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DE1596395A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung sogenannter optischer Fasern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung sogenannter optischer Fasern

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DE1596395A1
DE1596395A1 DE19671596395 DE1596395A DE1596395A1 DE 1596395 A1 DE1596395 A1 DE 1596395A1 DE 19671596395 DE19671596395 DE 19671596395 DE 1596395 A DE1596395 A DE 1596395A DE 1596395 A1 DE1596395 A1 DE 1596395A1
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Germany
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furnace
glass
rod
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oven
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DE19671596395
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Crepet Madame Renee
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Compagnie de Saint Gobain SA
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Compagnie de Saint Gobain SA
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Description

62, Boulevard Viotor Hugo, 92 Jfeuilly-sur-Seine
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung sogenannter optischer Fasern
Die Erfindung bezieht «loh auf die Herstellung τοη ?aeern au» thermeplastisohem Material, inibesondere SIqs, die mit einer Aufiensohioht oder Hülle aus einem anderen thermoplastischen Material umhüllt sind, beispielsweise aus einem Glas anderer Zusi mensetssung als der den Kern der umhüllten Taser bildenden (Hase··
Insbesondere befaat sieh die Irfindung mit der Her· fitel'lmg aegtnftXKter «ptlsoher fasern, bei denen der Kern aus ilaa nit eimern hehtu Ireehmngsindex be»
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•BAD ORIGINAL
steht, während die Hülle, die verhindtrn soll, daß das Licht d4e durch die Wand der leitenden faser tritt, aus einem Glas mit geringerem Brechungsindex
Die physikalischen Eigenschaften der optischen lasern hängen insbesondere τοη dem Unterschied zwischen den Brechungsindizes der Kern und Hülle der laser bildenden Gläser ab; es ist daher äußerst vorteilhaft, zur Herstellung des Paserkeraes Gläser mit hohen Brechungsindizes zu wählen, beispielsweise blei- oder lanthanreiche Gläser.
Diese Gläser mit hohem Brechungsindex weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nicht über einen langen Zeitraum auf der Temperatur der faeerherartellung7%w=— halten werden können· Tatsächlich nämlioh rerfärben sioh insbesondere bleireiehe Gläser schnell, wenn man sie im schmelzflüssigen Zustand hält· Sie aus diesen Gläsern hergestellten Vasern (fäden)- im folgenden jeioeh allgemein mit lasern bezeichnet sind selbst gefärbt und rufen eine Modifikation der ehromatisohen Zusammensetzung des Lichtes, das durch iie hindurohtritt herrer. Andere, insbesondere lie Lanthanfläser, besitzen die leigunf, βohne11 zu ent-
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glasen, wenn sie eich im schmelzflüssigen Zustand befinden· Das Vorhandensein entglaeter Partikel ist besonders beim Herstellen optischer Fasern nachteilig, da hierdurch der Bruch der Fasern beim Ziehen hervorgerufen werden kann oder auch Diskontinuitäten in der optischen Faser selbst hervorgerufen werden können·
Erfindungsgemäß soll nun ein Verfahren mit einer Vorrichtung geschaffen werden, die die Herstellung umhüllter Fasern erlauben, deren Kern aus einem Glas mit besonders hohem Brechungsindex besteht und äa& man nicht nach den bekannten Verfahren zu Fäden verspinnen bzw· ausziehen kann, ohne eine Verfärbung oder Entglasung des Glases hervorzurufen·
Erfindungsgemäß soll nun ein solches Ziehverfahren für eine umhüllte Faser verbessert werden, bei dem man von ko-axialen im Boden zweier ineinander ange-
(-behält er), vorgesehenen. Spinnöffmangen ordmeter Schmelzspinnöfen/auigent, Wobei dir äÜHere — Sohm@lzspinnofen das Mantelglas, der innere Spinnofen das Kerng^as enthält.
