Verursacht Epoxidharz Kernrisse? Tipps zur Erkennung und Vorbeugung dieses Phänomens

Die Herstellung von faseroptischen Kabelbaugruppen ist immer noch zum großen Teil ein manueller Prozess, der Kenntnisse und Fähigkeiten erfordert. Wenn etwas im Prozess schief geht, ist eine Untersuchung erforderlich, um die Ursache zu identifizieren und zu beheben. Kürzlich traf sich unser Expertenteam, um einige häufige Kundenfragen zum Thema Core Cracking in Multimode (62.5/125 um) Glasfaser zu besprechen.

Wir haben unsere Gedanken unten zusammengefasst, basierend auf Erfahrungen und Diskussionen mit unseren Kunden und anderen Branchenkontakten, und Ideen zur Untersuchung verschiedener Ursachen für Kernrisse angeboten. Wenn Sie dieses Phänomen besser verstehen, können Sie vorbeugende Maßnahmen ergreifen, um konsistente Prozessausbeuten sicherzustellen.

Was ist Kernknacken?

„Kernrisse“, wie hier besprochen, ist das Phänomen, das bei 61.5/125 µm-MM-Fasern beobachtet wird, bei dem sich ein glatter, gekrümmter Riss über den Kern, aber nicht über die Ummantelung der Faser ausbreitet. Der Riss liegt unter der Oberfläche und kann daher schwer zu erkennen sein, ohne die Faser während der Inspektion von hinten zu beleuchten, was immer empfohlen wird. Ohne Hintergrundbeleuchtung erscheinen Kernrisse oft als schwache dunkle Kurve im Kern und können von einem Bediener leicht als zufälliger Effekt der Beleuchtung im Inspektionssystem und nicht als Defekt in der Faser ausgegeben werden. Wie Sie auf den Fotos 1 und 2 sehen können, sind hinterleuchtete Kernrisse eindeutig als Faserfehler erkennbar.

An einer Faserendfläche können viele Arten von Rissen und anderen Defekten auftreten. Die Kernrisse, von denen wir hier sprechen, sind nur innerhalb des Kerns sichtbar, erstrecken sich in einer ziemlich glatten, geschwungenen Linie vollständig über den Kern und liegen unter der Oberfläche. Lochfraß oder Abplatzungen auf der Oberfläche einer Faserendfläche sind keine „Kernrisse“ (siehe Fotos 3 und 4), auch wenn sie im Kern einer Faser auftreten können.

Was verursacht Kernrisse?

Obwohl wir die Einzelheiten der Mechanismen, die zur Kernrissbildung führen, nicht untersucht haben, scheint eine (vielleicht zu stark vereinfachte) Verallgemeinerung zu gelten, dass das Glas im Kern einer optischen MM-Faser anfälliger für Risse ist als das Glas der Ummantelung . Wenn der Außendurchmesser der Faser belastet wird, kann es im Kern zu Rissen kommen. Je größer der Kern und je größer die Spannung, desto größer ist die Gefahr von Kernrissen – weshalb dieses Phänomen fast immer nur bei 62.5/125 µm-Multimode-Fasern beobachtet wird, im Gegensatz zu 50/125 µm oder weniger.

Während der Epoxidhärtung können die Belastungen der Faser durch den Epoxidhärtungsprozess (erhöhte Temperaturen und Materialexpansion / -kontraktion) groß genug sein, um Risse im Kernmaterial auszulösen.

Also ... Epoxy verursacht mein Core Cracking?

Ja und nein. Es ist oft der Aushärtungsprozess, der die Rissbildung verursacht. Die Auswahl des geeigneten Epoxidharzes, das speziell für die Multimode-Kabelmontage entwickelt wurde, ist natürlich wichtig. Aber auch geeignete Epoxidharze können mit einem weiten Bereich an Härtungstemperaturen ausgehärtet werden. Zur Reduzierung der Kernrissgefahr gilt: Je niedriger die Aushärtetemperatur, desto besser. Für 62.5/125 µm-Fasern wird eine Aushärtung bei ~90 °C oder niedriger empfohlen. Bei einer Aushärtung über 90 °C scheint die Häufigkeit von Kernrissen in 62.5 µm zuzunehmen. Wenn Sie beispielsweise ein Epoxidharz verwenden, das bei 80 °C für 30 Minuten oder bei 120 °C für 5 Minuten vollständig ausgehärtet werden kann, verringern Sie die Gefahr von Kernrissen, indem Sie den Aushärteplan „niedriger und langsamer“ verwenden.

