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Dokumentenidentifikation DE60200625T2 09.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001236697
Titel Herstellung optischer Faser
Anmelder Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ohba, Toshio, Annaka-shi, Gunma-ken, JP;
Kawada, Nobuo, Annaka-shi, Gunma-ken, JP;
Ueno, Masaya, Annaka-shi, Gunma-ken, JP
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60200625
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.02.2002
EP-Aktenzeichen 022511349
EP-Offenlegungsdatum 04.09.2002
EP date of grant 16.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse C03C 25/12
IPC-Nebenklasse B29C 35/10   B01J 19/08   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser, auf die eine flüssige, Elektronenstrahlen-härtbare Harzzusammensetzung aufgetragen und mit Elektronenstrahlen mit hohem Bestrahlungswirkungsgrad gehärtet wird.

HINTERGRUND

Bei der Ausbreitung durch ein Material geben Elektronenstrahlen nach und nach einen Teil ihrer Energie an das Material ab, indem sie die Orbitalelektronen des Materials dazu anregen, chemische Reaktionen auszulösen oder Sekundärelektronen und Röntgenstrahlung zu erzeugen, und verlieren so an Geschwindigkeit, während die Elektronenstrahlen gestreut werden, um sich in verschiedene Richtungen auszubreiten oder zu streuen. Diese Tendenz wird in einem sehr dichten Material wie einem Feststoff besonders augenscheinlich. Elektronenstrahlen mit solchen Eigenschaften wurden bereits zum Härten von Druckfarbe, Anstrichen und Entfernern zum Ablösen von klebrigen Substanzen verwendet. Andererseits umfasst ein Gerät zur Aussendung von Elektronenstrahlen im Allgemeinen ein Mittel zur Elektronenemission und zur Elektronenbeschleunigung. Herkömmliche Geräte zum Härten von Harzen wurden im Allgemeinen so entworfen, dass sie zur Produktivitätssteigerung Elektronenstrahlen über einen großen Bereich aussenden. Geräte, die bei einer relativ niedrigen Beschleunigungsspannung betriebsfähig sind und den so genannten Scan-Typ darstellen, der mit einem Elektronenemissions- und einem Elektronenbeschleunigungsmittel ausgestattet ist, um ein breites Band an Elektronenstrahlen zu erzeugen, während Geräte, die bei einer relativ hohen Beschleunigungsspannung betriebsfähig sind und den so genannten Scan-Typ darstellen, der sich aus einem Elektronenemissions- und einem Elektronenbeschleunigungsmittel zusammensetzt, um ein enges Band an Elektronenstrahlen zu erzeugen, sowie einem Elektronenscanmittel, um die Strahlen großflächig zu verteilen.

Elektronen werden im Vakuum ausgesandt und beschleunigt, während sie in Richtung eines Gegenstands in einer atmosphärischen Umgebung ausgesandt werden, die eine kontinuierliche Behandlung für höherer Produktivität sicherstellt. Sehr häufig sind die atmosphärische Umgebung und das Vakuum durch ein Fenster in Form einer dünnen Metallfolie getrennt, über welche die Elektronenstrahlen übertragen werden, wobei die Elektronenstrahlen vom Vakuum in die atmosphärische Umgebung übertragen werden. Wenn Elektronenstrahlen über das Fenster übertragen werden, werden sie stark gestreut. Solch eine Streuung von Elektronenstrahlen nach dem Passieren des Fensters ist keineswegs problematisch, wenn die Elektronenstrahlen über einen großen Bereich ausgesandt werden müssen. Wenn Elektronenstrahlen jedoch auf einen sehr dünnen Bauteil, wie z. B. eine optische Faser, gestrahlt werden, ist der Bestrahlungswirkungsgrad sehr gering. Werden andererseits Elektronenstrahlen in einem Vakuum ausgesandt, so wurde die Technik des Konvergierens der Elektronenstrahlen unter Einfluss eines Magnetfeldes entwickelt und in Elektronenstrahlschweißgeräten und dergleichen zum Einsatz gebracht. Werden Elektronenstrahlen kontinuierlich auf die Länge einer harzbeschichteten optischen Faser im Vakuum eingestrahlt, so ist es schwierig, den Vakuumgrad konstant zu halten, wodurch das Risiko entsteht, dass das Harz schäumt und wegspritzt.

JP-B 5-50454 beschreibt das Härten mittels Elektronenstrahlen von Materialien zur Beschichtung optischer Fasern, bezieht sich jedoch nicht auf den Bestrahlungswirkungsgrad von Elektronenstrahlen. Die Technik des kontinuierlichen Bestrahlens von optischen Fasern mittels Elektronenstrahlen unter Atmosphärendruck mit hohem Wirkungsgrad wurde bisher noch nicht entwickelt.

Gewöhnliche optische Fasern umfassen eine Vielzahl von Arten, wie z. B. Quarzglas-, Mehrkomponentenglas- und Kunststofffasern. Davon kommen optische Fasern vom Quarzglastyp in zahlreichen verschiedenen Anwendungsgebieten zum Einsatz, da sie leicht, verlustarm und beständig sind und auch eine hohe Übertragungsfähigkeit besitzen. Da optische Fasern vom Quarzglastyp mit einem Durchmesser von 125 &mgr;m so dünn sind wie die meisten üblicherweise verwendeten Fasern, sind sie sogar bei geringsten Defekten bruchanfällig und erhöhen den Übertragungsverlust durch äußere Spannungen, wie z. B. durch Biegen. Aus diesem Grund werden optische Fasern im Allgemeinen mit einer zweischichtigen Harzbeschichtung versehen, mit einer relativ weichen primären Beschichtungsschicht und einer sekundären Beschichtungsschicht, welche die primäre Beschichtungsschicht umgibt. Sehr häufig wird eine blanke optische Faser sofort nach dem Entfernen aus der Charge durch ein Düsenbeschichtungsverfahren oder dergleichen mit einem Flüssigharz beschichtet, das mittels Wärme oder Bestrahlung (für gewöhnlich UV-Bestrahlung) gehärtet wird. Die sekundäre Beschichtung wird aufgetragen und gleichzeitig mit oder nach dem Auftragen und Härten der ersten Beschichtung gehärtet. Die so beschichtete optische Faser, die im Allgemeinen als beschichtete optische Faser oder einfach als optische Faser bezeichnet wird, wird zur Identifizierung mit Tinte gefärbt. Durch Bündeln von mehreren, üblicherweise vier oder acht, beschichteten optischen Fasern und Beschichten des Bündels mit einem Bandwickelmaterial oder einem Flüssigharz und anschließendes) Erhitzen oder Bestrahlung (üblicherweise mit UV-Strahlung) zum Härten entsteht ein Bandelement.

