專利名稱：緊套光纖的制作方法
緊套光纖本發(fā)明涉及緊套光纖(optisch i^estader)，其不僅在光波導(dǎo)技術(shù)中用于傳輸光學(xué)信號(hào)，而且還能夠用于光傳輸來用于照明目的或治療目的，例如在微創(chuàng)外科手術(shù)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。光波導(dǎo)具有玻璃或者塑料制成的光傳輸介質(zhì)，下文稱作纖維。為了保護(hù)纖維，該纖維具有包套(UmhUllimg)，其的材料和結(jié)構(gòu)適配于保護(hù)該纖維的要求。在例如描述在歐洲專利文件EP1456704 Bl中的緊套光纖情況下，包套是直接施加到纖維的涂層上的。為此使用擠出方法。EP1456704 Bl中所述的緊套光纖構(gòu)造的出發(fā)點(diǎn)在干該包套在纖維上滑動(dòng)。為此，向該包套添加起滑動(dòng)性作用的組分，例如滑石或者由特氟隆制成的中間層。但是，這里存在著這樣的應(yīng)用情況，其中不希望纖維在包套中滑動(dòng)。如德國專利文件DE102004045775 B4中所述，特別是在溫度波動(dòng)時(shí)，例如在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙所存在的溫度波動(dòng)情況下，包套相對(duì)于纖維移位，即，纖維和包套之間發(fā)生了相對(duì)移動(dòng)。這樣的相對(duì)移動(dòng)是由于纖維材料和包套材料不同的膨脹系數(shù)引起的。這種效應(yīng)稱作“活塞化”，并且不利地影響信號(hào)傳播的質(zhì)量，因?yàn)橛捎诶w維相對(duì)于護(hù)套(Mantel)的移位，可能發(fā)生纖維端在連接點(diǎn)彼此脫離。所以，給出了眾多的建議來防止活塞化，例如描述在文獻(xiàn)DE19914743 Al, JP04127107 A, DE60104497 T2, W000/60382, KR1020010113717 A, EPl 174746 Al 或者 DE10044585 Al 中。“活塞化”在緊套纖維彎曲時(shí)也會(huì)發(fā)生，因?yàn)樵摪椎牟牧显趶澢霃酵鈧?cè)是拉緊的，而在內(nèi)側(cè)處是壓縮的，這樣在纖維表面和包套內(nèi)側(cè)之間產(chǎn)生了剪切力，其會(huì)引起纖維相對(duì)于包套的移位。歸因于粘滑效應(yīng)，會(huì)累積機(jī)械應(yīng)力，其會(huì)不利地影響纖維的光學(xué)性能。所以，本發(fā)明的ー個(gè)目標(biāo)是提供一種緊套光纖，其表現(xiàn)出低的、或者優(yōu)選沒有活塞效應(yīng)，這樣它能夠暴露于溫度波動(dòng)和強(qiáng)的機(jī)械變形，而不負(fù)面影響光纖的傳播質(zhì)量。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供制造這樣的緊套光纖的方法。這些目標(biāo)是通過權(quán)利要求1的緊套光纖和權(quán)利要求10的方法來解決的。根據(jù)權(quán)利要求1，該緊套光纖包含帶有護(hù)套的玻璃纖維，其中該護(hù)套具有下面的組成聚醚醚酮和混入的至少10和最大40重量％無機(jī)填料的混合物，該無機(jī)填料的粒度是 0.08 Mm-12 Mm。該護(hù)套的外徑是0. 2mm-l. 2mm。該護(hù)套的外徑D與玻璃纖維的直徑d之間的比率D/d是2-6。該護(hù)套在該玻璃纖維上的壓カ是這樣，即，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維與護(hù)套之間的相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明的緊套光纖表現(xiàn)出非常好的機(jī)械性能，并且保持了必需的光學(xué)性能。該緊套纖維不表現(xiàn)出任何可檢測(cè)到的活塞效應(yīng)，甚至在沿著光纖長(zhǎng)度分布有溫度差時(shí)也是如此。此外，在不同方向上多次彎曲該緊套纖維時(shí)也不發(fā)生活塞效應(yīng)。作為另ー積極的附加效應(yīng)提到高塑性，其是可逆的。該緊套纖維可以例如持久彎曲90度。它甚至還可以在保持最小半徑的情況下形成結(jié)。此后，該結(jié)可以重新展開，該緊套纖維可以重新拉直，而不損害光學(xué)參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)已知的緊套纖維相比，這樣的高塑性是未知的，在對(duì)于要例如在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中沿著極其復(fù)雜形狀的壁鋪設(shè)緊套纖維或者在必須將許多緊套纖維結(jié)合成電纜束時(shí)，這是特別重要的。該電纜束的固有穩(wěn)定性是通過編織或者捻合來獲得的，而無需用固定膠帶將所述緊套纖維綁扎在一起。該緊套纖維還可以用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，用于例如其中需要照亮或者處理非常小的區(qū)域的情況中。歸因于它的塑性，緊套纖維可以在它的末段彎曲，這樣更易于達(dá)到待醫(yī)學(xué)處理的區(qū)域。