HUT74936A - Optical cable-filar and composition for forming those plating - Google Patents

Description

Optikai kábelér és anyagkeverék annak bevonatának kialakítására

A találmány tárgya optikai kábelér, amely 0,08 és 0,34 közötti numerikus apertúrájú optikai szálat és az optikai szál külső felületén kialakított állandó jellegű védő bevonatot tartalmaz, ahol a védő bevonat Shore-D keménysége legalább 65. Tárgya 5 továbbá a találmánynak anyagkeverék optikai kábelér bevonatának kialakításához. Eljárást is javasolunk ilyen védő bevonattal ellátott optikai szállal kialakított optikai kábelér előállítására. A védő bevonat az optikai kábelér kábelrendszerbe való beillesztésekor szükséges védelmet szolgálja.

Az üvegszál alapú távközlési rendszerekben az üvegszálakat tartalmazó ká10 belereket szokás szerint védő bevonattal látják el, amelyet közvetlenül húzás után visznek fel a felületre és feladata az üvegszál felületének védelme a szereléskor és alkalmazás közben előforduló kémiai és/vagy mechanikai jellegű károsító hatások ellen. Az üveg anyagú optikai szálak különösen érzékenyek a különböző károsító hatásokkal szemben, amelyek hatása abban jelentkezik, hogy az optikai szál mechanikai 15 szilárdsága leromlik és így élettartamuk törés miatt jelentősen lerövidülhet.

Az ismert megoldások szerint a védő bevonatot többféle módon készítik el. így a GB-A 2,096,353 Isz. angol szabadalmi leírás szerint puffer jellegű bevonatot és köpenyt alkalmaznak. A puffer jellegű bevonat az optikai szál felületére kerül, azt hőre keményedö epoxi műgyantából készítik el és rugalmassági modulusa kb. 2000 MPa 20 értékű. Erre egy második, szilikongumi alapú rugalmas anyagú réteg kerül, amelynek rugalmassági modulusa 2 és 5 MPa között van. Javasolják egy harmadik, poliamid gyanta alapú, 1500 MPa körüli rugalmassági modulussal jellemzett harmadik bevonati réteg alkalmazását is. Az optikai szál felületére kerülő réteg csak érintkezik, de szorosan nem kapcsolódik az optikai szál anyagával, ilyen rendeltetése nincs.

Az EP-A 405,549 számon közzétett európai szabadalmi leírás az optikai szál felületére kerülő merev védő bevonat alkalmazását javasolja. Ez a védő bevonat a

83637-3662/NE-Ko

-2felületre szorul, gyakorlatilag zsugorkötést biztosít. Ez a réteg sem kapcsolódik az optikai szál anyagával.

A Chemical Abstracts 97. kötetében 42968E számon olyan optikai kábelért írnak le, amelyet hőre keményedö műgyantával borítanak, különösen epoxi alapú gyantával. A belső rétegre ütés hatását abszorbeáló réteg kerül, például szilikon alapú gyanta és az abszorbeáló réteget szerkezeti erősítést biztosító bevonattal veszik körbe, például nylon anyagú réteggel. A belső réteg ez esetben is csak érintkezik, anyagában nincs összekötve az optikai szállal. Ugyancsak epoxi gyantás szilikonos védő réteg alkalmazása ismerhető meg az ECOC-83 konferencia anyagából (Ninth European Conference on Optical Communication, 1983. október 23., 377 - 340. oldal).

A JP-A 58-204,847 számú japán közzétételi irat nagy szilárdságú bevonattal ellátott optikai szálakat mutat be, ahol a bevonat anyaga epoxi gyantára épül, például dián-diglicidii-éter gyantára és fenol-novolak-poliglicidil-éter gyantára. Ez a védő bevonat a gyártás utáni igénybevételek elleni védelemre szolgál, az optikai szál anyagával szorosan nem kapcsolódik.

Az optikai kábel létesítése során, amikor az egyik optikai szálat a másik optikai szállal összekapcsolják, illetve az optikai kábelereket megfelelő csatlakozó közbeiktatásával további optikai kábelerekkel kötik össze, hagyományosan minden bevonati réteget eltávolítanak, így az üvegfelületet feltárják. Az üvegfelületet törléssel letisztítják, ehhez alkoholba, például izopropil-alkoholba mártott puha anyagú kendőt használnak. Ezt követően az optikai szálat megfelelő csatlakozó járatba vagy csatlakoztató eszközbe illesztik, helyzetét ragasztóval, például epoxi gyantás forró ömledékkel rögzítik, esetleg akril alapú ragasztót használnak. A ragasztó megkeményedése (vagy lehűlése) során az optikai szál szabad végét letisztítják és ezzel a csatlakoztatási műveletet befejezik.

A csatlakoztatási műveletek során az optikai szál rendkívüli mértékben érzékeny. Az első veszélyt a tisztító szerszámok jelentik, a külső bevonatoknak a csupaszítás során történő eltávolításához használt szerszámok a felületet megkarcolhatják. A csupaszítással szabaddá tett felületű optikai szál minőségét a lokális környezeti hatások tovább ronthatják. Különösen a vízgőz és a por jelent veszélyt. A víz kémiai reakciók révén a felület minőségét leronthatja, míg a por súroló hatást fejt ki az üveg felületére. Mindkét jelenség az optikai szál minőségének, tartósságának leromlásához vezet. Nem véletlen, hogy az optikai szálas rendszerekben a legtöbb meghibásodás a csatlakozási helyeknél fordul elő.

A csatlakoztatás során fellépő veszélyforrásokkal szembeni védelemre az US-A 4,973,129 Isz. US szabadalmi leírás ad kitanítást. A szabadalmi leírás szerint olyan

P 96 01291

-3• · ·· « • · ·· ··· · • ··

R ·· • ·« •·· optikai kábelért kívánnak megvédeni, amelynél legalább 65 értékű Shore-D keménységű gyantás kompozíciót használnak az optikai szál üvegfelületére, és az optikai szál numerikus apertúrája legalább 0,35 értékű. A Shore-D keménységet a japán ipari szabvány szerint szobahőmérsékleten határozzák meg. A gyantát felvitele után megkeményítik, ezzel primer bevonatot alakítanak ki, amelyet a csatlakoztatási műveletek során nem kell az optikai szál felületéről leválasztani. A primer réteg a csatlakoztatási folyamatban és ezt követően az optikai szál felületén marad, azt a továbbiakban is különböző károsító hatásokkal szemben védi. A szabadalmi leírás szerint a megoldás csak olyan optikai szálaknál használható, amelyeknél a numerikus apertúra értéke legalább 0,35, de ennél inkább több, mivel az optikai szál kemény gyantával történő bevonása során mikroméretű meghajlások következnek be, amelyek a jeltovábbításban veszteséget okoznak. Ha a numerikus apertúra értéke 0,35 alatt van, a tapasztalat szerint a mikroméretű meghajlások miatti veszteségek olyan nagy értéket érhetnek el, aminek következtében az optikai távközlés gyakorlatilag lehetetlenné válik. Ha az optikai szál numerikus apertúrája legalább 0,35, a mikroméretű meghajlások által okozott veszteségek problémáját elhanyagolhatónak lehet tekinteni.

