(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP94/04241 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W095/17695, PCT Gazette nr 27/95 (11) (13) B1 (51)IntCl6: G02B 6/44 (54) Włókno optyczne z rdzeniem i płaszczem otaczającym rdzeń (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: KABEL RHEYDT A KTIE N G E SELLS - CHAFT, Mönchengladbach, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 19/96 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/99 (72) Twórcy wynalazku: Michael Hoffart, Heiligenhaus, DE Jürgen Rosenkranz, Mönchengladbach, DE Franz-Peter Bartling, Düsselfort, DE Bertram Glessner, Mönchengladbach, DE Hans-Jürgen Lysson, Korschenbroich, DE (74) Pełnomocnik: Palka Grażyna, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Włókno optyczne z rdzeniem i płaszczem otaczającym rdzeń, składającym się z jednej lub więcej warstw tworzywa sztucznego i mającym ograniczone miejscowo kolorowe znakowanie na warstwie lub w warstwie tworzywa sztucznego albo na zewnątrz warstw tworzywa sztucznego, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) jest pokryte warstwą (4) lakieru kolorowego, przezroczystą lub prześwitującą, rozciągającą się wzdłuż długości włókna optycznego (1). Fig. 1

2 Włókno optyczne z rdzeniem i płaszczem otaczającym rdzeń Zastrzeżenia patentowe 1. Włókno optyczne z rdzeniem i płaszczem otaczającym rdzeń, składającym się z jednej lub więcej warstw tworzywa sztucznego i mającym ograniczone miejscowo kolorowe znakowanie na warstwie lub w warstwie tworzywa sztucznego albo na zewnątrz warstw tworzywa sztucznego, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) jest pokryte warstwą (4) lakieru kolorowego, przezroczystą lub prześwitującą, rozciągającą się wzdłuż długości włókna optycznego (1). 2. Włókno optyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że grubość warstwy (4) lakieru kolorowego wynosi 1 do 10 μm, korzystnie 3 do 6 μm. 3. Włókno optyczne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że materiał warstwy (4) lakieru kolorowego jest lakierem utwardzalnym promieniowaniem nadfioletowym. 4. Włókno optyczne według zastrz. 3, znamienne tym, że materiał warstwy (4) lakieru kolorowego jest lakierem utwardzalnym promieniowaniem podczerwonym. 5. Włókno optyczne według zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że lakier jest na bazie poliimidu, poliestru, polieteru, polisulfonu lub poliuretanu. 6. Włókno optyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) stanowi znakowanie pierścieniowe. 7. Włókno optyczne według zastrz. 6, znamienne tym, że znakowanie pierścieniowe jest naniesione na włókno już farbowane jako znakowanie dodatkowe. 8. Włókno optyczne według zastrz. 6, znamienne tym, że grubość warstwy kolorowej tworzącej znakowanie pierścieniowe wynosi 0,5 do 5 μm, korzystnie 1 do 3 μm. 9. Włókno optyczne według zastrz. 6, znamienne tym, że znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o jednakowym kolorze, pomiędzy którymi występują różne odstępy wzdłuż włókna. 10. Włókno optyczne według zastrz. 6, znamienne tym, że znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o różnych kolorach. 11. Włókno optyczne według zastrz. 6, znamienne tym, że znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o tym samym kolorze lub różnych kolorach, pomiędzy którymi występują jednakowe odstępy wzdłuż włókna. 12. Włókno optyczne według zastrz. 8, znamienne tym, że znakowanie pierścieniowe włókna ma kombinację różnych odstępów i różnych kolorów. 13. Włókno optyczne według zastrz. 5, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) stanowi znakowanie kreskowe lub prążkowe. 14. Włókno optyczne według zastrz. 13, znamienne tym, że znakowanie kreskowe lub prążkowe jest zintegrowane w zewnętrznej warstwie pokrycia. 15. Włókno optyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) stanowi lakier utwardzalny promieniowaniem podczerwonym. 16. Włókno optyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że kolorowe znakowanie (3) stanowi lakier utwardzalny promieniowaniem nadfioletowym. 17. Włókno optyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że włókno optyczne jest włóknem ze szkła, zwłaszcza szkła kwarcowego. 18. Włókno optyczne według zastrz. 16, znamienne tym, że włókno optyczne jest włóknem z tworzywa sztucznego.

