DE2528517A1

DE2528517A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer umhuellten faser

Info

Publication number: DE2528517A1
Application number: DE19752528517
Authority: DE
Inventors: John Edwin Midwinter; Clifford Douglas Smith
Original assignee: Post Office
Current assignee: Post Office
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-15
Also published as: NL7507580A; GB1518082A; FR2276410A1; CA1065137A; JPS5124244A; FR2276410B1

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma The Post Office, 23 Howland Street, London WlP 6HQ, England

betreffend

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer umhüllten Faser"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung umhüllter Fasern, beispielsweise Glasfasern, die als dielektrische optische Wellenleiter eingesetzt werden sollen.

Dielektrische Wellenleiter werden normalerweise in Form von Fasern mit Durchmessern in der Größenordnung von 5o bis loo Mikron aus Glas hergestellt. Die Fertigung erfolgt in einem sauberen Raum, wobei die Glasfaser vertikal abwärts vom Boden einer Glaskugel gezogen wird, die in einem Ofen erweicht worden ist. Der Durchmesser der Glasfaser wird primär gesteuert durch die Ziehgeschwindigkeit der Faser, so daß das Umhüllungsverfahren mit der Geschwindigkeit kompatibel sein muß, mit der die Faser gezogen werden muß.

Es ist übliche Praxis, eine Schutzhülle auf die Faser aufzubringen, und dies erfolgte in der Vergangenheit

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so, daß ein Kunststoffmaterial rings um die Faser hüllenartig extrudiert wurde. Es ist schwierig, die Extrusionsanlage mit der Faser-Ziehvorrichtung zusammenzubauen, und die Schutzhülle hat die Tendenz, das Endprodukt ziemlich klobig werden zu lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, um eine umhüllte Faser mit Geschwindigkeiten herstellen zu können, die kompatibel sind mit der Ziehgeschwindigkeit für die Faser selbst.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß mindestens ein Schutzband auf die Faser als Umhüllung aufgebracht wird.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren die Schritte, daß eine Faser aus einer Schmelze gezogen wird, indem die Faser mit ersten und zweiten ausgefluchteten Bändern in Kontakt gebracht wird, wobei die Zugspannung auf die Faser über die Bänder übertragen wird und daß die Bänder derart miteinander verbunden werden, daß sie die Faser umhüllen.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Faser zunächst mit einem der Bänder in Kontakt gebracht und wird dann von diesem Band in Kontakt mit dem zweiten Band geführt. Das eine Band kann in eine offene, trogartige Form an dem Punkt oder vor dem Punkt gebracht werden, an welchem es mit der Faser in Kontakt gebracht wird, was das genaue Positionieren der Faser relativ zu dem ersten Band unterstützt.

Bei einer anderen Ausführungsform wird ein einziges Band verwendet und auf die Faser aufgebracht und dann auf sich selbst zurückgefaltet.

Die Faser kann von der Schmelze gezogen werden durch

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Einwirkenlassen auf die Faser mindestens eines Teils der Zugspannung, die erforderlich ist, mittels einer Zugtrommel, wobei das einzige Band auf die Faser aufgebracht wird, nachdem diese von der Zugtrommel abläuft.

Es ist auch möglich, die Faser auf eine Trommel aufzuwickeln und dann wieder von der Trommel in einen Mechanismus abzuwickeln, um das einzige Band aufzubringen.

Die Bänder bestehen vorzugsweise aus Kunststoffmaterial.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwecks Herstellung einer umhüllten Faser umfaßt einen Mechanismus für das Aufbringen mindestens eines Schutzbandes auf die Faser.

Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Anordnung für das Zuführen erster und zweiter Bänder in Kontakt mit einer mit den Bändern ausgefluchteten Faser sowie Antriebseinrichtungen für die Übertragung einer Spannung auf die Bänder, die groß genug ist, um die Faser aus einer Schmelze zu ziehen, die für die Faserherstellung bereitgehalten wird.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung wird eines der Bänder durch eine Zufuhrrolle in Kontakt mit der Faser geführt, wonach die Faser von dem einen Band in Kontakt mit einem anderen Band gebracht wird. Die Bänder laufen dann in den Spalt von Antriebsrollen ein, mittels denen die Bänder so weit vorgespannt werden, daß die erforderliche Zugspannung auf die Faser übertragen wird.

Die Zufuhrrolle kann eine ümfangsnut aufweisen, mittels der das eine Band in eine offene, trogartige Form

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gebracht wird, wenn es in Kontakt mit der Faser gelangt.

Wenn die ersten und zweiten Bänder aus Kunststoffmaterial bestehen, kann die Vorrichtung ferner Einrichtungen für die Verbindung der Bänder miteinander umfassen, um so die Faser völlig zu umhüllen.

