Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel, bei dem ein Zugentlastungselement innerhalb einer Kabelseele des optischen Kabels angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem ein Zugentlastungselement in einer Kabelseele des optischen Kabels angeordnet ist.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Flexibilität werden bei einem optischen Kabel im allgemeinen optische Übertragungselemente innerhalb einer Kabelseele des optischen Kabels um ein Zentralelement angeordnet. In der Lichtwellenleiter-Kabeltechnik wird dazu hauptsächlich die Lagenverseilung angewendet. Dabei sind die optischen Übertragungselemente konzentrisch in einer oder mehreren Lagen um das Zentralelement angeordnet. Die Verseilung wird typischerweise als eine Gleichschlagverseilung oder eine SZ-Verseilung ausgeführt. Bei der Gleichschlagverseilung werden die Verseilelemente in einer Richtung mit gleich bleibendem Winkel zur Längsachse des Kabels verseilt. Bei der SZ-Verseilung wechselt die Verseilrichtung nach einer bestimmten Anzahl von Umläufen, so dass die Verseilelemente entlang der Kabelachse zunächst eine S-Form und dann beim Wechsel eine Z-Form beschreiben, wobei sie an den Umkehrstellen parallel zur Kabelachse liegen.

Das Zentralelement kann beispielsweise ein Glasfaser-verstärktes Element beziehungsweise ein mit einem Polymer aufgedicktes Glasfaser-verstärktes Element sein. Es werden auch Ausführungsformen verwendet, bei denen das zentrale Element aus einem Metall, beispielsweise aus einem Stahl, ausgebildet ist. Die genannten Zentralelementtypen zeichnen sich durch eine gute Stützwirkung aus. Sie weisen jedoch aufgrund der Materialcharakteristik eine relativ große Biegesteifigkeit auf.

Für Anwendungen, bei denen eine besonders hohe Flexibilität des optischen Kabels gefordert ist, muss auch das Zentralelement hochflexibel ausgebildet sein. Als ein solches hochflexibles Zentralelement wird beispielsweise ein Garnelement verwendet, bei dem mehrere längs laufende, hochfeste Garne von einer Hülle aus einem Polymer umspritzt sind. Ein solches Garnelement ist zwar hochflexibel, jedoch zeigt sich, dass die Formstabilität des Garnelements vergleichsweise gering ausfällt. So tritt oftmals bei der Weiterverarbeitung eines optischen Kabels, bei dem das Zentralelement aus mehreren längs laufenden, hochfesten Garnen zusammengesetzt ist, eine Deformation des Zentralelements auf. Beim Verseilen oder Mantelspritzen verschieben sich die Einzelgarne des Garnelements relativ zueinander, so dass die ursprünglich im wesentlichen runde Form des Garnelements zu einer Ellipse oder einem Polygon degeneriert wird.

Um der Deformation des Zentralelements entgegen zu wirken, werden die Garne mit einer möglichst steifen Hülle aus einem Polymer umgeben. Die Formstabilität des Garnelements ist um so besser gewährleistet, je dicker die Hülle aus dem Polymer ausgebildet werden kann. Oftmals kann die Polymerhülle jedoch nicht in der erforderlichen Dicke ausgeführt werden, da ansonsten das Zentralelement einen zu großen Raum innerhalb der Kabelseele einnehmen würde. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass die Anzahl an Garnen beziehungsweise das Garngewicht im Garnelement im wesentlichen die Zugfestigkeit des Garnelements bestimmen. Wenn zur Erzielung der geforderten Zugfestigkeit bereits der Außendurchmesser des Zentralelements aufgrund der Vielzahl an Garnen sehr groß ist, kann die Polymerhülle, die die Garne umgibt, nur noch mit einer geringen Dicke ausgebildet werden. Aufgrund des begrenzten Außendurchmessers des Garnelements ist auch in diesem Fall die geforderte Formstabilität des Garnelements nicht mehr zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Kabel anzugeben, bei dem ein Zugentlastungselement des Kabels eine große Formstabilität aufweist. Des Weiteren soll ein Zugentlastungselement zur Verwendung in einem Kabel angeben werden, das eine große Formstabilität aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels mit einem Zugentlastungselement anzugeben, bei dem das Zugentlastungselement eine große Formstabilität aufweist.

Die Aufgabe in Bezug auf das optische Kabel wird gelöst durch ein optisches Kabel mit einer Kabelseele mit mindestens einem optischen Übertragungselement, das mindestens einen Lichtwellenleiter enthält und ein Zugentlastungselement aufweist. Das Zugentlastungselement enthält Garne, die durch ein untereinander Verwickeln miteinander verknüpft sind.