Az optikai szálas távközlési rendszerekben a 0,35-nél nem kisebb numerikus apertúrával jellemzett optikai szálak alkalmazása árproblémák miatt előnytelen. A numerikus apertúra azt a beesési szöget jelenti, amely mellett az optikai szál a fényt befogadja és továbbítja. A távközlésben a legalább 0,35 értékű numerikus apertúrát mutató optikai szálak különösen az adatátviteli és más nagy sávszélességű alkalmazásokban bizonyultak előnytelennek, mégpedig két oknál fogva: (1) az optikai szál információhordozó kapacitása korlátos és (2) a létező szabványosított távközlési szálakkal, amelyekre szokványosán a legfeljebb 0,29 értékű numerikus apertúra jellemző, inkompatibilitási problémák lépnek fel. Az optikai szál információhordozó kapacitását általában a sávszélességgel határozzák meg. A sávszélesség annak a maximális ütemnek a mértéke, amely mellett optikai szálon információt lehet továbbítani, egysége általában MHz.km. A sávszélesség a numerikus apertúrával fordítottan arányosan változik, mivel a magasabb rendű módusok (ezek a beeső fény nagyobb szögeinek felelnek meg) az optikai szálban hosszabb úthosszái jellemezhetők, aminek eredménye az impulzusok kitágulása vagy diszperziója. Az optikai kábelér által okozott korlátozott sávszélesség akkor jelentkezik, amikor az ilyen szálon át továbbított egyedi impulzusok a diszperzió miatt egymástól nem különböztethetők meg. Ezért minél nagyobb egy optikai szál numerikus apertúrája, annál kisebb a szálhoz rendelhető sávszélesség, vagyis ennek megfelelően az információhordozó kapacitás. A kereskedelmi forgalomba kerülő optikai szálak jellemzően legfeljebb 0,29 értékű numerikus

P 96 01291 ····

-4apertúrával jellemezhetők. Az ilyen, széles körben használatos és elterjedt optikai szálakkal összehasonlítva a legalább 0,35 értékű numerikus apertúrával jellemzett optikai szálaknál az információhordozó kapacitás rosszabb, egy adott időtartamban kevesebb információt lehet átvinni és ezért az ilyen szálak alkalmazását kedvezőtlennek tartják.

Az inkompatibilitási problémák akkor jelentkezhetnek, amikor két optikai kábelért egymáshoz kell illeszteni, illetve egymással össze kell kapcsolni. Ebben a vonatkozásban igen fontos az, hogy a csatlakoztatási pontban a jelcsillapítás mértékét minimalizáljuk. Ha a két optikai szál közül az egyik nagyobb, a másik kisebb numerikus apertúrával jellemezhető, a numerikus apertúrát túllépő szöget mutató fénysugarakat az optikai szálak elnyelik. A fényhordozó kapacitás az optikai szálaknál a numerikus apertúra négyzetével arányos. így a fény által hordozott teljesítmény mintegy 38 %-a elvész, ha például 0,35 értékű numerikus apertúrájú optikai szálat 0,275 értékű numerikus apertúrával jellemzett optikai szállal kapcsolunk össze. Ez elfogadhatatlan mértékű teljesítménycsökkenést és információveszteséget jelenthet.

A fentiek alapján megállapítható, hogy nagy igény van olyan optikai kábelerek kidolgozására, amelyek az optikai szál csatlakoztatás alatti védelmét megfelelő módon biztosítják és egyúttal lehetővé teszik legfeljebb 0,35 értékű numerikus apertúrával jellemzett optikai szálak alkalmazását.

Feladatunknak tekintjük olyan kábelér kidolgozását, amely a numerikus apertúra kívánt tartományában képes a szükséges mechanikai szilárdságot biztosítani és ezzel megnövelt élettartamú kapcsolatot biztosít optikai szálak között.

A kitűzött feladat megoldásaként olyan optikai kábelért dolgoztunk ki, amely 0,08 és 0,34 közötti numerikus apertúrájú optikai szálat és az optikai szál külső felületén kialakított állandó jellegű védő bevonatot tartalmaz, és a találmány szerint a védő bevonat, amelynek Shore-D keménysége legalább 65, a) (I) szerkezeti képlettel jellemzett epoxi funkcionális polisziloxánt, ahol a és b aránya mintegy 1 : 2 és mintegy 2 : 1 között van, míg R jelentése 1-3 szénatomszámú alkilcsoport, valamint bü (II) szerkezeti képlettel jellemzett dián-A-diglicidil-éter alapú gyanta, ahol n értéke átlagosan 0 és 2 között van, továbbá b₂) (III) szerkezeti képlettel jellemzett cikloalifás epoxid, és b₃) (IV) szerkezeti képlettel jellemzett α-olefines epoxid közül választott legalább egy epoxi funkcionális összetevővel képzett keményített reakcióterméket, valamint c) az optikai szál és a védő bevonat felületét körbevevő puffért tartalmaz, ahol a puffer a védő bevonat mellett kialakított rugalmas réteget alkotó belső bevonatot tartalmaz és a belső bevonat rugalmassági modulusa 0,5 MPa és 20 MPa közötti értékű.

P 96 01291 • ·«···· ·· · · · ♦ · · ·· · ··

-5Megnövelt szintű védelmet biztosít a találmány szerinti optikai kábelérnek az a célszerű kiviteli alakja, amelynél a puffer a belső bevonattal érintkező, merev réteget alkotó külső bevonattal van kialakítva, ahol a külső bevonat rugalmassági modulusa

500 MPa és 2500 MPa közötti értékű. A védő bevonat általában előnyösen mintegy

8 pm és mintegy 23 pm közötti vastagságú réteget alkot.

A kitűzött feladat megoldását szolgálja az az anyagkeverék is, amely optikai kábelér bevonatának kialakításánál hasznos és amely epoxi funkcionális összetevővel van kiképezve. A találmány értelmében a bevonat kialakításához alkalmazott anyagkeverék lényegében (I) szerkezeti képlettel jellemzett polisziloxánból, ahol a és 10 b aránya mintegy 1 : 2 és mintegy 2 : 1 között van, míg R jelentése 1-3 szénatomszámú alkilcsoport, valamint (II) szerkezeti képlettel jellemzett dián-A-diglicidil-éter alapú gyanta, ahol n értéke átlagosan 0 és 2 között van, célszerűen 1-nél kevesebb, továbbá katalizátorból van kiképezve.

A védő bevonat előnyösen mind az optikai szállal, mind a puffer belső, rugal15 más rétegével ragasztott kapcsolatban álló szerkezeti elemet képez. A védő bevonat és a puffer ezért egységes bevonati szerkezetet hoz létre. A csatlakoztatás folyamatában elegendő a puffer eltávolítása, az optikai szál és a védő bevonata a csatlakoztatáshoz szolgáló részelemben elrendezhető és ott szükség szerint ragasztható. Ezt a lépést könnyíti meg az, hogy a védő bevonat és az optikai szál közötti kapcsolat erő20 sebb, mint a védő bevonat és a belső, rugalmas réteg közötti kapcsolat erőssége, ezért a puffért könnyen leválaszthatjuk az optikai szál felületéről, illetve a védő bevonatról.

A találmány elé kitűzött feladat megoldásaként optikai kábelér előállítására szolgáló eljárást is megalkottunk, amelynek végrehajtása során 0,08 és 0,34 közötti 25 numerikus apertúrával jellemzett optikai szálat készítünk, majd a találmány értelmében az optikai szál külső felületére célszerűen legalább 65, de inkább nagyobb Shore-D keménységet mutató védő bevonatot viszünk fel, amelynek anyagát az említett vegyületekkel hozzuk létre. Az eljárás szerint olyan puffer is kialakítható, amely az optikai szál és a védő bevonat felületét teljes mértékben körbeveszi, benne belső, rugal30 más és külső, merev réteg van.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra: a találmány szerinti szerkezetben létrehozott optikai kábelér keresztmetszete az optikai szál, a védő bevonat és a puffer feltüntetésével, a

2. ábra: az 1. példa szerint elkészített optikai szál dinamikus fárasztásos vizsgálatával nyert mérési eredmények (Weibull-eloszlás szerinti) grafikus ábrázolása, a

P 96 01291 • · · · · • ·

3. ábra: a 2., 3., 5. és 6. példa szerint elkészített optikai szál mikroméretü meghajlása- inak vizsgálatával nyert mérési eredmények grafikus ábrázolása, míg a

4. ábra: az 5. és 6. példa szerint elkészített optikai szál makroméretú meghajlásainak vizsgálatával nyert mérési eredmények grafikus ábrázolása.