Typisch für dieses Bandwickelmaterial sind Urethanacrylat-basierte, UV-härtbare Harzzusammensetzungen. Wie in JP-B 1-19694 und den japanischen Patenten Nr. 2.522.663 und 2.547.021 dargestellt, sind Harzzusammensetzungen bekannt, die ein Urethanacrylat-Oligomer, einen reaktiven Verdünner und einen Photopolymerisations-Initiator enthalten.

In den jüngsten Herstellungsverfahren von optischen Fasern wurde die Ziehgeschwindigkeit von optischen Fasern zum Zwecke der Wirkungsgradsteigerung erhöht. Die zum Härten des Harzbeschichtungsmaterials erforderliche Energie pro Zeiteinheit muss erhöht werden. Allerdings befindet sich die gewöhnliche UV-Härtungsverfahren in solch einem Entwicklungsstand, dass jegliche Leistungssteigerung, die für UV-Lampen entwickelt wurde, mit dem Fortschritt nicht Schritt halten konnte. Eine Anzahl von UV-Bestrahlungslampen müssen somit in Serie angeordnet werden. Die Produktionsgeschwindigkeit ist durch die Größe des Raums, in dem die Lampen angeordnet werden können, beschränkt.

Allgemein wird angenommen, dass eine Härtung mit Elektronenstrahlen im Vergleich zu UV-Härtungsverfahren sehr energiesparend ist. Diese Annahme entspricht nur insofern der Wahrheit, als der Gegenstand, der mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden soll, großflächig ist, wie etwa bei der Harzhärtung von beschichtetem Papier und Druckfarbe, sodass die Elektronenstrahlen, selbst wenn sie gestreut werden, auf die gesamte Oberfläche des Gegenstands auftreffen können. Wenn ein herkömmliches Gerät zur Elektronenstrahlenbestrahlung vom Abschirm-Typ verwendet wird, um Elektronenstrahlen auf ein dünnes Filament (z. B. eine optische Faser) zu strahlen, so ist der Anteil an tatsächlich auf dem Filament auftreffenden Elektronen sehr gering, da die Elektronenstrahlen durch die Übertragung durch eine Metallfolie stark gestreut werden, selbst wenn die Richtung einer Bande von Elektronenstrahlen mit der Längsrichtung des Filaments übereinstimmt. Dies führt zu dem Problem sehr geringer Energieeffizienz. Bei Verwendung eines Geräts zur Elektronenstrahlenbestrahlung vom Abtast-Typ kommt es, selbst wenn die Elektronenstrahlen ohne Scanning stationär auf dem Filament gehalten werden könnten, aufgrund der sehr starken Streuung der Elektronenstrahlen durch die Übertragung durch eine Metallfolie trotzdem zum Problem geringer Energieeffizienz. Wird ein mit Polyethylen beschichteter elektrischer Leiter einer Vernetzung mittels Elektronenstrahlen unterzogen, so kann das Problem durch wiederholte Bewegung des Leiters, sodass der Leiter die Bestrahlungskammer mehrfach passiert, umgangen werden. Diese Methode ist auf das Härten einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung auf einer optischen Faser mittels Elektronenstrahlen nicht anwendbar, da ein Biegen der beschichteten Faser vor der vollständigen Aushärtung zu Schäden oder Streifen in der Beschichtung führen kann.

Weiters ist zu beachten, dass sich bei der Bestrahlung eines Beschichtungsmaterials auf mit Germanium dotierten optischen Fasern mit Elektronenstrahlen das Germanium verändern kann, was wiederum zu einem unerwünschten erhöhten Übertragungsverlust führt.

Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung optischer Fasern durch Auftragen einer flüssigen Verbindung eines mit Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine bewegliche, blanke, optische Faser und durch gleichförmiges, effizientes und kontinuierliches Bestrahlen der Zusammensetzung auf der Faser mittels Elektronenstrahlen bereitzustellen, sodass das Verfahren einer hohen Ziehgeschwindigkeit der blanken optischen Faser bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung guter Übertragungseigenschaften dieser optischen Faser gerecht wird.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn Elektronenstrahlen, die durch Passieren eines Fensters in Form einer Metallfolie, die als Trennwand zwischen einer Vakuumzone zur Elektronenstrahlenemission und einer unter Atmosphärendruck stehenden Bestrahlungszone dient, gestreut werden, auf eine flüssige Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes, das unter Atmosphärendruck zur Härtung auf eine blanke optische Faser aufgebracht wurde, gestrahlt werden, die Bereitstellung eines Magnetfelds in der atmosphärischen Bestrahlungszone, die die beschichtete optische Faser passiert, den Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung verbessern kann. Die Bereitstellung sowohl eines elektrischen Felds als auch eines Magnetfelds in der atmosphärischen Bestrahlungszone, welche die beschichtete optische Faser passiert, ist zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Elektronenbestrahlung noch effizienter. Vor allem, wenn das Magnetfeld parallel zum Verlauf der beweglichen optischen Faser und das elektrische Feld orthogonal zum Verlauf der beweglichen optischen Faser ausgerichtet ist, werden die Elektronen, die durch das Fenster übertragen und dadurch gestreut wurden, auf der optischen Faser zweidimensional konvergiert. Die Erfindung basiert auf diesen Erkenntnissen.

