget, hvilket etterlater det tørkede belegget i sin ikke-sintrede tilstand.

Ytterligere utførelsesformer av henholdsvis nevnte optiske fiber og fremgangsmåten vil fremgå av de respektive underordnede patentkrav, samt av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de vedlagte tegninger.

Det følger nå, i eksempels form en beskrivelse av fremstillingen av en plastomhyllet, optisk fiber av glass som angir oppfinnelsen i en foretrukket utførelse. Beskrivelsen refererer seg til de vedlagte tegninger, der:

Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av et tverrsnitt av den omhyllede fiberen, og

Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av anordningen som anvendes tilveiebringelsen av det mellomliggende og ytre lag av plastomhylling på fiberen i fig. 1. Fig. 1 viser en smeltet silisiumdioksid, optisk fiber bestående av et optisk kjerneområde 10 omgitt av et optisk kappeområde 11 med lavere brytningsindeks. Denne fiber, som typisk har en diameter lik 125 um trekkes fra en optisk fiber preform (ikke vist) som har større diameter. Umiddelbart etter trekking fra spissen av preformen, og uten først å tillate den å komme i noen kontakt med den faste overflaten, blir den nylig trukne fiber ført gjennom ett eller flere akrylatharpiksfylte beleggingsbad (ikke vist) og den påførte harpiks herdes forut for samling av fiberen, eksempelvis på en trommel (ikke vist). Den optiske fiber, fullstendig med sitt akrylatbelegg 12, har nå typisk en diameter lik 250 um.

Den optiske fiber 10, 11, fullstendig med sitt indre belegg 12 av akrylat, blir deretter forsynt med et mellomliggende belegg 13, og et ytre belegg 14, ved å anvende apparatet vist på fig. 2. På fig. 2 er fiberen, fullstendig med sitt akrylatbelegg, vist med henvisningstallet 20 der den er i ferd med å bli innført i en påføringsinnretning (applikator) 21 via en inngangsform 22. Påføringsinnretningen inneholder en vandig dispersjon av polytetrafluoretylen (PTFE) ved et trykk tilveiebragt fra trykket av dispersjonen som befinner seg i et reservoar 23. Fiberen forlater påføringsinnretning 21 ved hjelp av en utgangsform 24, nå belagt med et tynt lag av vandig dispersjon av

PTFE.

I et særlig eksempel inneholdt den vandige dispersjonen 55% PTFE med en 0,3 um gjennomsnittlig partikkelstørrelse, og innbefattet et fuktemiddel for å redusere overflatespenningen og derved redusere enhver tendens til å la belegget danne perler. Viskositeten for denne dispersjon var 15 mPa.s. Trykkhøyden tilveiebragt ved reservoaret var ca. 10 cm. De to formene 22 og 24 hadde åpninger med diameter lik 300 um. Linjehastigheten var 40 meter pr. minutt og tykkelsen av det resulterende, våte dispersjonsbelegg var ca. 20 um. Ved høye linjehastigheter er dispersjonen utsatt for å erfare betydelige skjærkrefter i nærheten av utgangsformens åpning, og det er derfor ønskelig å anvende en høypolert form laget av et egnet materiale, slik som wolframkarbid, som vil minimalisere risikoen for å frembringe skjær-bevirket koagulering av dispersjonen.

Den PTFE-dispersjonsbelagte fiber fortsetter en kort avstand, typisk ca. 0,5 m, etter at den har forlatt utgangsformen for å gå inn i en tørkeovn 25. Typisk er denne tørkeovn ca. 1,5 meter lang. Inne i ovnen tilveiebringer en varmluftstørm en temperaturgradient utformet til å fremme gradvis fordampning av det vandige medium for å etterlate en lavmoduls partikulær film 13 (fig. 1) av PFTE med ca. 10 um tykkelse som vil tilveiebringe en pute mellom det indre belegget 12 og et ytre belegg 14 som gjenstår å påføre (fig. 1). Varmluftstrømmen er med vilje beregnet til ikke å tillate temperaturen av belegget å nå 380°C og derved tillate at nevnte PTFE begynner å sintre. Dette er fordi slik sintring vil frembringe materiale med høyere modul som sannsynligvis ville være mer sterkt vedheftende til det underliggende belegg 12. Dessuten ville langt mer PTFE kreves for å frembringe et fullstendig koherent sintret lag.

