具有單塗層的光纖的製作方法

2023-12-03 10:22:41

專利名稱：具有單塗層的光纖的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有單塗層的光纖。更具體地說，本發明涉及一種包含光信號在其中傳輸的芯和基於氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的交聯聚合物材料的單塗層的光纖。
背景技術：
光纖通常包括輸送的光信號在其中傳輸的芯，該芯被覆蓋層圍繞，芯和覆蓋層典型地都是玻璃的並形成光波導(典型地直徑為約120-130 μ m)。光波導典型地由外塗層保護，所述外塗層典型地是聚合物材料的塗層。這種保護塗層通常包含直接設置在該玻璃表面上的第一塗層，也稱為「主塗層」，和被設置以圍繞所述第一塗層的至少第二塗層，也稱為 「次塗層」。在本領域中，主塗層和次塗層的組合有時也被稱為「塗層體系」，因為這些層都通常是在纖維的拉伸製造過程中塗敷的，與包含任選隨後塗敷的塗層的「次塗層體系」相反。主塗層的厚度通常在約25 μ m至約35 μ m的範圍內，而次塗層的厚度通常在約 10 μ m至約30 μ m的範圍內。這些聚合物塗層可由包含低聚物和單體的組合物得到，所述低聚物和單體通常在合適的光引發劑存在下藉助於UV輻射交聯。上述兩種塗層除其它外在各自材料的機械性能方面不同。儘管形成主塗層的材料是相對軟的材料，在室溫下具有相對低的彈性模量，形成次塗層的材料相對較硬，在室溫下具有更高的彈性模量值。主塗層體系被選擇，以給光波導提供環境保護和除其它外對眾所周知的微彎折現象(其能夠導致光纖的信號傳輸能力的衰減並且因此是不期望的)的耐性。另外，主塗層體系被設計，以提供所期望的對物理操作力如當光纖進行鋪設操作時所遭遇的那些物理操作力的耐性。另外，由於當多個光纖被容納在同一外殼中時操作員需要準確地識別出不同的光纖，用不同的識別顏色對不同光纖進行著色是方便的。典型地，光纖通過用第三著色聚合物層圍繞次塗層來進行色彩識別，所述著色聚合物層通常被稱為「墨」，具有典型地在約2 μ m 和約10 μ m之間的厚度，或者光纖通過將著色顏料直接引入到次塗層的組合物中來進行色彩識別。採用本領域中已知的包含滿足前述主塗層和次塗層二者要求的單一塗層的主塗層體系生產光纖是本領域中已知的。具有單塗料層的光纖的生產將允許減少製造成本，增加生產率，和減少不同材料之間的界面數，所述不同材料之間的界面可能導致光纖的分層，尤其是在苛刻的環境條件下如高溫或者傾斜(dump)。人們已經做了數種嘗試以滿足這樣的目標。特別適合用於光纖的單塗層塗敷的可輻射固化的塗料組合物的實例例如被公開在US4932750中。這些包含(1) 65%至85 %的二乙烯屬端基的聚氨酯，其可以含有脲基， 所述聚氨酯基於二異氰酸酯，具有400至5000的平均分子量；(2) 5%至25%的單烯屬不飽和單羧酸的C2-C4烷二醇單酯的醚，所述醚選自乙氧基乙基、二環戊烯基、苯基和它們的混合物。丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯是特別優選的，並且三丙烯酸酯如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯也希望存在。 US專利4682850公開了具有僅用單一紫外線固化的材料塗敷的芯的光纖，所述紫外線固化的材料具有在約1000至約IOOOOpsi範圍內的拉伸模量，並且優選具有約70至約 75的肖氏A硬度。可用於塗層的樹脂的一個實例被指出由伊利諾依州Des平原的迪索託公司(De Soto, Inc. of Des Plains, Illinois)製造，商標為 De Soto 131。US專利4798852公開了具有由可輻射固化的聚合物組合物製得的單塗層的光纖， 所述可輻射固化的聚合物組合物由聚丙烯酸酯封端的低聚物組成，該低聚物含有多個氨基甲酸酯基團和/或脲基團，並且由足以與具有兩、三或四官能度的羥基或者氨基官能的聚合物或者單羥基丙烯酸酯反應的量的有機二異氰酸酯形成。國際專利公布W02004/031091公開了一種光纖，其包含a)玻璃部分；b)至少一個被設置以圍繞所述玻璃部分的保護性塗層；所述保護塗層在-40°C和+60°C之間具有 5MPa和600MPa之間，優選不高於500MPa，更優選不高於450MPa，更更優選不高於300MPa的彈性模量值。優選地，所述保護塗層是單一保護塗層，其被設置與所述玻璃部分接觸。