DE3042668A1

DE3042668A1 - Verfahren zur herstellung eines ueberzugs auf einer faser, insbesondere einer glasfaser

Info

Publication number: DE3042668A1
Application number: DE19803042668
Authority: DE
Inventors: Stewart Arthur Painted Post N.Y. Claypoole; Arthur Joseph Elmira N.Y. Wixson
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-11-12
Publication date: 1981-08-27
Also published as: IT1134808B; GB2067104A; FR2472546A1; DE3042668C2; CA1134574A; GB2067104B; FR2472546B1; US4264649A; IT8026784A0

Description

Corning Glass Works, Corning N.Y., USA

Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser, insbesondere einer Glasfaser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser, insbesondere einer Glasfaser.

Glasfasern als optische Wellenleiter müssen eine hohe Festigkeit haben, um Belastungen (Spannungen) zu widerstehen, die hervorgerufen werden, wenn sie in eine Schutzhülle oder ein Kabel eingearbeitet werden, wenn das Kabel installiert wird, oder während ihres Gebrauchs. Derartige Wellenleiter sind typischerweise sehr fest, wenn sie aus einem Vorformling oder Rohling gezogen werden, wobei diese Festigkeit stark durch Oberflächendefekte reduziert wird, welche in den Wellenleiter durch die Handhabung oder auf andere Weise eingeführt bzw. in dem Wellenleiter hervorgerufen werden.

Uta die Festigkeit einer neu bzw. frisch gezogenen Wellenleiter-Faser beizubehalten, ist es üblich, den Wellenleiter unmittelbar nachdem er gezogen ist, mit einer dUnnen Schutzschicht zu ver-

^S/br 130035/0366

sehen, die aus einem organischen oder anorganischen Beschichtungsmaterial besteht, das dazu dient, den Wellenleiter während der folgenden Handhabung zu schützen. Es werden bereits konische Formen zum Aufbringen von SchutzUberzUgen bzw. Beschichtungen auf Fasern aus nicht sprödem Material, beispielsweise leitenden Drähten, verwendet. In der US-PS 4 093 414 ist eine Vorrichtung beschrieben, die eine einzige ExtruderdUse zum Aufbringen von zwei überzügen auf einen leitenden Draht verwendet, der in einer zentralen bzw. mittigen Position innerhalb der ExtrusionsdUse durch eine Spitze gehalten wird, die einen Durchgang für einen Draht aufweist, wobei sich der Durchgang in Längsrichtung durch die Düse erstreckt. Da ein leitender Draht durch das Kontaktieren der Oberflächen innerhalb der den überzug herstellenden Vorrichtung vor dem Aufbringen des Überzuges nicht nachteilig beeinträchtigt wird, ist die Öffnung der Spitze gerade groß genug, damit der Draht durch sie hindurch gelangen kann.

Auf dem Gebiet der Herstellung von optischen Wellenleitern aus Glas ist es wünschenswert, die Glasfaser mit einem Kunststoff zu beschichten, um die Festigkeit der Faser beizubehalten. Nach der US-PS 3 960 530 wird eine Glasfaser während des Ziehvorganges überzogen, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit und Staub dessen Oberfläche während des Ziehvorganges und derjenigen Zeit, zu welcher der Überzug vorgenommen wird, kontaminiert und um zu gewährleisten, daß die Oberfläche der Faser mit dem überzug versehen wird, bevor mikroskopische Risse auf der Oberfläche beginnen größer zu werden. Die Vorrichtung zur Herstellung des Überzugs nach der US-PS 3 960 530 weist einen unteren Formverschluß mit einer Öffnung darin und einer mittig in der öffnung vorgesehenen Düse zur Führung der Glasfaser auf. Der untere Abschnitt der Formöffnung und die Außenfläche der Düse bilden einen zylindrischen Kanal, durch den das

130035/0366

Überzugsmaterial fließt, bevor es auf die Faser aufgebracht wird. Da die Faser etwa die gleiche Größe wie die Größe der Düse hat, wird die Faser einer Schleifwirkung bzw. einem Abreiben durch die Oberfläche der Düsenöffnung ausgesetzt.