A találmány értelmében 10 optikai kábelért készítettünk el, amelynek felépítését az 1. ábra mutatja. A 10 optikai kábelér középvonalában 12 optikai szál húzódik, amely körül 14 védő bevonat és 16 puffer van kialakítva. A 12 optikai szál alapvető részét ismert módon 12A mag és 12B borítás képezi. A 12A mag és a 12B borítás célszerűen üvegből készül, de az optikai szál adott esetben más anyagból is létrehozható. így a 12A mag anyaga lehet poli(metil-metakrilát), polisztirol, polikarbonát, az előzőek keverékei, az előzőek fluorozott vagy deutériumozott analógjai, fluor alapú polimerek és ezek keverékei, valamint szilikonok. A 12B borítás is készülhet üvegtől eltérő anyagból, például fluor alapú polimerből, fluor alapú elasztomerből vagy szilikonból. A 16 puffer a 12 optikai szálat hosszirányban körbevevöen van kialakítva, közöttük a 14 védő bevonat helyezkedik el. A 16 puffer célszerűen belső 18 rugalmas réteget és külső 20 merev réteget tartalmaz. A belül elhelyezkedő 18 rugalmas réteg a 10 optikai kábelért mikroméretü meghajlások ellen védi, így egy veszteségforrást küszöböl ki, míg a külső, 20 merev réteg az alatta fekvő anyagot súrlódás, ledörzsölés és más mechanikai károsodás ellen óvja.

A találmány szerinti kábelér megvalósítása szempontjából másodlagos jelentőségű, hogy a 12 optikai szál numerikus apertúrája milyen értékű. Célszerű azonban, ha alapvetően a távközlésben fontos, legalább 0,08 és legfeljebb 0,34 értékű numerikus apertúrával jellemzett 12 optikai szálakat építsük be az újszerű, a találmány által javasolt szerkezetbe. A 12 optikai szál lehet egymódusú, vagyis a benne haladó fénysugár egyetlen útját biztosító szerkezetű vagy multimódusú szál, amelyben több különböző úton egymástól eltérő fénysugarak haladhatnak. Ha egymódusú 12 optikai szálat használunk, annak numerikus apertúrája célszerűen mintegy 0,11 és mintegy 0,20 között van. Ha viszont a 12 optikai szál anyaga multimódusú működést tesz lehetővé, a numerikus apertúra értéke célszerűen 0,26 és 0,29 között van.

A 14 védő bevonatot a 12 optikai szál külső felületéhez illesztjük, vagyis az a 12 optikai szál 12B borításának külső felületéhez kapcsolódik. A csatlakoztatási folyamat során a 16 puffért egy megadott hosszúságú szakaszon a 10 optikai kábelér végéről eltávolítjuk, így a 12 optikai szál az optikai csatlakozóba vagy a csatlakoztató eszközbe könnyen beilleszthető, ott rögzíthető. Eközben a 14 védő bevonat a 12 optikai szál külső felületén marad, vagyis a 12 optikai szált a csatlakoztatási műveletek során nem csupaszítjuk le teljesen, a 14 védő bevonat permanens módon a helyén

P 96 01291 • · · · * ······ «· · * • · · ·· · ··

-7marad. Ezzel a megoldással azt érjük el, hogy a 14 védő bevonat a 12 optikai szál felületét a csupaszító szerszám éles széleitől megóvja, a 16 puffer eltávolítása során a felület károsodása nem következik be és ugyanígy a csatlakoztatás, a rögzítés folyamatában további védelmet nyújt. A 14 védő bevonat ezen túlmenően a különböző külső kémiai és/vagy fizikai hatások ellen is védelmet nyújt, a környezetben levő vízgőz vagy por nem tudja az üveg felületét károsítani, hiszen azt nem csupaszítjuk le, ahhoz ezek az anyagok nem tudnak hozzáférni. A 14 védő bevonatot viszonylag nagy keménységű anyagból kell létrehozni, hogy a mechanikai erők és pusztító hatások ellen a 12 optikai szált védje. A 14 védő bevonat a szerelési műveletek során a 10 optikai kábelér védelmét kell, hogy szolgálja, olyan feltételeket kell teremtenie, amelyek mellett a 10 optikai kábelér jól kezelhető, tisztítható, felületéről a szükséges rétegek lehánthatók, maga a 10 optikai kábelér csatlakoztató eszköz belsejében úgy fogható meg, illetve rögzíthető, hogy ezzel a 12 optikai szál felületének károsodását elkerüljük. A 14 védő bevonatnak akkor is elegendően keménynek kell lennie a 12 optikai szálban bekövetkező optikai jelveszteségek megelőzése céljából, amikor a 10 optikai kábelért befogtuk és csatlakoztató eszközben rögzítettük, mégpedig annak révén, hogy kizárja a bevonattal ellátott 12 optikai szál radiális irányú elmozdulását a csatlakoztatásra szolgáló eszköz belsejében. A 14 védő bevonatnak elegendően keménynek kell lennie, tapasztalat szerint ez annyit jelent, hogy az ASTM D-2240 számú szabványban meghatározott módon anyagának Shore-D keménységére legalább 65-nek kell adódnia.

A legalább 65-öt elérő Shore-D keménységen kívül a 14 védő bevonat ideálisnak tekinthető akkor, ha

1) vízgőzzel, porral, más kémiai vagy mechanikai jellegű károsodást okozó anyagokkal, tényezőkkel szemben a 12 optikai szál üveg felületét védi,

2) felületi jellemzői olyanok, hogy a védő bevonat szorosan kapcsolódik a 12 optikai szál külső üvegfelületéhez, arról csak nehezen távolítható el és egyidejűleg a pufferrel gyengén kapcsolódik, vagyis a 14 védő bevonatot hordozó 12 optikai szál felületéről a 16 puffer könnyen lehántható anélkül, hogy a 12 optikai szál felületét károsítanánk, továbbá

3) erős kapcsolatot teremt a 12 optikai szálnak a csatlakoztató eszközben történő rögzítéséhez használt ragasztókkal.

A 14 védő bevonat kialakítható minden olyan anyagból, amely biztosítja egyrészt a Shore-D keménység legalább 65-öt elérő értékét és az előzőekben vázolt három feltételnek vagy legalábbis többségüknek eleget tesz. Mivel a találmány szerinti optikai kábelér felépítése független a 14 védő bevonat kialakításához alkalmazott

P 96 01291 • · · · · • · · · « ·

-8anyagoktól, ezért az utóbbi számos különböző anyagból hozható létre. így a találmány értelmében javasoljuk, hogy olyan epoxi funkcionális polisziloxánt használjunk, amelyre a (I) szerkezeti képlet jellemző és itt az a és b tényezők aránya legalább mintegy 1 : 2, de legfeljebb mintegy 2:1, továbbá R jelentése 1, 2 vagy 3 szénatomú alkilcsoport. Ilyen jellegű epoxi funkcionális polisziloxánt például az US-A 4,822,687 Isz. US szabadalmi leírás ismertet.

Egy további célszerű megvalósításban a 14 védő bevonat anyagában a (II) szerkezeti képlettel jellemzett dián-A-diglicidil-éter jellegű gyanta szerepel, ahol n értéke átlagosan 0 és 2 között van. Különösen előnyös, ha az n átlagos értéke 1-nél kisebb.

Az említett dián-A-diglicidil-éter jellegű gyanták kereskedelmi forgalomba került készítményként is beszerezhetők, így megemlíthetők a The Dow Chemical Co. D.E.R. 331 és D.E.R. 332 jelű termékei vagy a Shell Oil Co. Epon 828 márkanév alatt forgalomba hozott terméke. A 14 védő bevonatban a dián-A-diglicidil-éter jellegű gyanta részaránya 0 tömeg% és 20 tömeg% között lehet, míg az epoxi funkcionális polisziloxán a maradékot, tehát 80tömeg% és 100 tömeg% közötti részt képvisel. Az említett éter alapú gyanta tömeg%-a a 14 védő bevonatban 30 tömeg%-ot is elérhet, ha az epoxi funkcionális polisziloxánban az a és b együtthatók arányának felső határát 1,5: 1 értékre csökkentjük le, vagyis 1 :2 és 1,5 : 1 közötti arányokat biztosítunk. A 14 védő bevonat más összetevőket is tartalmazhat, például katalizátorokat, stabilizáló készítményeket, érzékenyítö anyagokat, stb. A fenti tömeg%-os értékek ezeket az összetevőket figyelmen kívül hagyva az epoxi funkcionális polisziloxán és a dián-A-diglicidil-éter alapú gyanta összesített tömegére vonatkozóan határozzák meg az arányokat.

