CN1458511A - 光导纤维及光导纤维动摩擦系数的测量方法 - Google Patents

光导纤维及光导纤维动摩擦系数的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明的光导纤维包括裸光导纤维和一种或多种在裸光导纤维上的涂层，其中最外涂层的扬氏模量Y为400～1000，在最外涂层之间的动摩擦系数μ为0.15或更大，而且满足如下关系式(a)和(b)：μ≤－0.9822LogY+3.45156(a);μ≥－0.5418LogY+1.74128(b);其中Y的单位为MPa。根据本发明，由OTDR得到的测量结果的衰减非连续性发生率低，而且可提供具有高可靠性光导纤维动摩擦系数的测量方法。

Description

光导纤维及光导纤维动摩擦系数的测量方法
发明领域
本发明涉及衰减非连续性发生率低的光导纤维，所述的测量结果由OTDR(光时域反射计)得到，及涉及测量具有高可靠性光导纤维动摩擦系数的方法。
背景技术
一般地说，光导纤维结构由裸光导纤维表面上的两个树脂组合物的涂层组成。
通常，挠性涂层材料也称为软材料，用于形成第一涂层，高刚性涂层材料也称为硬材料用于形成第二涂层。
紫外可固化树脂(以下称UV树脂)，其主要成分为聚氨酯丙烯酸酯和/或环氧丙烯酸酯的低聚物，从固化速度的观点看，可作为涂层的树脂组合物。
通过在裸光导纤维的表面涂布例如UV树脂流体制造光导纤维，通过在拉伸期间用紫外线连续辐照进行固化。
在该光导纤维中，最外涂层表面的粘着程度称为表面粘着性。表面粘着性是影响后加工中处理和制造容易性的重要因素，有必要抑制该因素使其低。
在通常的光导纤维中，第二涂层变为最外涂层。
在拉伸后卷绕在线轴上的光导纤维被再卷绕到装运线轴上，并按预定长度切割。该过程称为再卷绕过程。
随后，卷绕的光导纤维被送入检测过程，测量透射率的损失。OTDR通常用于测量所述的透射率损失，其中将光导脉冲发射到光导纤维，在时间轴上测量来自光导纤维纵向每一点反射的背散射光。
作为由OTDR得到的测量结果，得到如图5示意的光强度的衰减曲线，其纵轴表示光强度水平，横轴表示时间(长度)。通过衰减曲线可以测定在光导纤维总长度上透射率的损失。
在该衰减曲线中，如台阶一样的损失变化被称为非连续性(见图5)。
通过将其再卷绕几次，这样的非连续性大多数情况下可消失。但是，当每次产生非连续性时，必须一次又一次地进行OTDR测量，这样增加了重绕过程的工作量，因此成为一个问题。
特别是，当光导纤维表面的粘着性很高时，非连续性由此而产生，而且非连续性发生率很高。
可减少表面粘着性的制造光导纤维的方法，例如在JP No.2614949中提出，其中在氧浓度为大气的1％或更小的条件下，通过用紫外线辐照进行固化。
上述专利涉及防止粘着性增加的技术，通过如下方式实施该技术，用氧捕获由紫外线辐射裂开的自由基引发剂，光导纤维涂层表面的树脂处于不充分的固化条件。
而且，通过降低光导纤维最外涂层表面的动摩擦系数(以下称光导纤维动摩擦系数)，尝试降低非连续性的发生率。
当光导纤维动摩擦系数很高时，其可引起非连续性的产生，因为光纤的局部严重挠曲使损失增加，认购与支付线轴变得很困难，和/或在极端情况下，由于在光导纤维之间及光导纤维与线轴之间产生动摩擦力，发生光导纤维涂层的损害。
JIS K7125提供了通过使用由相同质量形成的膜作为测量材料，动摩擦系数的一般测量方法。但是，当通过上述JIS方法测量光导纤维动摩擦系数时，测量结果的变化极大，因此很难得到可靠的数值。
克服该问题的测量着色的光导纤维动摩擦系数的方法见诸“日本公开专利申请(JP-A；KOUKAI)No.Heyl1-194071”。(该着色光导纤维是一种含有颜料的UV树脂涂布在上述光导纤维上得到的光导纤维)。
在该方法中，一根光导纤维被固定在水平固定的工作台上，另一根被固定在基本上与前者平行的滑板底部。将滑板装载于固定的工作台上，这样每一根光导纤维交叉成直角，因此它们接触。测量由滑板移动引起的动摩擦力。
发明内容
迄今为止，为降低非连续性的发生率，已尝试进行改进光导纤维表面的粘着性和降低动摩擦系数等，但还没有一个充分的方案得以实施。
本发明目的在于解决上述问题，并提供测量光导纤维动摩擦系数的方法，其中使用上述测量方法测量动摩擦系数，变化小而且可靠性高，光导纤维的非连续性发生率低。通过本发明可减小重绕过程的工作量。
本发明发明人认真研究分析以解决上述问题，发现非连续性的发生率除与光导纤维动摩擦系数有关外，取决于最外涂层的扬氏模量。通过将这些确立为特定的关系，本发明发明人发现了解决上述问题的方案。