Alternativ können die Bänder ineinandergreifende Vorsprünge an ihren einander zugekehrten Flächen aufweisen, welche Vorsprünge zum Eingriff gebracht werden, wenn die Bänder die Zugrollen durchlaufen.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sollen Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt schematisch das Verfahren gemäß der Erfindung,

Figur la zeigt einen Schnitt nach Linie X-X der Figur 1,

Figur 2 ist eine schematische Zeichnung einer alternativen Ausführungsform des grundsätzlichen Verfahrens,

Figur 3 zeigt schematisiert eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur 4 ist eine Teilansicht der Ausführungsform nach Figur 3, gesehen in Richtung der Pfeile A-A und

Figuren 5 und 6 zeigen schematisiert weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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Figur 1 zeigt eine für faseroptische Zwecke bestimmte Faser 1, die von einer (nicht dargestellten) Schmelze gezogen wird. Die Faser wird vertikal abwärts gezogen tangential bezüglich einer großen Rolle 2, die eine Umfangsnut 2a (Figur la) aufweist. Die Rolle 2 ist um eine Horizontalachse drehbar, wie dargestellt, und wird von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben. Ein erstes Band 3 wird unter Spannung von einer Zufuhrtrommel (nicht dargestellt) in die Nut 2a geführt, wodurch das unter Zug stehende Band in eine offene V-Querschnittsform gebracht wird, in welche sich die Faser 1 legt. Die Faser 1 tritt in Kontakt mit dem ersten Band 3 längs des Bodens der V-förmigen Querschnittsform und wird von dem Band 3 in Richtung einer Bandverbindungsrolle 4 mitgenommen, die ebenfalls um eine Horizontalachse drehbar ist, angetrieben von einem (nicht dargestellten) getrennten Motor. Die gekrümmte Oberfläche der Rolle 4 ist zylindrisch, und demgemäß nimmt das Band 3 wieder seine ursprünglich ebene Konfiguration an, wenn es von der Rolle 2 zur Rolle 4 läuft, wie in Figur 1 gezeigt.

Ferner wird der Rolle 4 ein zweites Band 5 zugeführt, das mit dem ersten Band 3 auf dessen Seite in Kontakt tritt, wo sich die Faser 1 befindet. Wenn demgemäß die ersten und zweiten Bänder über die Rolle 4 gelaufen sind, umhüllen sie die Faser 1, wobei die umhüllte oder "beschichtete" Faser mit dem Bezugszeichen 6 markiert ist.

Die Bänder 3 und 5 bestehen aus Kunststoffmaterial, und es soll hier angenommen werden, daß das Verbinden der Bänder miteinander an einer Stelle erfolgt, nachdem die beschichtete Faser die Rolle 4 verlassen hat.

Die "Zugkraft" für die Faser wird auf diese über die

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Bänder 3 und 5 übertragen, und es besteht keine Notwendigkeit, daß die Faser mit irgendwelchen anderen Oberflächen in Kontakt tritt, bevor sie auf dem Band 3 aufliegt. Ein Oberflächenabrieb der Faser, welcher deren Zugfestigkeit verringern würde, kann auf diese Weise vermieden werden.

Obwohl die Beschichtung oder Umhüllung normalerweise in einem "sauberen" Raum erfolgt, kann eine gewisse Verunreinigung der Faser durch Staub eintreten, doch wird dieser im wesentlichen zwischen den Bändern und der Faser eingefangen und führt nicht zu einem Abrieb der Faseroberfläche, weil keine Relativbewegung zwischen den Staubpartikeln und der Faser mehr erfolgen kann.

Es ist nochmals zu betonen, daß sich das Band 3 vollständig in die Nut 2a setzt, weil die Eigenspannung des Bandes unter der Zufuhr-Zugspannung sicherstellt, daß sich das Band an die Kontur der Nut anpaßt und weil das Band um etwa 9o der Nutoberfläche läuft, zentriert bezüglich des Horizontaldurchmessers der Rolle. Der Punkt, an welchem die Faser zum ersten Mal in Kontakt mit Band 3 gelangt, liegt vertikal unterhalb des Punktes, an dem die Faser aus der Schmelze austritt. Die Kontur des Bandes 3 an dem Kontaktpunkt hat die Tendenz, die Faser bezüglich des Bandes zu zentrieren. Zwar wird immer unvermeidlich eine bestimmte Tendenz der Faser zum Auswandern vorliegen, doch kann man dem begegnen, indem man ein Band mit geeigneter Breite einsetzt.

Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß man zwischen denselben zwei Bändern auch mehrere Fasern einbetten könnte, indem man Bänder größerer Breite verwendet. Die Positionierung der Fasern relativ zu den Bändern

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und zueinander kann dadurch bewirkt werden, daß man eine Rolle mit mehreren Nuten rings um ihren Umfang verwendet.