3 Przedmiotem wynalazku jest włókno optyczne z rdzeniem i płaszczem otaczającym rdzeń, składającym się z jednej lub więcej warstw tworzywa sztucznego i mającym znakowanie kolorowe na warstwie lub w warstwie tworzywa sztucznego, która znajduje się na zewnątrz. Znane są włókna tego rodzaju, w których dla znakowania kolorowego, a przez to dla rozróżnienia żył w technice splotowej przyłączeniowej, jest wprowadzone znakowanie pierścieniowe na zewnętrznej powłoce tworzywa sztucznego żyły, na przykład przez naniesienie tworzywa sztucznego utwardzonego przy zastosowaniu promieniowania podczerwonego, przy czym znane są także znakowania kreskowe i prążkowe z kolorowego tworzywa sztucznego, które są utwardzane przy zastosowaniu promieniowania nadfioletowego. Ze względu na to, że włókna zaopatrzone w znakowanie kolorowe muszą być dalej przetwarzane, na przykład są umieszczane w kablach elektrycznych lub optycznych, wprowadzane w rurki ochronne z tworzywa sztucznego lub stali, albo z takich włókien są wytwarzane taśmy z włóknami, znane znakowanie kolorowe, na przykład znakowanie pierścieniowe, nie zawsze spełnia wymagania, na przykład odnośnie wytrzymałości na ścieranie. W wyniku niejenorodnych, chropowatych powierzchni włókna, spowodowanych przez znakowanie pierścieniowe, występują problemy przy dalszej obróbce włókna i często są nie do uniknięcia tłumienia przy zmianach temperatury, występujące w optycznym torze transmisyjnym. Natomiast proste znakowanie kreskowe lub prążkowe powoduje zwiększenie nakładów technicznych i jest często trudno rozróżnialne. Wraz ze wzrastającym zapotrzebowaniem na światłowody do kabli, na przykład o większej liczbie włókien, to znaczy ponad 12, występują trudności z jednoznaczną identyfikacją użytych włókien, gdyż nie ma do dyspozycji dostatecznej ilości wyraźnie rozróżnialnych kolorów. Jest to ważne również w przypadku włókien optycznych ze szkła, na przykład szkła kwarcowego, jak i włókien sztucznych, stosowanych coraz częściej w światłowodach. Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr kabel z włóknami optycznymi, w którym prowadzone równolegle obok siebie włókna mają znakowanie pierścieniowe. To znakowanie pierścieniowe jest pokryte przez przezroczystą powłokę z materiału zawierającego składnik przeciwdziałający przyleganiu, która chroni znakowanie kolorowe podczas procesu obróbki. Możliwość identyfikacji włókien optycznych jest ograniczona do znakowania pierścieniowego. Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr kabel mający zewnętrzną powłokę ochronną z lakieru, utworzoną przez warstwę zewnętrzną zaopatrzoną w pigment tworzący jej kolor podstawowy oraz warstwę wewnętrzną. Warstwa zewnętrzna jest zdolna do sublimacji w miejscu padania promieniowania laserowego z lasera pierwszego rodzaju w zakresie podczerwieni oraz zdolna do modyfikacji jej koloru przez inne promieniowanie laserowe drugiego rodzaju w zakresie nadfioletu lub widzialnym, bez zmiany grubości tej warstwy zewnętrznej. Leżąca poniżej warstwa wewnętrzna ma kolor kontrastowy względem koloru podstawowego warstwy zewnętrznej. Warstwa zewnętrzna jest wykonana z mieszaniny zawierającej względem suchego spoiwa 2 do 10% wagowych dwutlenku tytanu i 5 do 30% przynajmniej jednego związku nieorganicznego z grupy składającej się z siarczku cynkowego, bieli ołowianej, tlenku antymonowego, obojętnego lub zasadowego krzemianu ołowiowego, tlenku cynkowego, trójtlenku molibdenu, siarczku kadmowego oraz węglanu wapniowego i magnezowego. Warstwa zewnętrzna ma grubość w zakresie 5 do 25 μm. Znane jest z japońskiego opisu patentowego nr włókno optyczne, w którym tak zwana warstwa pierwotna, będąca pierwszą warstwą tworzywa sztucznego na włóknie szklanym, jest wytworzona z kolorowego materiału. Ta kolorowa warstwa pierwotna jest pokryta następnymi warstwami, tak że identyfikacja każdego włókna optycznego jest możliwa dopiero po usunięciu warstw pokrywających. Pominąwszy to, ograniczone jest bardzo znakowanie włókien optycznych przez kolory, a duża liczba włókien nie jest wystarczająco identyfikowana tylko przez wybór różniących się kolorów. Według wynalazku we włóknie optycznym kolorowe znakowanie jest pokryte warstwą lakieru kolorowego, przezroczystą lub prześwitującą, rozciągającą się wzdłuż długości włókna optycznego. Grubość warstwy lakieru kolorowego wynosi 1 do 10 μm, korzystnie 3 do 6 μm.