A 14 védő bevonat kialakítható önmagában véve csak a dián-A-diglicidil-éter alapú gyantával is, tehát anyagában nem feltétlenül kell az epoxi funkcionális polisziloxánnak előfordulnia, a szükséges védelmi funkciókat egyedül is képes adott esetben ellátni.

A 14 védő bevonat kialakításához az előzőeken túlmenően az epoxi funkcionális polisziloxán egyéb összetevőkkel is kiegészíthető, például cikloalifás epoxiddal, amelyre a (Ili) szerkezeti képlet jellemző. Ilyen cikloalifás epoxidok a kereskedelmi forgalomból szintén beszerezhetők, például a Unión Carbide ERL-4221 jelű terméke használható. Az epoxi funkcionális polisziloxán szerkezetét jellemző a és b együtthatók aránya ez esetben célszerűen mintegy 1 : 2 és mintegy 1,5 : 1 között van, a cikloalifás epoxid a 14 védő bevonatban 0 és 50 tömeg% közötti mennyiségben van jelen (ez esetben is a mennyiséget az epoxi funkcionális polisziloxán és a cikloalifás epoxid

P 96 01291

-9····· · · ···· ·· • · · · · · · össztömegére viszonyítjuk). A tömeg%-os arányok fenti meghatározásában figyelmen kívül hagyjuk azt a tényt, hogy a 14 védő bevonatban az epoxi funkcionális polisziloxánon és a cikloalifás epoxidon kívül más összetevők is jelen lehetnek.

A 14 védő bevonat kialakításához egyéb anyagok is figyelembe vehetők, vagyis az epoxi funkcionális polisziloxán és a cikloalifás epoxid mellett adott esetben a (IV) szerkezeti képlettel jellemzett α-olefin-epoxid ugyancsak használható. Ebben a szerkezeti képletben R jelentése 10 és 16 közötti szénatomszámú alkilcsoport. Az ilyen felépítésű α-olefin-epoxidokat ugyancsak kereskedelmi forgalomból lehet beszerezni, így az Atochem North America Inc. (Buffalo, New York) Vikolox márkanév alatt forgalmaz ilyen jellegű anyagot. Célszerű, ha a 14 védő bevonat anyagában az a-olefin-epoxid részaránya mintegy 20 tömeg% körül van, a cikloalifás epoxid mennyisége 27 tömeg% és 53 tömeg% közötti értéket vesz fel, míg a maradékot az epoxi funkcionális polisziloxán alkotja. Ez esetben különösen célszerű, ha az epoxi funkcionális polisziioxán szerkezeti képletében szereplő a és b együtthatók aránya legalább mintegy

1,5 : 1, míg a felső határ a már említett mintegy 2 : 1. Itt is a tömeg%-os arányok meghatározásánál alapnak az epoxi funkcionális polisziloxánnak, a cikloalifás epoxidnak és az α-olefin-epoxidnak a 14 védő bevonat kialakításához felhasznált teljes mennyiségét tekintjük, figyelmen kívül hagyva az esetleges egyéb adalékokat.

Egy további lehetőség szerint a jelen találmány szerinti 10 optikai kábelérben alkalmazott 14 védő bevonat novolak epoxi gyanta segítségével is készülhet, amelyet a (V) szerkezeti képlet jellemez, ahol n átlagos értéke 0,2 és 1,8 között van, célszerűen azt 0,2-re állítjuk be vagy egy ehhez felülről közelítő értéket biztosítunk. Ilyen jellegű novolak epoxi gyantákat egyebek között a Dow Chemical Co. gyárt és D. E. N. 431

D.E.N. 438, valamint D.E.N. 439 elnevezés alatt forgalmaz.

Az előzőekben leírt módon a 16 puffer célszerűen belülről 18 rugalmas réteggel határolt szerkezet, amelynek másik részét külső, 20 merev réteg képezi. Úgy találtuk, hogy ha a 14 védő bevonat külső longitudinális felületéhez viszonylag lágy anyagból készült 18 rugalmas réteget illesztünk, a mikroméretű meghajlások által okozott veszteségek szintje minimálisra csökkenthető. Ha tehát a 14 védő bevonatot nagy keménységgel (legalább 65 értékű Shore-D keménységgel) jellemzett anyagból készítjük, a viszonylag lágy anyagból álló belső 20 merev réteg miatt a találmány szerinti optikai kábelér lényegében bármilyen numerikus apertúrával jellemzett optikai szállal használható. Ebből következik, hogy a javasolt felépítésben a 0,08 és 0,34 közötti numerikus apertúrát mutató optikai szálat, tehát a kereskedelmi forgalomból távközlési célokra beszerezhető optikai szálak ugyancsak kábelér kialakítására használhatók.

P 96 01291

-10A mikromeghajlításos veszteségek ellen elegendő szintű védelmet akkor tudunk különösen előnyösen biztosítani, ha a belső 18 rugalmas réteg rugalmassági modulusa 0,5 MPa és 20 MPa között van. Az is célszerű, ha ugyanez a réteg a 14 védő bevonat anyagával szervesen kapcsolódni tud. Ebben az esetben a 14 védő bevonat és a 16 puffer együttesen integrált szerkezetű burkolatot képez, amely a 12 optikai szál hatásos védelmét szolgálja. A 14 védő bevonat és a belső 18 rugalmas réteg közötti kötésnek elegendően gyengének kell viszont lennie ahhoz, hogy a 16 puffért a 14 védő bevonatról viszonylag könnyen le lehessen hántani. A 14 védő bevonat és a 12 optikai szál között tehát a találmány értelmében erősebb kapcsolatot kell teremteni, mint amilyen erővel a 14 védő bevonat a belső 18 rugalmas réteggel kötődik. Ez a feltétele annak, hogy a 16 puffért könnyen le lehessen hántani a találmány szerinti 10 optikai kábelér felületéről annak veszélye nélkül, hogy egyidejűleg a 14 védő bevonatot eltávolítanánk, vagy esetleg a 12 optikai szál felületét megsértenénk.

A tapasztalat azt mutatja, hogy a 18 rugalmas réteg kialakításában az ismertetett fizikai jellemzőket mutató anyagok bármelyike felhasználható. így példaként megvizsgáltuk az akrilátot és az epoxi funkcionális uretánokat, a szilikonokat, az akrilátok és az epoxi jellegű anyagokat, amelyek igen kedvezőknek bizonyultak. Különösen előnyösek azok a készítmények, amelyek ultraibolya sugárzással keményíthetők meg. A kívánt 0,5 MPa és 20 MPa közötti rugalmassági modulust biztosító ilyen anyagok közül számos kereskedelmi forgalomban beszerezhető. így az akrilát funkcionális szilikonok közül nagyon kedvező eredményeket kaptunk a kereskedelmi forgalomban beszerezhető, a Shin-Etsu Silicons of America, Inc. (Torrance, CA) cég gyártmányaival, amelyek közül a Shin-Etsu OF-206 jelű akrilát funkcionális szilikon bizonyult rendkívül előnyösnek, amely kikészítése után szobahőmérsékleten mintegy 2,5 MPa körüli rugalmassági modulust mutató anyagot képez.

A külső 20 merev réteg feladata az alatta fekvő bevonati rétegek védelme lepusztító hatások és összenyomó erők ellen. Éppen ezért célszerű, ha ez a 20 merev réteg modulusát tekintve 500 MPa és 2000 MPa közötti értéket mutat. A külső 20 merev réteg kialakításához számos különböző anyag használható, amelyek közül csak példaként említjük az akrilát és epoxi funkcionális uretánokat, a szilikonokat, az akrilátokat és az epoxi jellegű anyagokat. A tapasztalat igen előnyösnek mutatta az akrilát funkcionális uretánok használatát. Ilyen jellegű készítmények a kereskedelmi forgalomban is hozzáférhetők, például a DSM Desotech, Inc. (Elgin, IL) cég gyárt ilyeneket, amelyek közül különösen jó eredményeket értünk el a DeSolite 950-103 márkanevű

P 96 01291 ·· · ·

- 11 termékkel. Erre támaszkodva 23 °C hőmérsékleten mintegy 1300 MPa értékű rugalmassági modulussal jellemzett 20 merev réteg készíthető.