In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser bereit, das folgende Verfahrensschritte umfasst: das Auftragen einer flüssigen Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser oder eine beschichtete optische Faser, die eine primäre oder sekundäre Beschichtung auf einer blanken optischen Faser aufweist; das Bestrahlen der Harzzusammensetzung auf der optischen Faser mit Elektronenstrahlen, um diese zu härten, während die optische Faser eine Zone unter im Wesentlichen Atmosphärendruck passiert; und das Bereitstellen eines Magnetfelds in dieser Zone, um so den Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung zu erhöhen.

In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser bereit, das folgende Schritte umfasst: das Auftragen einer flüssigen Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser oder eine beschichtete optische Faser, die eine primäre oder sekundäre Beschichtung auf einer blanken optischen Faser aufweist; das Bestrahlen der Harzzusammensetzung auf der optischen Faser mit Elektronenstrahlen, um diese zu härten, während die optische Faser eine Zone unter im Wesentlichen Atmosphärendruck passiert; und das Bereitstellen eines elektrischen Felds und eines Magnetfelds in dieser Zone, sodass der Elektronenstrahl das elektrische Feld und das Magnetfeld passiert und dann auf der optischen Faser zweidimensional konvergiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Magnetfeld parallel zum Verlauf der optischen Faser und das elektrische Feld orthogonal zum Verlauf der optischen Faser ausgerichtet.

In bevorzugten Ausführungsformen weist das Magnetfeld einen magnetischen Fluss von zumindest 0,1 T auf; die Zone, welche die beschichtete Faser passiert, weist eine Inertgasatmosphäre, typischerweise aus Helium, auf; die Elektronenstrahlen werden mit einer Spannung im Bereich von 60 bis 160 kV beschleunigt; und die flüssige Zusammensetzung umfasst ein Polyetherurethanacrylat-Oligomer und einen reaktiven Verdünner.

Das Gerät ist ein unabhängiger Aspekt der Erfindung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und anderen erwähnten Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind durch Lektüre der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser zu verstehen.

1 ist ein schematischer Querschnitt eines zur Herstellung optischer Fasern dienenden Geräts gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.

2 ist ein schematischer Querschnitt eines zur Herstellung optischer Fasern dienenden Geräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Elektronenbahnen aus Beispiel 1.

4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Elektronenbahnen aus Beispiel 2.

5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Elektronenbahnen aus Vergleichsbeispiel 1.

6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 0° und ϕ = –30° sind.

7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines beispielgebenden zentralen Elektronenwegs aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 0° und ϕ = 0° sind.

8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 0° und ϕ = 30° sind.

9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 15° und ϕ = –30° sind.

10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 15° und ϕ = 0° sind.

11 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 80 keV, &thgr; = 15° und ϕ = 30° sind.

12 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 40 keV, &thgr; = 0° und ϕ = –30° sind.

13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 40 keV, &thgr; = 0° und ϕ = 0° sind.

14 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielgebenden zentralen Elektronenbahn aus Beispiel 3, worin E = 40 keV, &thgr; = 0° und ϕ = 30° sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In 1 wird ein Gerät zur Herstellung optischer Fasern veranschaulicht, das in einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird. Das Gerät umfasst eine zylindrische Elektronenstrahlbestrahlungskammer oder -zone 10, die geschlossene gegenüberliegende Stirnflächen aufweist, welche mit den Öffnungen 11 und 12 versehen sind, die als Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für eine bewegliche optische Faser 1 dienen. Die optische Faser 1 tritt in die ES-Bestrahlungskammer 10 durch die eine Öffnung oder Eintrittsöffnung 11 ein, passiert die Kammer 10 im Zentrum, wo der Elektronenstrahl 2 ausgesandt wird, und tritt durch die andere Öffnung oder Austrittsöffnung 12 wieder aus. Ein Mittel zur Erzeugung einer Inertgasatmosphäre in der Kammer 10 in Form einer Inertgasleitung 13 ist mit der anderen Stirnfläche der Kammer 10 verbunden. Die Leitung 13 versorgt die Kammer 10 mit einem Inertgas wie Helium oder Stickstoff, wodurch die Bestrahlung der optischen Faser 1 mit Elektronenstrahlen in der Kammer 10 unter Inertgasatmosphäre durchgeführt werden kann.

Eine Einheit 20 zur Erzeugung von Elektronenstrahlen in Form eines abgeschlossenen Behälters enthält ein Mittel 21 zur Elektronenemission, ein Mittel 22 zur Elektronenbeschleunigung und ein Mittel 23 zum Konvergieren der beschleunigten Elektronen. Die Einheit zur Erzeugung von Elektronenstrahlen 20 ist mit der Kammer zur ES-Bestrahlung 10 so verbunden, dass der Elektronenstrahl 2 in die Kammer 10 projiziert wird.

Es können eine oder mehrere Einheiten zur Erzeugung von Elektronenstrahlen 20 rund um die Bestrahlungskammer 10 angeordnet sein. Werden in einem Gerät mehrere Einheiten zur Erzeugung von Elektronenstrahlen 20 verwendet, so sollten diese vorzugsweise in im Wesentlichen gleichmäßigen Abständen angeordnet sein, sodass sie die Bestrahlungskammer 10 gleichförmig umgeben. Werden zum Beispiel drei Einheiten 20 zur ES-Erzeugung verwendet, so sind diese vorzugsweise um 120° rund um die Bestrahlungskammer 10 voneinander beabstandet.