In der US-PS 4 116 654 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit welcher eine Silica-Faser mit einem überzug versehen wird, wobei gewährleistet ist, daß die Faser keine feste Oberfläche innerhalb der den überzug bildenden Form vor der Beschichtung der Faser kontaktiert. Die Silica-Faser geht durch den Spitzenabschnitt einer Faser-Führung hindurch, die innerhalb der Extrusionsöffnung zwischen 0,5 und 1 mm ausgespart ist. Die Größe der Aussparung reicht aus, damit ein bestimmter Fluß aus geschmolzenem Polymer bis in die kleine Bohrung des Spitzenabschnittes gestattet wird. Der Abstand zwischen der Faser und der Innenseite der schmalen Bohrung bzw. Öffnung ist groß genug, damit das Polymer in die Bohrung fließen kann, jedoch soll dieser Abstand klein genug sein, um eine gute Konzentrizität zwischen dem Kern und dem Überzug beizubehalten. Aus Gründen, die später noch erläutert werden, kann das nach oben gerichtete Fließen des Überzugsmaterials in die Bohrung bzw. öffnung der Faser-Führung nachteilig die Zentrierung der Faser innerhalb des Überzugs beeinträchtigen.

In der älteren Patentanmeldung (US Swr. No.46 232) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser eines optischen Wellenleiters angegeben, welches einen Formkörper benutzt,das wenigstens eine teilweise konisch ausgebildete mittige öffnung und eine radiale Einrichtung zur Einführung des Überzugsmaterials in die mittige Öffnung verwendet. Dieses Verfahren beinhaltet das Aussetzen der Faser bzw. des optischen Wellenleiters gegenüber dem Überzugsmaterial innerhalb der konisch bzw. verjüngend ausgebildeten öffnung des Formkörpers. Bei diesem Verfahren wird jedoch keine Einrichtung verwendet, die

130035/0366

getrennt zu der die Größe bestimmenden Form für Zentrierungszwecke vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem überzüge mit einer guten Konzentrizität bzw* einem geringen Konzentrizitätsverhältnis auf Fasern für optische Wellenleiter aufbringbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser, insbesondere einer Glasfaser, mit welchem Uberzugmaterialien innerhalb eines großen Viskositätsbereichs auf die Fasern aufgebracht werden können. Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen eines konzentrischen Überzuges auf eine Faser, insbesondere eine Glasfaser, für optische Wellenleiter.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Herstellung eines Überzuges bzw. zum Beschichten einer Faser für optische Wellenleiter. Ein Form-Halter ist vorgesehen, der eine die Größe bestimmende Form und einen Führungskonus in einer in Längsrichtung auf Abstand zueinander angeordneten Beziehung hält. Die Form weist eine in Längsrichtung verjüngend bzw. konisch verlaufende Öffnung auf, deren kleines Ende die die Größe festlegende Öffnung (Werkzeugöffnung) definiert. Der Führungskonus weist eine Außenwand auf, deren Spitze an dem großen Ende der konisch verlaufenden Öffnung der Form endet. Der Führungskonus weist eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung auf, die an seiner Spitze endet, wobei der Bereich zwischen dem spitzen Ende der Außenwand und der konischen Öffnung einen konischen Kanal

130035/0366

bildet. Die Faser wird durch die sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung und die konisch verlaufende öffnung hindurchgefUhrt und das Beschichtungsmaterial wird in den konischen Kanal von demjenigen Ende her eingeführt, welches sich neben dem FUhrungskonus befindet, so daß das Beschichtungsmaterial Über die Spitze des FUhrungskonus in Richtung auf die die Größe bestimmende öffnung fließt und die Oberfläche des Fadens kontaktiert. Der Druck, mit welchem das Überzugsmaterial zugeführt wird, wird gesteuert, damit das Überzugsmaterial die Faser in einem Abschnitt zwischen dem Scheitel des FUhrungskonus und der die Größe bestimmenden Öffnung der Form kontaktiert.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser bzw. einem optischen Wellenleiter unter Verwendung einer die Größe bestimmenden Form bzw. Düse mit einer konisch zulaufenden öffnung, die in einer die Größe bestimmenden Öffnung endet, und mit einen FUhrungskonus, der eine konisch zulaufende Außenwand aufweist, die in einer Spitze endet, die neben der konisch zulaufenden Öffnung angeordnet ist. Die Faser wird durch eine Öffnung in der Spitze des FUhrungskonus hindurchgefUhrt und anschließend durch die die Größe bestimmende Form bzw. Düse. Das Überzugsmaterial fließt in den Kanal, der zwischen der konisch zulaufenden öffnung und der konisch zulaufenden Außenwand gebildet ist und kontaktiert die Faser in einem Bereich, der zwischen der Spitze des FUhrungskonus und der die Größe bestimmenden Öffnung der Form liegt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen gleichmäßiger überzüge auf optische Wellenleiter,