4 Korzystnie materiał warstwy lakieru kolorowego jest lakierem utwardzalnym promieniowaniem nadfioletowym. Korzystnie materiał warstwy lakieru kolorowego jest lakierem utwardzalnym promieniowaniem podczerwonym. Lakier jest na bazie poliimidu, poliestru, polieteru, polisulfonu lub poliuretanu. Korzystnie kolorowe znakowanie stanowi znakowanie pierścieniowe. Znakowanie pierścieniowe jest naniesione na włókno już farbowane jako znakowanie dodatkowe. Grubość warstwy kolorowej tworzącej znakowanie pierścieniowe wynosi 0,5 do 5 μm, korzystnie 1 do 3 μm. Korzystnie znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o jednakowym kolorze, pomiędzy którymi występują różne odstępy wzdłuż włókna. Korzystnie znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o różnych kolorach. Korzystnie znakowanie pierścieniowe włókna stanowią pierścienie o tym samym kolorze lub różnych kolorach, pomiędzy którymi występują jednakowe odstępy wzdłuż włókna. Korzystnie znakowanie pierścieniowe włókna ma kombinację różnych odstępów i różnych kolorów. Korzystnie kolorowe znakowanie stanowi znakowanie kreskowe lub prążkowe. Znakowanie kreskowe lub prążkowe jest zintegrowane w zewnętrznej warstwie pokrycia. Korzystnie kolorowe znakowanie stanowi lakier utwardzalny promieniowaniem podczerwonym. Korzystnie kolorowe znakowanie stanowi lakier utwardzalny promieniowaniem nadfioletowym. Włókno optyczne jest włóknem ze szkła, zwłaszcza szkła kwarcowego. Włókno optyczne jest włóknem z tworzywa sztucznego. Zaletą wynalazku jest zapewnienie dużej liczby znakowań identyfikujących, poprzez kombinację ograniczonego miejscowo znakowania kolorowego, na przykład pierścieniowego, i pokrywającego go, następnego znakowania kolorowego. Wynalazek dostarcza opracowanie jednoznacznego znakowania dowolnej liczby włókien, zapewniając przy tym, że wprowadzone podczas procesu obróbki wykończającej znakowanie kolorowe pozostaje zachowane niezależnie od następnych etapów procesu technologicznego podczas dalszej obróbki. Także przy zmianach temperatury wybrane znakowanie kolorowe nie wpływa na własności transmisyjne włókien. Wynalazek zapewnia ochronę znakowania kolorowego przed ścieraniem mechanicznym i dalszą bezproblemową obróbkę znakowanego włókna przez całkowite zabezpieczenie powierzchni zewnętrznej. Osiągana jest duża wytrzymałość warstwy zewnętrznej, co oznacza, że własności optyczne światłowodów nie doznają żadnych uszczerbków przy często nie do uniknięcia zwiększonych obciążeniach mechanicznych podczas dalszej obróbki włókna, a przeciwnie, stwierdzono poprawę własności transmisyjnych. Dzięki dodatkowej ochronie powierzchni zewnętrznej przed wilgocią i rozpuszczalnikiem możliwe są dalsze obszary zastosowania optycznej techniki transmisyjnej. Ponieważ każde znakowanie kolorowe z następną prześwitującą lub przezroczystą warstwą według wynalazku jest zabezpieczane mechanicznie bezpośrednio po wytworzeniu włókna, to znaczy przed każdą dalszą obróbką światłowodu, na włóknie jest możliwe naniesienie dowolnych kombinacji kolorów i/lub dowolnych konfiguracji znakowań. Dalszą istotną zaletą włókna według wynalazku jest to, że może być wybrany praktycznie każdy dowolny kolor i konfiguracja znakowania i istnieje możliwość różnorodnych wariantów znakowania kolorowego. Tak na przykład znakowanie pierścieniowe włókna jest wykonane z pierścieni