Ein Fenster 30 ist zwischen der ES-erzeugenden Einheit 20 und der Bestrahlungskammer 10 als Trennwand zwischen den beiden Zonen vorgesehen. Das Fenster 30 stellt sicher, dass das Innere der ES-erzeugenden Einheit 20 unter Vakuum bleibt und dass der Elektronenstrahl 2, welcher in der ES-erzeugenden Einheit 20 erzeugt wurde, durch das Fenster 30 übertragen wird und in die unter im Wesentlichen Atmosphärendruck gehaltene Bestrahlungskammer 10 eintritt, wo der Elektronenstrahl 2 auf eine flüssige Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf einer optischen Faser 1 gestrahlt wird.

Ein Mittel 40 zur Erzeugung eines Magnetfelds ist innerhalb der ES-Bestrahlungskammer 10 vorgesehen, um ein Magnetfeld quer zum Elektronenstrahl 2 anzulegen. Nachdem der Elektronenstrahl 2 in die Bestrahlungskammer 10 über das Fenster 30 eingetreten ist, passiert er das Magnetfeld, sodass der Elektronenstrahl 2 in Richtung der optischen Faser 1 konvergiert wird.

Wie oben erwähnt umfasst die Einheit zur Erzeugung des Elektronenstrahls Mittel zur Elektronenemission, Mittel zur Elektronenbeschleunigung und gegebenenfalls Mittel zum Konvergieren der Elektronen. Als Mittel zur Elektronenemission kann jede übliche und bekannte Elektronenemssionsquelle dienen, die basierend auf dem Phänomen von thermionischer Emission, Sekundärelektronenemission, Feldelektronenemission oder photoelektrischer Emission arbeitet, beispielsweise Glühkathoden aus Wolfram oder Lanthanborid und Glimmentladungs-Kaltkathoden. Als Mittel zur Elektronenbeschleunigung kann jeder übliche und bekannte Elektronenbeschleuniger dienen, der mit einem elektrischen Gleichstromfeld, das durch Anlegen einer Gleichstromhochspannung zwischen parallelen Plattenelektroden entsteht, oder mit einem hochfrequenten elektrischen Feld, das durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung quer zu einem Hohlraumresonator entsteht, arbeitet. Das Mittel zur Elektronenkonvergierung kann jedes übliche, bekannte Mittel zur Elektronenkonvergierung sein, das elektrostatische Linsen und magnetische Linsen, wie z. B. eine elektrostatische Linse aus drei Elektrodenplatten und eine magnetische Linse aus Permanentmagneten oder Solenoiden, umfasst.

Die Einheit zur Erzeugung von Elektronenstrahlen kann mit einem stab-, platten-, oder kreisscheibenförmigen Filament und perforierten Gittern in derselben Form versehen sein, solange es die Fähigkeit besitzt, Elektronen in Richtung der optischen Faser zu emittieren und zu beschleunigen.

Das Fenster, das als Trennwand zwischen der ES-erzeugenden Einheit unter Vakuum und der ES-Bestrahlungskammer dient, sollte das Vakuum in der Einheit aufrecht erhalten, wobei die Übertragung der Elektronen durch dieses Fenster trotzdem möglich sein muss. Eine Folie aus einem Element mit einer relativ kleinen Kernladungszahl, wie z. B. Ti, Al, Si oder C, wird hierzu oft verwendet, da solche Folien Festigkeit aufweisen und für Elektronen durchlässig sind. Die Dicke dieser Folie ist auf einen Bereich von 3 bis 15 &mgr;m festgelegt, damit sie den oben genannten Anforderungen entspricht.

Während die Elektronen während des Passierens des Fensters gestreut werden, wirkt das Magnetfeld, indem es die derart gestreuten Elektronen auf die optische Faser konvergiert, um dadurch den Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung auf die optische Faser zu verbessern. Das Magnetfeld kann durch einen Permanentmagneten oder einen aus Solenoiden zusammengesetzten Elektromagneten erzeugt werden.

Die Richtung des Magnetfelds ist nicht maßgeblich, solange eine Verbesserung des Bestrahlungswirkungsgrads erzielt werden kann. Das Magnetfeld kann in beliebiger Richtung senkrecht, parallel oder schräg zur optischen Faser angelegt werden. In jener Ausführungsform beispielsweise, in der Elektronen orthogonal zur optischen Faser eingestrahlt werden, ist die Ausrichtung des Magnetfelds parallel zur Elektronenbahn zu bevorzugen. Das Magnetfeld sollte wünschenswerterweise eine ausreichend starke magnetische Flussdichte von mindestens 0,1 T haben, um die Richtung der Elektronen zu ändern. Bei zunehmendem Magnetfeld wird die Vorrichtung zur Magnetfelderzeugung größer, wobei die Bestrahlungswirkung relativ gesehen nur geringfügig verbessert werden kann. Aus diesem Grund ist eine magnetische Flussdichte von 0,1 bis 5 T wünschenswert. Bei der Festlegung der Richtung und der Stärke des Magnetfelds ist es wichtig, Faktoren wie die Spannung zur Elektronenbeschleunigung, das Fenstermaterial und die Distanz des Fensters zur optischen Faser zu berücksichtigen. Die Distanz zwischen dem Fenster und der optischen Faser beläuft sich normalerweise auf 3 bis 50 mm, speziell auf 5 bis 30 mm.

Es ist möglich, mehrere Magnetfelder in Verbindung mit mehreren ES-Erzeugungseinheiten bereitzustellen, um die Vorteile dieser Erfindung noch besser zu nutzen.

In 2 wird ein Gerät zur Herstellung optischer Fasern veranschaulicht, das in einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Dieses Gerät umfasst eine zylindrische ES-Bestrahlungskammer oder -zone 10 mit gegenüberliegenden geschlossenen Stirnseiten, die mit Öffnungen 11 und 12 versehen sind, welche als Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für eine bewegliche optische Faser 1 dienen. Die optische Faser 1 tritt in die ES-Bestrahlungskammer über die eine Öffnung oder Eintrittsöffnung 11 ein, passiert die Kammer 10 im Zentrum, wo sie mit einem Elektronenstrahl 2 bestrahlt wird, und tritt durch die andere Öffnung oder Austrittsöffnung 12 wieder aus. Ein Mittel zur Erzeugung einer Inertgasatmosphäre in Kammer 10 in Form einer Inertgasleitung 13 ist mit der anderen Stirnseite der Kammer 10 verbunden. Die Leitung 13 versorgt die Kammer 10 mit einem Inertgas wie Helium oder Stickstoff, sodass die Bestrahlung der optischen Faser 1 mit Elektronenstrahlen in der Kammer 10 unter Inertgasatmosphäre erfolgen kann.