130035/0366

. .L'^:"..^::-- 3Q42668

Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines Extrusionsform-Halte-

einsatzes zur Verwendung in der Vorrichtung nach Fig.1,

Fig. 2a und 2b zwei Fließbedingungen, die in schwachen Überzügen resultieren,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung, mit welcher entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren optische Wellenleiter bzw. Fasern mit einem Überzug versehen werden können,

Fig. 4 eine grafische Darstellung, in der das Konzentrizitätsver-

hältnis des Überzuges als Funktion des Druckes des Überzugsmaterials für zwei unterschiedliche überzugsstärken aufgetragen ist, und

Fig. 5 und 6 Querschnittsansichten eines Führungskonus und eines

Extrusionsforrakörpers, die zur Verwendung in der Vorrichtung zur Herstellung eines Überzuges gemäß der Erfindung geeignet sind.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Überzuges mit einem scheibenförmigen Gehäuse 12 und einem Extrusionsform-Halte-Einsatz 14 zeigt. Zwei Bohrungen 16 fuhren eine die Temperatur steuernde Flüssigkeit durch das Gehäuse 12. Zwei radial angeordnete Einlaßöffnungen 18 verbinden eine in Axialrichtung angeordnete Bohrung 20 mit dem Außenumfang des Gehäuses 12, an welcher Stelle die öffnungen 18 vergrößert und mit einem Gewinde zur Aufnahme nicht dargestellter Leitungen zur Zufuhrung des Überzugsmaterials versehen sind. Der obere Abschnitt des Halteeinsatzes 14 für die Extrusionsform, im folgen-

130035/0366

den kurz Form bzw.DUse genannt,sitzt dicht in der Bohrung 20. Der vergrößerte untere Abschnitt des Einsatzes 14 ist mit einem Gewinde versehen, so daß er in einer Gewindebohrung 22 aufgenommen werden kann. Wenn der Einsatz 14 vollständig in die Bohrung 20 eingesetzt ist, berührt er nach innen vorspringende Flansche 26. Bohrungen 28 im unteren Abschnitt des Einsatzes 14 nehmen ein Werkzeug auf, das das Einsetzen des Einsatzes 14 in das Gehäuse erleichtert. Ein ringförmiger Schlitz im Einsatz 14 wirkt mit der Wand der Bohrung 20 zusammen, um einen ringförmigen Hohlraum 30 festzulegen. Eine Axialbohrung 34 im Einsatz 14 nimmt einen Führungskonus und eine Größe bestimmende Extrusionsform bzw. Düse auf, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt sind. Eine Vielzahl von radial angeordneten Verbindungsöffnungen 32 ist zur Verbindung des Hohlraumes 30 mit der Bohrung 34 vorgesehen.

Gemäß Fig. 2 weist der Halterungseinsatz 14 eine Schulter 36 zur Aufnahme eines Flansches 38 auf, der vom oberen Abschnitt des Führungskonus 40 absteht. Ein nach innen abstehender Flansch am unteren Abschnitt des Einsatzes 14 ergibt einen Sitz 42 zur Lagerung der größenbestimmenden Extrusionsform bzw. Düse 44. Der Führungskonus 40 hat die Form eines Trichters mit einer in Längsrichtung konisch verlaufenden Öffnung 46 und einer konisch zulaufenden Außenwand 48, die zusammen mit der Bohrung 20 eine Ringkammer 60 bildet. Eine zylindrische Öffnung 50 ist an dem Boden des Führungskonus 40 angeordnet. Der Düsenkörper 44 weist eine konisch zulaufende, in Längsrichtung befindliche Öffnung 52 auf, die sich bis zu der Bodenfläche derselben erstreckt, um eine die Größe bestimmende öffnung 54 festzulegen. Die Größe der Öffnung 54 wird durch verschiedene Parameter bestimmt einschließlich der Größe einer Faser 56, die mit einem überzug zu versehen ist, von der Dicke des gewünschten Überzugs und von dem speziell verwendeten Überzugsmaterial. Die Spitze 58 der Öffnung