Es ist andererseits nicht unabdingbar, zwei Bänder einzusetzen. In der Vorrichtung nach Figur 1 läuft das Band 3 nach Ablaufen von der Rolle 2 zwischen Druckrollen, welche die Falte im Band aufrecht erhalten und die beiden gefalteten Teile aufeinanderkleben. Die Druckrollen werden auch verwendet, um auf das einzige Band und demgemäß auf die Faser die Zugspannung für den Faserziehvorgang zu übertragen.

Es ist auch möglich, einen Teil der Zugspannung oder die gesamte Zugspannung direkt auf die Faser selbst zu übertragen, obwohl dies nicht bevorzugt ist wegen des Risikos, daß die Faser beschädigt wird.

Figur 2 zeigt eine alternative Vorrichtung für das Stabilisieren der Einlaufposition der Faser innerhalb der Bänder 8, 9. Zwei Rollenpaare Io und 11 bzw. 12 und 13 werden verwendet. Deren Achsen liegen alle horizontal, doch stehen die Achsen des oberen Paares Io und 11 senkrecht zu den Achsen des unteren Paares 12, 13. Die Rollen haben eine einzige gemeinsame Tangente, die vertikal liegt, und diese Tangente bildet die theoretische Linie der Faser 7 vom Ofen her. Die Bänder läßt man in die oberen Rollen mittig bezüglich dieser gemeinsamen Tangente einlaufen, und sie umhüllen die Faser, wenn sie ebenfalls an dieser Linie eintritt. Der so geschaffene Sandwich-Aufbau wird dann um 9o verdreht, bevor er in den unteren Satz von Rollen eintritt. Die Rollen sind freilaufend und üben eine horizontale Haltekraft auf die Faser in zwei zueinander senkrechten Richtungen aus. Auf diese Weise wird die Faserposition nahe der Mittellinie der Bänder stabilisiert, und dies ist um so wirkungsvoller, wenn der Vertikalabstand zwischen den

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Sätzen von Rollen verringert wird. Die Zugspannung für die Fasern wird durch weitere, hier nicht dargestellte Rollen aufgebracht, zwischen denen die umhüllte Faser dann durchläuft.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Vorrichtung für das Ziehen der Faser und ihre Umhüllung mit Bändern, die miteinander wänaeversiegelt werden.

Die optische Faser tritt vertikal abwärts aus einem Doppeltiegel aus, der diagrammartig bei 14 angedeutet ist. Die Faser 15 liegt tangential bezüglich des zylindrischen Umfanges eines angetriebenen Rades 16, dessen Peripherie mit einem ersten Band 17 von einem Zufuhrsystem gespeist wird, das im einzelnen noch zu erläutern ist. Mit dem Rad 16 wirkt ein Ring 18 zusammen, der freidrehbar auf drei Kugellager-Laufringen abgestützt ist, die im gleichen Abstand rings um die Innenfläche des Ringes angeordnet sind, wie schematisch in der Zeichnung gezeigt. Zwei der Kugellager-Laufringe sind starr montiert in einem (nicht dargestellten) Rahmen, während der dritte unter Federvorspannung nach außen steht, wie bei 2o angedeutet, um so den Ring 18 relativ zu den drei Kugellager-Laufringen zu zentrieren.

Die Peripherie des Ringes hat die Form eines sehr flachen Troges, und in diesen Trog läuft ein zweites Band 21 von einem zweiten Speichersystem ein, das ebenfalls weiter unten näher erläutert wird.

Dem Ring 18 ist ein Induktionsheizer zugeordnet, der bei 22 angedeutet ist und im Betrieb dazu dient, den Ring auf eine gewünschte Temperatur aufzuheizen.

Unmittelbar unterhalb des Rades 16 und des Ringes 18 befindet sich eine Rolle 23, die mit einem zweiten

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Rad 24 zusammenwirkt. Die Rolle 23 ist auf einer Spindel 25 angeordnet, mittels der die Rolle 23 von einem Motor 26 über ein Drehzahlsteuergetriebe 27 angetrieben wird. Das Rad 24 ist drehbar auf einem Hebel 28 gelagert, der seinerseits bei 29 schwenkbar an einen Winkel 3o angelegt ist. Eine Vorspannfeder, die bei 31 diagrammartig angedeutet ist, ist vorgesehen, um das Rad in Kontakt mit der Rolle 23 zu drücken. Der Hebel 18 trägt ferner eine Klinke 32, die so angeordnet ist, daß sie in eine Gegenfläche 33 einfallen kann, um so das Rad 24 entfernt von Rolle 23 zu halten, während die Vorrichtung für den Betrieb vorbereitet wird. Die Klinke 32 ist drehbar, so daß sie aus der Gegenfläche 23 herausgehoben werden kann und in die Position nach Figuren 3 und 4 bringbar ist.