A 10 optikai kábelér, a 12 optikai szál átmérője, továbbá a 14 védő bevonat és a 16 puffer vastagsága a találmány szerinti 10 optikai kábelér alkalmazási feltételeitől és rendeltetésétől függően változhat. Általában arra kell törekedni, hogy a 12 optikai szál és a rá kerülő 14 védő bevonat összesített D_o átmérője a csatlakozó elem, a kapcsoló eszköz rendelkezésre álló méreteihez illeszkedjen, illetve olyan legyen, hogy a bevonattal ellátott 12 optikai szál a csatlakozásra kijelölt optikai eszközbe beilleszthető legyen. Ennek megfelelően a D_o átmérőnek nem szabad nagyobbnak vagy esetleg sokkal kisebbnek lennie, mint a 10 optikai kábelérhez csatlakozó, öt befogadó elem rendelkezésre álló átmérője. Mindezt figyelembe véve úgy találtuk, hogy a D_o átmérő értéke célszerűen mintegy 120 pm és 130 pm között van, nagysága előnyösen mintegy 125 pm és ebben az esetben a 10 optikai kábelér a kereskedelmi forgalomban beszerezhető legtöbb érintkezővel, csatlakoztató eszközzel vagy más optikai elemmel kompatibilis jellegű. Ebben az esetben a 14 védő bevonat vastagsága célszerűen mintegy 8 pm és mintegy 23 pm között van, a 12B borítás vastagsága nagyjából 8 pm-töl 24 pm-ig terjed, míg a 12A mag mintegy 62,5 pm átmérőjű szálat jelent. Nyilvánvalóan ezek a vastagsági értékek, illetve a megadott átmérők a jelenlegi ipari gyakorlat szerinti állapotot tükrözik és a találmány lényegét a megadott értékek nem érintik, az itt ismertetettek más értéktartományokban ugyancsak megvalósítható útmutatást jelentenek.

A jelenlegi ipari gyakorlatot figyelembe véve megállapíthatjuk, hogy a felhasználásra kerülő 10 optikai kábelér teljes átmérője 240 pm körüli értéktől általában 260 pm körüli értékig terjed. Ezt alapul véve az adódik, hogy a belső 18 rugalmas réteg vastagsága általában mintegy 15 pm és mintegy 38 pm közötti érték, míg a külső 20 merev réteg vastagságánál 25pm körüli és 48 pm körüli értékek közötti nagysággal kell számolni. Ezek a méretek újból a mostani ipari gyakorlatot veszik alapul és a találmány lényegével semmiképpen sem hozhatók összefüggésbe. Az említett két réteg vastagsága a mindenkori igényeknek megfelelően a találmány lényegétől nem eltérő intézkedésekkel biztosítható.

A 10 optikai kábelér az optikai szálak gyártásában szokásos bármely technológiával előállítható. Ezek a technológiák általában olyan húzótorony alkalmazását igénylik, amelyben üvegrúd alakú félterméket melegítenek fel és az így kapott olvadékból vékony üvegszálat húznak. A szálat függőleges irányban a tornyon keresztül húzzák ki. A kihúzás folyamatában az a szál egy vagy több bevonó munkahelyen halad át, ahol a bevonatok anyagát a rendelkezésre álló felületre felviszik és megkeméP 96 01291 • · · · · ·

-12nyítik. így az elkészült üvegszál felületére fokozatosan felviszik a rétegeket. A bevonó munkahelyeknél mindenhol egy-egy húzószerszámot helyeznek el, amelyet olyan nagyságú kilépő nyílással alakítanak ki, hogy ezzel az adott munkahelyet elhagyó bevonatos üvegszál kívánt méreteit állítsák be. A koncentricitást folyamatosan ellenőrzik és lézeres mérőeszközzel vizsgálják, hogy az adott munkahelyen az üvegszálra a bevonatot koncentrikusan és a kívánt méretekben sikerült felvinni.

A bevonási folyamat megkönnyítése céljából a 14 védő bevonat és a 16 puffer előkészítéséhez viszkózus folyadékot alkotó alapanyagot használunk, amelynek viszkozitása 0,8 Pa.s és 15 Pa.s (800 cps és 15000 cps) között van, célszerűen a viszkozitás értékét mintegy 0,9 Pa.s és 10 Pa.s közötti szintre választjuk. Igen előnyös az a megoldás, ha a belső 18 rugalmas réteg anyagának felvitele után még ugyanazon a munkahelyen a külső 20 merev réteg anyagát is a felületre felhordjuk, majd a két réteget egyidejűleg keményítjük meg.

A továbbiakban a találmány lényegének még részletesebb bemutatása érdekében példákat ismertetünk, amelyek csak néhány előnyös megvalósítási lehetőségre utalnak, de egyáltalában nem merítik ki a találmány szerinti optikai kábelér létrehozásának összes lehetőségét.

Először az üvegszál húzását mutatjuk be.

A féltermék előkészítése

Az üvegszál húzására szolgáló alapanyagot hordozó félterméket a vizsgálatokhoz az US-A 4,217,027 Isz. US szabadalmi leírás kitanítása szerint készítettük elő.

Az üvegszál húzása

Az üvegszálat húzótorony felhasználásával készítettük el. Az elrendezés működésének alapját Nokia rendszerű zárt technológia képezte, amelyben a NokiaMaillefer cég (Vantaa, Finnország) által gyártott szálhúzó tornyot használtuk. A húzási folyamat megkezdéséhez alsó betáplálású rendszerben ellenőriztük, hogy az optikai félterméket milyen ütemben kell 15 kW teljesítményű cirkóniumos induktív kemencébe (a Lapéi Corp., Maspeth, NY) betáplálni, ahol a félterméket olyan hőmérsékletre hevítettük, amelynél belőle az üvegszál jól húzható. Ez az adott esetben 2200 °C és 2250 °C közötti értéktartományt jelentett. A hőforrás alatt LaserMike márkanevű lézeres telemetriás mérőrendszerrel ellenőriztük, hogy a húzott szál átmérője a kívánt értékű-e és egyidejűleg azt is ellenőriztük, hogy a tornyon belül a szál a kijelölt helyzetet foglalja-e el.

A húzással előállított friss optikai szálat első bevonó munkahelyen a védő bevonattal láttuk el. A bevonó munkahelyben korongos bevonó együttest használtunk, amelynek kimeneténél a Fusion Systems Corp. mikrohullámú ultraibolya tartományP9601291 ·· · ·

-13ban működő kezelő elrendezését használtuk fel, ehhez koncentricitást ellenőrző optikai elrendezés és egy további lézeres telemetriás rendszer tartozott. A bevonó korongot a Norrsken cég által gyártott szerszám alapján hoztuk létre, ez legalább egy méretre hozó szerszámot, visszanyomó szerszámot és házat tartalmazott, amelyeket úgy rendeztünk el, hogy távolságuk, térbeli helyeztük és x-y tengely menti eltolásuk beállítható legyen. A beállíthatóság biztosításával célunk a koncentricitás kellő mértékének létrehozása volt. A védő bevonat alapanyagát a korongos elrendezésbe nyomástartó edényből továbbítottuk és azt a primer bevonó munkahelyen a felületre felvittük, megkeményítettük és méretre hoztuk.