130035/0366

ist vorzugsweise innerhalb der konisch zulaufenden Öffnung 52 angeordnet, die zusammen mit dem benachbarten Abschnitt des Konus 40 einen Kanal 64 bildet, überzüge werden auch zufriedenstellend durch eine Ausführungsform aufgebracht, bei der die Spitze 58 des Führungskonus 40 über der Spitze der die Größe bestimmenden Düse 44 liegt. Die Forderung für eine zufriedenstellende Operation scheint zu sein, daß das Überzugsmaterial in die den überzug erzeugende Vorrichtung in einen solchen Bereich entlang des Führungskonus 40 eingeführt wird, daß das Überzugsmaterial über die Spitze 58 in Richtung auf die die Größen bestimmende öffnung 54 fließt.

Die Größe der öffnung 54 läßt sich auf folgende Weise bestimmen: Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurde zum Aufbringen von drei unterschiedlichen Arten von Überzugsmaterial verwendet, nämlich Silikon-,Urethan-, Acrylat- und Lack-Überzüge. Für jede Materialart besteht ein lineares Verhältnis zwischen der Überzugsdichte und dem Durchmesser der die Größe bestimmenden öffnung, während die anderen Prozeßparameter, wie Faserdurchmesser und Ziehgeschwindigkeit, konstant bleiben. Nach Auswahl eines bestimmten Uberzugsmaterials kann eine bestimmte Größe einer Fasernit zwei Düsen unterschiedlicher Öffnungsgrößen beschichtet werden und das resultierende lineare Verhältnis zwischen der Überzugsdichte und der Öffnungsgröße grafisch aufgezeichnet werden. Danach kann die erforderliche Größe der Öffnung der Düse für jede gewünschte Uberzugsdicke aus der linearen grafischen Darstellung erhalten werden.

Der Zweck des Führungskonus 40 besteht darin, eine Oberfläche zu schaffen, über die das Uberzugsmaterial 62 gleichmäßig fließen kann, bevor es die Faser 56 berührt, wenn sie durch die Öffnung 50 austritt.

130035/0366

Der Föhrungskonus 40 kann sich in die öffnung 52 über eine Distanz erstrecken, die ausreicht, damit das Überzugsmaterial 62 den Kanal 64 ausfüllt und von der Spitze 58 in Richtung auf die Öffnung 54 fließt. Jedoch sollte er sich nicht in die Öffnung 52 über einen solchen Umfang hinein erstrecken, daß ein nicht ausreichender Betrag an Material 62 durch den Kanal 64 fließen kann, um einen gleichmäßigen, nicht unterbrochenen überzug auf der Faser 56 zu schaffen. Wenn diese Bedingungen vorliegen, wird eine Vertiefung 66 des Überzugsmaterials (vgl. Fig.2), die durch die Bewegung der Faser hervorgerufen wird, in der öffnung 52 zentriert, wodurch eine Zentrierung der Faser in dem Überzugsmaterial hervorgerufen wird. Ein einziger Führungskonus wurde zufriedenstellend verwendet, um Überzugsmaterialien mit Viskositäten im Bereich von 10 bis 500 Poise (1 bis 50 Nsm" ) mit einer Dicke zwischen 3 und 300 pm auf Fasern mit einem Durchmesser von 125 pm aufzubringen.

