DE3011009A1

DE3011009A1 - Optisches kabel mit einem faserfoermigen lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE3011009A1
Application number: DE19803011009
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.phil. 8034 Unterpfaffenhofen Zeidler
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3011009C2

Description

Optisches Kabel mit einem faserförmigen Lichtwellen-
leiter Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kabel mit einem faserförmigen Lichtwellenleiter, auf dem eine weiche Polsterschicht aufgebracht ist und bei dem weiter außen eine relativ steife Schutzhülle vorgesehen ist.
Aus der DE-OS 25 33 144 ist eine Lichtwellenleiter-Anordnung bekannt, bei der auf einem faserförmigen Lichtwellenleiter zunächst eine relativ dicke polsternde Schicht aufgebracht ist, die nach außen hin durch eine steife Schutzhülle, die ebenfalls unmittelbar auf der Polsterschicht aufliegt, abgeschlossen ist. Eine typische Ader dieser Art besteht beispielsweise aus einer Glasfaser von 0,12 mm Durchmesser, einem Silikon-Gummipolster von 0,3 mm Durchmesser und einer dicht aufsitzenden Polypropylenhülle von 1 mm Durchmesser.
Da die bekannte Anordnung mit Hilfe von Extrusionsvorgängen hergestellt wird, bei denen nacheinander die Polsterschicht und dann die Schutzhülle auf die Glasfaser aufgespritzt werden, ergeben sich einige wesentliche Schwierigkeiten. Diese sind zunächst dadurch begründet, daß der Temperaturausdehnungskoeffizient der weichen Polsterschicht aus physikalischen Gründen immer wesentlich größer ist als der der äußeren, steifen Schutzhülle. Wenn diese Schutzhi;lie durch Schmelzextrusion aufgebracht wird, so führt die in die innere Polsterschicht radial eindringende Wärmewelle beim Abkühlen der äußeren Schicht im nachfolgenden Kühlbecken zu Ablösungserscheinungen an der Grenzfläche zwischen der Polsterschicht und der äußeren Schutzhülle. Diese Ablösung tritt insbesondere bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit auf und führt zu einer Zusatzdämpfung des Lichtwellenleiters, da diese Ablösestellen unregelmäßig verteilt sind und die Polsterschicht auf unregelmäßige Art verformt wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß sich bei der Extrusion der äußeren Schutzhülle das thermoplastische Material bei einer hohen Temperatur (meist in der Gegend von 100 Grad Celsius) verfestigt. Da es weiterhin, zumindest an bestimmten Stellen, an der inneren weichen Polsterschicht haftet, wird beim weiteren Abkühlen auf Raumtemperatur eine Längskontraktionskraft auf die Polsterschicht und über diese auf die im Inneren liegende Glasfaser ausgeübt. Diese Längskontraktionskraft ist in etwa proportional zum Ausdehnungskoeffizienten des äußeren Materials, zur Differenz zwischen Verfestigungs- und Raumtemperatur, zur Querschnittsfläche und zum Elastizitätsmodul der äußeren Hülle. Oberhalb einer gewissen Schwellkraft wird die Faser zum Ausknicken gebracht. Die dabei entstehenden kleinen Biegungen führen ebenfalls zu einer Zusatzdämpfung. Dieser Effekt kann zwar durch eine Kombination ungünstiger Maßnahmen in gewissem Umfang vermieden werden, und zwar durch Auswahl eines weichen Thermoplasten mit niedriger Erstarrungstemperatur für die steife Schutzhülle, durch eine langsame Fertigung mit aufwendigen Kühleinrichtungen od.dgl.. Es liegt auf der Hand, daß derartige Erschwernisse der Herstellung eines optischen Kabels äußerst unerwünscht sind.
Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein optisches Kabel der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, den beim Herstellungsprozeß infolge der Temperaturabhängigkeit der Materialien auftretenden Schwierigkeiten zu begegnen.1Gemäß der Er- findung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der Polsterschicht und der Schutzhülle eine Trennschicht vorgesehen ist, derart, daß dadurch die Polsterschicht und die Trennschicht zum Ausgleich temperaturbedingter Bewegungsvorgänge gegeneinander beweglich gehalten sind.
Da durch die Trennschicht zwischen der harten äußeren Schutzhülle und der weichen inneren Polsterschicht die temperaturabhängig bedingten Bewegungs-Ausgleichsvorgänge zwischen beiden Materialien möglich sind, ohne daß dabei unzulässige Krafteinwirkungen über die Polsterschicht auf die Glasfaser zustande kommen könnten, ist es möglich, daß erfahrungsgemäß aufgebaute optische Kabel mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten herzustellen. Es ist darüber hinaus auch nicht erforderlich, daß für die steife Schutzhülle besondere Materialien mit entsprechend niedrigen Temperaturkoeffizienten verwendet werden und es ist auch nicht notwendig, daß als Material hierfür z.B. weiche Thermoplaste mit entsprechend niedriger Erstarrungstemperatur eingesetzt werden. Demgemäß besteht für den Fachmann bei der Auswahl der Materialien für das optische Kabel nach der Erfindung eine sehr große Freiheit, weil die durch etwaige unterschiedliche Temperaturkoeffizienten zwischen Schutzhülle einerseits und Polsterschicht andererseits verursachten Schwierigkeiten durch die Trennschicht weitgehend aufgehoben, bzw. gemindert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend nahand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein optisches Kabel nach der Erfindung im Querschnitt, Fig. 2 in schematischer Darstellung den Herstellungsvorgang für ein Kabel nach Fig. 1.