Die Rolle 23 weist einen Umfang in Form eines sehr flachen Troges auf, in den sich die Kante des Rades 24 erstreckt.

Unterhalb des Rades 24 befindet sich eine Führungsrolle 34, welche die beschichtete Faser 35 einer Vorratstrommel 36 (Figur 3) zuführt.

Das Band 17 wird von einer Zufuhrtrommel 37 (Fig. 3) zugeführt, deren Drehzahl gesteuert wird mittels einer Einstellbremse 38. Nach dem Ablaufen von der Trommel 37 ist das Band 17 um eine Zufuhrrolle 39 gelegt, die,gesteuert von einem Antriebsmotor 4o, angetrieben ist, und ist danach um eine Rolle 41 geschlungen, die vertikal freibeweglich ist zwischen im Abstand liegenden Vertikalführungen, von denen eine durch das gestrichelte Rechteck 42 repräsentiert sein soll. Fühler Sl und S2 sprechen auf das Vorhandensein der Rolle 41 an und sind nahe dem oberen und unteren Ende der Führungen angeordnet.

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" ^lo " 252851?

Das Band 21 wird von einer Zuführtrommel 43 zugeführt über ein Zufuhrsystem identisch dem des Bandes 17, wo also eine gesteuerte Bremse 44, eine Zufuhrrolle 45 mit Antriebsmotor 46 und eine Rolle 47 vorgesehen sind, die zwischen im Abstand liegenden Vertikalführungen beweglich ist, von denen eine durch das gestrichelte Rechteck 48 angedeutet wurde.

Im Betrieb werden die Räder 16 und 23 sowie die Zufuhrrollen 39 und 45 gesteuert angetrieben, so daß unter Mithilfe der Bremsen 38 und 44 die Bänder 17 und 21 in Richtung auf die Faser 15 mit einer Zufuhrgeschwindigkeit zugeführt werden, die im wesentlichen konstant ist. Änderungen der Zufuhrgeschwindigkeit, wenn solche auftreten sollten, werden aufgefangen durch entsprechende Bewegungen der Rollen 41 bzw. 47, vertikal aufwärts bzw. abwärts zwischen ihren Vertikalführungen. Sollte die Bewegung der Rollen ein vorgegebenes Maximum übersteigen, sprechen die Fühler an und liefern ein Steuersignal, das verwendet wird, um eine entsprechende Änderung der Bandzuführgeschwindigkeit hervorzurufen.

Die "Zugkraft" für die Faser 15 wird geliefert durch die Rolle 23 und das Rad 24, dessen Orientierung relativ zum Rad 16 und Ring 18 ähnlich ist, wie unter Bezugnahme auf Figur 2 für die Rollen Io - 14 erläutert, was die Stabilisierung der Einlaufposition der Faser innerhalb der Bänder 17 und 21 unterstützt.

Die Bänder 17 und 21 bestehen aus Kunststoffmaterial; jedes von ihnen ist etwa 4o Mikron dick und 3 mm breit. Die Bänder bestehen aus einem Trägerstreifen mit hohem Schmelzpunkt, der aufeiner Seite mit einer niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Beschichtung versehen ist. Schmelztemperaturen im Bereich von 12o - 2oo ⁰C sind für die Beschichtung zweckmäßig. Ein solches Band

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" ^1X " 252851?

ist unter der Typenbezeichnung 162o, hergestellt von der Firma Selotape Products Ltd., im Handel. Die auf einer Zufuhrtrommel gespeicherte Bandlänge hängt ab von der Faserlänge, die in einem einzigen Arbeitsgang zu ziehen ist. Die Band-Parameter, die oben angegeben wurden, sind geeignet für die Anwendung bei optischen Fasern von 124 Mikron Durchmesser.

Im Betrieb heizt der Induktionsheizer 22 den Ring 18 auf, der seinerseits das Band 21 erhitzt, das um ihn umläuft, wobei die niedrigen Schmelzpunkt aufweisende Beschichtung auf dem Band erweicht wird. Der beheizte Ring 18 bewirkt auch eine gewisse Erweichung der Beschichtung des Bandes 17, das um das Rad 16 läuft. Die Peripherie des Rades 16 ist wenige Millimeter von der Basis des Troges im Ring 18 entfernt, und die Faser 15 gelangt zuerst in Kontakt mit Band 17 und dann mit Band 21. Das Rad 23 mit der Rolle 24 wirken als Druckrollen und preßversiegeln die Bänder 17 und 21, während die Bänder noch heiß sind. Die so beschichtete Faser wird dann durch die Führungsrolle 34 der Aufnahmetrommel 36 zugeführt, die angetrieben wird derart, daß ein konstanter Zug in der beschichten Faser aufrecht erhalben wird, wenn diese auf Trommel 36 aufgespult wird.