Az első munkahelyen ellenőrzött nagyságban létrehozott bevonatot hordozó optikai szálat ezután második bevonó munkahelyre vezettük, ahol a védő bevonat felületére a puffer került Ha két pufferrétegre volt szükség, mint ez néhány esetben előfordult, a két réteget egyidejűleg nedves állapotban vittük fel a felületre. Ebben az esetben a második bevonó munkahelyen méretező korongot alkalmaztunk és kiegészítő nyomástartó edényből vezettük be a második réteg anyagát. A bevonatokat egymást követően elkészítettük, megkeményítettük, majd a kész termék külső átmérőjét megmértük. Ha szükség volt erre, további bevonatokat, illetve a bevonatokat külön-külön további bevonó munkahelyeken készítettük el. Az így létrehozott optikai kábelért ellenőrző munkahelyen vezettük át és utána feltekercseltük.

Az ellenőrzésekhez a következő módszereket alkalmaztuk:

Bevonati méretek

A bevonat méreteit és koncentrikus jellegét számítógépre csatlakoztatott mérőmikroszkóppal, az Olympus cég STM-MJS jelű eszközével ellenőriztük és az eredményeket a Rose Technologies cég MeasureGraph 123 márkanevű szoftverével dolgoztuk fel. A mérési technológia lényege, hogy az elkészült termék felületének letapogatásával kapott több ponthoz kört illesztünk. Az illesztő körök nagysága és a tényleges középponttól való eltérése a szoftveres eszközzel jól meghatározható és a mérési eredmények jól áttekinthető formában nyerhetők. A középpontot az optikai kábelér struktúrájának különböző elemeire külön-külön kijelöltük.

A csatlakozó vizsgálatának hőmérsékleti ciklusa

Ez a tesztvizsgálat az 1992. júniusában TR-NWT-0003236 számon közzétett Bellcore tesztre épül, amely az optikai szálas csatlakozókkal szembeni általános követelményeket határozza meg. A Bellcore teszt 14 napon keresztül -45 °C és +70 °C közötti hömérsékletváltoztatásokat tartalmazó ciklusokat ír elő. Az itt alkalmazott tesztvizsgálat -45 °C és +60 °C közötti értéktartományt figyelembe véve 48 órán ke

P 96 01291 • · · ·· · ·

-14 — resztül tartott. A bemutatott értékek az ebben az időtartamban nyert maximumokat jelentik.

Dinamikus fáradási vizsgálat

A száloptikai rendszerek vizsgálatánál alkalmazott FOTP 28 jelű vizsgálathoz hasonló elemzést végeztünk, de a következő eltérésekkel:

húzási alakváltozási sebesség = 9 %/perc méröhossz = 4 m környezet = laboratóriumi, szokványos.

Mikroméretű hajlítások ellenőrzése

A száloptikai rendszerek vizsgálatánál alkalmazott FOTP 68 jelű vizsgálatot végeztük el. Mindenkor a legmagasabb értékeket rögzítettük.

Makroméretű hajlítások ellenőrzése

Az ellenőrzés céljából száloptikai elrendezés átviteli jellemzőit vizsgáltuk úgy, hogy a szálat előzetesen különböző átmérőjű tüskék körül meghajtva 180°-os irányváltozásoknak vetettük alá. Az átviteli jellemző ez esetben a meghajlított optikai szálban kapott és a meghajlítás nélküli, egyenes optikai szálban kapott kimenő teljesítmény aránya volt, azonos bemenő teljesítményt feltételezve. Arra ügyeltünk a vizsgálatok során, hogy a szükség szerint a száloptikai rendszerben létrehozott hurkok elegendően nagyok legyenek ahhoz, hogy ezek révén a veszteségek mértéke ne növekedjen, ami a hurkok legalább 10 cm-es átmérőjét jelentette.

A numerikus apertúra ellenőrzése

A csillapítás, tehát a numerikus apertúra meghatározására az FOTP 177 jelű vizsgálatnál szükséges FOA-2000 jelű fotonkinetikus mérőeszközt alkalmaztuk, amely a gradienses karakterisztikájú optikai szálak numerikus apertúrájának mérésére szolgál. Az ellenőrzési eljárást az előíráshoz képest úgy módosítottuk, hogy a kísérleti optikai szál hosszúságát kisebbre választottuk, mint az említett FOTP 177 jelű vizsgálatban előírt legalább 1 km-es hossz, mégpedig 200 m és 500 m közötti hosszúságú szakaszokat használtunk.

Kihúzási vizsgálat

A kihúzási feszültség! vizsgálatot annak megállapítása céljából végeztük el, hogy a csatlakozó eszközben alkalmazott ragasztó anyag milyen mértékben tapad a védő bevonathoz, amely a csatlakoztatás alatt és azt követően állandó jelleggel az optikai szál felületén marad. Ebből a célból ST rendszerű csatlakozót használtunk, mivel az a gyakorlatban széles körben elterjedt és a vizsgálati elrendezéshez kiválóan illeszthető. Ennek alapját cirkónium-oxidból készült saru jelentette, amelyet bajonettzáras elrendezéssel ellátott dobban szereltünk fel.

P 96 01291 • · · · · ···· • · · · · ·····» Λ · ·

A szál elokeszitese

A példák mindegyikében az elkészült optikai kábelér mintegy 30,5 cm hosszú szakaszán a külső réteget lehántottuk és a védő bevonat mintegy 1,5 és 2,0 cm közötti szakaszát feltártuk. Ezután a feltárt szakaszt izopropil-alkoholba mártott kendövei letisztítottuk. A csatlakozás végrehajtása előtt az érvéget hagytuk kiszáradni.

Kétkomponensű epoxi

A száloptikai elrendezésekben használható kétkomponensű epoxival valósítottuk meg a csatlakozást. Erre a célra mind a Tra-Con cég #BA-F112 vagy a 3M cég #8690 számú csatlakozója, illetve a 80-6107-4207-6 jelű alkatrész használható. A komponenseket a gyártómű instrukciója alapján összekevertük és a keverő edényből betápláló eszközbe öntöttük. A keverő edényhez hengeres csapot illesztettünk, hogy elkerüljük levegőnek a folyadékba való bejutását. A betápláló eszközt letompított csúcsú tűvel láttuk el és az így kialakított elrendezés segítségével a ragasztó anyagot a saruba injektáltuk. Először a betápláló eszközt addig nyomtuk össze, hogy a tü csúcsánál megjelenjen a ragasztó anyag, ezután az optikai szálat helyére illesztettük, mégpedig a puffért alkotó bevonati réteget a saru felületével ütköztettük. Az ezt követően bevitt ragasztó anyagot 90 °C hőmérsékleten 25 percen keresztül keményítettük.

Forró ragasztóanyagos keverék

Poliamid alapú forró ragasztóanyagos keveréket is alkalmaztunk, amely az ST jelű csatlakozókban gyári felszerelésként van jelen, például a 3M cég 6100 Hot Melt jelű csatlakozójában, amelynek gyári száma 80-6106-2549-5. A gyártómű 78-8073-7401-8 gyári számon kemencét is ajánl ehhez a csatlakozóhoz, amelyet mi is alkalmaztunk. Ennek felhasználásával a csatlakozót 2 percen keresztül melegítettük, majd a belső térből kivettük. Ekkor az optikai szálat azonnal a belső térbe illesztettük és ügyeltünk arra, hogy a puffért alkotó bevonati réteg a felülettel érintkezésbe kerüljön. Ezután a csatlakozót pihentettük, amíg hőmérséklete a környezetével azonos értéket nem vett fel.

Kihúzási vizsgálat

Az optikai szál kihúzásához 4201 jelű, az Instron cég által szállított feszültségmérő eszközt használtunk. A kihúzást előidéző maximális terheléseket rögzítettük. 5 vagy 10 mintán elvégzett vizsgálatok átlagértékét tekintettük egy adott minta esetében a kihúzási jellemzőnek.

Spektrális csillapítás

A numerikus apertúrát az FOA-2000 jelű fotonkinetikus ellenőrzés segítségével mértük, az optikai szál vizsgálatát ennek során az FOTP 46 jelű előírás szerint végeztük el.

P 96 01291

-16A katalizátor előkészítése

A következőkben bemutatott példák mindegyikénél a katalizátor a következőkből állt:

tömegrész bisz-(dodecil-fenil)-jodónium-hexafluor-antimonát, tömegrész 10 és 14 közötti szénatomszámú alkoholokból készült keverék, tömegrész 2-izopropil-tioxanton.

