Der Glasfaser-Herstellungsprozess
Eine Glas-Preform für die Glasfaserherstellung
Alles beginnt mit etwas Quarzsand. Hochreine Materialien werden anschließend vermischt, um die Preform zu bilden, die einem mehrschichtigen Glasstab mit etwa 20 cm Umfang entspricht. Dieser Stab besteht aus zwei perfekt konzentrischen Röhren, mit einem jeweils unterschiedlichen Lichtbrechungsindex. Mehrere unterschiedliche Herstellungsverfahren (IVD, OVD, VAD) werden für die Herstellung der Preform verwendet. Diese haben alle das Ziel, eine besonders hochwertige Glasfaser zu ziehen, die optimale Eigenschaften aufweist. Die Preform wird anschließend oben in den Ziehturm eingeführt, wobei das untere Ende in einem Ofen erhitzt wird (auf über 2000 °C), um einen feinen Tropfen zu bilden, der durch die Schwerkraft nach unten fällt und gleichmäßig gezogen wird, um eine dünne Glasfaser mit einem Durchmesser von 100 Mikron zu bilden. Hochreines, sauerstofffreies Argongas wird durch den Ofen geleitet, um die Graphitkomponenten vor den hohen Temperaturen zu schützen. Das Mantel-Kern-Verhältnis der Preform wird während dem Ziehvorgang beibehalten. Somit weist auf die erhaltene Glasfaser genau dieses Mantel-Kern-Verhältnis auf. Die Preform entspricht also einer dickeren Ausführung der Glasfaser.
Von der Preform zur fertigen Glasfaser
Während dem Herstellungsprozess wird die nackte Glasfaser erst abgekühlt und beispielsweise mit einem Acryl-oder Polyamid-Coating beschichtet, um diese zu schützen und biegsamer zu machen. Die Temperatur der Glasfaser muss reduziert werden, um das Coating ordnungsgemäß anwenden zu können.
Ein Kapstan im unteren Bereich des Ziehturms zieht kontinuierlich an der Glasfaser und wickelt diese auf. Die Ziehgeschwindigkeit der Glasfaser hängt von der Preform, der Glasfaserart und der angewandten Ausrüstung ab. Diese kann von einigen Metern pro Minute bis zu 3000 Metern pro Minute reichen, um den Ansprüchen der heutigen Telekommunikation gerecht zu werden. Die Ziehgeschwindigkeit wird sorgfältig überwacht, um den letztendlichen Glasfaserdurchmesser zu kontrollieren.
Alle angewandten Ausrüstungen müssen konzentrisch zueinander ausgerichtet sein, um eine perfekte runde Glasfaser herstellen zu können. Die Abmessungen der Glasfasern hängen direkt von dieser Ausrichtung ab.
Die Zugkraft, die auf die Glasfaser während dem Ziehvorgang angewendet wird, muss kontrolliert werden, um die optimale Lichtausbreitung der Faser zu gewährleisten.
Mehrere Messgeräte, die sich verteilt am gesamten Ziehturm befinden, übertragen zahlreiche Daten, die die Überwachung der letztendlichen Abmessungen und Gesamtqualität der Glasfaser ermöglichen.
Sortieren und Testen der erhaltenen Glasfaser
Die fertige Glasfaser wird auf Spulen gewickelt, die mehrere Kilometer fassen können, was dem gesamten Glasstab entspricht. Zahlreiche mechanische Tests ermöglichen, den eventuellen Bruch der Fasern zu vermeiden. Anschließend werden kleinere Spulen verwendet, um die Glasfasern je nach zukünftiger Anwendung zu sortieren und zu klassifizieren. Im Allgemeinen können die Glasfasern in zwei Kategorien aufgeteilt werden: Singlemode- (Fernanwendungen) und Multimode-Glasfasern (Kurzstrecken). Normalerweise entspricht der Enddurchmesser beider Kategorien 250 µm. Nach dem Ziehvorgang werden die Glasfasern getestet, um sicherzustellen, dass die Eigenschaften den Spezifikationen und Kundenansprüchen entsprechen.