更特別地，所述保護塗層通過固化可輻射固化的組合物得到，所述組合物包含(a) 50重量％至 95重量％的至少一種烯屬不飽和的聚氨酯，該聚氨酯通過使以下化合物反應得到(A)至少一種多元醇化合物，(B)至少一種多異氰酸酯化合物；和(C)至少一種含有至少一個羥基的(甲基)丙烯酸酯化合物；和(b)5重量％至50重量％的至少一種多官能的反應性稀釋單體。US專利6638616公開了一種用於光纖的、可輻射固化的、無溶劑的塗料組合物，該組合物具有可輻射固化的包含醇酸樹脂主鏈的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，反應性稀釋劑和光引發劑，以及任選的添加劑。所述醇酸樹脂主鏈衍生自醇酸樹脂，即一種具有伸出酯連接的主聚合物鏈的側掛酯基團的聚酯樹脂。發明概述如申請人注意到的，本領域中已知的材料不能完全滿足單塗料層需要具有的全部要求。特別地，用於實現單塗料層的塗料組合物一旦固化具有的彈性拉伸模量應相對低以允許固化的聚合物材料對玻璃纖維良好的粘附和減少微彎折損失，但是又應足夠高以賦予必須的機械強度。彈性拉伸模量的值應當在寬的溫度範圍內，即在從顯著低於0°C的溫度如-30°C 至顯著高於0°c的溫度如+60°C的溫度範圍內是相對恆定的。而且，申請人已經注意到，用於實現單塗料層的塗料組合物在塗布在光纖的玻璃部分上時應當具有相對低的粘度值，以在製造過程中改善塗層材料在玻璃芯上的塗布。在製造期間所述塗層材料和玻璃芯之間改進的相互作用導致粘附性能和耐老化性的增加，甚至在苛刻的環境條件下(可在固化所述材料後測量)。更具體地，塗料組合物的粘度應當是足以提供對玻璃部分的合適的粘附，但又不太高以至於損害(降低)光纖的牽引速度。因此，如申請人觀察到的，看起來對單塗層光纖重要的是對用於塗層的塗料組合物的粘度值和固化的聚合物材料的拉伸模量的控制。在本說明書和權利要求書中，術語「彈性拉伸模量」是指在拉伸中通過DMA測試法測定的聚合物材料的模量，如在本說明書的實驗部分的測試方法部分中詳細闡述的。 在本說明書和權利要求書中，術語「粘度」是指在塗布到光纖的玻璃部分上的條件下未固化形式的塗料組合物的粘度。所述粘度是通過布氏方法(Brookfield method)使用具有25士0. 2°C的恆溫浴的布氏粘度儀RVT或RVTD測定的。按照第一個方面，本發明涉及一種光纖，其包含玻璃芯和保護塗層，所述保護塗層由被設置以圍繞所述玻璃芯的單塗料層組成，其中所述單塗料層由通過固化可輻射固化的組合物得到的固化的聚合物材料形成，所述可輻射固化的組合物包含(i)可輻射固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，其優選包含衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈，(ii) 至少一種單官能的反應性單體，(iii)至少一種多官能的反應性單體，和(iv)粘合促進劑， 所述可輻射固化的組合物具有低於4000mPa. s的粘度，所述聚合物材料具有在40°C低於 20MPa的拉伸模量和在_40°C低於300MPa的拉伸模量。保護塗層是指在相對於玻璃芯徑向外部位置上提供的、與所述玻璃芯直接接觸的材料層，其具有給玻璃芯加襯墊的功能。構成所述保護塗層的單塗料層可具有25 μ m至 65 μ m，優選30μπι至60μπι的厚度。任選地，本發明的光纖可以在相對於所述保護塗層的徑向外部位置上包含著色塗層。典型地，所述著色塗層具有2 μ m至10 μ m的厚度，並且它為識別目的而提供。按照一個優選的實施方案，所述固化的聚合物材料的玻璃化轉變溫度不高於約-80°C。優選地，當進行可膨脹轉鼓微彎折測試(expandable drum microbending test) 時，本發明的單塗層光纖在1550nm在-30°C至60°C的溫度範圍內顯示小於7(dB/km) (g/ mm)，更優選小於5 (dB/km) (g/mm)的微彎折敏感性。優選地，本發明的光纖是標準的單模光纖。術語標準的單模光纖在這裡是指具有步進指數類型的折光指數曲線即單段曲線的光纖，其具有0.2%-0.4%的折光指數的單一變化，約4. 0-4. 5 μ m的芯半徑和約7. 8-8. 6的MAC值。優選地，用於形成本發明光纖的單塗料層的可輻射固化的組合物具有低於 3800mPa. s,更優選低於3600mPa. s,並且更更優選在2800mPa. s至3600mPa. s範圍內的粘度。有利地，形成本發明光纖的單塗料層的固化的聚合物材料具有大於50%的斷裂伸長率，更優選等於或者小於100%的斷裂伸長率。