Ziehgeschwindigkeiten im Bereich von l-lo km/h können mit der insoweit beschriebenen Vorrichtung erzielt werden.

Um die Vorrichtung vorzubereiten, wird das Rad 24 von der Rolle 23 weggeschwenkt und in der entfernten Position verriegelt. Die Bänder 17 und 21 werden über ihre entsprechenden Zufuhrrollen gefädelt und bis zum Rad 16 bzw. Ring 18 geführt. Die Vorrichtung wird dann in Betrieb gesetzt, und die Bänder werden zwischen die Rollen 23 und Rad 24 über die Führungsrolle 34 bis zur

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Trommel 36 gezogen. Die Faser wird dann manuell von dem Tiegel gezogen und in Kontakt gebracht mit dem Band 17, das über Rad 16 läuft. Das Ziehen von Hand wird fortgesetzt, bis die Faser durch den Spalt zwischen Rad 23 und Rolle 24 gelaufen ist, und danach beendet, weil nun die Zugspannung von diesem Rad und der Rolle über die Bänder ausgeübt wird.

Die Faser 15 kann mit den Bändern versiegelt werden, oder durch Änderung der Erwärmung der Beschichtung kann man eine beschichtete Faser schaffen, bei der die Faser nur teilweise an den Bändern haftet.

Durch teilweises Verkleben kann man erreichen, daß eine Faser für Verbindungszwecke einfach durch Wegbrechen weniger Zentimeter der Bänder auf beiden Seiten der Faser freigelegt wird, wobei die Bänder von der Faser weggezogen werden. Wenn die Faser vollständig an den Bändern haftet, ist es notwendig, die Bänder zu erwärmen, bevor das überschüssige Band von der Faser weggezogen werden kann. Alternativ kann man auch verhindern, daß die Faser an den Bändern festklebt, Indern man die Peripherie des Ringes 18 so ausbildet, daß er eine zentrale ümfangsnut besitzt, die in ihrer Position mit der gewünschten Position der Faser zusammenfällt. Diese Nut verhindert wirksam die Erwärmung und Erweichung der Beschichtung im zentralen Bereich.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß es möglich ist, mehrere Fasern in einen gemeinsamen mittleren Teil der Bänder einlaufen zu lassen, oder die mehreren Fasern können voneinander über die Breite der Bänder verteilt im Abstand liegen.

Das Verfahren zum Verbinden der Bänder miteinander und die Art der Bänder hängen voneinander ab.

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Kunststoffbänder sind bevorzugt, insbesondere jene, die aus einem Trägermaterial bestehen, das die mechanische Festigkeit des Bandes bewirkt, und die eine Beschichtung tragen, welche das Klebematerial zwischen den Bändern liefert. Bei einem Band, das geeignet ist für das Wärmeverkleben würde der Schmelzpunkt des Beschichtungsmaterials niedriger sein als der des Trägermaterials. Wärme kann auf das Band in einer Mehrzahl von Wegen übertragen werden. Ein Heizungsstrahl oder Flammenerhitzung einer Polytetrafuoräthylen-beschichteten Rolle könnten beispielsweise benutzt werden. Man könnte auch eine Vorheizung vorsehen, um höhere Betriebsgeschwindigkeiten zu erzielen. Wärme könnte auch mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes im Bereich von 27 MHz übertragen werden, womit eine dielektrische Induktionserhitzung der Bänder erzielt würde, um eine gleichförmige und leicht steuerbare Erhitzung zu erzielen. Entweder das Basismaterial des Bandes oder die Beschichtung oder beide könnten verlustbehaftet sein, um dieses Ergebnis zu erzielen.Elektrische Erhitzung läßt sich auch erreichen durch Stromfluß durch das Band über Elektroden, die in Kontakt mit dem Band stehen, wobei dann der Widerstand des Bandmaterials die Wärme erzeugen würde. Andere anwendbare Verfahren für die Wärmeerzeugung innerhalb des Bandes umfassen Ultraschall-Erregung.

Auch kalte Verbindungsverfahren können verwendet werden, wobei das bequemste eine Preßverbindung ist, bei der die Oberflächenmaterialien der Bänder miteinander durch Aufbringen von Druck verschweißt werden. Der Druck würde durch ein Paar von Rollen aufgebracht. Alternativ könnten elektrostatisch geladene Bänder verwendet werden, die einander automatisch anziehen, oder Bänder mit rauhen Oberflächen, die sich miteinander verhaken.

