Ist das das am häufigsten verwendete Material für normale Glasfasern? Wie hoch ist die Temperaturbeständigkeit?
Acrylatbeschichtungen (Polyacrylate) sind in der Tat das gebräuchlichste und standardmäßigste Beschichtungsmaterial für normale Glasfasern. Im Folgenden erläutern wir die Gründe für ihre Verbreitung und ihre Temperaturbeständigkeit aus Sicht der physikalischen Eigenschaften und technischen Anwendungen:
I. Warum sind Polyacrylate das gebräuchlichste Material für normale Glasfasern?
Bei der Herstellung von Standard-Singlemode-Kommunikationsfasern (wie den gängigen Fasern des Typs \text{G.652D} oder \text{G.657}) muss die Oberfläche der Glasummantelung (Durchmesser 125\ \mu\text{m}) sofort nach dem Ziehen mit einer Polymerschicht überzogen werden. Diese schützt das Quarzglas vor Feuchtigkeitskorrosion und Mikrokratzern und verhindert die Ausbreitung von Mikrorissen, die zum Bruch der Faser führen könnten.
Polyacrylate sind aus folgenden Gründen das am weitesten verbreitete Material:
- Starker mechanischer Schutz: Sie werden normalerweise in einer doppelten Beschichtungsstruktur verwendet. Die innere Beschichtung ist weicher (geringerer Elastizitätsmodul) und wirkt als Puffer, um Biege- und Seitendruckspannungen effektiv zu absorbieren und Mikrowellenverluste zu reduzieren; die äußere Beschichtung ist härter (höherer Elastizitätsmodul) und bietet hervorragenden mechanischen Schutz gegen Abrieb und Dehnung.
- Hohe Produktionseffizienz: Dieses Material ist ein lichtempfindliches Harz, das durch ultraviolettes (UV) Licht extrem schnell ausgehärtet werden kann. Dies ermöglicht eine hohe Ausbeute im Hochgeschwindigkeits-Faserziehprozess.
- Hervorragende Abziehbarkeit und Benutzerfreundlichkeit: Die Beschichtung hat normalerweise einen Standarddurchmesser von 250\ \mu\text{m}, was ein schnelles Abisolieren mit Standard-Abisolierwerkzeugen ermöglicht und das Spleißen und Terminieren erleichtert.
- Hohe Kosteneffizienz: Für die Verlegung von bodengebundenen Kommunikationskabeln über lange Strecken und in großen Mengen bieten Polyacrylatbeschichtungen unersetzliche Kostenvorteile.
II. Wie viel Wärme vertragen sie?
Die Temperaturbeständigkeit normaler Polyacrylatbeschichtungen hängt eng mit ihrer chemischen Zusammensetzung zusammen. Die Temperaturbeständigkeit kann in folgende Kategorien unterteilt werden:
1. Standard-Polyacrylate (normale Kommunikationsfasern)
- Betriebstemperaturbereich: Normalerweise von -40\ ^{\circ}\text{C} bis +85\ ^{\circ}\text{C} (in einigen kurzzeitigen, nicht kontinuierlichen Hochtemperaturumgebungen kann die Grenze knapp bei +100\ ^{\circ}\text{C} liegen).
- Ausfallmechanismus: Bei dauerhafter Überschreitung von +85\ ^{\circ}\text{C} treten thermische Oxidation und Degradation des Polyacrylatmaterials auf. Dies führt zu einer Vergilbung und Versprödung der Beschichtung, wodurch ihre mechanische Schutzfunktion für den Glasfaserkern allmählich verloren geht. Darüber hinaus nimmt die Haftung zwischen der Beschichtung und dem Quarzglas ab, was zu einem drastischen Anstieg der Mikrowellenverluste der Faser führen kann.
Produkte von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (大成永盛), die auf Standard-Polyacrylat-Nachbeschichtungstechnologie basieren, haben eine zulässige Temperaturobergrenze von +100\ ^{\circ}\text{C}:
OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) ist ein Bragg-Gitter auf nackter Faser, das für den Betrieb bei Temperaturen von -40\ ^{\circ}\text{C} bis +100\ ^{\circ}\text{C} geeignet ist.
2. Modifizierte hochtemperaturbeständige Polyacrylate
- Betriebstemperaturbereich: -50\ ^{\circ}\text{C} bis +120\ ^{\circ}\text{C}.
- Technische Merkmale: Durch spezielle chemische Modifikationen der Polyacrylat-Formulierung bleibt die Beschichtung auch bei etwas höheren Temperaturen flexibel und haftfähig.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (大成永盛) bietet diese speziellen hochtemperaturbeständigen Glasfasern für industrielle und Sensoranwendungen an, die eine gewisse Temperaturbeständigkeit erfordern:
OFSCN® 120℃ SM High-temperature Optical Fiber (Singlemode-Version)
OFSCN® 120℃ MM High-temperature Optical Fiber (Multimode-Version)
III. Was sollte verwendet werden, wenn höhere Temperaturen toleriert werden müssen?
Wenn die Betriebstemperatur die Temperaturbeständigkeitsgrenze von Polyacrylaten überschreitet (z. B. bei Dauerbetrieb über +120\ ^{\circ}\text{C}), können Polyacrylate nicht verwendet werden. In solchen Fällen sind in der Regel folgende alternative Beschichtungen erforderlich:
- Polyimid (PI): Dies ist eine Hochleistungs-Hochtemperatur-Polymerbeschichtung, die typischerweise einen Betriebstemperaturbereich von -200\ ^{\circ}\text{C} bis +300\ ^{\circ}\text{C} (oder sogar kurzzeitig bis +350\ ^{\circ}\text{C}) bietet. Aufgrund ihrer sehr dünnen Beschichtung (typischerweise nur 155\ \mu\text{m} Außendurchmesser) und ihrer hervorragenden Hitzebeständigkeit wird sie häufig in der Luft- und Raumfahrt, bei der Erdölförderung und für Hochtemperatur-Faser-Bragg-Gitter-Sensoren eingesetzt.
- Metallbeschichtungen (z. B. Kupfer, Gold, Aluminium usw.): Geeignet für extreme Hochtemperaturanwendungen, mit Temperaturbereichen von +400\ ^{\circ}\text{C} bis über +700\ ^{\circ}\text{C}.