Erfindungsgemäß geht man nun so vor, dafl man in den Innenofen bzw. -Behälter einen Stab bestehend aus ü@m Kernglas einführt und die Ziehgesohwindigkeit,
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Temperatur des Glases im Außenofen und die länge dee in den Innenofen eintretenden Teiles des Stabes derart regelt, daß auf den Boden des Innnenofens ein möglichst niedriges Glasniveau gehalten wird.
Durch die erfindungs^femäße Maßnahme is« es möglich, die Zeit, während der das Kernglas bei Faserheretellungetemperatur gehalten werden muß, auf ein absolutes Minimum herabzusetzen und damit Modifizierungen des Kernglases, insbesondere einer Verfärbung und/ oder einer Entglasung dff Glases zu verhindern·
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, insbesondere Imr Durchführung des genannten Verfahrens und diese besteht im wesentlichen aus einem Doppelspinnofen bzw. -Behälter und Einrichtungen, die es ermöglichen, einen Glasstab im Inneren des Innenofen zu kalten und die Länge des in den Ofen eindringenden Teiles des Stabes zu regeln, wobei die Sohmelzgeechwindigkeit von dieser Länge abhängt· Naoh erfolgter Einregelung, derart, daß die rom Stab abgegebene Menge sohmelzflüssigen Glases im wesentlichen gleioh der Kernglasmenge ist, die durch die Paserbildungsöffnung mit-4· genommen wird, regelt man die Geschwindigkeit der Ab-
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wärtsbewegung dee Stabes in den Sehaelz- und Spinnöfen derart ein, daß die in den Öfen eintretende Stablänge lamer konstant bleibt.
Erfindung·geafiß ist die Lage de· Innenofene vertikal gegenüber dem Außenofen einstellbar· Sa ist auglioh, den Querschnitt des Eingraumee zwisehen den öffnungen zu verändern» indea die jeweilige Lage der beiden öfen zueinander verändert wird· Auf diese Weise wird die Dicke der Hülle unabhängig tob Durchmesser der Kernfaser geregelt· lach einer vorteilhaften Ausführungsfora endet der Innenofen in einen γΙ§1χΙ£)Ϊ!£β Arisa^stutzen, der seinerseits in die Spinnöffnung hineinreicht.
lach einer weiteren Aueführungsfora der Erfindung wird allein der Aufienofen Beheizt· Tortellhaft verwendet man elektrische Stelleinrichtungen und arbeitet hierbei entweder alt dea Jeule-Effekt oder man nütst das Frlniip der !!elektrischen Yerluste aus. Sie Wärae wird am den Inmenofem durch das sohmelsflüssige im Innern des AuSenefem* befindliche Glas übertragen. Pas Aide des Stabmaterials wird einige Millimeter über dem liveau des CUaees Im Inntnefen gehalten. lur der untere fell des Stabes wird im Ofen/Behälter erwärmt;
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RAD ORIGINAL
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daa sehmelzflüaeige Glas apeiat dann den Innenofen in dem Maße wie die iaaern auegezogen werden.
Eine beiapielsweiae AusführuHgaform der Erfindung aoll nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen
figur 1 eine echematiache Inaicht, teilweiae im Schnitt der Vorrichtung iur Durchführung deβ erfindungagemäßen Verfahrens zeigt;
Figur 2 ist eine Detailanaioht im Schnitt, in rargrößerter Darateilung.
Ein Stab 1 aua Glaamaterial, der den Kern der Taaer bilden aoll, wird τοη einem Träger 2 getragen, der Tertikai unter der Wirkung einer mit Außengewinde reraehenen Stange 3 beweglich iat, welohe an einer Welle unter Zwischenschaltung eines Zahnradvargelege 5/6 in Drehung reraetst wird·
Dar Stab 1 iat in Höhe eines ersten Sehmals- »sw. eines Spinaefena 7 aufgehängt, dar im imnern einea «weiten ko-aiial hiersu angeordneten Sohmele- odar Svimmafam 8 angeordnet iat. Dar Ofam 8 iat am ümfamg mit rer-
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zügeweise elektrischen Heizeinrichtungen 9 versehen und enthält eine Masse schneie fluss igen (gases 10, die dazu bestimmt ist, die Hülle der optischen Faser zu bilden.