而且，当我们按如下的方法进行时，我们发现通过测量动摩擦力，可以高可靠性地测量光导纤维动摩擦系数的数值。即首先，将两根光导纤维彼此平行地固定在水平固定的工作台和滑板底部，然后将滑板装载到固定的工作台上，这样每一根光导纤维交叉成直角并接触。而且，当装载滑板时，滑板重量和移动滑板的拉伸速度要限制在特定的值。
本发明的光导纤维包括裸光导纤维和一种或多种在裸光导纤维上的涂层，其中Y，最外层的扬氏模量为400～1000，μ，最外层的动摩擦系数等于或大于0.15，而且满足下式(a)和(b)：
μ≤-0.9822LogY+3.45156(a)
μ≥-0.5418LogY+1.74128(b)
其中Y的单位是MPa。
在一个优选实施方式中，μ还满足下式(c)：
μ≤-0.5148LogY+1.85912(c)，
此处的动摩擦系数μ是根据本发明的测量光导纤维动摩擦系数的方法测量的值。
裸光导纤维是二氧化硅基光导纤维，直径为125μm+5μm。第一涂层的扬氏模量等于或小于2MPa。
而且，在本发明上述的光导纤维动摩擦系数的测量方法中，滑板和固定到滑板底部光导纤维的重量大于60gf～小于110gf，移动滑板的拉伸速度大于100mm/min～小于500mm/min。
附图说明
图1(a)是整个光导纤维的斜角透视图，图1(b)为本发明光导纤维涂层部分中切割部分的斜角透视图。
图2是本发明优选实施方式的动摩擦系数测量方法的顶视图。
图3是本发明优选实施方式的动摩擦系数测量方法的侧视图。
图4示意了光导纤维最外涂层的扬氏模量与动摩擦系数之间的关系图。
图5通过OTDR测量得到的光强度衰减曲线的实例。
图6示意了光导纤维制造方法(拉伸方法)的示意图。
优选实施方式的描述
尽管本发明使用的光导纤维类型没有特别限制，但可列举二氧化硅基的单模、二氧化硅基的多模、多组分体系、聚碳酸酯体系及聚碳酸酯覆层体系等。
尽管用于第一涂层、第二涂层和最外涂层(通常第二涂层是最外涂层)的UV树脂没有特别限制，但使用树脂组合物，如主要组分的自由基聚合的低聚物(I)与必要量的反应性单体(II)和聚合引发剂(III)混合，可使用或不使用例如添加剂(IV)等。
作为自由基聚合的低聚物(I)，可以列举在其两端具有乙烯基或(甲基)丙烯基等的聚合不饱和基化合物。例如，其包括聚氨酯丙烯酸酯，其为由多元醇(IA)、聚异氰酸酯(IB)和含有可聚合不饱和基和羟基的化合物合成的树脂，或作为含有可聚合不饱和基例如缩水甘油醚化合物和(甲基)丙烯酸酯等的羧酸的反应产物形成的环氧丙烯酸酯，等等。这些聚合的低聚物(I)可以作为商品得到。
制备的作为第一涂层的自由基聚合的低聚物(I)的数均分子量为2000～10000，更适当的为3000～6000。而且，第二涂层或最外涂层的数均分子量为800～4000，更适当的为1000～3000。
如下列举用于制造聚氨酯丙烯酸酯上述的多元醇(IA)。
(1)聚环氧烷，例如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷或类似的聚氧化物，
(2)四氢呋喃和烷基取代的四氢呋喃或类似物的环醚聚合物，
(3)由多于2种类型的(1)和/或(2)的共聚物组成的聚醚多元醇，
(4)聚丁二烯多元醇，
(5)氢化的聚丁二烯多元醇，
(6)聚酯多元醇，如多元酸和多元醇的缩聚化合物，
(7)聚酯多元醇，由γ-戊内酯和ε-己内酯的内酯开环聚合得到，等等，而且，如下列举上述的聚异氰酸酯(IB)。
2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯、2，6-甲代亚苯基二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、氢化1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、对-亚苯基二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、赖氨酸酯三异氰酸酯、1，6，11-三异氰酸酯十一烷、1，8-二异氰酸酯-4-异氰酸酯甲基辛烷、1，3，6-三异氰酸酯己烷、2-(3-异氰酸酯丙基)-2，5-二(异氰酸酯甲基)-双环(2.2.1)庚烷、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯等。
另外，例如列举如下作为化合物(IC)，其在端部有可聚合不饱和基和羟基，用于制造上述聚氨酯丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基-3-苯基羟丙酯、2-(甲基)丙烯酰乙氧基-2-羟基乙基邻苯二甲酸酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、单(甲基)丙烯酸-3-丙烯酰氧甘油酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丁酯、2-羟基-1-(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚ε-己内酯单(甲基)丙烯酸酯、单(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、ε-己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。