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Die Verwendung von Lösungsmitteln oder Klebern ist ebenfalls möglich. In diesen Fällen könnte das Lösungsmittel oder der Kleber kontinuierlich auf eines oder beide Bänder aufgebracht werden, bevor diese konvergieren. Der Druck auf die Bänder müßte während einiger Zeit einwirken, bis das Lösungsmittel verdunstet ist oder der Kleber abgebunden hat.

Die Verwendung einer Schutzbeschichtung in Form eines oder zweier wärmeversiegelter Bänder ist vorteilhaft, weil es ziemlich leicht ist, die Bänder oder das Band von der Faser abzustreifen, wenn dies erforderlich wird.

Figur 5 zeigt eine Vorrichtung für das Ziehen und Beschichten einer Faser unter Verwendung von Bändern, die durch Ausüben von Querdruck kalt miteinander verbunden werden. Die beiden Bänder lol, Io2 werden von zwei Bandvorratstrommeln 128 bzw. 132 abgezogen, wobei der Ablauf gesteuert wird durch freilaufende Rollen 13o bzw. 134, die Steuermotoren 133 bzw. 131 kontrollieren. Das Band lol ist um Rolle 116 geführt, die eine Umfangsnut aufweist, wodurch das Band in eine trogähnliche Führung geformt wird; die Faser 115, die in Kontakt gelangt mit dem mittleren Abschnitt des Bandes lol längs des Bodens des Troges und in Kontakt mit Band lol den Druckrollen 117 und 118 zuläuft, gelangt dort mit dem zweiten Band Io2 in Kontakt, das auf das erste Band lol aufgepreßt wird, um die Faser zwischen den beiden Bändern einzufangen. Die beschichtete, oder umhüllte Faser gelangt dann zu den angetriebenen Rollen 12o und 121, welche auf die Bänder die Zugspannung übertragen und damit auch den Zug für die Faser selbst bewirken. Die Rollen 12o und 121, angetrieben von Motor 122, sind manuell einstellbar. Die Steuerrolle 123 reguliert das Aufspulen der umhüllten Faser auf die Trommel 127, die vom Motor 124 angetrieben ist. Die umhüllte Faser wird

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gespannt gehalten durch das Rollenpaar 125 und 126, während die Trommel 127 umläuft und horizontal längs ihrer Achse hin und herschwingt, um ein Aufwinden in korrekten Lagen zu erreichen.

Um die Vorrichtung in Betrieb zu setzen, wird die Rolle 118 nach außen in die strichpunktierte Position verschwenkt, während die Bänder eingefädelt sind und die Maschine läuft. Die Faser wird in den vom ersten Band lol gebildeten Trog eingelegt und mit dem Boden des Troges ausgefluchtet durch die Startrolle 116. Die Rolle 118 wird dann wieder in Eingriff gebracht. Der Glasführungskörper kann abgetrennt werden, bevor er in die Maschine eingezogen wird. Die Anlaufstellung, gestrichelt in Figur 5 angedeutet, verursacht keine Schwierigkeit, wo die Linie des Bandes Io2 den Glasführungskorper kreuzt, da eine örtliche Verdrehung des Bandes dies eintreten lassen könnte.

Wenn druckempfindliche Bänder verwendet werden, ist kein weiterer Arbeitsgang erforderlich. Wenn Lösungsmittel oder aufgebrachte Kleber verwendet werden, würden diese aufgebracht unmittelbar bevor die Bänder zusammengeführt werden, und die Rollen 12o und 121 wären zu ersetzen durch Gurte, welche auf die Bänder Druck ausüben, bis der Kleber aushärtet.

Die Durchmesser aller Rollen, um die die Faser läuft, müssen groß genug sein, um einen Bruch durch exzessive Biegebelastung des Glases zu vermeiden.

In Figur 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, die geeignet ist für die Umhüllung einer Faser mit einem heißklebenden Band. Die Heizer sind konventionell und deshalb brauchen sie nicht im einzelnen erläutert zu werden. Die beiden Bänder Io3 und Io4 werden von zwei Vorratstrommeln 149 bzw. 155 abgezogen, wobei das Ab-' ziehen gesteuert wird durch schwimmende Rollen 158