Eine Einheit 20 zur Erzeugung von Elektronenstrahlen in Form eines abgeschlossenen Behälters umfasst ein Mittel zur Elektronenemission 21, ein Mittel zur Elektronenbeschleunigung 22 und gegebenenfalls ein Mittel zum Konvergieren der beschleunigten Elektronen (nicht dargestellt). Die ES-Erzeugungseinheit 20 ist mit der ES-Bestrahlungskammer 10 verbunden, sodass der Elektronenstrahl 2 in die Kammer 10 projiziert wird.

Es können eine oder mehrere ES-Erzeugungseinheiten 20 rund um die Bestrahlungskammer 10 angeordnet sein. Werden mehrere ES-Erzeugungseinheiten verwendet, so sind diese vorzugsweise in im Wesentlichen gleichmäßigen Abständen anzuordnen, sodass sie die Bestrahlungskammer 10 umgeben. Werden beispielsweise drei ES-Erzeugungseinheiten 20 verwendet, so sind diese vorzugsweise um 120° rund um die Bestrahlungskammer voneinander beabstandet.

An der Seitenwand der Einheit 20, welche der Elektronenstrahl 2 in Richtung der Bestrahlungskammer durchdringt, ist ein Fenster 30 senkrecht zum Fortpflanzungsweg des Elektronenstrahls 2 vorgesehen. Der Elektronenstrahl 2 passiert das Fenster 30 und tritt in die Bestrahlungskammer 10 ein, welche unter im Wesentlichen Atmosphärendruck gehalten wird.

Wie oben erwähnt umfasst die Einheit zur Erzeugung von Elektronenstrahlen die Mittel zur Elektronenemission, Mittel zur Elektronenbeschleunigung und gegebenenfalls Mittel zum Konvergieren der Elektronen. Als Mittel zur Elektronenemission kann jede übliche und bekannte Elektronenemssionsquelle dienen, die basierend auf dem Phänomen von thermionischer Emission, Sekundärelektronenemission, Feldelektronenemission oder photoelektrischer Emission arbeitet, beispielsweise Glühkathoden aus Wolfram oder Lanthanborid und Glimmentladungs-Kaltkathoden. Als Mittel zur Elektronenbeschleunigung kann jeder übliche und bekannte Elektronenbeschleuniger dienen, der mit einem elektrischen Gleichstromfeld, das durch Anlegen einer Gleichstromhochspannung zwischen parallelen Plattenelektroden entsteht, oder mit einem elektrischen Hochfrequenzfeld, das durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung quer zu einem Hohlraumresonator entsteht, arbeitet. Das Mittel zur Elektronenkonvergierung kann jedes übliche, bekannte Mittel zur Elektronenkonvergierung sein, das elektrostatische Linsen und magnetische Linsen umfasst, wie z. B. eine elektrostatische Linse aus drei Elektrodenplatten und eine magnetische Linse aus Permanentmagneten oder Solenoiden.

Die Einheit zur Erzeugung von Elektronenstrahlen kann mit einem stab-, platten-, oder kreisscheibenförmigen Filament und perforierten Gittern in derselben Form versehen sein, solange es die Fähigkeit besitzt, Elektronen in Richtung der optischen Faser zu emittieren und zu beschleunigen.

Das Fenster, das als Trennwand zwischen der ES-erzeugenden Einheit unter Vakuum und der ES-Bestrahlungskammer dient, sollte das Vakuum in der Einheit aufrecht erhalten, wobei die Übertragung der Elektronen durch dieses Fenster trotzdem möglich sein muss. Eine Folie aus einem Element mit einer relativ kleinen Kernladungszahl, wie z. B. Ti, Al, Si oder C, wird hierzu oft verwendet, da solche Folien Festigkeit aufweisen und für Elektronen durchlässig sind. Die Stärke dieser Folie wird auf den Bereich von 3 bis 15 &mgr;m festgelegt, damit sie den oben genannten Anforderungen entspricht.

In dem oben erwähnten Gerät, das für die Bestrahlung der beschichteten optischen Faser mit Elektronenstrahlen verwendet wird, werden gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ein Mittel 40 zur Erzeugung eines Magnetfelds und ein Mittel 50 zur Erzeugung eines elektrischen Felds in der Bestrahlungskammer 10 vorgesehen, um ein Magnetfeld 41 und ein elektrisches Feld 51 innerhalb der Bestrahlungskammer 10 und quer zur Bahn des Elektronenstrahls 2 zu erzeugen, wodurch der Elektronenstrahl auf die beschichtete optische Faser konvergiert wird.

Während Elektronen bei dem Passieren des Fensters gestreut werden, wirken das elektrische Feld und das Magnetfeld gemeinsam, um derartig gestreute Elektronen in Richtung der optischen Faser zu konvergieren, um dadurch den Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung der optischen Faser zu verbessern.

Das elektrische Feld kann beispielsweise durch Anlegen einer Gleichstromspannung zwischen parallelen Plattenelektroden erzeugt werden. Das Magnetfeld kann durch einen Permanentmagneten oder einen aus Solenoiden zusammengesetzten Elektromagneten erzeugt werden.