按照另外一個方面，本發明涉及一種包含玻璃芯和保護塗層的光纖，所述保護塗層由被設置以圍繞所述玻璃芯的單塗料層組成，其中所述單塗料層由通過固化可輻射固化的組合物得到的固化的聚合物材料製成，所述可輻射固化的組合物包含(i)可輻射固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，其優選包含衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈，( ) 至少一種單官能的反應性單體，(iii)至少一種多官能的反應性單體，和(iv)粘合促進劑， 其量高於所述可輻射固化的組合物的總量的5wt%，所述單塗料層具有在40°C低於20MPa 的拉伸模量和在_40°C低於300MPa的拉伸模量。在本說明書和權利要求書中，除非另外指明，表示為襯％的組分的量是相對於包含所討論的組分的組合物的總量。優選地，用於形成本發明光纖的單塗料層的可輻射固化的組合物包含量高於所述可輻射固化的組合物總量的9wt%的粘合促進劑，更優選包含量高於所述可輻射固化的組合物總量的12襯％的粘合促進劑就本說明書和所附權利要求書來說，除非另外指明，所有表示量、數量、百分數等等的數在所有情況下均應被理解為被術語「約」修飾。另外，所有範圍都包括所公開的最大值和最小值的任何組合，並且包括其中的任何中間範圍，所述中間範圍在這裡可能被或者可能沒有被具體列舉。附圖簡要說明

圖1顯示了本發明的一種光纖的示意性橫截面。圖2顯示了用於製備本發明光纖的拉伸塔的一個示例性實施方案。優選實施方案的描述如圖1中所示，本發明的光纖包含玻璃部分101和由被設置以圍繞所述玻璃部分 101的單塗料層102組成的塗層體系。適用於形成在本發明光纖中被用作由單塗料層組成的塗層體系的組合物的可輻射固化的載體體系，含有一種或者多種可輻射固化的低聚物和一種或者多種單官能和多官能的反應性單體，所述單體具有至少一個當暴露於光化輻射時能夠聚合的官能團。所使用的可輻射固化的官能度可以是烯屬不飽和度，其可以被聚合，優選通過自由基聚合。優選至少約80摩爾％，更優選至少約90摩爾％，最優選基本上所有在低聚物中存在的可輻射固化的官能團是丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯。本發明的由單塗料層組成的塗層體系是由可輻射固化的塗料組合物形成的，所述組合物包含可輻射固化的低聚物(i)，所述低聚物優選包含衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈。優選地，所述低聚物是包含所述主鏈的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，更優選是完全脂肪族的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物。所述低聚物(i)可以按照本領域中公知的方法製備。優選地，所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物可以通過使下述物質反應製備(A)聚氧四亞甲基二醇，(B)多異氰酸酯，和(C)含有羥基的(甲基)丙烯酸酯。通過使這些化合物反應製備所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的方法的實例包括下述步驟(i)使所述二醇、所述多異氰酸酯和所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯一起反應；或者(ii)使所述二醇和所述多異氰酸酯反應，並且使得到的產物與所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯反應；或者(iii)使所述多異氰酸酯和所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯反應，並且使得到的產物與所述二醇反應；或者(iv)使所述多異氰酸酯和所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯反應，使得到的產物與所述二醇反應，和再一次與所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯反應。在本說明書和權利要求書中，聚氧四亞甲基二醇(A)是指包含多個四亞甲基二醇結構部分的化合物。