Die Öffnung 50 sollte groß genug sein, um ein Abschleifen der Faser 56 während der Beschichtungsoperation zu verhindern. Die Hauptfaktoren, die bei der Bestimmung des Durchmessers der öffnung 50 berücksichtigt werden mUssen, sind die Länge derselben, der Durchmesser der Faser und der maximale Betrag der Neigung, welcher die Vorrichtung zur Herstellung des Überzuges voraussichtlich ausgesetzt wird. Ein Durchmesser von 0,635 mm der Öffnung wurde als zufriedenstellung für die Herstellung eines Überzuges an Fasern mit einem Durchmesser von 125 pm festgestellt, wobei die Länge der öffnung 50 bis etwa 3,8 mm beträgt.

Eine Anordnung zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen einer Schicht aus Uberzugsmaterial auf eine optische Wellenleiter-Faser wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. Die Faser 56 wird durch Zugelemente bzw. Zugrollen 72 vom Ofen 74 gezogen. Das Gehäuse 12 der Vorrichtung zur Herstellung des Überzugs

130035/0366

ist zwischen dem Ofen 24 und den Ziehrollen 72 montiert, so daß eine gezogene Faser normalerweise durch die öffnungen 50 und 54 hindurchgeht. Wie es allgemein bekannt ist, wird eine nicht dargestellte Einrichtung zwischen dem Gehäuse 12 und den Ziehrollen 72 verwendet, um die gezogene Faser Hitze oder einem ultravioletten Licht zum Zwecke des Aushärtens des Uberzugsmaterials auszusetzen. Das Uberzugsmaterial wird in einem unter Druck stehenden Behälter 76 aufbewahrt. Eine geregelte Gasquelle 78 ist mit den Behälter 76 über einen Druckregler 80 verbunden, der zur Steuerung des Druckes innerhalb des Behälters 76 dient. Ein Gas, das keine nachteilige Wirkung auf das Beschichtungsmaterial hat, sollte hierbei verwendet werden, beispielsweise Luft, Edelgas oder dergleichen. Der Gasdruck im Behälter 76 wird durch ein Meßgerät 82 angezeigt. Eine Leitung 84, in der sich ein Ventil 86 befindet, verbindet den Behälter 76 mit den Einlaßöffnungen 18 der den überzug herstellenden Vorrichtung. Die Rohre zur Zufuhrung des Überzugsmaterials, das Ventil 86 und der Behälter 76 und die Bauelemente zur Bildung des Überzuges, wie beispielsweise der Führungskonus 40, die Düse 44 und der Einsatz 14, müssen aus Materialien, wie beispielsweise Metall, Kunststoff oder dergleichen, hergestellt sein, wobei dieses Material das spezielle Überzugsmaterial nicht nachteilig beeinflusst, das aufgebracht werden soll.

Wenn eine vertikale Faser-Zieheinheit verwendet wird, wird die Vorrichtung 12 zur Herstellung des Überzuges am Beginn derart ausgerichtet, daß die Achse der öffnung 50 im wesentlichen parallel zur Faser 56 steht. Bei geschlossenem Ventil 86 wird die Faser durch die Öffnungen 50 und 54 verbracht und wird von den Ziehrollen 72 erfasst. Die den überzug formende Vorrichtung wird von einer X-Y-Positioniereinheit 88 bewegt, bis die gezogene Faser im wesentlichen in der Mitte der öffnung 54 zu liegen kommt. Das Ventil 86 wird geöffnet

130035/0366

und der Regler 80 eingestellt, damit das Uberzugsmaterial unter Druck durch die Einlaßöffnungen 18 in den Hohlraum 30 zugeführt wird. Das Überzugsmaterial fließt dann in die Kammer 60 über die Verbindungsöffnungen 32. Da das Überzugsmaterial durch den konischen Kanal 64 fließt, trennt es sich von der Spitze 58, wodurch eine konisch geformte Oberfläche oder Vertiefung 66 gebildet wird, die in einem Abschnitt 68 endet, an welchem das Überzugsmaterial mit der Faser 56 in Berührung kommt,, wenn sie in Richtung eines Pfeiles 70 gezogen wird. Es hat sich gezeigt, daß ein niedriger Wert des Überzugskonzentrizitätsverhältnisses (CCR), der durch die maximale Überzugsdicke, dividiert durch die minimale Uberzugsdicke, bei einem gegebenen Querschnitt bestimmt ist, nur dann erreicht werden kann, wenn der Bereich 68 irgendwo zwischen der Spitze 58 und der Öffnung 54 gebildet ist.