Az alábbiakban magukat a kiviteli példákat ismertetjük.

1. PÉLDA - EPOXI FUNKCIONÁLIS POLISZILOXÁN

A védő bevonat anyagának előkészítése

A védő bevonat elkészítése céljából 95 tömegrész epoxi funkcionális polisziloxánt 5 tömegrész fentiekben bemutatott katalizátorral gondosan összekevertünk. Az epoxi funkcionális polisziloxán a fentiekben bemutatott (I) szerkezeti képlettel jellemzett anyag volt, ahol az a és b együtthatók aránya 1 : 1 volt, míg az R összetevő metilcsoportot jelentett. A keveréket 0,2 pm-es lyukböségú poliszulfon szűrökorongon borostyánüveg palackba szűrtük át. Az üveg tartalmához 1 tömegrész 3-glicid-oxipropil-trimetoxi-xilánt adagoltunk és az anyagot gondosan összekevertük.

A bevonat elkészítése

A fentiek szerint előkészített bevonati anyagot 125 pm átmérő eléréséig 110 pm átmérőjű frissen húzott optikai szálra vittük fel. Az optikai szálat Diasil márkanevű féltermékből 30 m/perc húzási sebességgel állítottuk elő. A bevonatot megkeményítettük és ezután a Desotech cég 95-103 jelű akrilezett uretánjából pufferréteget vittünk fel felületére, mégpedig olyan mennyiségben, hogy megkeményítés után a termék átmérője 250 pm legyen.

Dinamikus fáradási vizsgálat

A fentiek szerint elkészített optikai kábelért feszültségi ellenőrzésnek vetettük alá, mégpedig dinamikus fáradási elemzéssel. Az ennek során kapott eredményeket statisztikailag dolgoztuk fel, a Weibull-féle eloszlást a 2. ábra mutatja.

Kihúzási vizsgálat

A pufferbevonatot mind ennél a mintánál, mind a hasonló módon bevonattal ellátott optikai szálaknál könnyen eltávolíthattuk, megfelelő hántoló szerszám alkalmazásával. A csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 23 N (5,2 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 27 N (6,1 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

P 96 01291

-17•· · · · ·· ···· • · · · · ·

2. PÉLDA - EPOXI FUNKCIONÁLIS POLISZILOXÁNBÓL ÉS DIÁN-A-BÓL ÁLLÓ, KÉT RÉTEGET

TARTALMAZÓ BEVONAT

A védő bevonat anyagának előkészítése

A védő bevonat elkészítése céljából 75 tömegrész, az 1. példa megvalósításához használt epoxi funkcionális polisziloxánból és 25 tömegrész dián-A-diglicidil éter gyantából (a Shell Oil Co. cég Epon-828 jelű készítménye) keveréket készítettünk. Ehhez 5,3 tömegrész fentiekben bemutatott katalizátort adagoltunk és az anyagot gondosan homogenizáltuk, majd 1,0 pm-es lyukbőségű teflon anyagú szűrökorongon áthajtva borostyánüveg palackba szűrtük át.

A bevonat elkészítése

A fentiek szerint előkészített bevonati anyagot 125 pm átmérő eléréséig 100 pm átmérőjű frissen húzott optikai szálra vittük fel. Az optikai szálat gradiens szerkezetű féltermékböl 45 m/perc húzási sebességgel állítottuk elő. A bevonatot megkeményítettük és ezután a DSM Desotech cég DSM 950-103 jelű akrilezett uretánjából pufferréteget vittünk fel felületére, mégpedig olyan mennyiségben, hogy megkeményítés után a termék átmérője 250 pm legyen. A pufferréteget 1300 MPa rugalmassági modulusra beállítva készítettük el.

Mikroméretű meghajlások

A fentiek szerint elkészített optikai kábelért a mikroméretű hajlítások hatásának ellenőrzése céljából az FOTP 68 jelű vizsgálatnak vetettük alá, aminek eredményeként az adódott, hogy a maximális veszteség 4,4 dB volt (3. ábra).

Kihúzási vizsgálat

Az előzőekben bemutatott módon bevonattal ellátott optikai szálaknál a csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 32 N (7,2 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 20 N (4,4 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

3. Példa - Epoxi funkcionális polisziloxánból és dián-A-ból álló, három réteget TARTALMAZÓ BEVONAT

A védő bevonat anyagának előkészítése

A védő bevonat elkészítése céljából a 2. szerinti anyagkeveréket állítottuk elő.

A bevonat elkészítése

A fentiek szerint előkészített bevonati anyagot 125 pm átmérő eléréséig 100 pm átmérőjű frissen húzott optikai szálra vittük fel. Az optikai szálat gradiens szerkezetű féltermékböl 45 m/perc húzási sebességgel állítottuk elő. A bevonatot

P 96 01291 • ·

-18megkeményítettük és ezután DSM 950-075, majd DSM 950-103 jelű akrilezett uretánból belső és külső pufferréteget vittünk fel felületére, mégpedig olyan mennyiségben, hogy megkeményítés után a termék átmérője a belső puffernél 183 pm, a külső puffernél 226 pm legyen. A belső pufferréteg rugalmassági modulusa 3,8 MPa volt, míg a külső pufferréteget 1300 MPa rugalmassági modulusra beállítva készítettük el.

Kihúzási vizsgálat

Az előzőekben bemutatott módon bevonattal ellátott optikai szálaknál a csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 12 N (2,6 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 28 N (6,2 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

Mikroméretű meghajlások

A fentiek szerint elkészített optikai kábelért a mikroméretű hajlítások hatásának ellenőrzése céljából az FOTP 68 jelű vizsgálatnak vetettük alá, aminek eredményeként az adódott, hogy a maximális veszteség 1,15 dB volt (3. ábra).

4. PÉLDA - NOVOLAKOS BEVONAT

A védő bevonat anyagának előkészítése

A védő bevonat elkészítése céljából 95 tömegrész epoxi alapú novolakot (a Dow Chemical Co. DEN 431 jelű terméke) 5 tömegrész fentiekben bemutatott katalizátorral gondosan kikevertünk. Az anyagot 0,5 pm-es lyukbőségü teflon anyagú szűrőkorongon áthajtva borostyánüveg palackba szűrtük át.

A bevonat elkészítése

A fentiek szerint előkészített bevonati anyagot 125 pm átmérő eléréséig 100 pm átmérőjű frissen húzott optikai szálra vittük fel. Az optikai szálat polírozatlan féltermékböl 45 m/perc húzási sebességgel állítottuk elő. A bevonatot megkeményítettük és ezután a DSM 917 jelű akrilezett uretánból pufferréteget vittünk fel felületére, mégpedig olyan mennyiségben, hogy megkeményítés után a termék átmérője 250 pm legyen.

Kihúzási vizsgálat

Az előzőekben bemutatott módon bevonattal ellátott optikai szálaknál a csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 28 N (6,2 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 29 N (6,5 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

P96 01291 • ·

-195. PÉLDA - EPOXI FUNKCIONÁLIS POLISZILOXÁNBÓL ÉS DIÁN-A-BÓL ÁLLÓ, HÁROM RÉTEGET TARTALMAZÓ BEVONAT védő bevonat anyagának előkészítése

A védő bevonat elkészítése céljából 75 tömegrész, az 1. példa megvalósításához használt epoxi funkcionális polisziloxánból és 25 tömegrész dián-A-diglicidil éter gyantából (a Shell Oil Co. cég Epon-828 jelű készítménye) keveréket készítettünk. Ehhez 10 tömegrész fentiekben bemutatott katalizátort adagoltunk és az anyagot gondosan homogenizáltuk, majd 1,0 pm-es lyukbőségü teflon anyagú szürőkorongon áthajtva borostyánüveg palackba szűrtük át.