如下列举作为上述环氧丙烯酸酯的实例。
(1)和(2)的反应产物，或(1)和(3)的反应产物，其中(1)、(2)和(3)为如下：
(1)双酚；双酚A、双酚S、双酚F或类似物。
(2)含有芳香环的多元醇的缩水甘油醚，例如酚树脂或类似物。
(3)(甲基)丙烯酸酯。
上述自由基可聚合的低聚物可单独使用或多种混合使用。
以下含有羟基结构的化合物与(甲基)丙烯酸酯通过醚化反应等结合，例如列举可作为反应性单体(II)的实例。
单官能稀释剂；
甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、β-(甲基)丙烯酰丙氧基氢邻苯二甲酸酯、β-(甲基)丙烯酰丙氧基氢琥珀酸酯、壬基苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、3-氯-2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、β-(甲基)丙烯酰丙氧基氢邻苯二甲酸酯、β-(甲基)丙烯酰丙氧基氢琥珀酸酯、丁氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、四氢呋喃基(甲基)丙烯酸酯、异冰片基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、2-羟基-3-苯基丙氧基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰乙氧基-2-羟基乙基邻苯二甲酸酯、3-丙烯酰氧甘油单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丁酯、2-羟基-1-(甲基)丙烯酰氧-3-(甲基)丙烯酰氧丙烷、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚ε-己内酯单(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、单[2-(甲基)丙烯酰乙氧基]酸磷酸酯、三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、2，2，3，3-四氟丙基(甲基)丙烯酸酯、2，2，3，4，4，4-六氟丁基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基烷氧基(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、三环癸基(甲基)丙烯酸酯、三环癸基乙氧基(甲基)丙烯酸酯、异冰片基乙氧基(甲基)丙烯酸酯、n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基吡啶、吗啉(甲基)丙烯酸酯、n-乙烯基己内酰胺等。
双官能团稀释剂；
2，2-二甲基-3-羟基丙基-2，2-二甲基-3-羟基丙酸酯的二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基叔戊酸新戊二醇的二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷加成化合物的二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷加成化合物的二(甲基)丙烯酸酯、2，2′-二(羟基丙氧基苯基)丙烷的二(甲基)丙烯酸酯、2，2′-二(羟基乙氧基苯基)丙烷的二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二羟甲基的二(甲基)丙烯酸酯等。
多官能团稀释剂；
三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、四羟甲基metane三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基metane四(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯的三(甲基)丙烯酸酯、三(羟丙基)异氰酸酯的三(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基三苯六甲酸酯、三烯丙基异氰酸酯等。
当壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.LTD的ARONIX M-113等)作为第一涂层，其具有在固化后降低玻璃化转变温度(Tg)的作用。当具有刚性骨架例如异冰片基丙烯酸酯的单体与上述低Tg单体使用时，利用粘合机制其具有改进玻璃与第一涂层之间粘合性的作用。n-乙烯基酰胺的单体例如n-乙烯基吡咯烷酮等，通过与丙烯酸酯的反应性体系混合，具有加速丙烯酸酯聚合速度的作用。
二(聚)官能团单体用于调节交联点之间的分子量，具有在固化后降低交联点之间分子量和扬氏模量的作用。
用于选择反应的自由基聚合的低聚物(I)与反应性单体(II)的类型和组合量可以调节，以得到形成第一涂层、固化速度、扬氏模量等需要的例如固化速度、扬氏模量、玻璃与第一涂层之间粘合性等特性，需要上述的第一涂层、固化速度、扬氏模量等这些特性以形成最外涂层。
如下列举作为聚合引发剂(III)的实例，例如：
4-二甲基氨基苯甲酸、4-二甲基氨基苯甲酸酯、烷氧基苯乙酮、苯甲基二甲基缩酮、苯甲酮及其衍生物、安息香衍生物、双(4-二烷基氨基苯基)酮、苯甲基及其衍生物、安息香及其衍生物、2-羟基-2-甲基苯基.乙基酮、1-羟基环己基苯基酮、噻吨酮及其衍生物、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基tio)苯基]-2-morphorino丙烷-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基氨基-1-(4-morphorino苯基)丁酮-1、双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基-五氧化膦、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦等。
聚合引发剂(III)的用量与通常方法的用量没有特别的区别。
如下列举作为各种添加剂(IV)的实例：
颜料、着色剂、紫外(UV)吸收剂、光稳定剂、敏化剂、链转移试剂、聚合引发剂、硅烷偶合剂、均化剂、润滑剂、抗氧化剂、耐气候性剂、防腐剂、增塑剂和表面活性剂等。
特别是，聚硅氧烷表面改性剂适合用于降低固化UV树脂后的摩擦系数。而且，固化UV树脂后的扬氏模量可以通过改变自由基聚合的低聚物(I)的分子量，特别是在多元醇(IA)部分的分子量，及选择反应性单体(II)的类型进行调节。
由于第一涂层的目的是起缓冲作用，因此其需要挠性，而且当UV树脂用于第一涂层时，可以适当地使用固化后扬氏模量为2MPa或更小的涂层。更优选为1MPa或更小。
低扬氏模量的UV树脂可以例如通过如下方法得到，增大在上述极限内自由基聚合的低聚物(I)的分子量，或通过选择作为反应性单体(II)的具有大分子量及直链的单官能团类型。
因此，自由基聚合的低聚物(I)的数均分子量为2000～10000，更适当地为3000～6000。壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.，LTD.的ARONIX M-113等)、异冰片基丙烯酸酯和n-乙烯基己内酰胺等希望作为上述的反应性单体(II)。
最外涂层的扬氏模量为400～1000MPa是适当的。
当小于400MPa时，光纤的局部严重挠曲不能得到防护，由于其刚性和硬度不够，及由于其容易粘附到光导纤维表面引起损害，降低了商业价值。
另一方面，当超过1000MPa时，刚性太强，发生弯曲损失，而使其变弱。而且，来自外部的冲击很容易使光导纤维表面发生裂纹，根据不同的情况，最外涂层可能被剥落。
实现高扬氏模量的方法包括如下的方法，例如：
在上述范围内减少自由基聚合的低聚物(I)的分子量，选择聚异氰酸酯(IB)作为刚性结构材料，选择反应性单体(II)作为具有更高刚性的材料，或增加多官能团类型的混合量。
因此，该自由基聚合的低聚物(I)的数均分子量为800～4000，更适当的为1000～3000。如下希望作为上述的反应性单体(II)：
三环癸烷二羟甲基的二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧乙烷加成化合物的二(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸-1，6-己二醇酯等。
而且，摩擦系数希望为0.15或更大，因为如果小于该值，在重绕过程中或之后很容易产生滚动坍塌。
以下，基于实施例更详细地解释本发明的实施。[实施例]