Der Schmelzofen 7 wird durch die Glasmasse 10 erwärmt. Wie in figur 2 dargestellt, endet der Ofen 7 im unteren !Ceil in eine» £§iiiStop£nla$zifutzen 7a, der in die öffnung 8a des Schmelzofens 8 hineinreicht. Um die relative Lage der beiden Stutzen zueinander und damit die Dicke des Hantele einregeln zu können, ist der Innenofen 7 an einem Arm 11 gelagert, der über eine regelbare Stellschraube 12 mit einem unbeweglichen Außenträger 13 verbunden istj dar Außenofen 8 ist in seiner Lage fest angeordnet. Um die Bildung von Blasen im Innenofen, die sich leicht unter bestimmten Bedingungen einstellen könnenf insbesondere wenn der Abstand zwischen den Stab und der Oberfläche des schmelzflüssigen Glases zu groß ist, zu verhindern, wird der Glasstrahl von einem faden aua einem Material das sich durch das Glas nicht beeinflussen läßt, beispielsweise Platin geführt. Der faden bzw. Draht ist an einer Stelle der Innenoberfläche des Innenofens angeschweißt, die sich im wesentlichen auf den Kontaktumfang zwischen Glasoberfläche und Ofen befindet.
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An sich bekannte Einrichtungen 14 sind zum Aueziehen der Faser 15 vorgesehen.
Im folgenden werden zwei Beispiele für die Herstellung ummantelter fasern mit Hilfe einer solwhen Vorrichtung gegeben.
Beispiel 1: fasern mit Bleiglaskern·
Sie den Kern der faser bildende Glaszusammensetzung ist folgende: SlO2 32 t
PbO 64 %
K2O 4 *
Der Brechungsindei des Glases beträgt 1,73.
Als Mantelmaterial wird ein sogenanntes Kronglas mit geringem Brechungsindex benutzt·
Zunächst liegt das Kernglas in form eines Stabes von 5 mm Surohmesser TOr1 dessen Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung in den Schmelz- bzw· Spinnofen 6 mm / min· beβträgt, wobei die Ziehgeschwindigkeit der faser 1,30m/min. Sie verwendeten Schmelz- bzw* Spinnöfen bestehen aus Platin oder Platin-Rhodium, der Surohmesser der öffnungen liegt bei 2,4 und 513 mm. Sas Glas im Außenofen
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wird auf tine Temperatur von 1 105° Celsius erwärmt .
Bei diesen Bedingungen erhält man Ummantelfaaern mit einem Durchmesser τοη 350-360 μ· Sie Dicke der Mantelhöhle liegt bei 10 bis 20/ι und wird geregelt, in dem es in der Höhe die Stellung des Innenefens zum Außenofen derart geregelt wird, daß der Querschnitt des Ringraumes über den das die Hülle bildende Glasausfließt verändert wird·
Der Durch-messer der Paser kann geregelt werden, indem die Ziehgeschwindigkeit und die Temperatur verändert werden; die fasern sind dann um so feiner, je höher die Temperatur liegt und je schneller die Ziehgesohwindigkeit 1st.