o jednakowym kolorze, które mają różne wzajemne odstępy wzdłuż włókna lub z pierścieni o różnych kolorach albo też z pierścieni o jednakowych lub różnych kolorach, mających jednakowe odstępy wzdłuż włókna. Ma to miejsce szczególnie wtedy, gdy musi być rozdzielona duża ilość włókien jednego kabla optycznego i gdy znakowanie pierścieniowe włókna jest wykonane przy pomocy kombinacji różnych odstępów i różnych kolorów. Wynalazek stwarza możliwość naniesienia na już oznakowane kolorami włókno dodatkowego znakowania prążkowego lub kreskowego o innym odcieniu koloru lub o całkiem innej

5 kombinacji kolorów. Znakowanie kolorowe jest trwałe i możliwe do identyfikacji w każdej chwili. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia włókno optyczne z powłoką z naniesionymi kolorowymi pierścieniami, fig. 2 - włókno optyczne z powłoką z naniesionymi kreskami lub prążkami i fig. 3 - włókno optyczne z powłoką z kolorowym znakowaniem naniesionym poprzez warstwę pośrednią. Figura 1 przedstawia włókno optyczne 1 z rdzeniem i płaszczem, na przykład ze szkła kwarcowego, które ma powłokę 2 utworzoną przez jedną lub więcej warstw z tworzywa sztucznego do ochrony włókna optycznego 1. Bezpośrednio na powłoce 2 jest naniesione kolorowe znakowanie 3 w postaci kolorowych pierścieni rozmieszczonych w odstępach i wykonanych z lakieru utwardzalnego promieniowaniem podczerwonym lub nadfioletowym. Grubość warstwy kolorowego pierścienia wynosi na przykład 3-4 μm i na tę odległość są odsunięte od powłoki 2 kolorowe pierścienie tak, że przy dalszej obróbce włókna optycznego 1 należy liczyć się ze ścieraniem mechanicznym kolorowych pierścieni. W celu uniknięcia tego, zastosowana jest przezroczysta lub prześwitująca warstwa 4, która pokrywa na całej długości włókno optyczne 1 zaopatrzone w kolorowe znakowanie 3. Jako materiał na tę warstwę 4 stosuje się na przykład lakier utwardzalny promieniowaniem nadfioletowym na bazie poliimidu lub poliuretanu, który obok pokrycia kolorowych pierścieni, wypełnia obszar 5 pomiędzy w danym przypadku dwoma kolorowymi pierścieniami. Przy przyjętej grubości kolorowych pierścieni równej 3 μm, grubość warstwy 4 wynosi na przykład 5 μm tak, że pokrywa ona wszystkie kolorowe pierścienie, a obszary 5 pomiędzy w danym przypadku dwoma kolorowymi pierścieniami są wypełnione materiałem warstwy 4. W ten sposób uzyskuje się ciągłe zabezpieczenie kolorowego znakowania 3. W przedstawionym przykładzie wykonania kolorowe pierścienie są w jednakowym odstępie, przy czym odstępy te można zmienić, również kolorowe znakowanie 3 w postaci kolorowych pierścieni może być naniesione na włókno oznakowane już kolorami. Dalsze kombinacje kolorów, a stąd dalsze możliwości rozróżniania, uzyskuje się wtedy, gdy warstwa 4 według wynalazku jest kolorowa lub farbowana, na przykład jest wykonana z lakieru kolorowego. Tak więc czarne lub niebieskie, pojedyncze lub podwójne pierścienie z lakieru utwardzalnego promieniowaniem podczerwonym są pokryte warstwą 4 farbowaną na żółto, czerwono, niebiesko lub zielono, korzystnie utwardzalną promieniowaniem podczerwonym i w wyniku tego o dużej lepkości. Pojedyncze lub podwójne kolorowe pierścienie są identyfikowane bezproblemowo, ponieważ także kolorowa warstwa 4 według wynalazku jest przynajmniej prześwitująca. Dobór kontrastowej kombinacji kolorów ułatwia identyfikację