Bei dem Kabel nach Fig. 1 ist der, vorzugsweise als Gradientenfaser ausgebildete, faserförmige Lichtwellenleiter mit GF bezeichnet. Dieser wird umgeben von einer weichen Polsterschicht PO, die vorteilhaft aus weichem Silikongummi besteht und unmittelbar auf der Außenhaut des Lichtwellenleiters GF aufsitzt. Es ist auch möglich, daß der Lichtwellenleiter durch eine dünne Außenhaut (coating) geschützt ist. In diesem Fall sitzt die Polsterschicht PO auf dieser Außenhaut. Die äußere harte Schutzhülle SH ist z.B. aus einem Polyolefin hergestellt. Zwischen der Polsterschicht PO und der Schutzhülle SH ist eine Trennschicht TS vorgesehen, die vorzugsweise aus einer Petrolat-Füllmasse besteht.
Im einzelnen sind vorteilhaft folgende Dimensionierungen vorzusehen: Durchmesser der Lichtwellenleiterfaser GF: 0,125 mm Durchmesser der Polsterschicht PO: 0,3 ... 0,5 mm Schichtdicke der Trennschicht TS: 30 bis 60 /um Durchmesser der äußeren Schutzhülle SH: 0,6 bis 1,5 mm.
Bei der schematischen Darstellung der Fertigungseinrichtung für ein Kabel nach Fig. 1, welche in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Glasfaser GF einem ersten Extruder oder einer Beschichtungsvorrichtung EPO zugeführt, durch den die weiche Polsterschicht PO auf die Glasfaser GF aufgebracht wird. Es folgt eine Fülltrompete FTS, durch welche die als zähflüssige Substanz angenommene Füllmasse für die Trennschicht TS auf die Außenhaut der Polsterschicht PO aufgebracht wird. Danach folgt ein weiterer Extruder ESH, welcher auf die Trennschicht TS die im erstarrten Zustand aus relativ hartem Material bestehende Außenhülle AH aufbringt.
Als flüssige Füllmasse für die Trennschicht TS kommen Petrolate (Kaltfüllmassen), Zweikomponentenharze mit Weichmachern infrage sowie Wachse und insbesondere Öle.
Diese dünnen Trennschichten lassen sich alle mittels einer entsprechenden Fülltrompete FTS direkt vor dem Extruder ESH für die Außenhülle SH aufbringen. Dabei wird einerseits die Temperaturbeanspruchung der Polsterschicht PO vermindert und andererseits kann die äußere,vorzugsweise aus plastischem Material bestehende Schutzhülle SH bei höheren Temperaturen auf der Polsterschicht PO gleiten und frei kontrahieren.
Ein etwaiges Heraustropfen der Füllmasse für die Trennschicht TS bei Normaltemperatur kann in einfacher Weise durch Erstarren oder Vernetzen vermieden werden.
Zusätzlich zu einer flüssigen Füllmasse oder auch unabhängig hiervon können für die Trannschicht TS auch Papier- oder Folienlagen sowie Fäden verwendet werden, die auf die Polsterschicht PO am Ausgang des Exkruders EPO (in hier nicht dargestellter Weise) durch einen Wickel- oder Spinnvorgang oder durch Längs einlaufen und Faltung aufgebracht werden. Derartige Folienlagen vermindern die Temperaturbelastung der Polsterschicht PO durch die Schrumpfvorgänge der äußeren Schutzhülle SH und damit die unterschiedliche Temperaturdehnung in radialer Richtung.
Die Trennschicht TS sollte jedenfalls so dicht gestaltet sein, daß ein Eindringen des beim Spritzvorgang flüssigen Materials der Schutzhülle SH bis zur Polsterschicht PO vermieden wird und dadurch beide gegeneinander beweglich bleiben.
Durch die Wirkung der Trennschicht TS, sei sie aus flüssigem und/oder festem Material, werden unregelmäßige Ablösestellen zwischen der äußeren Schutzhülle SH und der Polsterschicht PO vermieden und damit sind auch etwaige unregelmäßige Belastungen der Glasfaser GF ausgeschaltet. Weiterhin wird ein Anhaften der äußeren Thermoplasthüllen SH an der Polsterschicht PO während des Kühlvorganges verhindert und die äußere Hülle kann in stärkerem Maße frei kontrahieren, ohne auf die gepolsterte Faser Längsknickkräfte auszuüben.
2 Figuren 5 Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche (4,. Optisches Kabel mit einem faserförmigen Lichtwellenleiter, auf dem eine weiche Polsterschicht aufgebracht ist und bei dem weiter außen eine relativ steife Schutzhülle vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen der Polsterschicht (PO) und der Schutzhülle (SH) eine Trennschicht (TS) vorgesehen ist, derart, daß dadurch die Polsterschicht (PO) und die Trennschicht (TS) zum Ausgleich temperaturbedingter Bewegungsvorgänge gegeneinander beweglich gehalten sind.
2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (TS) in Form einer Papier- oder Folienlage ausgebildet ist, die auf der Polsterschicht (PO) durch einen Spinnvorgang oder durch Längs einlaufen und Faltung aufgebracht ist.
3. Optisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (TS) ganz oder teilweise aus einer flüssigen, insbesondere ölhaltigen Füllmasse besteht.
4. Optisches Kabel nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die flüssige Trennschicht (TS) mittels einer Fülltrompete (FTS) auf die Polsterschicht (PO) aufgebracht ist.
5. Optisches Kabel nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllmasse aus Petrolat, Zweikomponentenharz mit Weichmachern, Wachsen oder Ölen besteht.