CS264638B1

CS264638B1 - Způsob výroby optického vlákna typu křemen polymer

Info

Publication number: CS264638B1
Application number: CS876660A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Drsc Gotz; Gabriela Ing Csc Kuncova; Milos Ing Hayer; Marie Ing Csc Pospisilova
Original assignee: Gotz Jiri; Kuncova Gabriela; Hayer Milos; Marie Ing Csc Pospisilova
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1989-08-14
Also published as: CS666087A1

Abstract

Způsob řeší problém výroby optického vlákna typu křemen polymer se sekundární ochranou tvořenou vytvrditelnou polymerní pryskyřici. Při způsobu výroby se nejprve z křemenné tyče vytáhne křemenné vlákno o průměru 100 až 1 000 /tm, nanese se na něj primární vrstva silikonového polymeru o tlouštce 50 až 100 /tm, která se vytvrdí při teplotě 200 až 500 °C. Na takto vytvoře nou primární vrstvu se jako sekundární vrstva nanese vytvrditelná polymerní pryskyřice o tloušřce 100 až 500 /tm a vytvrdí se UV zářením.

Description

Vynález se týká způsobu výroby optického vlákna typu křemen polymer za sekundární ochranou z UV zářením vytvrditelného polymeru.

Dosud známá optická vlákna typu křemen polymer jsou chráněna primárním optickým obalem, kterým je nejčastěji dimethylpolysiloxan, jenž se však vzhledem ke své nízké strukturní pevnosti snadno poškodí. Je třeba ho proto chránit před mechanickým poškozením nanesením další vrstvy polymeru, který je tvrdší a pevnější. Tato ochranná vrstva je obvykle tvořena termoplastem naneseným extruzí a€ už v průběhu tažení nebo mimo tažnou linku. Vrstva termoplastického polymeru polyamidu, teflonu, polyethylenu nebo polypropylenu nanášená extrozi tak poskytuje vláknu dostatečnou mechanickou ochranu.

Nevýhodou nanášeni polymeru sekundární ochrany extrudem při tažení vlákna, které vyžaduje přesné sladění chodu extrudu a procesu těžení, je skutečnost, že dochází k velkým ztrátám při začátku tažení, než se podaří optimálně sladit nanášení primární i sekundární ochrany. Nanášeni sekundární ochrany termoplastem mimo tažnou linku může vést k dodatečnému nárůstu optických ztrát mikroohyby, které je způsobeno zaprášením primárního silikonového obalu při převíjení.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby optického vlákna typu křemen polymer podle vynálezu, při kterém se nejprve z křemenné tyče vytáhne křemenné vlákno o průměru 100 až 1 000 jim, nanese se na ně primární vrstva silikonového polymeru o tlouštce 50 až 100 jim, která se vytvrdí při teplotě 200 až 500 °C. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na primární vrstvu se nanese jako sekundární vrstva vytvrditelná polymerní pryskyřice o tlouštce 100 až 500 jim a vytvrdí se UV zářením.

Výhodou způsobu podle vynálezu je skutečnost, že sekundární ochrana tvořená vytvrditelnou polymerní pryskyřicí může být nanášena bezprostředně po nanesení primární ochrany při tažení vlákna mimo tažnou linku. Vrstva prepolymeru je okamžitě po nanesení vytvrzena UV světlem. Mechanické vlastnosti pryskyřice po vytvrzení se pohybuji v tomto rozmezí: modul pružnosti 300 až 1 500 MPa, prodloužení 5 až 30 í, pevnost 5 až 40 MPa, teplota skelného přechodu je větší než 50 °C.

Srovnání relativního vzrůstu optických ztrát vlákna se sekundární ochranou z různých materiálů je patrné z připojeného vyobrazení, toto však vynález nijak neomezuje.

Na obrázku jsou znázorněny křivky relativního vzrůstu optických ztrát vlákna typu PCS (průměr křemenného vlákna 200 jim, průměr silikonového obalu 380 jim) se sekundární ochranou, nanášenou extrudem a tvořenou Tefzelem, westamidem (PA 12), polyethylenem (PE), dimethylpolysiloxanem (Si) a dále je zde znázorněna křivka relativního vzrůstu optických ztrát vlákna se sekundární ochranou tvořenou UV světlem vytvrditelnou pryskyřicí. Vzrůst optických ztrát je sledován v závislosti na snižování teploty, přičemž na obrázku jsou následující křivky: křivka 2 Tefzelu, křivka 2 Westamidu, křivka 3 polyethylenu, křivka 2 UV světlem vytvrditelné pryskyřice a křivka 2 dimethylpolysiloxanu.

Způsob výroby a vlastnosti vláken typu PCS se sekundární ochranou z UV vytvrditelné polymerní pryskyřice je osvětlen na příkladech, které však vynález nikterak neomezují.