znakowanego włókna. Figura 2, w odróżnieniu od fig. 1, przedstawia włókno 6 ze szkła lub tworzywa sztucznego, które jest pokryte powłoką 7 unoszącą kolorowe znakowanie. To kolorowe znakowanie jest wykonane z rozmieszczonych wzdłużnie kresek lub prążków 8 o dowolnym odcieniu koloru, przy czym to kolorowe znakowanie jest naniesione albo bezpośrednio na powłoce 7 albo, jeżeli na powłoce 7 jest naniesione kolorowe znakowanie rozciągające się równomiernie wzdłuż włókna lub ona sama jest farbowana, znajduje się na niej. Znakowanie kreskowe lub prążkowe, tak jak kolorowe pierścienie z fig. 1, może kontrastować z powierzchnią na przykład tworzywa sztucznego zastosowanego na powłokę 7, jednak kreski lub prążki 8 mogą być także integrowane z materiałem tworzywa sztucznego. We wszystkich przypadkach jest zastosowana warstwa 9 do ochrony kolorowego znakowania w tym celu, żeby móc niezawodnie rozróżniać włókna optyczne kabla wielożyłowego dla dowolnych konfiguracji znakowania, na przykład z lakieru na bazie poliestru lub polieteru. Ten lakier jest lakierem przezroczystym lub lakierem kolorowym, prześwitującym. Figura 3 przedstawia włókno optyczne 10, które jest wykonane ze szkła lub tworzywa sztucznego i otoczone przez powłokę 11, na którą kolorowe znakowanie jest naniesione bezpośrednio lub poprzez przejściową, kolorową warstwę pośrednią, wykonaną w przedstawionym przykładzie z kresek lub prążków 12 umieszczonych w pewnych odstępach, w danym przypadku o różnej długości, powtarzających się okresowo, które mają określoną grubość i przez to wystają poza powłokę 11. Te przerywane kreski lub prążki 12, z możliwym także różnym odstępem

6 wzajemnym, są pokryte przez warstwę 13, która pokrywa całe włókno optyczne i dzięki temu zabezpiecza bardziej niezawodnie przed ścieraniem kreski lub prążki 12. Aby zapewnić podczas procesu produkcyjnego równomierny rozkład lakieru wykorzystywanego na warstwę 13, stosuje się na przykład lakier utwardzalny promieniowaniem nadfioletowym, na bazie polisulfonu lub poliuretanu, który niezawodnie wypełnia przestrzeń 14 pomiędzy w danym przypadku dwoma kreskami lub prążkami 12, a przede wszystkim zapewnia, że kolorowe znakowanie pozostaje w naniesionej postaci, to znaczy występuje jako wyraźne znakowanie z przezroczystymi obszarami krańcowymi. Dalsze rozróżnianie tak znakowanych włókien jest zapewnione także, gdy warstwa 13 jest wykonana z przezroczystego lakieru kolorowego, którego odcień jest silnie rozróżnialny względem kolorów leżących poniżej lub względem kombinacji kolorów. Zastosowanie na kolorowe znakowanie, dla późniejszej identyfikacji każdego włókna, znajduje materiał przezroczysty lub prześwitujący, na przykład przezroczysty lakier. W przypadku warstwy kolorowej jest ona wykonana z lakieru kolorowego. Stąd wynika duża ilość kombinacji kolorów w wykonaniu wynalazku. Lakiery właściwe dla wynalazku to na przykład takie, które są na bazie poliimidu, poliestru, polieteru, polisulfonu lub poliuretanu. Lakiery są utwardzalne przez promieniowanie podczerwone, a szczególnie korzystnie utwardzalne przez promieniowanie nadfioletowe, które wykazują większą lepkość i są stosowane szczególnie do porównania z warstwą ze znakowaniem kolorowym, znajdującym się poniżej i naniesionym na włókno bez pokrycia.

7 Fig

8 Fig. 1 Fig Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.