Die Ausrichtung des elektrischen Felds und des Magnetfelds ist nicht maßgeblich, solange eine Verbesserung des Bestrahlungswirkungsgrads erzielt werden kann. Das elektrische Feld und das Magnetfeld können in jeder beliebigen Richtung senkrecht, parallel oder schräg zur optischen Faser angelegt werden. Vorzugsweise wird das Magnetfeld parallel zur Bewegungsrichtung der optischen Faser und das elektrische Feld senkrecht zur Bewegungsrichtung der optischen Faser angelegt, da so die durch das Passieren des Fensters gestreuten Elektronen zweidimensional auf die optische Faser konvergiert werden können.

Zur besseren Veranschaulichung: Unter der Annahme, dass die Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls die x-Achse ist, eine senkrecht zur x-Achse liegende Richtung in horizontaler Ebene die y-Achse ist und die Bewegungsrichtung der optischen Faser, die senkrecht zur x- und zur y-Achse steht, die z-Achse ist, wie in 2 dargestellt, werden vorzugsweise das Magnetfeld in Richtung der z-Achse und das elektrische Feld in Richtung der y-Achse angelegt. Das Fenster wird senkrecht zum Magnetfeld und elektrischen Feld angelegt, um der optischen Faser so gegenüber zu stehen, dass die magnetische Flussdichte B des Magnetfelds und die elektrische Feldstärke E die folgende Gleichung erfüllen: X = 2n&pgr;mE/eB2 worin X für die Distanz zwischen dem Fenster und der optischen Faser, m für die Masse eines Elektrons, e für die Ladung eines Elektrons, &pgr; für die Kreiskonstante und n für eine ganze Zahl von zumindest 1 steht.

Die Distanz zwischen dem Fenster und der optischen Faser liegt normalerweise im Bereich von 1 bis 30 mm, speziell von 3 bis 20 mm, da eine kürzere Distanz ein Kontaktrisiko bergen und eine längere Distanz den Energieverlust durch das Atmosphärengas erhöhen könnte. Eine elektrische Feldstärke von zumindest 0,1 kV/mm ist erwünscht, da eine zu schwaches elektrisches Feld zu einer geringen Driftgeschwindigkeit und somit zu erheblichem Energieverlust durch das Atmosphärengas führen kann. Andererseits ist eine elektrische Feldstärke von nicht mehr als 10 kV/mm erwünscht, da ein zu starkes elektrisches Feld das Risiko der elektrischen Entladung erhöhen kann. Eine elektrische Feldstärke von 0,3 bis 3 kV/mm stellt den Idealfall dar. Eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,01 T ist erwünscht, da eine zu geringe magnetische Flussdichte den Rotationsradius der Elektronen und den Energieverlust durch das Atmosphärengas erhöhen kann. Andererseits ist eine magnetische Flussdichte von höchstens 1 T erwünscht, da ein stärkeres Magnetfeld ein dementsprechend stärkeres elektrisches Feld mit folglich höherem Risiko elektrischer Entladungen erfordern würde. Eine magnetische Flussdichte von 0,03 bis 0,3 T stellt den Idealfall dar. Das elektrische Feld kann gepulst angelegt werden, um Selbstentladung durch das elektrische Feld zu vermeiden.

Es ist möglich, mehrere Magnetfelder und elektrische Felder in Verbindung mit einer Vielzahl von ES-Erzeugungseinheiten bereitzustellen, um die Vorteile der Erfindung besser zu nützen.

Im Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß der Erfindung wird eine flüssige Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser oder eine beschichtete optische Faser, die eine primäre oder sekundäre Beschichtung auf einer blanken optischen Faser aufweist, aufgetragen, die beschichtete optische Faser ein Gerät zur Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, in dem die Zusammensetzung mit Elektronentrahlen bestrahlt wird, um diese zu härten, pasasieren gelassen und die optische Faser mit gehärteter Beschichtung schließlich durch ein separates Aufwickelmittel aufgewickelt.

In diesem Gerät zur Elektronenstrahlbestrahlung verfügt die Bestrahlungskammer (oder die Zone, welche die optische Faser passiert) über eine Inertgasatmosphäre unter im Wesentlichen Atmosphärendruck. Die Gegenwart von Sauerstoff in der Bestrahlungskammer führt zu einer Streuung der Elektronen und verhindert so eine radikalische Polymerisation des Harzes, was zu einer unzureichend gehärteten Harzoberfläche führt. Das Inertgas ist vorzugsweise ein Element mit einer geringen Kernladungszahl, wie z. B. He und N2. Im Besonderen ist He aufgrund seiner Eigenschaft, Elektronen nur geringfügig zu streuen, besonders gut geeignet. Wird ein Vakuumsystem zur kontinuierlichen Bestrahlung verwendet, so ist es schwierig, eine konstante Vakuumgüte aufrechtzuerhalten, was zum Schäumen des Harzes führen kann. Wird ein Drucksystem zur kontinuierlichen Bestrahlung verwendet, so führt dies zu einer stärkeren Streuung der Elektronen und somit zu einer Reduktion des Bestrahlungswirkungsgrads. Daher wird ein Druck bevorzugt, der solche Probleme zu unterbinden vermag, also im Wesentlichen Atmosphärendruck.

Die Bestrahlungsintensität der Elektronenstrahlen kann, vorzugsweise im Einklang mit der Bewegungsgeschwindigkeit der optischen Faser, durch die Veränderung des Stromflusses durch das Filament zur Elektronenemission eingestellt werden.

Das Verfahren dieser Erfindung ist auf jede Ausführungsform anwendbar, in der eine flüssige Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf einen optischen Faserstrang aufgetragen und gehärtet wird, zum Beispiel auf eine Ausführungsform, worin eine flüssige Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser aufgetragen und gehärtet wird, um eine primäre Beschichtung zu bilden; auf eine andere Ausführungsform, worin flüssige Zusammensetzungen eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser aufgetragen und gleichzeitig gehärtet werden, um eine primäre und sekundäre Beschichtung zu bilden; auf eine weitere Ausführungsform, worin eine flüssige Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine optische Faser, welche bereits eine primäre Beschichtung aufweist, aufgetragen und gehärtet wird, um eine sekundäre Beschichtung zu bilden; und wiederum auf eine andere Ausführungsform, worin eine flüssige Zusammensetzung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf ein Bündel mehrerer optischer Fasern, welche bereits primäre und sekundäre Beschichtungen aufweisen, aufgetragen und gehärtet wird, um dadurch ein optisches Faserband zu bilden. Wie aus der letzterwähnten Ausführungsform hervorgeht, liegt auch die Herstellung von optischen Faserbändern im Schutzumfang der Erfindung.