A bevonat elkészítése

A fentiek szerint előkészített bevonati anyagot 125 pm átmérő eléréséig 100 pm átmérőjű frissen húzott optikai szálra vittük fel. Az optikai szálat gradiens szerkezetű féltermékböl 45 m/perc húzási sebességgel állítottuk elő. A bevonatot megkeményítettük és ezután a Shin-Etsu cég OF-206 jelű akrilezett uretánjából belső pufferréteget készítettünk, mégpedig 184 pm átmérőt biztosító mennyiségben, majd erre olyan mennyiségben DSM 950-103 jelű akrilezett uretánt vittünk fel, hogy ezzel 250 pm átmérőig külső pufferréteg alakuljon ki. A pufferrétegeket megkeményítettük, a belső pufferréteg rugalmassági modulusa 2,5 MPa volt, míg a külső pufferréteget 1300 MPa rugalmassági modulusra beállítva készítettük el.

Kihúzási vizsgálat

Az előzőekben bemutatott módon bevonattal ellátott optikai szálaknál a csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 13 N (3,0 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 28 N (6,4 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

Mikroméretű meghajlások

A fentiek szerint elkészített optikai kábelért a mikroméretű hajlítások hatásának ellenőrzése céljából az FOTP 68 jelű vizsgálatnak vetettük alá, aminek eredményeként az adódott, hogy a maximális veszteség 0,76 dB volt (3. ábra).

Makroméretű meghajlások

Az elkészült optikai kábelért makroméretű meghajlások szempontjából is ellenőriztük, a kapott eredményeket a 4. ábra foglalja össze.

A numerikus apertúra mérése

A numerikus apertúrát az elkészült optikai szálra megmértük és arra 0,258 adódott.

P 96 01291

-20Spektrális csillapítás

A spektrális csillapítást a módosított FOTP 1046 jelű vizsgálat alapján ellenőriztük és arra

850 nm hullámhosszon	6,03 dB/km,
1300 nm hullámhosszon adódott.	3,5 dB/km

6. PÉLDA - ÖSSZEHASONLÍTÁS A CORNING 62,5/125 μΜ-ÉS TERMÉKÉVEL

Az összehasonlítás céljából megvizsgált optikai szál a Corning cég terméke volt, amelynek legfontosabb jellemzői a következők:

termék jele:	LNF (TM) 62,5/125 szál
bevonat:	CPC3
szálazonosító Kihúzási vizsgálat	262712272304.

Az előzőekben bemutatott módon bevonattal ellátott optikai szálaknál a csatlakozón elvégzett kihúzási vizsgálatok szerint forró olvadékos ragasztóanyagnál 26 N (5,9 Ibs) kétkomponensű epoxi gyantánál 20 N (4,6 Ibs).

erőre volt szükség az optikai szál kihúzásához.

Mikroméretű meghajlások

A fentiek szerint elkészített optikai kábelért a mikroméretű hajlítások hatásának ellenőrzése céljából az FOTP 68 jelű vizsgálatnak vetettük alá, aminek eredményeként az adódott, hogy a maximális veszteség 0,42 dB volt (3. ábra).

Makroméretű meghajlások

Az elkészült optikai kábelért makroméretű meghajlások szempontjából is ellenőriztük, a kapott eredményeket a 4. ábra foglalja össze.

A numerikus apertúra mérése

A numerikus apertúrára a Corning cég 0,269 értéket adott meg, a vizsgálati módszert nem ismertette.

Spektrális csillapítás

A spektrális csillapításra ugyancsak a Corning cég által kaptunk jellemzőket és így arra

850 nm hullámhosszon 2,7 dB/km,

1300 nm hullámhosszon 0,6 dB/km értéket fogadtunk el.

P 96 01291 ·* » ·

-21 7. PÉLDA-A KEMÉNYSÉG ELLENŐRZÉSE

A különböző összetételű keverékekből kapott védő bevonatok Shore D keménységét az ASTM D-2240 szabványban említett általános eljárást követve a Shore Leverloader elrendezésen telepített Shore D keménységmérö készülékkel állapítottuk 5 meg. A mintákat egymásra felvitt vékony rétegek megkeményítésével állítottuk elő és így az anyagból nagy korongokat készítettünk. A minták vizsgálatára szobahömérsékleten (23 °C) került sor.

1. anyagkeverék 95 tömeg% 5 tömeg% 2. anyagkeverék 71.2 tömeg% 23,8 tömeg% 5 tömeg% 3. anyagkeverék 31,7 tömeg% 63.3 tömeg% 5 tömeg% 4. anyagkeverék .95 tömeg% 5 tömeg%

epoxi funkcionális polisziloxán, amelyben az a és b együtthatók a : b aránya 1 : 1 és R jelentése metilcsoport, valamint előzőekben specifikált katalizátor epoxi funkcionális polisziloxán, amelyben az a és b együtthatók a : b aránya 1 : 1 és R jelentése metilcsoport, dián-A-diglicidil éter gyanta (EPON 828), valamint előzőekben specifikált katalizátor epoxi funkcionális polisziloxán, amelyben az a és b együtthatók a : b aránya 2 : 1 és R jelentése metilcsoport, cikloalifás epoxid (ERL4221), valamint előzőekben specifikált katalizátor novolak-epoxi (Dow Chemical Co., D.E.N. 431), valamint előzőekben specifikált katalizátor.

A Shore D keménységekre a következő értékek adódtak:

Anyagkeverék száma	Vizsgálatok száma	Átlagérték	Szórás
1	*	*	*
2	6	70	2
3	6	71	3
4	7	77	4

*: vizsgálati érték nem volt megállapítható, mert a minta annyira törékeny volt, hogy a keménységmérö műszer mérőcsúcsával érintkezésben széttöredezett, vagyis pontos értékeket nem lehet megadni.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Optikai kábelér, amely 0,08 és 0,34 közötti numerikus apertúrájú optikai szálat (12) és az optikai szál (12) külső felületén kialakított állandó jellegű védő bevonatot (14) tartalmaz, ahol a védő bevonat (14) Shore-D keménysége legalább 65, az5 zal jellemezve, hogy a védő bevonat (14)

   a) (I) szerkezeti képlettel jellemzett epoxi funkcionális polisziloxánt, ahol a és b aránya mintegy 1 : 2 és mintegy 2 : 1 között van, míg R jelentése 1 - 3 szénatomszámú alkilcsoport, valamint bi) (II) szerkezeti képlettel jellemzett dián-A-diglicidil-éter alapú gyanta, ahol n

   10 értéke 0 és 2 között van, továbbá b₂) (III) szerkezeti képlettel jellemzett cikloalifás epoxid, és b₃) (IV) szerkezeti képlettel jellemzett α-olefines epoxid közül választott legalább egy epoxi funkcionális összetevővel képzett keményített reakcióterméket, valamint

   15 c) az optikai szál (12) és a védő bevonat (14) felületét körbevevő puffért (16) tartalmaz, ahol a puffer (16) a védő bevonat (14) mellett kialakított rugalmas réteget (18) alkotó belső bevonatot tartalmaz és a belső bevonat rugalmassági modulusa 0,5 MPa és 20 MPa közötti értékű.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti optikai kábelér, azzal jellemezve, hogy a puffer (16)

   20 a belső bevonattal érintkező, merev réteget (20) alkotó külső bevonattal van kialakítva, ahol a külső bevonat rugalmassági modulusa 500 MPa és 2500 MPa közötti értékű.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti optikai kábelér, azzal jellemezve, hogy a védő bevonat (14) mintegy 8 pm és mintegy 23 pm közötti vastagságú réteget alkot.

   25 4. Anyagkeverék optikai kábelér bevonatának kialakításához, amely epoxi funkcionális összetevővel van kiképezve, azzal jellemezve, hogy lényegében (I) szerkezeti képlettel jellemzett polisziloxánból, ahol a és b aránya mintegy 1 : 2 és mintegy 2 : 1 között van, míg R jelentése 1 - 3 szénatomszámú alkilcsoport, valamint (II) szerkezeti képlettel jellemzett dián-A-diglicidil-éter alapú gyanta, ahol n értéke 0 és 2 kö30 zött van, továbbá katalizátorból van kiképezve.