Přikladl

Bylo taženo křemenné vlákno průměru 200 jim ^z křemenné tyče (syntetický křemen Sprasil F) průměru 10 mm. Ohřev tyče byl prováděn v grafitové odporové peci na teplotu 2 050 °C. Rychlost tažení vlákna regulovaná zpětnou vazbou mezi bezkontaktním měřičem průměru a tažným zařízením byla cca 15 m/min. 50 cm pod výstupem vlákna z grafitové odporové pece byla nanášena vrstva 80 jim silikonového polymeru primární polymerní ochrany, která byla vytvrzena průchodem 30 cm dlouhou pecí vyhřívanou na 300 °C. 20 cm pod touto vytvrzovací pecí bylo umístěno další nanášecí zařízení s epoxiakrylátovým prepolymerem viskozity 5 Pa.s. Průchodem tryskou byla nanesena vrstva epoxiakrylátu silná 60 jim ^a vytvrzena ozářením 4 výbojkami RVIF 400 W (výrobce Tesla Holešovice). Epoxiakrylátová pryskyřice měla po vytvrzení tyto vlastnosti: modle pružnosti 1 500 MPa, prodloužení 15 %, pevnost 36 MPa, Tg 58 °C. Optické vlákno tažené z křemenné tyče tímto způsobem mělo útlum při vlnové délce lambda = 810 nm při 20 °C alfa = = 30 dB/km. Při ochlazení na -40 °C útlum vlákna vzrostl na 41 dB/km. Vzrůst útlumu vlákna typu PCS se sekundární ochranou z epoxiakrylátové pryskyřice při ochlazování je nižší než u vláken stejného typu se sekundární ochranou z Tefzelu, nylonu 12 nebo polyethylenu nanášenou extrůdem.

Příklad 2

Bylo taženo křemenné vlákno průměru 400 /ím z křemenné tyče (syntetický křemen Suprasil Wl) průměru 14 mm. Ohřev tyče byl prováděn v grafitové odporové peci na teplotu 2 050 °C. Rychlost tažení vlákna regulovaná zpětnou vazbou mezi bezkontaktním měřičem a tažným zařízením byla cca 18 m/min. 60 cm pod výstupem vlákna z grafitové odporové pece byla nanášena vrstva 60 /im silikonového polymeru primární ochrany, která byla vytvrzena průchodem 30 cm dlouhou pecí vyhřívanou na 270 °C. 30 cm pod touto vytvrzovací pecí bylo umístěno další nanášeci zařízení s epoxiakrylátovým prepolymerem viskozity 4 Pa.s. Průchodem tryskou byla nanesena vrstva epoxiakrylátu silná 40 jim a vytvrzená ozářením 4 výbojkami RVI 400 W (výrobce Tesla Holešovice). Epoxiakrylátová pryskyřice měla po vytvrzení tyto vlastnosti: modul pružnosti 1 035 MPa, prodloužení 18 %, pevnost 38 MPa, Tg 60 °C. Vytažené vlákno bylo použito k přenosu energie z Nd:YAG laseru o výkonu 90 W.

Příklad 3

Bylo taženo křemenné vlákno průměru 200 >im z křemenné tyče (syntetický křemen Suprasil F) průměru 12 _/um. Ohřev tyče byl prováděn v grafitové odporové peci na teplotu 2 050 °C. Rychlost tažení vlákna regulovaná zpětnou vazbou mezi bezkontaktním měřičem průměru vlákna a tažným zařízením byla cca 30 m/min. 1 m pod výstupem vlákna z grafitové odporové pece byla nanášena vrstva 80 ^um silikonového polymeru primární polymerní ochrany, která byla vytvrzena průchodem 60 cm dlouhou peci vyhřívanou na 350 °C. Vlákno s primární polymerní ochranou bylo navinuto na cívku. Po skončení tažení byla cívka s vláknem umístěna na horní plošině tažného zařízení. Vlákno bylo odvíjeno rychlostí 15 m/min. Průchodem tryskou byla nanesena vrstva epoxiakrylátu silná 60 _/um a vytvrzena ozářením 4 výbojkami RVI 400 W (výrobce Tesla Holešovice). Epoxiakrylátová pryskyřice měla po vytvrzení tyto vlastnosti: modul pružnosti 690 MPa, prodloužení 30 %, pevnost 28 MPa, Tg 58 °C.

Claims

Způsob výroby optického vlákna typu křemen polymer se sekundární ochrannou vrstvou, při kterém se z křemenné tyče vytáhne křemenné vlákno o průměru 100 až 1 000 ^jum, nanese se na ně primární vrstva silikonového polymeru o tloušEce 50 až 100 /im, která se vytvrdí při teplotě 200 až 500 °C a na kterou se nanese sekundární vrstva, vyznačená tím, že na primární vrstvu se nanese jako sekundární vrstva UV zářením vytvrditelný prepolymer o visko· zitě 2 až 10 Pa.s, například epoxiakrylátová, uretanakrylátová nebo polybutadienakrylátová pryskyřice, o tloušEce 10 až 500 ^m a vytvrdí se UV zářením.