優選地，所述聚氧四亞甲基二醇平均具有在500-10000g/mol範圍內，更優選在1000-8000g/mol範圍內，甚至更優選在1500-4000g/mol範圍內，最優選在 1500-3000g/mol範圍內的數均分子量。按照一個優選的實施方案，所述聚氧四亞甲基二醇的不飽和度的量(被提及為毫當量/g總組合物不飽和度)少於0. 01毫當量/g，更優選為 0. 0001-0. 009 毫當量 /go聚氧四亞 甲基二醇包括1，4_聚氧四亞甲基二醇，2-甲基-1，4-聚氧四亞甲基二醇，3-甲基-1，4-聚氧四亞甲基二醇和它們的混合物。作為多異氰酸酯⑶的實例給出的是2，4_甲苯二異氰酸酯，2，6-甲苯二異氰酸酯，1,3-苯二亞甲基二異氰酸酯，1,4-苯二亞甲基二異氰酸酯，1,5-萘二異氰酸酯，間苯二異氰酸酯，對苯二異氰酸酯，3，3』-二甲基-4，4』-二苯甲烷二異氰酸酯，4，4』-二苯甲烷二異氰酸酯，3,3'-二甲基苯二異氰酸酯，4，4』-聯苯二異氰酸酯，1，6-己烷二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，亞甲基雙(4-環己基異氰酸酯)，2，2，4-三甲基-1，6-己二異氰酸酯，富馬酸雙(2-異氰酸酯乙基)酯，6-異丙基-1，3-苯二異氰酸酯，4-二苯基丙烷二異氰酸酯， 氫化二苯甲烷二異氰酸酯，氫化苯二亞甲基二異氰酸酯，四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯，賴氨酸異氰酸酯等。這些多異氰酸酯化合物可以單獨使用或者兩種或更多種組合使用。優選的異氰酸酯是甲苯二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯和亞甲基雙(4-環己基異氰酸酯)。最優選的是完全脂肪族的多異氰酸酯化合物，如異佛爾酮二異氰酸酯和亞甲基雙(4-環己基異氰酸酯)。含羥基的(甲基)丙烯酸酯(C)的實例包括衍生自(甲基)丙烯酸和環氧的(甲基)丙烯酸酯和包含氧化烯的(甲基)丙烯酸酯，更具體地(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯， 丙烯酸2-羥基丙酯和(甲基)丙烯酸2-羥基-3-氧苯酯。丙烯酸酯官能團比甲基丙烯酸酯優選。用於製備所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的所述聚氧四亞甲基二醇(A)、所述多異氰酸酯⑶和所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯(C)的比被確定為對於1當量的包括在聚氧四亞甲基二醇中的羥基基團，使用1. 1-3當量的包括在多異氰酸酯中的異氰酸酯基團和0. 1-1. 5當量的包括在含羥基的(甲基)丙烯酸酯中的羥基基團。可用於本發明的在可輻射固化的組合物中使用的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物的數均分子量優選在1200-20000g/mol的範圍內，更優選在2200-10000g/mol的範圍內。如果氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的數均分子量小於100，可輻射固化的組合物傾向於固化；另一方面，如果所述數均分子量大於20000，可輻射固化的組合物的粘度變高， 使得該組合物的操作困難。所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物優選以20_80wt%的量使用，更優選以 30-70wt%的量使用，最優選以40-70wt%的量使用，基於所述可輻射固化的組合物的總量計。40-70wt%的範圍是特別優選的，以使得能夠實現合適的塗布過程(就牽引速率和對玻璃部分的粘附來說)以及固化塗層的優異柔韌性和長期可靠性。作為本發明光纖上的由單塗料層組成的塗層體系施用的可輻射固化組合物還含有一種或者多種單官能反應性單體(ii)。該單官能反應性單體可以是具有一個當暴露於光化輻射時能夠聚合的官能團的低粘度單體。例如，低粘度單體的粘度在25°C為50-500釐泊。所述官能團可以與在可輻射固化的低聚物中使用的官能團具有相同的性能。優選地， 每種單官能反應性單體的官能團能夠與在其他可輻射固化的單體或者低聚物上存在的可輻射固化的官能團共聚合。