Bei einer möglichen Ausführungsform des optischen Kabels sind die Garne untereinander durch ein Verseilen, ein Verflechten, ein Verweben oder ein Verspinnen miteinander verknüpft. Durch die angegebenen Arten der Verknüpfung sind die Einzelgarne sehr gut aneinander gekoppelt, sodass das Zugentlastungselement im Vergleich zu einem Einzelgarn eine sehr gute Formstabilität aufweist. Die Zugfestigkeit des Garnelements wird von der Garnanzahl beziehungsweise dem Garngewicht bestimmt. Durch das Verweben, Verflechten, Verspinnen oder Verseilen der Einzelgarnen weist das erfindungsgemäß ausgebildete Zugentlastungselement einen deutlich geringeren Durchmesser auf als bisher eingesetzte Zugentlastungselemente.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eines der Garne als ein Aramidgarn ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform enthält eines der Garne Glasfilamente. Mindestens eines der Garne kann auch Polyester enthalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zugentlastungselement eine Hülle auf, die die Garne umgibt. Die Hülle des Zugentlastungselements kann beispielsweise ein Polymermaterial, Polyester, Polyamid, Polyethylen, Polyprophylen oder Ethyltetrafluorethylen enthalten. Da das Zugentlastungselement zum Erreichen der gleichen Zugfestigkeit mit einem geringeren Durchmesser als ein herkömmliches Zugentlastungselement ausgebildet werden kann, lässt sich die Hülle, die das Zugentlastungselement umgibt, mit einer größeren Dicke ausbilden. Dadurch weist das Zugentlastungselement eine höhere Formstabilität, eine höhere Temperaturbeständigkeit als auch eine höhere Druckbeständigkeit auf. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf das Herstellungsverfahren auf, da zur Herstellung des optischen Kabels somit Verfahren verwendet werden können, bei denen hohe Drücke und Temperaturen zum Einsatz kommen.

Gemäß einer Weiterbildung des optischen Kabels ist das Zugentlastungselement innerhalb der Kabelseele zentral angeordnet. Mehrere der optischen Übertragungselemente können um das Zugentlastungselement angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst mindestens ein optisches Übertragungselement eine Hülle, die den mindestens einen Lichtwellenleiter umgibt. Die Kabelseele kann auch mindestens einen Quellfaden umfassen, der ein quellfähiges Material enthält, das bei Wasserkontakt eine Volumenvergrößerung des Quellfadens bewirkt. Vorzugsweise ist die Kabelseele von einem Kabelmantel umgeben, der aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.

Im Folgenden wird ein Zugentlastungselement zur Verwendung in einem optischen Kabel angegeben. Das erfindungsgemäße Zugentlastungselement enthält Garne, die erfindungsgemäß durch ein untereinander Verwickeln miteinander verknüpft sind. Die Garne können dabei insbesondere durch ein Verseilen, ein Verflechten, ein Verweben oder ein Verspinnen untereinander verknüpft sein.

Vorzugsweise ist mindestens eines der Garne als ein Aramidgarn ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform enthält mindestens eines der Garne Glasfilamente oder Polyester. Vorzugsweise weist das Zugentlastungselement eine Hülle auf, die die Garne umgibt, wobei die Hülle des Zugentlastungselements ein Polymermaterial enthalten kann.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels mit einem Zugentlastungselement angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Ausbilden eines Zugentlastungselements durch Verknüpfen mehrerer Garne untereinander durch ein Verwickeln der Garne. Eine Kabelseele des optischen Kabels wird durch Anordnen mindestens eines optischen Übertragungselements, das mindestens einen Lichtwellenleiter enthält, um das Zugentlastungselement ausgebildet.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die mehreren Garne durch ein Verseilen, ein Verflechten, ein Verweben oder durch ein Verspinnen untereinander verknüpft.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die mehreren untereinander verknüpften Garne von einer Hülle aus einem Polymer umgeben. Die Hülle des Zugentlastungselements kann dabei mittels eines Schlauchreck-Verfahrens oder mittels eines Druckspritz-Verfahrens um die mehreren untereinander verknüpften Garne angeordnet werden.

Zur Fertigstellung der Kabelseele wird das Zugentlastungselement zentral in der Kabelseele angeordnet. Mehrere des mindestens einen optischen Übertragungselements werden um das Zugentlastungselement angeordnet. In einer möglichen Ausführungsform wird ein Kabelmantel um die Kabelseele extrudiert.