根據(jù)權(quán)利要求2，該護(hù)套在該玻璃纖維上的壓カ至少是120 N/mm2。在這樣的壓カ 情況下，在玻璃纖維和護(hù)套之間基本上不會(huì)相對(duì)移動(dòng)。由此，甚至在溫度波動(dòng)或者機(jī)械變形時(shí)也不會(huì)發(fā)生活塞效應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求3，該玻璃纖維包含具有ORMOCER 涂層的玻璃芯。該ORMOCER 涂層具有對(duì)于在該緊套光纖制造中將護(hù)套擠出到玻璃纖維上的エ藝足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。由在其它情況下通常使用的丙烯酸酯或者聚酰亞胺制成的涂層并不能具有這樣的化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)權(quán)利要求4，該無機(jī)填料是硅酸鹽；根據(jù)權(quán)利要求5，該無機(jī)填料是層狀硅酸鹽，和根據(jù)權(quán)利要求6，該無機(jī)填料是滑石，石灰石，碳酸鈣，硫酸鋇，氮化硼，ニ氧化硅或者膨潤土。這些填料能夠賦予本發(fā)明的緊套光纖想要的性能，即，高的塑性和沒有可檢測(cè)到的活塞效應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求7，混入的無機(jī)填料為至少25重量％和最大40重量％。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)的塑性性能。根據(jù)權(quán)利要求8，混入的無機(jī)填料為27重量％和最大33重量％。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)仍然進(jìn)一步改進(jìn)的塑性性能。根據(jù)權(quán)利要求9，粒度是至少0. 1 Mm和最大10 Mm。這樣的粒度能夠在護(hù)套和玻璃纖維之間獲得良好的結(jié)合。根據(jù)權(quán)利要求10，ー種制造緊套光纖的方法包含下面的步驟提供玻璃纖維和將護(hù)套擠出到該玻璃纖維上。其中該護(hù)套具有下面組成聚醚醚酮和混入至少10和最大40重量％無機(jī)填料的混合物，該無機(jī)填料的粒度是0.08 Mffl-12 Mm。該護(hù)套的外徑是 0. 2mm-l. 2mm。該護(hù)套的外徑D與玻璃纖維的直徑d之間的比率D/d是2_6。在所述方法結(jié)束之后，該護(hù)套在該玻璃纖維上的壓カ是這樣，即，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維與護(hù)套之間的相對(duì)移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的方法制造的緊套光纖具有非常好的機(jī)械性能，同時(shí)保持了所需的光學(xué)性能，不表現(xiàn)出任何可檢測(cè)到的活塞效應(yīng)，并且具有高塑性，如同已經(jīng)詳細(xì)解釋的那樣。根據(jù)權(quán)利要求11，對(duì)擠出參數(shù)進(jìn)行選擇，以使得在所述方法結(jié)束之后，護(hù)套在該玻璃纖維上的壓カ是至少120 N/mm2。在這樣的壓カ情況下，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維與護(hù)套之間的相對(duì)移動(dòng)。由此，甚至在溫度變化或者機(jī)械變形時(shí)也不會(huì)發(fā)生活塞效應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求12，該提供玻璃纖維的步驟包含提供玻璃芯的步驟和用ORMOCER 涂層涂覆該玻璃芯的步驟。該ORMOCER 涂層具有對(duì)于制造緊套光纖中將護(hù)套擠出到玻璃纖維上的エ藝足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。由在其它情況下通常使用的丙烯酸酯或者聚酰亞胺涂層并不能具有這樣的化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)權(quán)利要求13，該無機(jī)填料是硅酸鹽；根據(jù)權(quán)利要求14，該無機(jī)填料是層狀硅酸鹽，和根據(jù)權(quán)利要求15，該無機(jī)填料是滑石，石灰石，碳酸鈣，硫酸鋇，氮化硼，ニ氧化硅或者膨潤土。所述填料能夠賦予本發(fā)明的緊套光纖想要的性能，即，沒有可檢測(cè)到的活塞效應(yīng)和高的塑性。下面，本發(fā)明將依靠工作實(shí)施例以及示意性附圖
詳細(xì)說明。