Die flüssige Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes kann aus bekannten Zusammensetzungen, z. B. Zusammensetzungen, die ein Polyetherurethanacrylat-Oligomer als Hauptbestandteil und einen reaktiven Verdünner zur Regulierung der Viskosität umfassen, ausgewählt werden. Das Polyetherurethanacrylat-Oligomer kann durch Reaktion eines Polyethers, wie z. B. Polypropylen oder Polytetramethylenglykol, mit einem Diisocyanat, wie z. B. 2,4-Tolylendiisocyanat oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, und gegebenenfalls einem Hydroxyl-hältigen Acrylat, wie z. B. Hydroxyethylacrylat, erhalten werden. Oligomere mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 800 bis 10.000 sind für die Eigenschaften gehärteter Beschichtungen erwünscht. Der reaktive Verdünner wird vorzugsweise aus Verbindungen mit einer ungesättigten Ethylengruppe, z. B. Laurylacrylat, Isobornylacrylat, N-Vinylcaprolactam, Ethylenglykoldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat, ausgewählt. Die Mengen dieser Bestandteile werden entsprechend bestimmt, wobei zwischen 20 und 200 Gewichtsteile des reaktiven Verdünners mit vorzugsweise 100 Gewichtsteilen des Polyetherurethanacrylat-Oligomers vermengt werden.

Als Verfahren zum Auftragen einer flüssigen Verbindung eines Elektronenstrahlen-härtbaren Harzes auf eine optische Faser kann jedes bekannte Aufbringungsverfahren, wie z. B. ein Düsenbeschichtungsverfahren, zum Einsatz kommen. In jener Ausführungsform, worin die verwendete flüssige Verbindung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes eine auf einem Polyetherurethanacrylat-Oligomer basierte Zusammensetzung ist, werden Elektronen auf die Zusammensetzung gestrahlt, wobei es zu einer Absorptionsdosis von etwa 10 bis 100 kGy kommt. Eine Absorptionsdosis von weniger als etwa 10 kGy kann zu einem unzureichend gehärtetem Harz führen, während bei einer Dosis von mehr als 100 kGy das Harz durch die Elektronenstrahlen beeinträchtigt werden kann. Die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre beträgt vorzugsweise weniger als etwa 1.000 ppm und idealerweise auf 10 bis 300 ppm. Eine übermäßige Sauerstoffkonzentration von mehr als etwa 1.000 ppm kann zu einer unzureichend gehärteten Harzoberfläche führen.

Die Elektronenstrahlen setzen sich vorzugsweise aus Elektronen, die bei einer Spannung von 60 bis 160 kV beschleunigt werden, zusammen. Noch mehr bevorzugte Elektronenstrahlen sind jene, deren beschleunigte Elektronen eine Maximalenergie von etwa 120 keV und eine Durchschnittsenergie von mindestens etwa 60 keV aufweisen. Wie bereits erwähnt ist im Verfahren zur Herstellung optischer Fasern dieser Erfindung die Herstellung eines optischen Faserbands mit einbegriffen. Für die Bandherstellung werden zur Bestrahlung vorzugsweise Elektronenstrahlen verwendet, in denen die beschleunigten Elektronen eine Maximalenergie von 160 keV und eine Durchschnittsenergie von zumindest ca. 120 keV aufweisen.

Nachdem die flüssige Zusammensetzung des durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser aufgetragen wurde und mit Elektronenstrahlen im ES-Bestrahlungsgerät bestrahlt wurde, um diese zu härten, wird die optische Faser mit der gehärteten Harzbeschichtung durch ein separates Aufwickelmittel (das nicht dargestellt ist) aufgewickelt.

BEISPIELE

Nachstehend werden Beispiele für die Erfindung lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht als Einschränkung angeführt.

Beispiel 1

Unter Verwendung des in 1 gezeigten Geräts werden thermische Elektronen im Vakuum (10–4 Pa) emittiert, bei einer Spannung von 100 kV beschleunigt und auf eine Titanfolie mit einer Stärke von 10 &mgr;m gerichtet. Nach dem Passieren der Folie bewegen sich die beschleunigten Elektronen in einer Stickstoffatmosphäre unter Atmosphärendruck und in einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 1 T, das parallel zu den Elektronen und senkrecht zur Bahn der optischen Faser angelegt wurde. Die Bahnen der Elektronen wurden mit einem Computer gemäß dem in Jap. J. Appl. Phys. 10 (6), 678–686 (Juni 1971); J. Appl. Phys. 43 (10), 4233–4249 (Oktober 1972); J. Appl. Phys. 52 (7), 4396–4405 (Juli 1981); und J. Appl. Phys. 66 (12), 6059–6064 (Dezember 1989), genau beschriebenen Verfahren in Verbindung mit der Lorentz-Kraft in einem Magnetfeld und dem relativistischen Effekt simuliert. Die Ergebnisse sind in 3 ersichtlich. Der Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung auf eine optische Faser mit einem Durchmesser von 250 &mgr;m und einer Distanz zur Titanfolie von 10 mm, die gleichzusetzen ist mit der Energie der auf die optische Faser auftreffenden Elektronenstrahlen, dividiert durch die Energie der ausgesandten Elektronenstrahlen, belief sich auf 8,7%.