Weitere Ausführungsformen betreffend das optische Kabel, das Zugentlastungselement und das Verfahren zur Herstellung des Kabels sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Ausführungsform eines optischen Kabels mit einem Zentralelement, das eine hohe Formstabilität aufweist,

2 ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels mit einem Zugentlastungselement, das eine hohe Formstabilität aufweist,

3 eine Ausführungsform einer Fertigungseinheit zur Herstellung eines optischen Kabels mittels eines Druckspritz-Verfahrens,

4 eine Ausführungsform einer Fertigungseinheit zur Herstellung des optischen Kabels mittels eines Schlauchreck-Verfahrens.

1 zeigt ein optisches Kabel 1, das als ein lagenverseiltes Kabel ausgeführt ist. Innerhalb der Kabelseele 100 befindet sich zentral angeordnet ein Zugentlastungselement 20. Das Zugentlastungselement ist als ein Stützelement zur Herstellung der Kabelseele ausgebildet, um die optischen Übertragungselemente mittels eines Verseilverfahren verseilt in der Kabelseele anzuordnen. Das Zugentlastungselement stellt somit ein Formelement zur Ausbildung der Kabelseele dar. Der Durchmesser des Zugentlastungselements ist im Allgemeinen größer als der Durchmesser eines einzelnen optischen Übertragungselements 10 oder genauso groß wie dessen Durchmesser ausgelegt. Um das Zugentlastungselement sind mehrere optische Übertragungselemente 10 angeordnet. Die optischen Übertragungselemente 10 umfassen eine Hülle 12, in der mehrere Lichtwellenleiter 11 angeordnet sind. Zwischen den optischen Übertragungselementen und dem Zugentlastungselement sind Quellfäden 30 angeordnet.

Die Quellfäden 30 enthalten ein quellfähiges Material, das bei Wasserkontakt eine Volumenvergrößerung der Quellfäden bewirkt. Das quellfähige Material kann beispielsweise ein Acrylat oder Salze einer Acrylsäure enthalten. Durch das Aufquellen der Quellfäden wird die Kabelseele gegen das Eindringen von Wasser abgedichtet, so dass sich eindringendes Wasser nicht entlang der optischen Übertragungselemente ausbreiten kann, was zu einer Verschlechterung der optischen Übertragungseigenschaften führen würde.

Die Kabelseele 100 ist im allgemeinen von einer in 1 nicht dargestellten dünnen Hülle aus einem Vliesmaterial umgeben, das die Kabelseele beziehungsweise die optischen Übertragungselemente vor hohen Temperaturen, die während eines Extrusionsvorganges zum Aufbringen der äußeren Mantelhülle 200 auftreten, schützt. Die Vlieshülle verhindert somit, dass die optischen Übertragungselemente aufgrund der hohen Temperaturen bei der Mantelextrusion untereinander verkleben. Zum Entfernen des Kabelmantels 200 sind innerhalb des Mantelmaterials Reißfäden 210 angebracht, durch die der Kabelmantel relativ leicht entfernt werden kann, um die optischen Übertragungselemente beispielsweise für einen Spleißvorgang freizulegen.

Wie oben erläutert wurde, enthält ein Zugentlastungselement im wesentlichen eine Vielzahl von in einer Kabellängsrichtung verlaufenden Garnen. Die geringe Formstabilität des Zugentlastungselements ist im wesentlichen auf diese längslaufenden Garne zurückzuführen, da diese sich relativ leicht gegeneinander verschieben lassen.

Erfindungsgemäß werden bei dem in 1 gezeigten optischen Kabel die Garne 21 durch ein untereinander Verwickeln miteinander verknüpft. Bei einer Ausführungsform des Zugentlastungselements 20 können die Garne beispielsweise untereinander verseilt sein. Als ein mögliches weiteres Ausführungsbeispiel können die Garne auch untereinander verwoben oder verflochten sein. Bei der Verflechtung werden mehrere Einzelgarne regelmäßig ineinander verschlungen. Bei einer Webstruktur sind die Garnsysteme rechtwinklig zueinander verkreuzt. Es ist auch möglich, die Einzelgarne untereinander zu verspinnen oder zu verzwirnen. Dadurch entsteht ein Element, bei dem die Einzelgarne sehr gut aneinander gekoppelt sind, wodurch das Zugentlastungselement im Vergleich zu mehreren längs laufenden, lose angeordneten Einzelgarnen eine sehr gute Formstabilität aufweist.