In manchen Fällen kann es vorkommen, dass eine Produktionslinie die gleiche Kabelbaugruppe eine Zeit lang erfolgreich fertigt und dann plötzlich ein starker Anstieg der Kernrisse auftritt – obwohl am Prozess keine Änderung vorgenommen wurde. Es ist eine verständliche Reaktion, sofort zu vermuten, dass das Epoxidharz „schlecht“ ist – möglicherweise eine fehlerhafte Charge oder ein Qualitätsfehler des Lieferanten. Das ist möglich, aber wir haben noch nie einen Fall gesehen, bei dem eine defekte Epoxidcharge die Ursache war. In all diesen Situationen waren wir involviert mit:

Kernriss-Episoden werden am häufigsten durch das Aushärten bei zu hohen Temperaturen oder durch die Verwendung des falschen Epoxidtyps für die Anwendung verursacht.

Was ist das richtige Härtungstemperaturprofil?

In den meisten Fällen härten Hersteller von Kabelkonfektionen aus, indem sie ihr bei Raumtemperatur erwärmtes Produkt in vorgeheizte Härtungsöfen geben – ein ziemlicher Thermoschock. Basierend auf unseren Beobachtungen scheint es, dass eine Aushärtung auf diese Weise bei einer Ofentemperatur unter 90 °C normalerweise nicht zu Kernrissen führt. In vielen Fällen bieten Epoxidhersteller eine Reihe akzeptabler Kombinationen von Aushärtezeit und -temperatur für ein bestimmtes Epoxidharz an. Beispielsweise kann dasselbe Epoxidharz in 30 Minuten bei 80 °C oder in 5 Minuten bei 120 °C vollständig aushärten. Um Kernrisse zu vermeiden, wählen Sie eine niedrigere Temperatur.

Einige Kabelkonfektionsbetriebe haben mit der Aushärtung mit einem „ansteigenden“ Temperaturprofil gute Erfolge erzielt: Dabei werden die Raumtemperatur-Steckverbinder in einen Raumtemperaturofen gelegt, der dann schrittweise erhitzt wird, bis die Aushärtungstemperatur erreicht ist. Dies verringert den thermischen Schock des Produkts und ermöglicht möglicherweise eine Aushärtung bei höheren Temperaturen ohne Kernrissbildung. Die Aushärtung mit dieser Methode erweitert die verfügbare Palette an Epoxidharzen, die Sie in Ihrem Produkt verwenden können, erhöht jedoch die erforderliche Aushärtungszeit (Anstiegszeit + Aushärtungszeit) und kann schwieriger zu kontrollieren sein.

Welches Epoxidharz eignet sich am besten für meine Anwendung?

Fiber Optic Center bietet verschiedene Epoxidharze für Singlemode- und Multimode-Produkte an. Sehen Sie sich die „Tabelle der Epoxidharze für Einzelfaser-, Singlemode- und Multimode-Abschlüsse“ an, um die Epoxideigenschaften zu überprüfen, die Ihre spezifische Anwendung unterstützen.

Bei jedem Schritt des Epoxidverfahrens ist ein hoher Detaillierungsgrad erforderlich. Auch wenn Sie Epoxidharz in einer bestimmten Anwendung erfolgreich verwenden, gehen Sie nicht davon aus, dass Sie das gleiche Epoxidharz und die gleiche Aushärtetemperatur auch in einer anderen Anwendung verwenden können. Schulen Sie Ihr Produktionsteam sorgfältig und nehmen Sie nichts als selbstverständlich hin.

Tipps zur Untersuchung von Kernrissproblemen und zur Ermittlung der Ursache

Wir charakterisieren Epoxy-bedingte Kernrissbildung als ein Phänomen, da dieses Problem selten und unregelmäßig auftreten kann. In diesem Fall können Sie die möglichen Ursachen und Lösungen in diesem Artikel untersuchen.

Single Fibre-, Single Mode- und Multimode-Anschlüsse