Der Druck, mit welchem das Uberzugsmaterial 62 zugeführt wird, wird anfänglich auf einen Wert eingestellt, der geringer als der Betriebsdruck ist, so daß der Bereich 68 des Kontaktes zwischen dem Überzugsmaterial und der Faser nicht in die konisch zulaufende Öffnung 52 hineinfällt. Dies wird als Starvationsbedingung (Verringerung der Zuführung des Uberzugsmaterials) bezeichnet und durch Unterbrechungen des Uberzugsmaterials und "Beading" (Wulstbildung) begründet, wie in Fig. 2a gezeigt ist. Der Druck wird dann erhöht, bis ein gleichmäßiger, kontinuierlicher Überzug beobachtet wird. Dies wird als der minimale stabile Druck bezeichnet. Wenn alle Betriebsbedingungen unverändert bleiben, könnte der Druck auf dem minimalen stabilen Wert bleiben. Der minimale stabile Druck für einen gegebenen Führungskonus, eine Düse, einen Faserdurchmesser und Überzugsviskosität ändert sich jedoch direkt mit der Geschwindigkeit, mit der die Faser gezogen wird. Um zu gewährleisten, daß das Aufbringen des Überzuges nicht intermittierend wird, wenn die Ziehgeschwindigkeit ansteigen sollte, soll

130035/0366

der Zufuhrungsdruck um einen Faktor über den stabilen Minimaldruck erhöht werden. Für den gesamten Bereich der Stärke des Überzuges, der versucht wurde, d.h. für Überzugsstärken von 3 pm bis 300 pm, hat sich ein Betriebsdruck ergeben, der zwischen dem 1,0- und 1,4-fachen des minimalen stabilen Drucks liegt. Der bevorzugte Betriebsdruckbereich wurde zwischen dem etwa 1,15- und 1,3-fachen des minimalen stabilen Drucks festgestellt. In einem Druckbereich zwischen dem 1,0- und 1,4-fachen des minimalen stabilen Druckes existiert der Bereich 66 zwischen der Spitze 58 und der Öffnung 54, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Innerhalb dieses Druckbereiches besteht eine Stabilitätsbedingung, bei der sich der Wert CCR an 1,0 annähert. Werte für CCR um 1,1 und darunter wurden routinemäßig erreicht. Wenn der Druck auf mehr als das 1,4-fache des Starvationsdruckes erhöht wurde, beginnt sich der Wert CCR zu erhöhen, da sich der Bereich 68 an die Spitze 58 nähert. Wenn der Bereich 68 die Spitze 58 erreicht und das Überzugsmaterial beginnt, in die öffnung 50 zu fließen, wie dies in Fig.2b gezeigt ist, besteht ein Zustand von Instabilität, da der Überzugsmaterialfluß an dem Punkt der Berührung mit der Faser 56 turbulent wird. Dieser turbulente Zustand ruft nicht akzeptierbare Werte für CCR hervor, d.h. der überzug ist nicht länger im wesentlichen konzentrisch gegenüber der Faser.

Grafische Darstellungen der Überzugskonzentrizität als Funktion des Druckes im Behälter 76 sind in Fig. 4 für zwei unterschiedliche Überzugsdicken gezeigt. Beide Kurven nach Fig. 4 wurden während des Aufbringens eines im Handel verfügbaren Silikonüberzugsmaterials erzeugt, das als General Electric 670RTV bekannt ist und auf eine Glasfaser aufgebracht wurde, deren Außendurchmesser etwa 125 pm betrug. Die Kurve 90 bezieht sich auf eine Überzugsdicke von 75 pm und die Kurve 92 auf eine Überzugsdicke von 95 pm. Die Arbeitsparameter für das

130 035/0366

Aufbringen dieser beiden überzüge werden nachfolgend im einzelnen beschrieben. Die Punkte für den minimalen stabilen Druck für die Abläufe, die durch die Kurven 90 und 92 dargestellt sind, sind bei α bzw. b angedeutet.