Als Garne werden beispielsweise Aramidgarne, aber auch Garne aus Polyester oder Glasgarn, die aus mehreren Glasfilamenten bestehen, verwendet. Des Weiteren kann das Zugentlastungselement ein Material, beispielsweise ein Pulver enthalten, das bei Kontakt mit Wasser aufquillt, so dass sich innerhalb des Zugentlastungselements kein Wasser ausbreiten kann. Das Quellpulver kann beispielsweise Salze aus einer Acrylsäure enthalten, mit dem die verwickelten Einzelgarne beschichtet sind. Eine weitere-Möglichkeit, um das Zugentlastungselement längswasserdicht auszuführen, besteht darin, mindestens einen Quellfaden 23 mit den übrigen Einzelgarnen 21 des Zugentlastungselements zu verwickeln. Als Quellfäden 23 können beispielsweise Fäden aus quellfähigem Aramid oder quellfähigem Glasfgarn verwendet werden.

Das Zugentlastungselement kann lediglich aus den untereinander verknüpften Einzelgarnen bestehen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Einzelgarne 21 von einer Hülle 22, wie in 1 gezeigt, umgeben sind. Als Hüllmaterial für die Hülle 22 lässt sich vorzugsweise ein Polymermaterial verwenden. Wenn beim Aufbringen der Hülle 22 relativ niedrige Temperaturen, das heißt Temperaturen bis zu etwa 80° C auftreten, kann beispielsweise als Material für die Hülle 22 Polyethylen oder Polypropylen verwendet werden. Bei höheren Temperaturen, das heißt Temperaturen bis zu 150° C wird als Hüllmaterial vorzugsweise Polyester oder Polyamid verwendet. Wenn hingegen sehr hohe Temperaturen im Bereich von 2000 °C auftreten, wird als bevorzugtes Polymermaterial für die Hülle 22 ETFE (Ethylentetrafluorethylen) verwendet.

2 zeigt eine Ausführungsform einer Fertigungslinie zur Herstellung des optischen Kabels. Die Herstellungslinie weist eine Verarbeitungseinheit V1 zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Zugentlastungselements 20 auf. Der Verarbeitungseinheit V1 werden eingangsseitig mehrere Einzelgarne, die beispielsweise als Aramidgarne ausgeführt sind, zugeführt. Innerhalb der Verarbeitungseinheit V1 werden die Einzelgarne miteinander verknüpft, indem sie untereinander verwickelt werden. Die Verarbeitungseinheit V1 ist dazu beispielsweise derart ausgebildet, dass die ihr zugeführten Einzelgarne 21 innerhalb der Verarbeitungseinheit verwoben, verflochten, verspinnt, verzwirnt oder auch untereinander verseilt werden.

Die derart untereinander verknüpften Einzelgarne werden anschließend einer Verarbeitungseinheit V2 eingangsseitig zugeführt. Innerhalb der Verarbeitungseinheit V2 werden die untereinander verwickelten Einzelgarne 21 von einer Hülle 22, die beispielsweise ein Polymermaterial aus ETFE (Ethylentetrafuorethylen) enthält, umgeben. Die Polymerhülle wird dabei vorzugsweise im Rahmen eines Schlauchreck- oder eines Druckspritz-Verfahrens um die untereinander verwickelten Einzelgarne 21 angeordnet.

Nach Fertigstellung des erfindungsgemäßen Zugentlastungselements 20 wird das Zugentlastungselement zusammen mit den optischen Übertragungselementen 10 und den Quellfäden 30 einer Verarbeitungseinheit V3 zur Fertigung einer Kabelseele 100 des optischen Kabels zugeführt. Innerhalb der Verarbeitungseinheit V3 werden die optischen Übertragungselemente 10 um das Zugentlastungselement 20, das innerhalb der Kabelseele zentral angeordnet wird, angeordnet. Zusätzlich werden in der Kabelseele die Quellfäden 30 angeordnet, die bei Wasserkontakt eine Volumenvergrößerung erfahren, wodurch die Kabelseele gegen eine Ausbreitung von Wasser abgedichtet wird.

Die Kabelseele 100 wird nachfolgend einer Verarbeitungseinheit V4 zugeführt. Mittels der Verarbeitungseinheit V4 wird eine Hülle aus einem Vliesmaterial 300 um die Kabelseele ausgebildet. Die Vlieshülle ist dazu als ein lang gestrecktes Band aus Polyester ausgebildet, das mittels eines Formrohrs F zu einer Hülle geformt wird.