按照一個優選的實施方案，作為本發明光纖上的塗層體系施用的聚合物材料由含有(ii)至少一種單官能反應性單體(具有丙烯酸酯或者乙烯基官能度)的可輻射固化的組合物製成，所述單官能單體以10-50wt%範圍內的量存在，優選以15-45wt%範圍內的量存在，更優選以20-30wt%範圍內的量存在。例如， 所述單官能反應性單體可以是具有丙烯酸酯或者乙烯基官能度和C4-C2tl烷基或者聚醚結構部分的單體或者單體的混合物。丙烯酸酯單官能單體的實例是含有脂環族結構的丙烯酸酯如丙烯酸異冰片基酯、丙烯酸冰片基酯、丙烯酸雙環戊基酯、丙烯酸環己基酯等，丙烯酸2-羥乙基酯，丙烯酸 2-羥丙基酯，丙烯酸2-羥丁基酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸異丙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸戊酯、丙烯酸異丁酯，丙烯酸叔丁酯，丙烯酸戊酯，丙烯酸異戊酯，丙烯酸己酯，丙烯酸庚酯，丙烯酸辛酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸壬酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸異癸酯，丙烯酸十一烷基酯，丙烯酸十二烷基酯，丙烯酸月桂基酯，丙烯酸硬脂基酯，丙烯酸異硬脂基酯，丙烯酸四氫呋喃甲基酯，丙烯酸丁氧基乙酯，乙氧基二乙二醇丙烯酸酯，丙烯酸苯甲基酯，丙烯酸苯氧基乙基酯，聚乙二醇單丙烯酸酯，聚丙二醇單丙烯酸酯， 甲氧基乙二醇丙烯酸酯，丙烯酸乙氧基乙酯，甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，甲氧基丙二醇丙烯酸酯，丙烯酸二甲基氨基乙基酯，丙烯酸二乙基氨基乙基酯，丙烯酸7-氨基-3，7- 二甲基辛基酯，下式(1)所示的丙烯酸酯單體
H2C=cJ_(Reo)-H^
R7(1)其中R7是氫原子或者甲基，R8是具有2-6，優選2_4個碳原子的亞烷基，R9是氫原子或者含有1-12個碳原子的有機基團或者芳環，a是0-12的整數，優選1-8。丙烯酸酯單官能反應性單體的量優選在4_40wt%的範圍內，更優選在10_35wt% 的範圍內，最優選在15-30wt%的範圍內。乙烯基單官能反應性單體的實例是N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基己內醯胺，乙烯基咪唑，乙烯基嘧啶等。這些N-乙烯基單體優選以約I-約20wt %，更優選約2-約IOwt %，最優選3_7wt %
的量存在。合適的可輻射固化的組合物包含約5-約60wt%的至少一種可輻射固化的稀釋齊U。可輻射固化的稀釋劑優選的量包括約12-約45wt%，更優選約18-約37wt%，基於塗料組合物的總重量計。通常，每種反應性單體具有小於約550的分子量和小於約500mPa. s的粘度。作為本發明光纖上的由單塗料層組成的塗層體系塗布的可輻射固化組合物還含有一種或者多種多官能反應性單體(iii)。所述多官能反應性單體可以是具有兩個或者更多個當暴露於光化輻射時能夠聚合的官能團的低粘度單體。例如，低粘度稀釋劑單體的粘度在25°C為50-500釐泊。所述官能團可以與在可輻射固化的低聚物中使用的官能團具有相同的性能。例如，每種反應性單體的官能團能夠與其他可輻射固化的單體或者低聚物上存在的可輻射固化的官能團共聚合多官能反應性單體可以具有1個，優選2個或者3個(甲基)丙烯酸酯結構部分。多官能反應性單體的實例包括=C2-C18烴二醇二丙烯酸酯，C4-C18烴二乙烯基醚， C3-Cw烴三丙烯酸酯，它們的聚醚類似物等，例如1，6_己二醇二丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，己二醇二乙烯基醚，三乙二醇二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，乙氧基化的雙酚A 二丙烯酸酯，和三丙二醇二丙烯酸酯。優選地，使用烷氧基化的脂肪族多丙烯酸酯，如乙氧基化的己二醇二丙烯酸酯，丙氧基化的甘油三丙烯酸酯，或者丙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。優選的二丙烯酸酯的實例是烷氧基化的脂肪族二醇二丙烯酸酯，更優選丙氧基化的脂肪族二醇二丙烯酸酯。優選的三丙烯酸酯的實例是三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。按照一個優選的實施方案，作為本發明光纖上的單層塗料施用的聚合物材料由可輻射固化的組合物製成，所述組合物以l-30wt%，更優選5-25wt%，最優選10-20wt%的量包含多官能反應性單體。