Zwölf Fasern laufen ins Beschichtungswerkzeug und unmittelbar danach in den UV-Strahler ein.

Bilder: Medek+Schörner

Beschichten von Kupfer-Flachleitern sowie hochpräzisen Mikro-Flachkabeln (µFFC).

Am Anfang stand das Färben

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Mit dem Aufkommen der Lichtwellenleiter (LwL) in den 1980er Jahren entstand die Forderung nach Farbkennzeichnung der Glasfasern. Medek+Schörner war von Anfang an dabei und entwickelte im Schulterschluss mit Siemens die ersten Färbeanlagen, wobei anfangs Lösungsmittel-Farben mit Heißlufttrocknung bei mäßigen 100 m/min Prozessgeschwindigkeit eingesetzt wurden. Dies änderte sich mit UV-vernetzenden Farben: Die Trockenstrecken konnten bei merklich höherer Durchlaufgeschwindigkeit wesentlich kürzer gehalten werden. Spezielle Hochleistungs-UV-Strahler mit Längen von 1 m führten zum heutigen Stand der Technik mit Geschwindigkeiten von 3000 m/min bei verlässlicher Prozessbeherrschung.
Mit der Färbetechnik entwickelte sich auch Beschichtung von LwL – und auch anderen feinsträngigen Produkten – mit UV-Harzen. Dies ermöglicht beispielsweise das Einbetten der empfindlichen LwL in eine weiche Trägerschicht, die zur Erzielung äußerer Robustheit noch mit einem harten und widerstandsfähigen Außenmantel umgeben ist. Solche „Tight Buffer“-Produkte haben typischerweise 0,9 mm Außendurchmesser, sie werden bei der Verkabelung von Gebäuden zur Sicherstellung hoher Datenübertragungsraten eingesetzt. Die Beschichtung erfolgt nach heutigem Stand der Technik im „wet-on-wet“-Verfahren, wobei ein Zweikammer-Beschichtungskopf die zwei UV-Harze konzentrisch in einem einzigen Durchgang aufbringt. Unmittelbar danach erfolgt die Aushärtung im UV-Strahler. Ein Relaxationsspeicher erlaubt anschließend noch ein Entspannen und Auskühlen vor dem Aufwickeln.
Bei der Erzeugung von mehrsträngigen Produkten aus feinsten Elementen wie LwL oder Kupferdrähten bis herab zu 50 µm Durchmesser bringt die Beschichtung mit UV-Harzen besondere Vorteile: Die herkömmliche Extrusion kann wegen der hohen Temperaturen und Drücke im Spritzkopf nicht die erforderliche geometrische Präzision der Leiterpositionen gewährleisten, während die Laminierungstechnik nur niedrige Produktionsgeschwindigkeiten zulässt und außerdem zu Problemen mit dem Eindringen von Wasser in Kapillarspalte führen kann. Die UV-Harzbeschichtung mit niedrigem Drucken und niedriger Temperatur im Beschichtungswerkzeug erlaubt Genauigkeiten und geometrische Toleranzen im Mikrometerbereich. Speziell bei LwL wird wegen der geringen mechanischen Beanspruchung der Faser beim Beschichten eine geringe Signaldämpfung garantiert.
So eignet sich das Verfahren mit UV-Harzen zur Herstellung von Mehrfasersträngen von LwL – seien es Bändchen (Fibre Ribbons), CFU (Compact Fibre Units) mit vier, acht oder zwölf Fasern im Bündel mit rundem Querschnitt oder Bändchen aus POF (Plastic Optical Fibre), Kupfer-Flachleitern (µFFC – Micro Flexible Flat Cables) und Ähnlichem.
Wie erwähnt, bieten verschieden hart vernetzende UV-Harzcompounds die Möglichkeit, einzelne LwL mit einer robusten Außenschicht zu versehen, wobei der LwL in einer weichen Innenschicht „schwimmt“, was die Dämpfungswerte in engen Toleranzen hält. Mehrfaser-Produkte lassen sich ähnlich herstellen. Typische Vertreter sind die CFU. Neuerdings werden mehrsträngige Produkte mit zugfesten und dehnungsarmen Aramid-Garnen in einer gemeinsamen UV-Harzbeschichtung verbunden, was die sensiblen LwL fast unverwüstlich macht.

Bei vielsträngigen Produkten – etwa LwL-Kabel mit 48, 96, 144 und mehr Einzelfasern – reicht die Palette von zwölf verschiedenen Farben nicht mehr zur eindeutigen Unterscheidung aus. In solchen Fällen wird neben der Faserfärbung eine Ringmarkierung aufgebracht. Dabei werden Farbstrahldrucker eingesetzt, die mit spezieller Firmware zwecks Erreichung der erforderlichen Ringmarkierfrequenz ausgestattet sein müssen, damit die im Bereich von 10 mm bis 50 mm liegenden Ringabstände mit Einzel- und Mehrfachringen auch bei Geschwindigkeiten bis zumindest 800 m/min realisiert werden können. Beim Ringsignieren hat sich als Standard herausgestellt, dass die Ringmarken auf die ungefärbte Faser aufgebracht werden, und erst danach die Farbschicht darübergezogen wird. Die Transparenz der eingesetzten Farben und die optischen Eigenschaften der LwL-Fasern erlauben dabei eine eindeutige Erkennung der Ringmarken, und gleichzeitig werden die Ringmarken durch die sie umgebende Farbschicht perfekt gegen Abrieb geschützt.
Flachbändchen mit mehreren – beispielsweise zwölf – LwL können ebenfalls mit Farbstrahldruckern mit einem zusätzlichen Textaufdruck versehen werden, und zwar im selben Arbeitsgang mit der Bändchenherstellung durch UV-Harzbeschichtung.
Die automatische Überwachung der Qualität rückt heute, vor allem bei den immer feiner werdenden Produktstrukturen, in den Vordergrund. Die optische Kontrolle der Faserfärbung, der Ringkennzeichnung auf LwL, der präzise zentrischen Lage von aufgedickten, in UV-Harz eingebetteten Fasern und der Geometrie von mehrsträngigen Strukturen – etwa 500 µm breiten Vierleiter-Bändchen – ist zu einem hohen Stand entwickelt worden. Schnelle CCD-Kameras im Verbund mit einer optischen Kontrolle mit automatischer Bildüberwachung gewährleisten Prozesssicherheit und Qualität des Endprodukts.