CN1140826C - 光纤及光纤带 - Google Patents

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Abstract

含有一种聚合物涂层的光纤，包括一种珠光颜料。珠光颜料含有云母粒子，这些云母粒子透过用来固化聚合物涂层的光波长。另外，云母粒子反射可见光的波长。因此，珠光颜料在聚合物涂层中的包合物，由于增加了UV透射比，而使固化速度增加，同时，由于可见光的反射作用，而增强了光纤涂层中颜色的亮度或可见程度。

Description

光纤及光纤带
本发明涉及有涂覆层的光纤，更具体地说，涉及一种改进的给有涂覆层的光纤加色标的方式，其中，加色标的方式还在光纤涂层中产生更快的固化速度。
在传统上，用来给光纤加色标的颜料阻挡光。由于传统的颜料都阻挡光，所以只有少量紫外(UV)辐射能穿过含传统颜料的涂层。能穿过含颜料层的UV辐射量直接影响含颜料层及其下面任何其它可固化层的固化时间。因此，使用传统颜料是增加光纤涂层固化时间的一个障碍。
由Edward等人提出的美国专利5,259,060公开了一种有涂覆层的光纤，该有涂覆层的光纤包括一个油墨层，和一层含乳白色的颜料层。该乳白层包括足够的白色颜料，以使它进行光反射，并且基本上对可见光是不透明的。然而，用来产生乳白层的颜料是传统的颜料，这些颜料阻挡UV辐射，并因此是较快固化速度的一个障碍。
本发明的目的是克服现有技术的一些缺点。更具体地说，本发明的目的是增加光纤涂层的固化速度，而同时保持容易识别的色标。另一个目的是增加光纤涂层的固化速度，而同时增强光纤涂层中颜色的亮度，或可见程度。
在本发明中，将珠光颜料用于光纤的聚合物涂层材料中，以便达到容易进行光纤的颜色识别，及达到增加UV透光率量，因而产生较快的固化速度。当光纤含有不透气的涂层时，本发明尤其重要。不透气涂层作用是保护光纤免受水蒸汽或气态污染物的潜在有害作用，水蒸汽或气态污染物会影响光学传输特性或纤维强度。不透气的涂层通常是金属或碳基涂层，该涂层往往会吸收光或存在一个暗的背景。因此，当存在不透气的涂层时，它使有效的标识颜色甚至更困难。
一个重要的事实是，由于纤维的尺寸和几何形状，在聚合物纤维涂层中的大部分表现亮度或颜色强度都由穿过其中存在着色剂的聚合物基体透射或反射的光产生。这包括相当大部分通过涂层的光分量，除非其上存在不透气的涂层，否则该光分量通常会从纤维本身的表面反射。
按照本发明，通过在上颜料层中尽量少加或避免加入另外的遮光剂，也就是用珠光颜料材料代替传统的颜料，来给光纤涂层着色，达到增加透过涂层的光比例。在同一涂层中，或是在上颜料层下面一层中，用珠光颜料作为着色颜料，以便因此增加照射到着色颜料上的光量。通过增加照射到着色颜料上的光量，来增强存在于着色层中颜料的亮度或可见程度。
另一个重要事实是，传统的颜料阻挡UV辐射，而UV辐射对固化含颜料层中或该层下面的聚合物是必要的。因此，用珠光颜料代替一部分传统颜料阻挡非常少的波长低于约400nm的辐射，就减少了被阻挡的UV辐射量。由于较少量的UV辐射被阻挡，所以透过更多的UV辐射来固化下面的聚合物，而这种情况又增加了固化速度。珠光颜料可以包括例如：云母粒子、涂覆颜料的云母粒子、鳞斑、或任何其它类型的粒子，这种类型粒子使它配置于其中的聚合物产生看起来象金属的光洁度。
在一个实施例中，珠光颜料用云母粒子制造。云母粒子对低于约400nm的UV辐射更透明，因而用约250-400nm的波长来固化聚合物涂层。因此，云母粒子透射更多的用来固化聚合物涂层的UV辐射波长。另外，云母粒子反射波长高于约420nm的光(其中包括可见波长区的光)，并因此增加了供纤维识别用的亮度或可见程度。这样，云母粒子能使下面的聚合物涂层快速固化，而同时在光纤中产生增强的、能很容易识别的颜色。
云母粒子的平均宽度可以在1μm到其中含有云母粒子的涂层厚度量级的范围内变化。例如，当涂层的厚度约为15μm时，具有平均宽度大于15μm的微粒就不能很好地起作用。优选的是，云母粒子的平均宽度为1μm-10μm，这个平均宽度产生良好的结果，而不在纤芯上产生附加的应力，并且不会堵塞生产光纤的模具。最优选的是，云母粒子的平均宽度为8μm。
云母粒子可以用二氧化钛(TiO2)形式涂覆，以便产生“白”色。尤其是，两种能很好起作用的TiO2形式是金红石型和锐钛矿型TiO2。“白”珠光颜料在反射光来增强别的着色颜料的亮度和可见程度方面是有用的。另外，当单独使用珠光颜料时，它产生一种能很容易识别的“白”色纤维。