Beispiel 2 t lasern mit Lanthan-GKLaskern
Die prozentuale Zusammensetzung des Kernglases ist wie folgt χ
SlO2 t 14
i2o3 ι 17
BaO S 48,5
Ia2Q3 S 10,5
IhO2 t 10
* BAD ORIGINAL
109810/0476 ^10-
Der Brβohung·index diesen Glases liegt bei 1,69· Die Daten für die faser bzw. fädenherstellung sind folgende:
- Der Stab für das Glasspeisematerial besitzt einen rechteckigen fuerschnitt τοη 20 χ 11,5 mm; -
- Die Geschwindigkeit zum Senken des Stabes beträgt< 0,70 mm/min;
- Die Ziehgesohwindigkeit der faser liegt bei: 1,60m/minj
(Spinntemperatur)
- Die Temperatur beim faserherstellungsYorgang/lisgt bei:
1 000° Celsius}
- Der Durohmesser der erhaltenen faser beträgt» 400 yu;
- Die Dicke des Mantels oder Hülle beträgt: 20/u;
- Der Durehmesser der öffnungen der Sehmels- und Spinnöfen liegt bei 1,8mm und 7 ■*·
Mit den gleiehen Sehmeli* und Spinn«fen, jeiooh In unterschiedlicher Stellung erhalt^an fasern ren ebenfalls 400 u, jeiooh mit einer Sicke der Hölle eder aes Mantels rom 50 Μ· 55 u, wemm ma» felgenAe Bedingungen
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einhält:
- Der rechteckige Querschnitt für den aus dem Glasspeisematerial bestehende Stab beträgtι 20 χ 11,5 mn;
- Die Absenkgeschwindigkeit des Stabes liegt bei: Q,50nm/min;
- Die Ziehgeschwindigkeit der Faser liegt bei 1,70o/ain;
- Die Temperatur bei der Paserherstellung beträgt: 1 035° Celsius?
- Der Innenofen ist gegenüber des Außenofen leicht angehoben·
Patentansprüche:
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BAD ORiGiNAL -12-

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    1· Verfahren zum Herstellen optischer Pasera, wobei die Faser von ko-axialen im Boden zweier invorgesehenen Öffnungen
    einander angeordneter B?hin*lz~ oder Spinnofen/ausgezogen wird, wobei der an3er2 Ofen das Hüllglas und der Inne.nofen daa Kernglas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenofen ein Kernglasstab eingeführt wird, die Zfcihgesehwindigkeit, die Temperatur des Glases im Außenofen und die Länge des in den Ofen hineinreichenden Teiles des Stabes derart geregelt warden daß auf dem Boden des Innenofens ein möglidä^uüSniveau gehalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß allein der Außenofen, rorzugsweise durbh elektrische Heizeinrichtungen beheizt ist, wobei der Innenofen durch das im Außenofen befindliche schmelzflussige Glas vrwarmt wird.
  3. 3« Vorrichtung zur Durchführung des Yerfahrens naoh einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet,
    doppe]ten
    durch einen/öcnmelz- bzw· Spinndoppelofen (7/3) sowie
    109810/0476 -13-
    -13- 159639b
    Einrichtungen (2; 3) die es erlauben, einen Glas a tab im Innern des Innenofens zu halten und die Länge des in den Ofen hineinreichenden Teiles des Stabes zu regeln·
  4. 4· Vorrichtung nach Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, daß diese .Einrichtungen bestehend aus einem mit einer Gewindestange (3) zusammenwirkenden Träger (2), wobei die Gewindestange in Drehung versetzbar ist.
  5. 5· Torrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenofen (8) am Umfang mit elektrischen Heizeinriohtungen (9) rersehen ist·
  6. 6* Vorrichtung nach einen der Ansprüche 3 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Bingraumes zwisohen den öffnungen (7a;8a) regelbar ist.
  7. 7. Torrichtung nach einem dtr Ansprüeh· 3 bis 6, daduroh gekennzeichnet, daß dtr Inntneftn bzw· Behälter im unteren feil «inen 15ISOIf OTfgen Ans atz stutzen (7a) aufweise, der in dl· öffnung (8a) des Außenofens
    -t4- χ
    SAD ORIGINAL
    109810/0476
    (8) hineinreicht·
    ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß Anordnungen (11-13) zum Hegeln der Lage des Innenofens gegenüber dem Außenofen vorgesehen sind.
    9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenofen (7) über eine Stell- bzw.Hegelschraube (12) gegen einen unbeweglichen Träger (13) festgelegt ist.
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DE19671596395 1966-08-19 1967-08-10 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung sogenannter optischer Fasern Pending DE1596395A1 (de)

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CH (1) CH461041A (de)
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