圖Ia是根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的縱截面圖，其是放大圖。圖Ib是根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的橫截面圖，其是放大圖。圖2表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的第一種應(yīng)用。圖3表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的第二種應(yīng)用。圖4a，b表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的塑性的例子。圖5示出了流程圖，該流程圖闡述了制造根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖的方法的基本步驟。圖Ia是根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖1的縱截面圖，其為放大圖。附圖標(biāo)記2表示了玻璃纖維，附圖標(biāo)記3表示了包套(UmhUllimg)或護(hù)套(Mantel)。圖Ib是其橫截面圖。護(hù)套3可以具有下面組成聚醚醚酮和混入的至少10重量％和最大40重量％無機(jī)填料的混合物，所述無機(jī)填料的粒度例如是0. 08 Mfli-12 Mm。下文中，聚醚醚酮被稱作PEEK， 而PEEK和無機(jī)填料的混合物稱作PEEKF。該無機(jī)填料可以例如是滑石(水合硅酸鎂，Mg3Si4Oltl(OH)2),石灰石，碳酸鈣 (CaCO3),硫酸鋇(BaSO4),氮化硼(BN)，ニ氧化硅(SiO2),膨潤土(主成分(60-80%)是蒙脫石(層狀硅酸鋁，Al2[(0H)2/Si401Q]nH20))，石英(SiO2),氧化鋁(Al2O3),碳化硅(SiC)，中空玻璃珠，沉淀硅石，硫化鋅( 或者ニ氧化鈦(TiO2)。玻璃纖維2可以包含玻璃芯4和涂層5。涂層5的材料可以例如是0RM0CER ，艮ロ， 無機(jī)-有機(jī)雜聚物。護(hù)套3的外徑D可以例如是0. 2mm-1. 2mm。護(hù)套3的外徑D和玻璃纖維2的直徑 d之間的比率D/d可以例如是2-6。在該工作實(shí)施例中，該玻璃纖維的直徑d是0. 185mm和護(hù)套的外徑D是0. 6mm。護(hù)套3在玻璃纖維2上的壓カ可以是這樣，即，玻璃纖維2和護(hù)套3之間基本上不發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，并因此不發(fā)生活塞效應(yīng)。護(hù)套3在玻璃纖維2上的壓カ可以例如是120 N/ mm2-216 N/mm2。在緊套光纖1的制造中，該護(hù)套3 (無機(jī)填料分布在其中)是通過擠出法施加到玻璃纖維2上的。擠出エ藝是在高溫進(jìn)行的，因?yàn)镻EEKF的熔點(diǎn)大于370° C。在緩慢冷卻過程中和從溫度極限開始(在該溫度時(shí)PEEKF開始凝固)，冷卻中的每度產(chǎn)生了一定的壓力， 這歸因于玻璃纖維2和護(hù)套3材料膨脹的差異。例如，玻璃的膨脹系數(shù)可以是0. 5ppm/K, PEEKF的膨脹系數(shù)可以是25ppm/K，由此產(chǎn)生了 24. 5ppm/K的差值。該溫度極限(在該溫度時(shí)PEEKF開始凝固))可以是例如大約170° C。例如當(dāng)從大約170° C冷卻到大約20° C 時(shí)，例如計(jì)算為150 K χ 24. 5ppm/K0因此，玻璃纖維2和護(hù)套3的材料不同的膨脹性導(dǎo)致發(fā)生了收縮，結(jié)果在護(hù)套3和玻璃纖維2之間形成了收縮連接。由此，護(hù)套3完全緊密握緊玻璃纖維2。這是通過擠出的特定參數(shù)和通過護(hù)套材料ΡΕΕΠ(的特定組成實(shí)現(xiàn)的。圖2表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖1的第一種應(yīng)用。在這種應(yīng)用中，將緊套光纖1鋪設(shè)到具有復(fù)雜表面形狀的基底6上。歸因于它的塑性，該緊套光纖1可以預(yù)變形為這種形狀，使得能夠更容易地鋪設(shè)該緊套光纖1。例如圖2所示，甚至在例如30° C的溫差吋，也不影響該緊套光纖1的光學(xué)性能和塑性。
圖3表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖1的第二種應(yīng)用。在這種應(yīng)用中，將緊套光纖1用于醫(yī)學(xué)用途中的照明。將緊套光纖1的末段Ia預(yù)彎曲，以使得它能夠例如更容易地插入窄的血管中。圖^，b表示了根據(jù)該工作實(shí)施例的緊套光纖1塑性的例子。在這些例子中，該緊套光纖1的外徑D是0. 7mm,該玻璃纖維2的直徑是0. 185mm。具有這樣的尺寸吋，該緊套光纖1可以持久變形成為最小直徑20mm的圓，如圖如所示，然后可以重新拉直，如圖4b所示。此外，該緊套光纖1可以在最小半徑2mm情況下持久變形90度，然后可以重新拉直。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚這些特定的塑性能夠?qū)崿F(xiàn)眾多的其他應(yīng)用情形。圖5示出了流程圖，該流程圖闡述了根據(jù)該工作實(shí)施例的制造緊套光纖1的方法的基本步驟。在步驟Sl中提供了玻璃芯4。在步驟S2中將涂層5涂覆到玻璃芯4上。步驟Sl和S2 —起形成了提供玻璃纖維2的步驟。在步驟S3中，將護(hù)套3擠出到玻璃纖維2 上。在根據(jù)該工作實(shí)施例的制造緊套光纖1的方法情況下，可以對(duì)擠出參數(shù)進(jìn)行選擇，以使得在所述方法結(jié)束后，護(hù)套3在玻璃纖維2上的壓カ是這樣，即，在玻璃纖維2和護(hù)套3之間基本上不發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，并因此不出現(xiàn)活塞效應(yīng)。護(hù)套3在玻璃纖維2上的壓カ 可以是例如 120 N/mm2-216 N/mm2。