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und 152, die Servomotoren 156 bzw. 15o steuern. Das Band Io4 wird vorgeheizt durch Heizer 153 und 154, bevor es auf die heiße Rolle 138 läuft, und das Band Io3 wird vorgeheizt durch Heizer 159 und 16o, bevor es in Kontakt mit der heißen Rolle 162 gelangt. Jedes Band steht in Kontakt mit der zugeordneten heißen Rolle über einen Bogen von 18o ° der Rolle, um auf die volle Schweißtemperatur zu kommen. Das Band Io3 läuft dann über eine mit einer Umfangsnut versehene Rolle 137, wo es in Kontakt gelangt mit der Faser 136, wonach die beiden gemeinsam laufen bis zum Kontakt mit dem Band Io4, wonach die beiden Bänder durch Rolle 139 in Kontakt mit der heißen Rolle 138 zusammengepreßt werden. Die so gebildete Verbundbaugruppe gelangt dann zwischen die kalten Rollen 141 und 142, angetrieben von Motor 143, welche die Zugspannung aufbringen und durch die die Bänder in S-Form gekrümmt werden, um irgendwelche Vorspannungen in dem Band zu beseitigen, welche die Tendenz hätten, es zu verdrillen. Die umhüllte Faser gelangt dann durch eine Steuerschlaufe mit Rollen 144, 147 und 148 und Motor 145, wonach das Aufwinden in Schichten auf der Trommel 146 erfolgt, die sowohl umläuft wie auch relativ zu ihrer Achse hin und herschwingt.

Zu Beginn des Betriebes werden die Bänder durch die Maschine gefädelt und in ihrer Geschwindigkeit hochgefahren. Die heiße Rolle 138 wird dann in die strichpunktiert angedeutete Position verschwenkt, die Faser in der genuteten Rolle 137 positioniert und der Starterrolle 14o zugeführt, und die heiße Rolle 138 wird dann wieder in ihre Arbeitsposition gebracht. Durch Anordnung der Heizer derart, daß sie seitlich relativ zu den Bändern verschoben werden können, können die Heizer verwendet werden, um die Band-

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temperatur zu steuern je nachdem, wieviel von dem Band von seinem zugeordneten Heizer umgriffen wird. Zusätzlich kann ein Paar von zusammenwirkenden Andruckgunten vor den kalten Rollen 141 und 142 angeordnet werden, um den Druck auf die umhüllte Faser während des ersten Abkühlschrittes aufrecht zu erhalten.

Die Vorrichtungen nach Figuren 5 und 6 wurden beschrieben unter Bezugnahme auf genutete Rollen für die Stabilisierung der Faserposition, doch versteht es sich, daß auch eine Rollenanordnung entsprechend Figur 2 verwendet werden könnte, ohne die Prinzipien für den Betriebsablauf zu ändern.

In der Ausführungsform gemäß Figur 6 sind beide Bänder beheizt. Das Beheizen beider Bänder kann auch bei der Ausführungsform nach Figuren 3 und 4 vorgesehen werden. Das Rad 16 in dieser Ausführungsform würde dann durch einen Ring ähnlich Ring 18 ersetzt, ebenfalls mit eigenem Induktionsheizer. Auf diese Weise würden beide Bänder beheizt und alle nachteiligen Effekte behoben, die infolge unterschiedlichen Schrumpfens auftreten könnten, wenn nur ein Band beheizt wird.

Falls erforderlich, kann eine weitere Schutzschicht, etwa bestehend aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise durch Extrusion, auf das Band oder die Bänder aufgebracht werden. Zwar wird damit die Faserumhüllung noch klobiger, doch ergibt sich ein weiterer Schutz für die Faser. Das Vorhandensein des Bandes oder der Bänder unter dieser weiteren Beschichtung unterstützt das Abstreifen der weiteren Beschichtung von der Faser, wenn diese zugänglich gemacht werden muß, um eine Verbindung herzustellen.

Die Vorrichtung kann mit vielen verschiedenartigen Typen

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von Bändern betrieben werden und für diesen Zweck auch modifiziert werden, ohne den Verfahrensablauf des Umhüllens zu beeinflussen, der Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglicht, die mehrfach größer sind als bei bisher üblichen Systemen.

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen einer umhüllten Faser, gekennzeichnet durch die Schritte: Abziehen der Faser aus einer Schmelze von Fasermaterial, Anbringen in Längsrichtung von mindestens einem Schutzband, das die Faser bedeckt, um diese einzuhüllen, und Verschließen der so gebildeten Hülle in Längsrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der für das Ziehen der Faser erforderlichen Zugkräfte auf die Faser über das oder jedes Umhüllungsband übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft für die Faser über die Bandumhüllung übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Schutzband verwendet wird, das in eine offene, in Längsrichtung trogförmige Konfiguration gebracht wird, wonach die Faser in den Trog eingelegt und danach der Trog geschlossen wird, um die Faser vollständig zu umhüllen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bänder für die Umhüllung der Faser verwendet werden, wobei zunächst die Faser in Kontakt mit einer Seite eines der Bänder gebracht wird und danach das zweite Band an diese Seite des ersten Bandes angelegt wird, mit dem die Faser bereits in Kontakt steht.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Band zunächst in eine offene, in Längsrichtung trogförmige Konfiguration gebracht wird, danach in Kontakt mit der Faser gebracht wird, wonach das Band wieder in eine in Querrichtung flache Konfiguration rückverformt wird und schließlich das zweite Band angelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bänder für das Umhüllen der Faser verwendet werden, wobei zunächst die Faser zwischen die Oberflächen der beiden Bänder eingelegt wird und deren Oberflächen aneinandergebracht werden, um so die Faser zu umhüllen, wonach die umhüllte Faser um 9o um ihre Längsachse verdreht wird, wonach die Hülle in Längsrichtung verschlossen wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band ein Kunststoffmaterialband ist, bestehend aus einem Träger entsprechender mechanischer Festigkeit und einer Beschichtung auf einer Seite des Trägers, die aus Haftmaterial zum Verschließen der Umhüllung besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein thermoplastisches Kunststoffmaterial ist und daß das Verschließen der Hülle durch Wärmeversiegelung erfolgt.

