DE4014329A1 - Vorrichtung zum beschichten von glasfasern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 4 bzw. dem des Anspruchs 8.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art, von denen beispielsweise hintereinander zwei Einheiten zum Aufbringen einer Primär- und einer Sekundärbeschichtung vorhanden sind, ist der Beschichtungsmaterial- Aufnahmeraum zwischen der Beschichtungsdüse, die auch als Kalibrierdüse bezeichnet wird, und der zweiten Düse angeordnet. Die ortsfeste zweite Düse hat die Wirkung einer Sperrdüse, die verhindert, daß das nahe der Sperrdüse radial in den Aufnahmeraum eingebrachte Beschichtungsmaterial sich entgegen der Ziehrichtung des Glasfaserstranges ausbreitet, Es ist bei derartigen Vorrichtungen wichtig, daß das Beschichtungsmaterial in einem gleichgmäßig zentrischen und blasenfreien Auftrag auf die Glasfaser gebracht wird, wobei außerdem eine möglichst hohe Ziehgeschwindigkeit erreicht werden soll. Problematisch ist der blasenfreie Auftrag des Beschichtungsmaterials deswegen, weil mit dem Einziehen des Glasfaserstranges in den Beschichtungsmaterial- Aufnahmeraum Außenluft mitgeführt wird, was, insbesondere auch bei höheren Geschwindigkeiten, zu Blasenbildungen führt. Man ist deshalb dazu übergegangen, am Einführungsende des Düsenstocks bzw. der Sperrdüse für den Glasfaserstrang ein Schutzgas in Form von Freon 12 einzubringen, um auf diese Weise Blasenbildungen zu verhindern. Freon 12 ist jedoch möglicherweise als Verursacher des sog. Ozonlochs umweltschädlich. Außerdem hat sich herausgestellt, daß damit eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit auch nur in engen Grenzen möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine blasenfreie und homogenere Beschichtung der Glasfaser unter gleichzeitiger Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit erreichbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß einem ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung die im Anspruch 1 bzw. die im Anspruch 4 bzw. die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen ist erreicht, daß das umweltschädliche Gas Freon vollständig vermieden ist und daß trotzdem verhindert ist, daß mit dem Durchziehen des Glasfaserstranges durch die Beschichtungsvorrichtung Luft in den Bereich zwischen Glasfaseroberfläche und Innenfläche der aufzubringenden Beschichtung gelangt. Auf diese Weise können sich keinerlei Gaseinschlüsse ergeben, so daß auch die Beschichtung selbst homogener wird. Dadurch können auch höhere Ziehgeschwindigkeiten ohne qualitative Verschlechterung der Beschichtung erreicht werden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist erreicht, daß unmittelbar im Einführungsbereich des Glasfaserstranges eine Luftabsaugung vorgenommen wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich mit den Merkmalen gemäß Anspruch 3.

Mit den gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen sind optimale Strömungsbedingungen für das Beschichtungsmaterial in dem Bereich vorgegeben, in welchem dasselbe auf den Glasfaserstrang aufgebracht wird. Dadurch können laminare Strömungen eingestellt werden, die für eine homogenere Beschichtung sorgen, so daß Wirbelbildungen, mit denen Gase bzw. Luft angesaugt werden und Strömungsabrisse erfolgen, verhindert sind. Auch sind dadurch höhere Ziehgeschwindigkeiten erreichbar.

Eine vorteilhafte konstruktive Ausführung der Einstellbarkeit ergibt sich mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5.

Weitere vorteilhafte Möglichkeiten für eine Vermeidung von Wirbelbildungen bzw. für das Erreichen einer möglichst laminaren Strömung ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 6 und/oder des Anspruchs 7.

