Wie testet man, ob Leder und Glas gut zusammenkleben??
In der Glasfasertechnik und Materialphysik ist die Standardtechnik zur Prüfung der Haftfestigkeit der Glasfaser-“Ummantelung” (Coating) an den “Glasfaserkern” (Cladding) die optische Faserummantelungs-Abzugskraftprüfung (Optical Fiber Coating Stripping Force Test) oder Ummantelungs-Haftprüfung.
Nachfolgend sind die wichtigsten Testprinzipien, Standardnormen und die physikalischen Unterschiede der Beschichtungsmaterialien verschiedener Ummantelungen aufgeführt:
I. Standard-Testmethoden und physikalische Prinzipien
Die Tests folgen in der Regel internationalen und nationalen Normen wie IEC 60793-1-32, TIA/EIA-455-178 oder GB/T 15972.32.
1. Mechanische Abzugskraftprüfung (Abzugsprozess)
- Testgeräte: Hochpräzise, mikrogeregelte Zugprüfmaschine mit standardisierten Werkzeugen zum Ritzen der Faserummantelung.
- Testschritte:
- Die Glasfaserprobe wird in den Klemmbacken der Prüfmaschine eingespannt. Die Schneide des Ritzwerkzeugs wird in die Faserummantelung geschnitten, bis sie gerade die äußere Kante des Glasfaserkerns (normalerweise 125\ \mu\text{m} Durchmesser) berührt.
- Die Prüfmaschine wird mit einer festgelegten konstanten Geschwindigkeit (normalerweise 500\ \text{mm/min} ) axial gleichmäßig über die Faser gezogen.
- Sensoren erfassen in Echtzeit die Kraftkurve während des Abzugsvorgangs und ermitteln die maximale Spitzenabzugskraft F_{\text{peak}} und die durchschnittliche Abzugskraft F_{\text{avg}} (Einheit: \text{N} ).
2. Haftprüfung nach Umgebungsalterung (Haltbarkeitsbewertung)
- Um die Fähigkeit der Faser, der Entschichtung unter langfristiger hoher Luftfeuchtigkeit oder widrigen Umgebungsbedingungen standzuhalten, zu bewerten, werden Glasfaserproben typischerweise in eine Dual-85-Klimakammer ( 85^\circ\text{C} / 85\%\ \text{RH} ) gelegt oder in heißem Wasser (z. B. 30 Tage) eingeweicht. Nach der Entnahme wird die mechanische Abzugskraft erneut gemessen, um die Abnahme der Grenzflächenhaftung zu bewerten.
II. Haftungseigenschaften und typische Anwendungen verschiedener Ummantelungsmaterialien
Die unterschiedlichen Ummantelungsmaterialien der Glasfasern bestimmen die Stärke der physikalisch-chemischen Bindung mit der Glasoberfläche:
1. Acrylat-Ummantelung (Acrylate Coating)
Acrylat ist das am häufigsten verwendete Doppelbeschichtungsmaterial für konventionelle Glasfasern. Die innere Beschichtung ist weicher und dient als Puffer, die äußere Beschichtung ist härter und schützt. Die Abzugskraft muss in einem moderaten Bereich gehalten werden (üblicherweise zwischen 1,0\ \text{N} und 8,9\ \text{N} ), damit sie im täglichen Gebrauch nicht abblättert, aber dennoch leicht von Ingenieuren mit Absetzzangen entfernt werden kann.
Typisches Acrylat-Glasfaserprodukt wie das OFSCN® G.652D Optical Fiber :
2. Polyimid-Ummantelung (Polyimide Coating)
Polyimid verbindet sich chemisch stark mit der Glasoberfläche und weist eine extrem hohe Haftfestigkeit auf. Mechanische Absetzzangen können es nur sehr schwer vollständig abziehen; in der Regel sind spezielle Heißabsetzer (zum Erweichen durch Erhitzen) oder konzentrierte Schwefelsäure als chemisches Lösungsmittel erforderlich. Diese extrem hohe Haftfestigkeit verhindert, dass die Faser bei hohen Temperaturen und hohem Druck abblättert.
Typisches Polyimid-beschichtetes Glasfaserprodukt wie das OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber :
3. Metall-/Vergoldete Ummantelung (Gold Coating)
Die Schnittstelle zwischen der Metallbeschichtung und dem Glasmantel bildet eine feste Metall-Glas-Grenzflächenbindung mit extrem starker Haftung und Korrosionsbeständigkeit, die für extrem hohe Temperaturen und hohen Druck geeignet ist.
Typisches vergoldetes Glasfaserprodukt wie das OFSCN® Gold-coated Optical Fiber :