進一步優選的是，所述可輻射固化的組合物含有至少兩種單官能反應性單體的混合物，更優選地，所述反應性單體中的一種被長脂肪族鏈取代；甚至更優選地，所述組合物含有長脂肪族鏈取代的單丙烯酸酯和N-乙烯基單官能單體。優選地，所述至少一種長脂肪族鏈取代的單丙烯酸酯的存在量為至少約10wt%，更優選至少約12wt%。作為本發明光纖上的由單塗料層組成的塗層體系施用的可輻射固化的組合物還含有粘合促進劑(iv)。本發明的粘合促進劑(iv)是基於一種或多種粘合劑。按照一個優選實施方案，所述粘合促進劑(iv)含有至少一種有機基官能的矽烷作為粘合劑。粘合劑的實例包括氨基丙基三乙氧基矽烷，巰基丙基三甲氧基矽烷，甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，三[3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基]異氰脲酸酯和市售產品如 SH6062、SH6030 (由 iToray-Dow Corning Silicone Co.，Ltd.生產)和 KBE903、KBE603、 KBE403 (由 Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.生產)。按照一個優選的實施方案，作為本發明光纖上的塗層體系施用的聚合物材料由可輻射固化的組合物製成，所述組合物以高於5. Owt%，優選高於9wt%的量包含粘合促進劑。在一個優選的實施方案中，粘合促進劑的量低於12wt%。適合作為本發明光纖上的塗層體系施用的可固化組合物可通過輻射固化。在這裡，輻射包括紅外輻射，可見光射線，紫外輻射，X-射線，電子束，α-射線，β-射線，Y-射線等。可見光和UV輻射是優選的。適合作為本發明光纖上的單塗料層施用的可輻射固化的組合物優選包含光聚合引發劑。另外，需要的話，可添加光敏劑。光聚合引發劑可以是組合物，其包含例如以下物質中的至少一種1-羥基環己基苯基酮，2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，咕噸酮(xanthone)， 芴酮，苯甲醛，芴，蒽醌，三苯胺，咔唑，3-甲基苯乙酮，4-氯二苯甲酮，4，4』 - 二甲氧基二苯甲酮，4，4』_ 二氨基二苯甲酮，米氏酮(Michler’s ketone)，苯偶姻丙基醚，苯偶姻乙基醚， 苄基甲基縮酮，1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮，2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮，噻噸酮，二乙基噻噸酮，2-異丙基噻噸酮，2-氯代噻噸酮，2-甲基-l-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮，2，4，6_三甲基苯甲醯二苯基膦氧化物，雙-(2，6_ 二甲氧基苯甲醯基)-2，4，4-三甲基苯基膦氧化物，雙-(2，4，6-三甲基苯甲醯基)_苯基膦氧化物寸。光聚合引發劑的市售產品的實例包括IRGACURE 184、369、651、500、907，CGI1700、 1750,1850,819, Darocur 1116、1173 (由 Ciba Specialty Chemicals Co. , Ltd.製造)， Lucirin LR8728 (由 BASF 製造)，UbecrylP36 (由 UCB 製造)等。基於可輻射固化的組合物各組分的總量計，光聚合引發劑的用量可以在l-10wt% 的範圍內，優選在2-5wt %的範圍內。除了上述的組分外，如果需要的話，可用於本發明的可輻射固化的組合物中可以使用各種各樣的添加劑，例如抗氧劑，UV吸收劑，光穩定劑，塗層表面改善劑，熱聚合抑制劑，流平劑，表面活性劑，著色劑，防腐劑，增塑劑，潤滑劑，溶劑，填料，防老劑，和潤溼性改進劑。抗氧劑的實例包括 Irganoxl010、10;35、1076、1222(由 Ciba Specialty Chemical s Co. , Ltd 製造)，Antigene P、3C、FR、Sumilizer GA-80 (由 Sumitomo Chemical Industries Co.，Ltd 製造)等；UV 吸收劑的實例包括 Tinuvin P、234、320、326、327、328、329、213 (由 Ciba Specialty Chemicals Co. ,Ltd.