Bei den folgenden Beispielen wurde ein Einsatz 14 verwendet, bei dem der Axialabstand zwischen Schulter 36 und Sitz 42 1,35 cm betrug. Die Abmessungen der beiden unterschiedlichen Führungskegel, die bei diesen Beispielen verwendet wurden, sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben, wobei auf Fig. 5 Bezug genommen wird. Die Abmessungen der drei unterschiedlichen, größenbestimmenden Düsen, die verwendet wurden, sind in Tabelle 2 unter Bezugnahme auf Fig.6 angegeben.

Tabelle 1 Typ Abmessungen des Führungskonus in mm (vgl. Fig.5)

ABCDEFGHI A 0.71 2.41 6.27 6.30 3.76 3.76 0.97 0.69 1.65 B 0.686 3.30 8.59 6.27 3.73 3.05 0.94 0.66 3.91

	Abmessungen	B	der	DUse	Tabelle	2	Fig	.6)	G	01	H	32
Typ	A	0,	C		in mm	(vgl.	F		2.	63	0.	41
	7.	0.	5.	97	D	E	2.	84	1.	93	0.	42
C	5.	0.	4.	22	0.48	4.45	2.	39	1.		0.
D	7.		5.	31	0.20	4.47	2.	77
E		,86		0.89	4.47
	.34	.97
	.38	.86
	.06

Bei jedem der folgenden Beispiele wurden die vorstehend angegebenen Einrichtungen verwendet, um überzüge auf Glasfaser-Wellenleiter mit einem Durchmesser von 125 um aufzubringen.

130035/0366

.:.. J. .:."^:"· 3042S68

- 16 Beispiel 1

In der den Überzug bildenden Vorrichtung ist ein Führungskonus vom Typ B und eine Düse vom Typ E installiert. Der Behälter 76 wurde mit einem SilikonUberzugsmaterial von der Art General Electric 670RTV gefüllt. Die Faser wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/Sek. gezogen. Die Faser wurde durch den Konus und die Düse gefädelt und von den Ziehrollen 72 erfasst. Eine Fernsehkamera wurde auf die Öffnung 54 gerichtet, so daß die Faser 56 darin Über einen Monitor beobachtet werden konnte. Die den überzug bildende Vorrichtung 12, die anfangs ausgerichtet worden ist, wurde durch die X-Y-Positioniereinheit 88 bewegt, bis die Faser auf dem Monitor mittig in der öffnung 54 angeordnet erscheint. Der Behälter 76, die Speiserohre 84 und die Vorrichtung 12 wurden auf weniger als 20 C gekühlt, um das Potlife (Topfzeit) des Silikonüberzugmaterials zu erhöhen. Kuhlwasser wurde durch die Bohrungen 16 im Gehäuse 12 zirkuliert und ein mit Wasser ummanteltes Speiserohr für das Überzugmaterial wurde verwendet, um das Speiserohr zu kühlen. Der Druckbehälter wurde dadurch gekühlt, daß er in ein Eisbad gesetzt wurde. An den Regler 80 wurde eine Stickstoffquelle 78 angeschlossen. Das Ventil 86 war geöffnet und der Regler 80 war derart eingestellt, daß der Druck langsam erhöht wurde, wodurch die Speiseleitungen für den überzug und die den überzug erzeugende Vorrichtung imstande waren, die Vorrichtung zu füllen und die Vorrichtung zur Bildung des Überzuges einen im Gleichgewicht befindlichen Fließzustand erreicht. Eine Starvationsbedingung existierte, bis der am Meßgerät 82 gemessene Druck Über 6 psi anzeigte, wobei zu diesem Zeitpunkt das Überzugsmaterial anfing, gleichmäßig und kontinuierlich die Faser zu überziehen bzw. zu beschichten. Dieser minimale stabile Druck ist durch den Punkt α in der Kurve 90 nach Fig.4 dargestellt. Der Druck wurde dann auf 7 psi (überdruck) erhöht und es wurde ein überzug mit einer Stärke von 74,6 ium auf die Faser auf-

130035/0366

gebracht. Der Wert CCR des Überzugs betrug 1,06.