Etter å ha forlatt tørkeovnen 25 går fiberen nå med sitt indre og mellomliggende plastbelegg 12 og 13 (fig. 1) en ytterligere kort distanse, typisk ca. 1,5 meter, før den går inn i en smelte-ekstruderer 26 som inneholder nylon for det ytre belegget 14 av plastomhyllingen. Når fiberen kommer ut fra smelte-ekstrudereren, nå fullstendig med sin indre, mellomliggende og ytre omhyllingslag 12,13 og 4 av plast og som typisk har en diameter lik ca. 0,8 mm, vil fiberen gå inn i et kjøletrau 27 før det tas opp på en trommel (ikke vist). Kjølingen som tilveiebringes ved hjelp av kjøletrauet 27 reguleres til å frembringe den ønskede mengde av krystallinitet i nylonet og dermed de passende, varmeutvidelsesegenskaper for å gi den omhyllede fiber sin ønskede styrke uten å bevirke for stor mikro-bøyingstap over der det ønskede brukstemperaturområdet.

Den resulterende, optiske fiberomhylling er en tett, mantlet fiber hvis ytre lag er lett strippbart eller fjernbart ved hjelp av mekaniske midler.

I en foretrukket konstruksjon har det indre belegget 12 av akrylat en sammensatt struktur med et ytre dellag som omgir et indre dellag med lavere modul enn det ytre dellaget, idet grensen mellom disse to lag er angitt på fig. 1 ved hjelp av den stiplede linje 15.

Det vil klart forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset i sin anvendelse kun til de bestemte plastmaterialer som er eksemplifisert i det foregående, spesifikke eksempel. Således kan en vandig dispersjon av FEP (fuorinert etylenpropylen) anvendes i stedet for den vandige dispersjon av PTFE som materialet fra hvilket det kan dannes det mellomliggende belegget, og likeledes et alternativt termoplastmateriale med høy ytelse, slik som en polyesterpolyeter eller en væskekrystallpolymer anvendes i stedet for nevnte nylon i det ytre belegget.

Claims

1. Plastomhyllet, optisk fiber av glass med et ytre lag (14) av plastomhylling med avstand fra et indre lag (12) av plastomhylling ved hjelp av et mellomliggende plastlag (13), karakterisert ved at nevnte mellomliggende lag omfatter et ikke-sintret, dispersjonsavsatt lag av plastmateriale.

2. Optisk fiber ifølge krav 1, karakterisert ved at plastmaterialet i det mellomliggende laget (13) er fluorpolymer.

3. Optisk fiber ifølge krav 2, karakterisert ved at fiuorpolymeren er polytetrafluoretylen (PTFE).

4. Optisk fiber ifølge krav 2, karakterisert ved at det som fluorpolymer er anvendt fluorinert etylen-propylen (FEP).

5. Optisk fiber ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at plastmaterialet i det ytre laget (14) er nylon.

6. Optisk fiber ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det indre plastlaget (12) er et akrylatlag.

7. Optisk fiber ifølge krav 6, karakterisert ved at det indre akrylatplastlaget (12) er et sammensatt lag med dellag av forskjellige modulkoeffisienter.

8. Fremgangsmåte for å tilveiebringe en optisk fiber med plastomhylling, der fiberen forsynes med plastbelegg (12) på hvilket et andre plastbelegg (13) påføres og et ytterligere belegg (14) påføres over nevnte andre belegg, karakterisert ved at nevnte andre belegg påføres fra en vandig dispersjon, at dispersjonen tørkes uten frembringelse av en sintring av beleggets restmateriale, og at nevnte ytterligere belegg påføres over det tørkede belegget, hvilket etterlater det tørkede belegget i sin ikke-sintrede tilstand.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det som vandig dispersjon anvendes en vandig fluorpolymerdispersjon.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det som fluorpolymer anvendes polytetrafluoretylen (PTFE).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det som fluorpolymer anvendes fluorinert etylenpropylen.