Beispiel 2

Die Bahnen der Elektronen wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1, abgesehen davon, dass statt der Stickstoffatmosphäre eine Heliumatmosphäre verwendet wurde, simuliert. Die Ergebnisse sind in 4 ersichtlich. Der Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung auf eine optische Faser mit einem Durchmesser von 250 &mgr;m und einer Distanz zur Titanfolie von 10 mm belief sich auf 17,8%.

Vergleichsbeispiel 1

Die Bahnen der Elektronen wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1, abgesehen davon, dass das Magnetfeld weggelassen wurde, simuliert. Die Ergebnisse sind in 5 ersichtlich. Der Wirkungsgrad der Elektronenbestrahlung auf eine optische Faser mit einem Durchmesser von 250 &mgr;m und einer Distanz zur Titanfolie von 10 mm belief sich auf 0,7%.

Beispiel 3

Unter Verwendung des in 2 ersichtlichen Geräts werden thermische Elektronen im Vakuum (10–4 Pa) emittiert, bei einer Spannung von 100 kV beschleunigt und auf eine Titanfolie (Fenster) mit einer Stärke von 10 &mgr;m gerichtet. Nach dem Passieren der Folie bewegen sich die beschleunigten Elektronen in einer Heliumatmosphäre unter Atmosphärendruck, wobei ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 0,05 T parallel zur Bewegungsrichtung der optischen Faser und ein elektrisches Feld mit einer Stärke von 1 kV/mm gepulst senkrecht zur Bewegungsrichtung dieser optischen Faser angelegt wurden. Die Elektronenbestrahlung der optischen Faser mit einem Durchmesser von 250 &mgr;m und einer Distanz zum Fenster von 14,3 mm wurde mit einem Computer simuliert (unter Vernachlässigung der durch das Helium hervorgerufenen Streuung). Die Ergebnisse sind in den 6 bis 14 ersichtlich.

In den folgenden Darstellungen bezeichnet E die kinetische Energie der Elektronen unmittelbar nach dem Passieren des Fensters, &thgr; bezeichnet den Winkel, den der Geschwindigkeitsvektor der Elektronen unmittelbar nach dem Passieren des Fensters mit der xy-Ebene einschließt, und ϕ bezeichnet den Winkel, den der Geschwindigkeitsvektor der Elektronen unmittelbar nach dem Passieren des Fensters mit der x-Achse einschließt.

6 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 0°, ϕ = –30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

7 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 0°, ϕ = 0° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

8 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 0°, ϕ = 30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

9 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 15°, ϕ = –30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

10 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 15°, ϕ = 0° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

11 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 80 keV, &thgr; = 15°, ϕ = 30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

12 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 40 keV, &thgr; = 0°, ϕ = –30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

13 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 40 keV, &thgr; = 0°, ϕ = 0° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

14 veranschaulicht eine zentrale Elektronenbahn, worin E = 40 keV, &thgr; = 0°, ϕ = 30° und die geringste Distanz = 0,000 mm betragen.

Die Ergebnisse bestätigen, dass die Elektronen, welche durch das Fenster gestreut wurden, zweidimensional auf die optische Faser konvergiert werden.

Gemäß der Erfindung kann eine flüssige Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes, welche auf eine optische Faser aufgetragen wird, durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen mit hohem Wirkungsgrad wirksam gehärtet werden und somit eine effiziente Herstellung der optischen Faser sicherstellen.

Fachleute erkennen aus den obigen allgemeinen Erklärungen, dass diese nur eine Darstellung verschiedener Arten des Einsatzes von Magnet- und elektrischen Feldern sind, die zur Verbesserung der Anwendung von ES-Bestrahlung optischer Filme im Beschichtungsverfahren dienen, und sich keineswegs nur auf die im Detail beschriebenen Ausführungsformen beschränken.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser, die folgenden Schritte umfassend:

    Auftragen einer flüssigen Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser oder beschichtete optische Faser, die eine primäre oder sekundäre Beschichtung auf einer blanken optischen Faser aufweist,

    Bestrahlen der Harzzusammensetzung auf der optischen Faser mit Elektronenstrahlen, um diese zu härten, während die optische Faser eine Zone unter im Wesentlichen atmosphärischem Druck passiert, und

    Bereitstellen eines Magnetfeldes in dieser Zone, um so die Wirksamkeit der Elektronenbestrahlung zu erhöhen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Magnetfeld eine magnetische Flussdichte von zumindest 0,1 T aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Zone eine Inertgasatmosphäre aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Inertgas Helium ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Elektronenstrahlen mit einer Spannung von 60 bis 160 kV beschleunigt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die flüssige Zusammensetzung ein Polyetherurethanacrylat-Oligomer und einen reaktiven Verdünner umfasst.
  7. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser, die folgenden Schritte umfassend:

    Auftragen einer flüssigen Zusammensetzung eines durch Elektronenstrahlen härtbaren Harzes auf eine blanke optische Faser oder beschichtete optische Faser, die eine primäre oder sekundäre Beschichtung auf einer blanken optischen Faser aufweist,

    Bestrahlen der Harzzusammensetzung auf der optischen Faser mit Elektronenstrahlen, um diese zu härten, während die optische Faser eine Zone unter im Wesentlichen atmosphärischem Druck passiert, und

    Bereitstellen eines elektrischen Feldes und eines Magnetfeldes in dieser Zone, so dass die Elektronenstrahlen das elektrische Feld und das Magnetfeld passieren, um zweidimensional auf der optischen Faser zu konvergieren.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Magnetfeld parallel zum Verlauf der optischen Faser ausgerichtet ist und das elektrische Feld orthogonal zum Verlauf der optischen Faser ausgerichtet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin die Zone eine Inertgasatmosphäre aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin das Inertgas Helium ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, worin die Elektronenstrahlen mit einer Spannung von 60 bis 160 kV beschleunigt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, 8, 9, 10 oder 11, worin die flüssige Zusammensetzung ein Polyetherurethanacrylat-Oligomer und einen reaktiven Verdünner umfasst.
  13. Gerät zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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