權(quán)利要求
1.緊套光纖(1)，其包含帶有護(hù)套(3)的玻璃纖維(2)，其中-該護(hù)套(3)具有下面組成聚醚醚酮和混入的至少10重量％和最大40重量％的無機(jī)填料的混合物，所述無機(jī)填料的粒度是0.08 Mffl-12 Mm,-該護(hù)套(3)的外徑是0. 2mm-1. 2mm,-該護(hù)套(3)的外徑D與玻璃纖維(2)的直徑d之間的比率D/d是2-6，和-該護(hù)套(3)在該玻璃纖維(2)上的壓カ是這樣的，S卩，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維(2) 與護(hù)套(3)之間的相對(duì)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中該護(hù)套(3)在玻璃纖維(2)上的壓カ至少是 120 N/mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中該玻璃纖維(2)包含具有0RM0CER 涂層(5) 的玻璃芯(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中該無機(jī)填料是硅酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中該無機(jī)填料是層狀硅酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中該無機(jī)填料是滑石、石灰石、碳酸鈣、硫酸鋇、 氮化硼、ニ氧化硅或者膨潤土。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中混入了至少25重量％和最大40重量％的所述無機(jī)填料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中混入了至少27重量％和最大33重量％的所述無機(jī)填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的緊套光纖(1)，其中所述粒度是至少0.1Mm和最大10 Mm。
10.制造緊套光纖(1)的方法，其包含下面步驟-提供(S1，S2)玻璃纖維(2)，和-將護(hù)套(3)擠出(S； )到玻璃纖維(2)上，其中-該護(hù)套(3)具有下面組成聚醚醚酮和混入的至少10重量％和最大40重量％無機(jī)填料的混合物，所述無機(jī)填料的粒度是0.08 Mm-12 Mm,-該護(hù)套(3)的外徑是0. 2mm-1. 2mm,-該護(hù)套(3)的外徑D與玻璃纖維(2)的直徑d之間的比率D/d是2-6，和-在該方法結(jié)束之后，該護(hù)套(3 )在該玻璃纖維(2 )上的壓カ是這樣，即，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維(2)與護(hù)套(3)之間的相對(duì)移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中對(duì)擠出參數(shù)如此選擇使得在該方法結(jié)束之后，該護(hù)套(3)在該玻璃纖維(2)上的壓カ是至少120 N/mm2。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中提供玻璃纖維(2)的步驟包含步驟(Si)提供玻璃芯(4)和步驟(S2)用0RM0CER 涂層(5)涂覆玻璃芯(4)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該無機(jī)填料是硅酸鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該無機(jī)填料是層狀硅酸鹽。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中該無機(jī)填料是滑石、石灰石、碳酸鈣、硫酸鋇、氮化硼、ニ氧化硅或者膨潤土。
全文摘要
本發(fā)明涉及緊套光纖(1)，其不僅用于光纖技術(shù)中來轉(zhuǎn)移光學(xué)信號(hào)，而且還能夠用于照明目的光傳輸。該緊套光纖(1)包含帶有護(hù)套(3)的玻璃纖維(2)。該護(hù)套(3)具有下面的組成聚醚醚酮和混入的至少10和最大40重量%無機(jī)填料的混合物，該無機(jī)填料的粒度是0.08μm-12μm。該護(hù)套(3)的外徑是0.2mm-1.2mm。該護(hù)套(3)的外徑D與玻璃纖維(2)的直徑d之間的比率D/d是2-6。該護(hù)套(3)在該玻璃纖維(2)上的壓力是這樣，即，基本上不會(huì)發(fā)生該玻璃纖維(2)與護(hù)套(3)之間的相對(duì)移動(dòng)。
文檔編號(hào)G02B6/02GK102576121SQ201080025739
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者B.京特, H.魯平, J.莫爾, K-H.哈澤, M.克魯伊澤, R.舒爾茨, T.基普 申請(qǐng)人:霍廷格·鮑德溫測(cè)量技術(shù)有限責(zé)任公司