11.10.2013

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BASF: Neuartige Ultradur-Type für Ummantelung von Faseroptiken

Faseroptische Breitband-Kabel für ein schnelles Internet sind heute Kennzeichen moderner Volkswirtschaften. So gehört Deutschland nach Angaben des Fachverbandes BITKOM mit 82 Prozent der vernetzten Haushalte inzwischen zur Spitzengruppe in Europa. Dabei wächst auf der einen Seite der weltweite Bedarf an Glasfaserkabeln, andererseits ist das Platzangebot in Überlandleitungen und Kabelschächten, aber auch bei gebäudeinternen Verkabelungen und in optoelektronischen Baugruppen begrenzt. Die Kabel müssen also bei konstanter Informationsdichte immer dünner werden.

Um diese verschärften Anforderungen zu erfüllen, hat die BASF eine neue "Ultradur"-Type speziell für dünne Glasfaser-Ummantelungen entwickelt. Ultradur ist der Markenname der BASF für ihre teilkristallinen, thermoplastischen, gesättigten Polyester auf der Basis von PBT (Polybutylenterephthalat). Die neue Variante trägt die Bezeichnung Ultradur B6550 LNX und bietet laut Hersteller deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften, vor allem bei geringen Schichtdicken. Damit ergänzt die BASF ihr bestehendes Ultradur-Portfolio für die Extrusion von Schutzhüllen für optische Adern. Im Gegensatz zu den für den Spritzguss optimierten PBT-Typen sollen sich diese Materialien durch ein hohes Molekulargewicht und eine entsprechend hohe Viskosität auszeichnen.

Internetverkehr steigt - Schutz für dünne Glasfaserkabel
Der Internetverkehr steigt ebenso wie die Nachfrage nach Kommunikationsverbindungen für Telefon, Fernsehen oder industrielle Belange wie die kommunikationstechnologische Ausrüstung für die Steuerung der Stromnetze. Wie stark das Wachstum des Internetverkehrs ausfällt, haben die Betreiber des zentralen Internet-Knotens in Frankfurt am Main abgeschätzt: Demnach wird sich der Datenverkehr im Internet von 2011 bis 2015 verzwanzigfachen. Grund dafür sei insbesondere die weiter zunehmende Übertragung von multimedialen Inhalten wie Videos und Fernsehsendungen. Die vor diesem Hintergrund benötigten dünneren, aber leistungsfähigen Glasfaserkabel sollten daher auch dünnere Ummantelungen erhalten. Die Fasern müssen aber nach wie vor unter allen Umständen ausreichend geschützt sein. Das könne nur von Kunststoffmänteln garantiert werden, die außerordentlich gute mechanische Eigenschaften wie zum Beispiel Steifigkeit aufweisen.

Mehrfache Ummantelung und Extrusion
Die Kabel zur optischen Datenübertragung weisen einen komplexen Aufbau auf. Bis zu zwölf lichtleitende Glasfasern werden in sogenannten Bündeladern (engl. multifiber loose buffer tubes) zusammengefasst und in einem Extrusionsprozess von einer hochsteifen und stabilisierenden Polybutylenterephthalat (PBT)-Röhre lose umhüllt. Die Ummantelung findet dabei in einem durchgängig automatisierten Extrusionsprozess statt, bei dem die einzelnen Fasern, von verschiedenen Trommeln ausgehend, bei Geschwindigkeiten von 100 bis 500 Metern pro Minute in das im Extrusionsprozess online hergestellte Röhrchen eingezogen werden. Je nachdem, ob der Hohlraum innerhalb der Hülle mit einer gelartigen Masse gefüllt ist oder nicht, unterscheidet man zwischen gefüllten und ungefüllten Bündeladern. Der technische Kunststoff PBT zeichne sich in dieser Anwendung durch ein besonders rasches Erstarren der Schmelze während des Extrusionsprozesses und eine hohe Steifigkeit der fertigen Bündelader aus.

Anschließend werden die Bündel zusammengeführt und typischerweise um einen glasfaserverstärkten Aramid- oder Epoxy-Kern verseilt. Das gesamte Bündel wird dann nochmals je nach Anwendungsart des Kabels mit unterschiedlichen Schutzschichten wie zum Beispiel Aramidfasern oder Glasrovings umgeben und anschließend in einem weiteren Extrusionprozess mit Polyethylen oder Polyamid umhüllt.

Sehr steif, aber nicht spröde und leicht zu extrudieren
Mit dem Ziel, den Anwender bei der Herstellung von dünnen Kabelummantelungen zu unterstützen, hat die BASF Ultradur B6550 LNX entwickelt, das mit einer wesentlich dünneren Ummantelung der Bündeladern die gleiche Schutzwirkung gegen Knicken erreichen soll. Das Material weist demnach eine hohe Streckspannung und einen erhöhten E-Modul auf. Im Ergebnis führe das zu einem Werkstoff mit hoher Steifigkeit, die normalerweise gleichzeitig zu einer Versprödung des Materials führt. Hier sei es den Entwicklern der BASF jedoch gelungen, trotz des hohen E-Moduls eine geringe Sprödigkeit - also eine hohe Bruchdehnung - zu erreichen.

Ultradur B6550 LNX weise außerdem aufgrund seiner feinkristallinen Morphologie eine noch schnellere Kristallisation als Standard PBT-Typen auf und habe eine sehr hohe Schmelzviskosität, vor allem bei niedrigen Scherraten. Beide Eigenschaften sind von Vorteil für den Extrusionsprozess.

Mechanische Festigkeit verdoppelt
Eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Ummantelungsqualität für den Anwender ist darüber hinaus die so genannte Querdruckfestigkeit (engl. crush resistance). Sie beschreibt Gleichmäßigkeit und Druckfestigkeit der Bündeladerhülle. Zur Messung der Querdruckfestigkeit wird ein Kabel definierter Länge in eine Vorrichtung eingespannt, ein Signal durch das Kabel geschickt und solange Druck auf das Kabel ausgeübt, bis die Dämpfung des Signals einen Wert von 0,05 Dezibel (dB) beträgt. Messgröße ist die Maximalkraft in Newton pro Dezimeter (N/dm), mit der das Kabel belastet werden kann, bis diese Dämpfung im Lichtwellenleiter erreicht ist. Bei den am Markt befindlichen PBT-basierten Ummantelungsmaterialien lassen sich laut BASF Querdruckfestigkeiten von etwa 600 N/dm bei Kabeln mit etwa 2 Millimetern Außen- und etwa 1,5 Millimetern Innendurchmesser messen. Das neue Ultradur B6550 LNX dagegen erziele mit 1.350 N/dm mehr als doppelt so hohe Werte. Damit sei der neue Werkstoff bei gleicher Dicke viel druckfester.

Weitere Informationen: www.basf.com, www.ultradur.de

K 2013, 16.-23.10.2013, Düsseldorf, Halle 05, Stand C21/D21

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