Mit den gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen ist erreicht, daß dadurch, daß das Beschichtungsmaterial innerhalb des Aufnahmeraumes mit den Ultraschallschwingungen beaufschlagt wird, dieses nicht mehr aus einer statischen Lage, sondern aus einer dynamischen Position heraus mit dem durchlaufenden Glasfaserstrang in Berührung gebracht wird. Dies ermöglicht höhere Ziehgeschwindigkeiten des Glasfaserstranges und dabei dennoch eine homogenere Beschichtung, da eine bereichsweise Ansammlung von Beschichtungspartikeln beim Anhaften am durchlaufenden Glasfaserstrang vermieden sind. Außerdem können durch diese Schwingungen durch die hohe Ziehgeschwindigkeit möglicherweise mitlaufende Gase vor dem Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf den Glasfaserstrang ausgebracht werden. Desweiteren sind mögliche Strömungsabrisse des Beschichtungsmaterialstromes aufgrund möglicher Sogwirkungen des durchlaufenden Glasfaserstranges oder dadurch verursachter Wirbelbildungen vermieden.

Zur optimalen Anpassung der Dynamik der Beschichtungsmaterialpartikel innerhalb des Aufnahmeraumes an die Ziehgeschwindigkeit des durch den Düsenstock durchlaufenden Glasfaserstranges können die Merkmale gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 9 bis 11 vorgesehen sein.

Selbstverständlich können die vorgenannten drei Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung sowohl unabhängig voneinander als auch in beliebiger Kombination bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert ist.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer, teilweise längsgeschnittener Seitenansicht eine innerhalb eines vertikal arbeitenden Ziehturmes angeordnete Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dient zum Beschichten einer aus einer Vorform 11 gezogenen Glasfaser 12. Vorzugsweise zwei solcher Beschichtungsvorrichtungen 10 sind im Zuge eines Glasfaser-Ziehturmes angeordnet, in dessen nicht dargestelltem Ziehofen die Vorform 11 eingebracht wird, aus welcher unter Bildung einer Ziehzwiebel 13 die Glasfaser 12 gezogen wird. Nach dem Durchlaufen jeder Beschichtungsvorrichtung 10 wird die dort aufgebrachte Beschichtung in einer weiteren nicht dargestellten Vorrichtung ausgehärtet, worauf die beschichtete Glasfaser 12 über einen Abzug 14 zu einer nicht dargestellten Aufwickelvorrichtung geführt wird.

Die Beschichtungsvorrichtung 10 hat einen mit einer mittigen axialen Durchgangsbohrung 24 versehenen Düsenstock 16, in dessen unterem Bereich ein erster Düsenkörper 17 koaxial und ortsfest eingesetzt ist, der eine Beschichtungs- bzw. Kalibrierdüse 18 aufweist. Die Beschichtungsdüse 18 hat eine Eintrittsöffnung 21, deren Innenfläche nach Art eines Hyperboloids geformt ist und eine Austrittsöffnung 22, durch deren Durchmesser die Dicke der auf die Glasfaser 12 aufzubringenden dünnen Schicht 19 bestimmt wird.

Das dem ersten Düsenkörper 17 abgewandte Ende des Düsenstocks 16 ist von einem Deckel 23 abgedeckt, zwischen dem und der gegenüberliegenden Stirnfläche des ersten Düsenkörpers 17 ein Aufnahmeraum 25 für das Beschichtungsmaterial gebildet ist. Nahe dem Deckel 23 ist die Wand des Düsenstocks 16 von über den Umfang gleichmäßig verteilten radialen Zuführungsbohrungen 26 durchdrungen, die in nicht näher dargestellter Weise mit einem Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial verbunden sind. Das Beschichtungsmaterial, das beispielsweise ein Acrylat ist, wird unter geringem Druck, beispielsweise mit Hilfe von Stickstoff, aus dem Vorratsbehälter gemäß den Pfeilen A in den Aufnahmeraum 25 und von dort zur Beschichtungsdüse 18 und auf die Glasfaser 12 befördert.

In den Aufnahmeraum 25 ist ein zweiter Düsenkörper 27 in Form eines Führungsrohres durch eine axiale Bohrung 2 im Deckel 23 koaxial eingebracht. Das außerhalb des Düsenstocks 16 angeordnete hintere Ende des zweiten Düsenkörpers 27 ist von einer Platte 28 abgedeckt, die ein mittiges Durchgangsloch 29 aufweist, dessen Durchmesser nur wenig größer als der Durchmesser der Glasfaser 12 ist. Im Bereich seines hinteren Endes ist der zweite Düsenkörper 27 mit einer radialen Bohrung 31 versehen, die in nicht dargestellter, jedoch durch den Pfeil B angedeuteter Weise mit einem Unterdruckerzeuger verbunden ist.