In der Verarbeitungseinheit V5 wird ein Kabelmantel um die Kabelseele 100, die von der Vlieshülle 300 umgeben ist, extrudiert. Innerhalb eines Behälters B1 befindet sich dazu ein Polymermaterial, das zu einer Schmelze erwärmt wird und mit hohen Temperaturen um die Kabelseele als äußere Hülle angeordnet wird. Die Vlieshülle 300 wirkt dabei als Hitzebarriere, die verhindert, dass die optischen Übertragungselemente 10 der Kabelseele untereinander verkleben.

3 zeigt eine Ausführungsform der Verarbeitungseinheit V2, bei der die Hülle 22 mittels eines Druckspritz-Verfahrens um die Einzelgarne 21, die bereits durch das untereinander Verwickeln miteinander verknüpft sind, gespritzt wird. Die Verarbeitungseinheit V2 ist mit einem Behälter B2 und einem Behälter B3 verbunden, die jeweils eine erwärmte Polymerschmelze enthalten. Der Verarbeitungseinheit V2 werden die untereinander verwobenen, verflochtenen oder verseilten Einzelgarne 21 eingangsseitig zugeführt. Beim Druckspritz-Verfahren wird ein konischer Schmelzestrom noch innerhalb der Verarbeitungseinheit V2 auf die Einzelgarne aufgebracht, so dass das Zugentlastungselement die Verarbeitungseinheit bereits im ummantelten Zustand verlässt.

4 zeigt eine Ausführungsform der Verarbeitungseinheit V2, bei der die Ummantelung 22 auf die Einzelgarne 21 mittels eines Schlauchreck-Verfahrens aufgebracht wird. Die Polymerschmelze, beispielsweise eine Schmelze aus ETFE, ist in den Behältern B2 und B3 untergebracht. Der Verarbeitungseinheit V2 werden eingangsseitig die untereinander verwobenen, verflochtenen oder verseilten Einzelgarne 21 zugeführt. Im Unterschied zum Druckspritz-Verfahren geschieht der eigentliche Beschichtungsvorgang allerdings erst außerhalb der Verarbeitungseinheit. Die Einzelgarne 21 und ein zylindrischer Schmelzeschlauch 22 verlassen konzentrisch die Verarbeitungseinheit und treffen erst in einigen Millimetern Entfernung vom Austrittspunkt aufeinander. Der Schmelzeschlauch verjüngt sich dabei kegelförmig, bis der Innendurchmesser des Schmelzeschlauchs so klein wie der Außendurchmesser des Zugentlastungselements wird, das zu diesem Zeitpunkt lediglich die Einzelgarne 21 aufweist. Im Inneren des Kegels kann ein Unterdruck erzeugt werden, über den die Kegellänge steuerbar ist, wodurch der Einschluss von Luftblasen vermieden wird und die Haftung der Hülle 22 auf den Einzelgarnen 21 verbessert wird.

Im Gegensatz zur Verwendung eines Zugentlastungselements aus lose angeordneten Einzelgarnen, die beispielsweise als Aramidgarne ausgebildet sind, weist das erfindungsgemäße Zentralelement, bei dem die Einzelgarne untereinander verwoben, verflochten, verspinnt oder verseilt sind, eine höhere Formstabilität auf. Die höhere Formstabilität kommt einerseits durch die verwickelte Anordnung der Einzelgarne untereinander zustande, andererseits wird durch die verwickelte Anordnung der Durchmesser des Zentralelements reduziert. Dadurch kann die äußere Hülle mit einer deutlich höheren Schichtdicke auf die Einzelgarne aufgebracht werden, als wenn die Einzelgarne in Längsrichtung des Kabels und lose angeordnet sind. Daraus resultiert eine höhere Temperaturbeständigkeit, eine höhere Druckbeständigkeit und eine höhere Zugfestigkeit des Zugentlastungselements. Da das erfindungsgemäße Zugentlastungselement höheren Drücken und Temperaturen standhält, wird eine bessere Qualität des optischen Kabels ermöglicht.

Des Weiteren zeigt sich, dass das optische Kabel beziehungsweise das Zugentlastungselement bei gleicher Anzahl von Garnen eine höhere Flexibilität aufweist, als wenn die Einzelgarne längslaufend lose angeordnet sind.

1

optisches Kabel

10

optisches Übertragungselement

11

Lichtwellenleiter

12

Hülle des optischen Übertragungselements

20

Zugentlastungselement

21

Einzelgarn

22

äußere Hülle des Zugentlastungselements

30

Quellfaden

100

Kabelseele

200

Kabelmantel

210

Reißfaden

300

Vlieshülle

B

Vorratsbehälter

F

Formrohr

V

Verarbeitungseinheit