製造)Jeesorb 102、103、110、501、202、712、704(由 Sypro Chemical Co.，Ltd 製造)等；光穩定劑的實例包括 Tinuvin 292、144、622LD(由 Ciba Specialty Chemicals Co. , Ltd. ffjljia ) Sanol LS770 ( 1 Sankyo Co. , Ltd. 造)， Sumisorb TM-O61 (由 Sumitomo Chemical Industries Co. , Ltd.製造)等。用作本發明光纖上的塗層體系的可輻射固化組合物的塗布粘度低於4000mPa. s, 優選低於3800mPa. s，更優選低於3600mPa. s。按照本發明的最優選的實施方案，所述液體可輻射固化組合物的粘度在^OOmPa. s至3600mPa. s的範圍內。所述粘度值能使所述可固化組合物對玻璃芯具有良好的粘合，使得在製造本發明的光纖時可以設定工業上合適的牽引速度。所產生的單塗料層和玻璃芯之間的粘合防止了例如在水存在下分層和泡的形成。適合作為本發明光纖上的塗層體系塗布的所述塗料組合物在固化後典型地具有大於50 %的斷裂伸長率，優選具有至少60 %的斷裂伸長率。例如，所述斷裂伸長率具有 120-130%的最大值，優選等於或者小於100%。適合作為本發明光纖上的塗層體系塗布的所述組合物優選具有1. OJ/cm2或更小的固化速率(在最大能達到模量的95% )，更優選具有約0. 7J/cm2或更小的固化速率，並且更優選具有約0. 5J/cm2或更小的固化速率，最優選具有約0. 4J/cm2或更小的固化速率。本發明的光纖可按照通常的牽引技術製造，例如使用諸如圖2中示意性圖示的系統之類的系統。這種系統(常稱作「牽引塔」)典型地包括爐子(302)，其中放置有將被拉伸的玻璃光纖預製坯料。所述預製坯料的底部被加熱到軟化點，並被拉伸成光纖(301)。該纖維然後被冷卻，優選被冷卻到不高於60°C的溫度，更優選室溫，優選在例如專利申請1099/^26891 中所描述類型的合適冷卻管(303)中進行冷卻。使所述纖維通過直徑測量裝置(304)。然後，所述纖維通過裝有液體形式的塗料組合物的塗料塗布器(305)，並且被用該組合物覆蓋到希望的厚度。所述被塗敷過的纖維然後通過UV烘箱(或一系列烘箱)(306)，在其中所述塗層被固化。在所述塗布和固化之後，可任選地使所述纖維通過能夠給予此纖維預定扭力的裝置，例如國際專利申請W099/67180中所描述的類型的裝置，以便減小此纖維的PMD( 「偏振
11模色散」)值。設在前述裝置下遊的滑輪(310)控制該纖維的紡制速度。在此拉伸滑輪之後，該纖維通過例如專利申請EP1112979中所描述的類型的、能夠控制該纖維的張力的裝置(311)，最後被收集到捲軸(312)上。這樣生產的光纖可被用於生產光纜。所述纖維可以原樣使用，或者以包含利用共有塗層結合在一起的數根纖維的帶狀物形式使用。
實施例下面將通過實施例更詳細地解釋本發明，但所述實施例不是意圖限制本發明。塗料組合物已經製備了塗料組合物，以將其塗布作為光纖上的由單塗料層組成的塗層體系。 被塗布作為本發明光纖上的塗層體系的組合物在下表1中被指為實施例3和4。表1 可輻射固化的主塗層組合物
實施例1 *實施例2 *實施例實施例(wt%)(wt%)3 (wt%)4 (wt%)氨基甲酸酯丙烯酸酯A49.1051. 0048.7049.20錄物2，4，6-三曱基笨曱醯B1. 31. 31. 31.3「苯麟氧化物1-幾脅己絲勤同1.91.91.81.8硫代二乙撐雙C0. 3003.00. 300. 30[3-(3, 5-二叔丁基-4-羥絲基)丙酸酯]乙稀基己內—4.84.64.44.4
1權利要求
1.包含玻璃芯和保護塗層的光纖，所述保護塗層由被設置以圍繞所述玻璃芯的單塗料層組成，其中所述單塗料層由通過固化可輻射固化的組合物製得的固化的聚合物材料形成，所述可輻射固化的組合物包含(i)可輻射固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，其優選包含衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈，(ii)至少一種單官能反應性單體， (iii)至少一種多官能反應性單體，和(iv)粘合促進劑，所述可輻射固化的組合物具有低於4000mPa. s的粘度，所述聚合物材料具有在40°C低於20MPa的拉伸模量和在-40°C低於 300MPa的拉伸模量。