Io. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein Material ist, das das Verschließen der Umhüllung durch Kalthaftvorgänge ermöglicht.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band vor dem Inkontaktbringen mit der Faser mit einem Kleber beschichtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Bänder mit einem Kleber beschichtet wird, bevor das Band mit der Faser in Kontakt gebracht wird.

13.Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus einem Kunststoff material besteht, wobei ein Haftlösungsmittel auf die Oberfläche des Bandes aufgebracht wird, bevor das Band in Kontakt mit der Faser gebracht wird, und daß das Verschließen der Hülle durch Aufbringen eines Anheftdruckes auf das Band erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band aus Kunststoffmaterial besteht und daß ein Haftlösungsmittel auf die Oberfläche mindestens eines der Bänder aufgebracht wird, bevor das Band an die Faser angelegt wird, und daß das Verschließen der Umhüllung durch Ausüben eines Heftdruckes auf die Bänder erfolgt.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Mechanismus für die Zufuhr eines ersten Bandes in Flächenkontakt mit der Faser und durch einen zweiten Mechanismus für die Zuführung eines zweiten Bandes in Flächenkontakt mit der mit der Faser in Kontakt stehenden Fläche des ersten Bandes.

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16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mechanismus für die Verformung des einen Bandes in eine offene, in Längsrichtung trogförmige Konfiguration, durch Einrichtungen für die Zufuhr der Faser in den Trog und durch eine weitere Einrichtung für das Verschließen des Troges zwecks vollständiger Umhüllung der Faser.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus ein Rad mit einer Umfangsnut umfaßt und daß die weitere Einrichtung eine Rolle umfaßt für das Zurückverformen des einen Bandes in in Querrichtung ebene Konfiguration sowie eine Bandzufuhr-Einrichtung für die Zufuhr eines zweiten Bandes zu der Rolle zum Ineingriffbringen mit dem ersten Band.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Mechanismen eine Bandrolle sowie Antriebseinrichtungen für dieselbe umfaßt.

19. Vorrichtung zur Druchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Paar zusammenwirkender Rollen, die um parallele Achsen drehbar sind, durch Bandzufuhrsysteme zur Zufuhr erster und zweiter Bänder in den Spalt des ersten Rollenpaares, durch ein zweites Paar zusammenwirkender Rollen, die um parallele Achsen drehbar sind, und durch Einrichtungen für die Zufuhr der Faser in den Spalt des ersten Paares von Rollen derart, daß sie von den ersten und zweiten Bändern umhüllt wird, wonach die Bänder und die von ihnen eingeschlossene Faser dann in das zweite Paar von Rollen geleitet werden, um die Hülle zu verschließen.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des zweiten Paares von Rollen in Ebenen liegen parallel zu den Ebenen, die von den Achsen der ersten Rollen definiert sind, wobei die Achsen des zweiten Paares rechtwinklig zu den Achsen des ersten Paares verlaufen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 2o, gekennzeichnet durch Antriebseinrichtungen für den Antrieb mindestens einer Rolle von mindestens einem Rollenpaar.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15, 16, 17 oder 18, gekennzeichnet durch Heizeinrichtungen zum Aufheizen der Bänder und durch Druckrollen zum Zusammenpressen der Bänder nach Umhüllung der Faser zum Verschließen der Hülle.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19, 2o oder 21, gekennzeichnet durch Heizeinrichtungen zum Aufheizen der Bänder.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rolle des ersten Rollenpaares einen drehbar angeordneten Ring umfaßt, dessen äußere Mantellinie eine Kontur zur Aufnahme eines der Bänder aufweist, und daß die Bandheizeinrichtung einen Induktionsheizer zum Aufheizen des gesamten Ringes umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung zum Verschließen der trogförmigen Kontur Druckrollen umfaßt zum Zusammenpressen des ersten und zweiten Bandes.

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26. Umhüllte Faser, hergestellt gemäß dem Verfahren — nach einem der Ansprüche 1-14.

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