Der zweite Düsenkörper 27 ist relativ zum Düsenstock und damit zum ortsfesten ersten Düsenkörper 17 in axialer Richtung gemäß dem Doppelpfeil C verstellbar gehalten, so daß der Abstand seiner im vorderen Bereich angeordneten Düse 32 gegenüber der Beschichtungsdüse 18 einstellbar ist. Beispielsweise kann in nicht dargestellter Weise der zweite Düsenkörper 27 im Deckel 23 über eine Gewindeanordnung axial einstellbar sein. Der zweite Düsenkörper 27 ist in jedem Falle derart angeordnet, daß er mit seinem vorderen, im Düsenstock 16 befindlichen Endbereich innerhalb desjenigen Bereichs des Aufnahmeraumes 25 liegt, der mit dem Beschichtungsmaterial ständig gefüllt ist. Er ist außerdem derart angeordnet, daß seine Düse 32 sich zumindest teilweise innerhalb der Eintrittsöffnung 21 der Beschichtungsdüse 18 befindet. Die Kontur des Außenumfangs des zweiten Düsenkörpers 27 im Bereich der Düse 32 ist dabei an die Innenkontur der Eintrittsöffnung 21 angepaßt, also beispielsweise ebenfalls nach Art eines Hyperboloids oder auch eines Kegelstumpfes ausgebildet. Somit verbleibt zwischen dem Außenumfang der Düse 32 und der Innenkontur der Eintrittsöffnung 21 ein sich verjüngender Ringspalt für den Eintritt und Zutritt des Beschichtungsmaterials zur Glasfaser 12.

Durch die Anpassung der Außenkontur der Düse 32 an die Innenkontur der Eintrittsöffnung 21 der Beschichtungsdüse 18 und durch die mögliche axiale Einstellbarkeit der Düse 32 innerhalb der Beschichtungsdüse 18 kann eine laminare Strömung des flüssigen Beschichtungsmaterials gewährleistet und optimiert werden, was sich auf die Homogenität der auf die Glasfaser 12 aufzubringenden Schicht positiv auswirkt. Durch das Anlegen von Unterdruck im Hohlraum 33 des Führungsrohres für die Glasfaser 12 im zweiten Düsenkörper 27 ist erreicht, daß mit dem Durchfahren gemäß Pfeil D der Glaserfaser 12 der Beschichtungsvorrichtung 10 ggf. in den Führungshohlraum 33 des zweiten Düsenkörpers 27 eingebrachte Luft oder sonstige Gase abgezogen werden, so daß Gasblasen zwischen dem Außenumfang der zu beschichtenden Glasfaser 12 und dem Innenumfang der betreffenden Beschichtung vermieden sind. Es versteht sich, daß der Unterdruck zwar einen Wert aufweist, der ein sicheres Absaugen eingeführter Luft bzw. Gase bewirkt, der jedoch auch nur so hoch ist, daß ein Ansaugen von Beschichtungsmaterial entgegen der Ziehrichtung D der Glasfaser 12 in den zweiten Düsenkörper 27 hinein vermieden ist.

Wie in der Zeichnung stichpunktiert dargestellt, ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung der erste Düsenkörper 17 an seinem vorderen Ende mit einem Rohr 36 verbunden, das in Ziehrichtung D der Glasfaser 12 nach vorne aus dem Düsenstock 16 herausragt. Dieses Rohr 36 ist mit einer nicht dargestellten Ultraschallschwingungsvorrichtung verbunden. Es dient dazu, Ultraschallschwingungen in die Beschichtungsvorrichtung 10 einzuleiten und auf den ersten Düsenkörper 17 zu bringen. Vorzugsweise bewirken die Ultraschallschwingungen eine axiale Reaktionsschwingung des ersten Düsenkörpers 17 und damit des Beschichtungsmaterials, insbesondere in der Eintrittsöffnung 21.