2.權利要求1所述的光纖，其中所述單塗料層具有從25μ m至65 μ m的厚度。
3.權利要求1所述的光纖，其在相對於所述保護層的徑向外部位置包含有色塗層。
4.權利要求1所述的光纖，其中所述固化聚合物材料具有不高於約-80°C的玻璃化轉變溫度。
5.權利要求1所述的光纖，當進行可膨脹轉鼓微彎折測試時，其在1550nm在-30°C至 60°C的溫度範圍內具有小於7(dB/km) (g/mm)的微彎折敏感性。
6.權利要求1所述的光纖，其是標準的單模光纖。
7.權利要求1所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物具有小於3800mPa.s的粘度。
8.權利要求7所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物具有小於3600mPa.s的粘度。
9.權利要求8所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物具有在2800mPa.s至 3600mPa. s範圍內的粘度。
10.權利要求1所述的光纖，其中所述固化的聚合物材料具有大於50%的斷裂伸長率。
11.權利要求1所述的光纖，其中所述固化的聚合物材料具有等於或者小於100%的斷裂伸長率。
12.包含玻璃芯和保護塗層的光纖，所述保護塗層由被設置以圍繞所述玻璃芯的單塗料層組成，其中所述單塗料層由通過固化可輻射固化的組合物製得的固化的聚合物材料形成，所述可輻射固化的組合物包含(i)可輻射固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，其優選包含衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈，(ii)至少一種單官能反應性單體，(iii) 至少一種多官能反應性單體，和(iv)粘合促進劑，其量高於所述可輻射固化的組合物的總量的5wt%，所述單塗料層具有在40°C低於20MPa的拉伸模量和在_40°C低於300MPa的拉伸模量。
13.權利要求12所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物包含量高於9wt%的粘合促進劑，基於所述可輻射固化的組合物的總量計。
14.權利要求12所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物包含量低於12wt%的粘合促進劑，基於所述可輻射固化的組合物的總量計。
15.前述任一項權利要求所述的光纖，其中所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物具有在1200-20000g/mol範圍內的數均分子量。
16.前述任一項權利要求所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物含有基於所述組合物的總量計20-80wt%的所述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物(i)。
17.前述任一項權利要求所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物含有基於所述組合物的總量計10-50wt%的所述至少一種單官能反應性單體(ii)。
18.前述任一項權利要求所述的光纖，其中所述可輻射固化的組合物含有基於所述組合物的總量計1_30襯％的所述至少一種多官能 反應性單體。
全文摘要
本發明涉及一種光纖，其白含玻璃芯和被設置以包圍所述玻璃芯的、由單塗料層組成的保護塗層，其中所述單塗料層由通過固化可輻射固化的組合物得到的固化聚合物材料形成，該可輻射固化的組合物包含(i)可輻射固化的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，其優選含有衍生自聚氧四亞甲基二醇的主鏈，(ii)至少一種單官能反應性單體，(iii)至少一種多官能反應性單體，和(iv)粘合促進劑。
文檔編號C08G18/67GK102439101SQ200980158894
公開日2012年5月2日 申請日期2009年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者J·A·范伊克蘭, L·特魯茲, S·福利亞尼 申請人:普睿司曼股份公司