Um die Verringerung des Wertes CCR bei einer Druckerhöhung über dem Betriebsdruck herauszufinden, wurde der Druck stufenweise auf 12 psi erhöht, wobei bei diesem überdruck der Wert CCR sich auf 1,7 verringert hatte. Die Erhöhung des Wertes CCR mit erhöhtem Druck ist durch die Kurve 90 dargestellt.

Beispiele 2 bis 5

Unterschiedliche Kombinationen des Führungskonus und der Düse wurden bei den folgenden Beispielen verwendet, wobei ein Silikon vom Typ General Electric 670RTV oder Dow Corning X3-9592 als Überzugsmaterial verwendet wurde. Das Material X3-9592 ist ein sehr viskoses und thixotropes Material, das ein Potlife von mehreren Tagen bei Raumtemperatur hat. Alle Arbeits- bzw. Betriebsbedingungen für die Beispiele 2 bis 5 sind die gleichen, wie dies hinsichtlich des Beispiels 1 angegeben ist, mit Ausnahme der in der Tabelle 3 angegebenen Werte.

Tabelle 3

Bei- Konus Düse Ziehge- Überzug- Mini- Betrieb Überzugs- CCR

spiel schwin- material maler dicke

digkeit stabiler (um) (m/s) Druck(psi)

5 91,5 1,09

6 55,3 1,03 3,5 89,9 1,19 4 95,6 1,22

* Bei den Beispielen 2 und 5 wurde ein 0,13 cm dickes scheibenförmiges Abstandseleraent zwischen dem Sitz 42 und der Düse 44 angeordnet, um die Spitze 58 weiter in die Öffnung 52 hineinragen zu lassen.

130035/0366

2*	A	D	0,5	X3-9592	4
3	B	C	0,43	GE670	5
4	B	D	0,3	GE670	3
5*	B	D	0,3	GE67O	3

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf einer Faser, insbesondere einer Glasfaser,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (14) für eine Düse bzw. Extrusionsform (44) bereitgestellt wird, wobei die Halterung (14) die größenbestinraende Düse (44) und einen Führungskonus (40) in einer in Längsrichtung auf Abstand angeordneten Beziehung aufnimmt,

daß die Düse (44) eine in Längsrichtung konisch zulaufende Öffnung (52) enthält, deren kleines Ende eine größenbestimmende Öffnung festlegt, wobei der Fuhrungskonus (40) eine Außenwand (46) hat, deren Spitze an einem großen Ende der konusförmig zulaufenden öffnung endet und wobei in dem Fuhrungskonus eine in Längsrichtung verlaufende öffnung ausgebildet ist, die an der Spitze endet, so daß der Abschnitt zwischen dem spitzen Ende der Außenwand und der konusförmig zulaufenden Öffnung einen Kanal bildet,

S/bi

130035/0366

daß die Faser (56) durch die in Längsrichtung verlaufende Öffnung des Führungskonus und die konusförmig zulaufende Öffnung der Düse (44) hindurchgeführt wird, daß ein überzugsmaterial in den Kanal von seinem neben dem Führungskonus (40) liegenden Ende eingeführt wird, damit das Überzugsmaterial über die Spitze des Führungskonus in Richtung auf die größenbestimmende Öffnung der Düse fließt, und daß der Speisedruck für das Überzugsmaterial derart gesteuert wird, daß das überzugsmaterial die Faser (56) in einem Bereich berührt, der zwischen der Spitze der Außenwand des Führungskonus und der Größen bestimmenden öffnung der Düse (44) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerung des Speisedrucks für das Überzugsmaterial der Speisedruck am Beginn auf einen Druck innerhalb des Starvations-Druckbereiches eingestellt wird, daß der Speisedruck auf einen unteren stabilen Wert erhöht wird,bei dem die Starvation gerade aufhört und daß anschließend der Speisedruck auf einen Betriebsdruck über dem unteren stabilen Wert erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck auf weniger als das 1,4-fache des minimalen stabilen Drucks eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einstellung des Speisedruckes auf einen Wert über dem unteren stabilen Wert der Speisedruck auf einen Wert im Bereich des 1,15 bis 1,3-fachen des unteren stabilen Wertes eingestellt wird.

130035/0366