In nicht dargestellter Weise kann stattdessen oder zusätzlich der zweite Düsenkörper 27 mit einer entsprechenden Ultraschallschwingungsvorrichtung verbunden sein, die entsprechende Schwingungen des zweiten Düsenkörpers 27 und damit des Beschichtungsmaterials bewirkt. Hierbei ist es möglich, den zweiten Düsenkörper 27 in axiale und/oder radiale Schwingungen zu versetzen. Wesentlich bei allen Varianten der Ultraschallschwingungserzeugung ist es, daß das Beschichtungsmaterial nicht in einem statischen Zustand bleibt, sondern in einen dynamischen Zustand versetzt wird, wodurch die einzelnen Partikel des Beschichtungsmaterials feiner verteilt werden und schneller dem mit einer bestimmten Ziehgeschwindigkeit durchlaufenden Glasfaserstrang folgen und homogener an diesem haften bleiben können. Außerdem sind Partikelanhäufungen an bestimmten Bereichen der zu schaffenden Schicht vermieden.

Es ist möglich, das Einleiten von Ultraschallschwingungen in die Beschichtungsvorrichtung 10 und auf das Beschichtungsmaterial für sich allein oder in Verbindung mit der Verstellbarkeit des zweiten Düsenkörpers 27 und/oder in Verbindung mit dem Anlegen von Unterdruck an den zweiten Düsenkörper 27 zu realisieren.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges mit einem Düsenstock, in welchem eine Beschichtungsdüse und ein mit dem Beschichtungsmaterial gespeister Aufnahmeraum angeordnet sind, und mit einer zweiten Düse, aus der der Glasfaserstrang in den Aufnahmeraum hinein austritt, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Austrittsöffnung (22) der Beschichtungsdüse (18) abgewandten Bereich die zweite Düse (32) mit einem Unterdruckanschluß versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) am einen Ende eines Führungsrohres angeordnet ist, dessen anderes Ende mit einem im Durchmesser kleinen Durchgangsloch (29) versehen ist, und daß das aus dem Düsenstock (16) herausragende andere Ende des Führungsrohres mit dem Unterdruckanschluß versehen ist.

3. Vorichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) in den mit dem Beschichtungsmaterial gefüllten Bereich des Aufnahmeraumes (25) hineinragt.

4. Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges mit einem Düsenstock, in welchem eine Beschichtungsdüse und ein mit dem Beschichtungsmaterial gespeister Aufnahmeraum angeordnet sind, und mit einer zweiten Düse, aus der der Glasfaserstrang in den Aufnahmeraum hinein austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) in den Aufnahmeraum (25) hineinragt und daß der axiale Abstand zwischen der Austrittsöffnung der zweiten Düse (32) und der Eintrittsöffnung (21) der Beschichtungsdüse (18) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) am einen Ende eines Führungsrohres angeordnet ist, das im Düsenstock (16) einstellbar axial bewegbar gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der zweiten Düse (32) innerhalb der sich verjüngenden, mit Beschichtungsmaterial gefüllten Eintrittsöffnung (21) der Beschichtungsdüse (18) koaxial angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der zweiten Düse (32) an die Innenkontur der Eintrittsöffnung (21) der Beschichtungsdüse (18) angepaßt ist.

8. Vorrichtung zum Beschichten eines aus einer Vorform gezogenen Glasfaserstranges mit einem Düsenstock, in welchem eine Beschichtungsdüse und ein mit dem Beschichtungsmaterial gespeister Aufnahmeraum angeordnet sind, und mit einer zweiten Düse, aus der der Glasfaserstrang in den Aufnahmeraum hinein austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsdüse (18) und/oder die zweite Düse (32) mit Ultraschallschwingungen beaufschlagbar sind bzw. ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallschwingung vertikale und/oder horizontale Schwingungen der Beschichtungsdüse (18) und/oder der zweiten Düse (32) bewirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) innerhalb der vorzugsweise sich verjüngenden und mit dem Beschichtungsmaterial gefüllten Eintrittsöffnung (21) der Beschichtungsdüse (18) koaxial angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düse (32) gegenüber der Beschichtungsdüse (18) axial einstellbar ist.