按照本发明，在光纤涂层中所用的聚合物组成不是决定性的。任何已知对施加光纤涂层有用的人所共知固化液体聚合物都可以应用。某些以前已用于保护性和/或有色光纤涂层的人所共知聚合物类型，其中一些例子包括：丙烯酸脲、丙烯酸聚氨酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸聚醚、丙烯酸聚酯、聚氨酯环氧化物、有机硅丙烯酸酯、及有机硅聚合物。这些涂层无论是热固化形式还是辐射固化形式都可以使用。用来涂覆光纤的聚合物可以是UV固化聚合物、电子束固化聚合物、或任何其它的合适聚合物。然而，在UV固化聚合物的情况下，本发明的珠光颜料特别有用。因此，本说明书以聚合物可以是任何合适类型为条件，在用UV固化聚合物方面说明本发明。
通过参照附图详细说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述和其它的目的和优点变得更显而易见，其中：
图1是按照本发明一个实施例的光纤示意横截面图；
图2是按照本发明第二实施例的光纤示意横截面图；和
图3是按照本发明光纤带的示意横截面图。
如图1和图2中所示，光纤1包括纤芯10、包层12、第一涂层20和第二涂层22。另外，光纤可以包有不透气涂层14和/或油墨层24。第一涂层20和第二涂层22用紫外线(UV)固化的聚合物制成。
图1示出一含有珠光颜料的第二涂层22′。该珠光颜料可以例如或是云母粒子、或是涂上颜料的云母粒子、及尤其是涂上TiO2形式的云母粒子。当第二涂层22′只含有涂上TiO2形式的珠光颜料时，产生一种“白”色的纤维。可供选择地，第二涂层22′也可以含有其它的颜料，这些颜料相应于供识别用的其它颜色。通过包含与其它有色颜料在一起的“白”色珠光颜料，增强了其它有色颜料的可见程度。另外，通过在同一涂层中包含“白”色珠光颜料，由于该“白”色珠光颜料取代了一部分有色颜料，所以增强了有色颜料的UV透射能力，因而，产生更快的固化速度。
珠光颜料可以不包括在第二涂层22′中，它可以包括在光纤的不同涂层中，但仍具有如有关图1中光纤所述的同样优点。例如，如图2所示，某些光纤可以含有油墨层24，该油墨层24围绕第二涂层22。在这种类型光纤中，有色颜料既不包括在第一涂层20中，也不包括在第二涂层中，而是包括在分开的油墨层24中。在这种情况下，可以将珠光颜料加到第二涂层22，和油墨层24其中任一层或许多层上。
当第二涂层22中包括珠光颜料时，它增强了油墨层24中有色颜料的可见程度。由于光线被第二涂层24中珠光颜料反射，所以增强了颜料在该油墨层中的可见程度。另外，因为珠光颜料没有挡住与用来固化同样多的紫外光，所以固化速度不受加入珠光颜料的不利影响。
当油墨层24中包括珠光颜料时，它增强了有色颜料的可见程度，而且产生更快的固化时间。由于有色颜料反射可见光谱区的光，所以它使有色颜料变亮，或是增加有色颜料的可见程度。另外，由于珠光颜料取代了油墨层24中的一些有色颜料，所以有较少的颜料挡住固化时所用的UV辐射。另外，由于珠光颜料取代有色的颜料，它透射固化时所用的UV辐射，所以增加了固化速度。
在一可供选择的实施例中，本发明的珠光颜料可以用于光纤带中。图3示出一种光纤带，它包括配置在基体材料3中的光纤1。为简化起见，如图3中所述的光纤1包括一涂层2。光纤1可以是图1-2其中任一种类型，或是任何别的合适类型。因而，涂层2可以包括：第一涂层20和第二涂层22；或第一涂层20、第二涂层22，及油墨层24。可供选择地，涂层2可以只涂覆在光纤上。在光纤带中，基体材料用一种聚合物材料制造，它与光纤涂层的聚合物材料相同，并且基体材料中可以包括颜料，以便可以识别不同的光纤带。在本发明中，光纤带的基体材料中包括珠光颜料。基体材料中的珠光颜料增加该母体材料中有色颜料的亮度，或其可见程度，因而有助于识别不同的光纤带。另外，由于珠光颜料的UV透光能力强，所以基体材料的固化速度增加。
代替有色的“颜料”，上述聚合物材料其中任一种都可以包括“染料”。合适的“染料”在Petisce所提出的美国专利5,074,643中作了介绍，此处作为参考文献。
“染料”不能产生“白”色。然而，本发明的珠光颜料当在没有任何其它有色颜料或染料情况下使用时，可用它来产生“白”色。为了产生“白”色，在其上没有任何涂层情况下，可以使用云母粒子或其它产生象金属一样光洁度的粒子。可供选择地，为了增加“白”色，可以涂敷一种TiO2，尤其是金红石型或锐钛矿型TiO2形式的云母粒子。
另外，在涂层中可以将珠光颜料与“染料”一起使用，以便因此而增强光纤颜色。例如，珠光颜料当与一种黑色染料结合时，产生一种较好的蓝灰色；当与一种红色染料结合时，产生一种较好的玫瑰红色；而当与一种淡蓝色染料结合时，产生一种较好的水色。还有，如上所述，珠光颜料与染料一起的包合物产生一种增加了的UV透光能力，并因此而产生较快的固化速度。
尽管上面已说明了本发明的特定实施例，但应当预料到，在不脱离如下面权利要求中所限定的本发明精神和范围情况下，可以对本发明的光纤聚合物涂层进行许多修改。

Claims (24)

1.一种光纤，包括：
一个纤芯；
一个包围上述纤芯的包层；和
一个包围上述包层的聚合物涂层，其中，上述聚合物涂层其中包括一种珠光颜料。
2.按照权利要求1所述的光纤，其特征在于：上述珠光颜料包括云母粒子。
3.按照权利要求2所述的光纤，其特征在于：上述云母粒子用一种TiO2形式涂敷。
4.按照权利要求3所述的光纤，其特征在于：上述TiO2形式是金红石型。
5.按照权利要求3所述的光纤，其特征在于：上述TiO2形式是锐钛矿型。
6.按照权利要求2所述的光纤，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度为1-15μm。
7.按照权利要求2所述的光纤，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度1-10μm。
8.按照权利要求2所述的光纤，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度为8μm。
9.按照权利要求1所述的光纤，其特征在于：上述聚合物涂层其中还包括一种染料。
10.按照权利要求1所述的光纤，其特征在于：上述聚合物涂层其中还包括一种阻挡UV的颜料。
11.按照权利要求1所述的光纤，其特征在于：上述聚合物涂层包括一种辐射可固化的聚合物。
12.按照权利要求1所述的光纤，还包括一个邻接上述聚合物涂层的油墨层，其特征在于：珠光颜料包括在上述聚合物涂层和油墨层其中之一里。
13.按照权利要求1所述的光纤，其特征在于：上述聚合物涂层包括第一涂层和第二涂层，该第一涂层包围上述包层，而第二涂层包围该第一涂层；并且上述珠光颜料配置在第二涂层中。
14.一种光纤带，包括：
一种基体材料；和
一个或多个配置在上述基体材料中的光纤，其中，上述基体材料其中包括一种珠光颜料。
15.按照权利要求14所述的光纤带，其特征在于：上述珠光颜料包括云母粒子。
16.按照权利要求15所述的光纤带，其特征在于：上述云母粒子用TiO2涂敷。
17.按照权利要求16所述的光纤带，其特征在于：上述TiO2是金红石。
18.按照权利要求16所述的光纤带，其特征在于：上述TiO2是锐钛矿。
19.按照权利要求15所述的光纤带，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度为1μm-15μm。
20.按照权利要求15所述的光纤带，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度为1μm-10μm。
21.按照权利要求15所述的光纤带，其特征在于：上述云母粒子具有的平均宽度为8μm。
22.按照权利要求14所述的光纤带，其特征在于：上述基体材料包括一种辐射固化的聚合物。
23.按照权利要求14所述的光纤带，其特征在于：上述基体材料其中还包括一种染料。
24.按照权利要求14所述的光纤带，其特征在于：上述基体材料其中还包括一种阻挡UV的颜料。
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