首先，制造如下1-10的UV树脂作为涂层树脂。即，在反应性单体和聚合引发剂存在下，添加或不添加表面改性剂，反应上述的自由基聚合的低聚物(I)，得到列于如下表1的UV树脂1-10。
在0.2mm厚的薄膜上测量固化后树脂的扬氏模量，所述的薄膜在200mW/cm2UV光源及1000mJ/cm2UV剂量的条件下，在空气气氛中固化树脂形成，通过在23℃及1mm/min拉伸速度条件下进行拉伸试验，从具有2.5％变化的拉伸强度计算扬氏模量。
表1
                                                 UV涂层
    1     2     3     4     5     6     7     8     9     10
  组分(重量比)   自由基聚合的低聚物     I-1     55
    I-2     45     45     45
    I-3     40     40
    I-4     15     15
    I-5     45
    1-6     65     65     65
  反应性单体     II-1     15
    II-2     20     25     25     25     10     10     10
    II-3     8     16
    II-4     10     10     10     10     10
    II-5     18     18     18     15     15
    II-6     8     8
    II-7     25
    II-8     30     30     30
  聚合引发剂     III-1     2     1.5     1.5     1.5     1.5     1.5
    III-2     0.5     0.5     0.5     0.5     0.5
    III-3   4
    III-4     5     5     5
  表面改性剂     IV-1     0.1     0.3     0.1     0.1     0.3
  性质   0.2mm厚固化薄膜的扬氏模量(MPa)     1.0     780     700     670     740     730   590     550     540     530
I-1  PPG-TDI-HEA
I-2  (BO-EO)-TDI-HEA
I-3  (PTMG-mePTMG)-TDI-HEA
I-4  双酚-TDI-HEA
I-5  PPG-TDI-HEA
I-6  PTMG-IPDI-HEA
II-1 壬基酚EO衍生的丙烯酸酯(Toagosei制造，商品名AronixM-113)
II-2 丙烯酸异冰片酯
II-3 N-乙烯基己内酰胺
II-4 N-乙烯基吡咯烷酮
II-5 三环癸烷二羟甲基二丙烯酸酯(Mitsubishi Chemistry制造，商品名YUPIMER UV-SA-1002)
II-6 EO衍生的双酚A二丙烯酸酯(New Nakamura Chemistry制造，商品名ABPE-4)
II-7 三丙烯酸季戊四醇酯(Toagosei制造，商品名M305)
II-8 二丙烯酸-1，6-己二醇酯(New Nakamura Chemistry制造，商品名A-HD)
III-1 2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(BASF制造，商品名Lucirin TPO)
III-2 2-甲基-1-[4-(甲基tio)苯基]-2-morphorino丙烷-1-酮(Ciba-Geigy制造，商品名Irgacure907)
III-3 苯甲基二甲基缩酮(Ciba-Geigy制造，商品名Irgacure651)
III-4 1-羟基环己基苯基酮(Ciba-Geigy制造，商品名Irgacure184)
IV-1 聚硅氧烷表面重整试剂(Toray Dow Coming Silicone制造，商品为SH200)[UV树脂1]
聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为5000)，由500g聚丙二醇(数均分子量为2000)、60g 2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯及30g丙烯酸-2-羟乙酯合成，被认为上述的聚合的低聚物(I)，将其与反应性单体(II)反应形成UV树脂1，其扬氏模量调节为1.0MPa。[UV树脂2]
聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为1500)，由500g的聚环氧乙烷与聚氧化丁二烯的聚醚多元醇共聚物(数均分子量为1000)、176g2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯及118g丙烯酸-2-羟乙酯合成，被认为上述的聚合的低聚物(I)，将其与反应性单体(II)反应形成UV树脂2，其扬氏模量调节为780MPa。[UV树脂3]
0.1wt％的聚硅氧烷表面改性剂加入到100wt％的UV树脂2中形成UV树脂3，其扬氏模量调节为700MPa。[UV树脂4]
0.3wt％的聚硅氧烷表面改性剂加入到100wt％的UV树脂2中形成UV树脂3，其扬氏模量调节为670MPa。[UV树脂5]
40wt％的聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为2500)，由四氢呋喃和2(3)-甲基四氢呋喃的500g聚醚多元醇共聚物(数均分子量为2000)、88g 2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯及59g丙烯酸-2-羟乙酯合成，15wt％的聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为1300)，由100g的双酚A环氧乙烷加成化合物(双酚A其中之一的羟基为OCH2CH2OH)、96g 2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯及43g丙烯酸-2-羟乙酯合成，它们被认为上述的聚合的低聚物(I)，将它们与反应性单体(II)反应形成UV树脂5，其扬氏模量调节为740MPa。[UV树脂6]
0.1wt％的聚硅氧烷表面改性剂加入到100wt％的UV树脂中5中形成UV树脂6，其扬氏模量调节为730MPa。[UV树脂7]
聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为1500)，由500g的聚丙二醇(数均分子量为1000)、176g 2，4-甲代亚苯基二异氰酸酯及118g丙烯酸-2-羟乙酯合成，被认为上述聚合的低聚物(I)，将其与反应性单体(II)反应形成UV树脂7，其扬氏模量调整为590MPa。[UV树脂8]
聚醚聚氨酯丙烯酸酯(数均分子量为1500)，由500g的聚四亚甲基二醇、己二酸和1，6-己二醇的聚酯多元醇(数均分子量为850)、246g异佛尔酮二异氰酸酯及137g丙烯酸-2-羟乙酯合成，被认为上述聚合的低聚物(I)，将其与反应性单体(II)反应形成UV树脂8，其扬氏模量调节为550MPa。[UV树脂9]
0.1wt％的聚硅氧烷表面改性剂加入到100wt％的UV树脂8中形成UV树脂9，其扬氏模量调节为540MPa。[UV树脂10]
0.3wt％的聚硅氧烷表面改性剂加入到100wt％的UV树脂8中形成UV树脂10，其扬氏模量调节为530MPa。[光导纤维的制造]
根据图6示意的方法制造光导纤维。
通过将裸光导纤维通过冲模22，并在辐射室23中连续辐照紫外线，在外径约为125μm拉伸的裸光导纤维21上涂布UV树脂流体1，形成外径约为195μm的第一涂层24。然后，通过将第一涂层通过冲模25，并在辐射室26中连续辐照紫外线，在第一涂层上涂布UV树脂流体2-10，形成外径约为245μm的第二涂层27，并将光导纤维卷绕到线轴28上。
结果，得到表2列出的实施例1～12和对比实施例1～4的光导纤维。在这些情况下，辐射到光导纤维的紫外线总剂量为约100mJ/cm2。
同样，每一根光导纤维第二涂层的拉伸速度和固化气氛的氧浓度一起列于表2中。
通过控制紫外辐射室26中的氧浓度可调节第二UV涂层的固化气氛的氧浓度。
得到250Km的光导纤维并卷绕到大尺寸的线轴上，然后通过施加50gf拉力，每25Km重绕到小尺寸的线轴上。
通过采用这种重绕光导纤维的方法确定测量动摩擦系数的最佳条件，利用该条件测量动摩擦系数。测量最外涂层的扬氏模量(在这种情况下，其为第二涂层)和动摩擦系数和透射率损失(用OTDR)。而且，从OTDR的测量结果中，研究非连续性的发生率。以下解释该方法。1)光导纤维动摩擦系数测量条件的考察
用图2和图3示意的设备测量实施例1～12和对比实施例1～4的光导纤维的动摩擦系数。图2是设备的顶视图，3是设备的侧视图。
具体地说，将两根光导纤维彼此平行地固定到水平固定的工作台11的平面和滑板12的底部，以这样的方式将滑板12负载到固定的工作台11上，要使每一根光导纤维1如图2和图3示意交叉为直角并接触。
然后，将滑板12通过弹簧13和拉线14连接到测压元件15上，测量当滑板12移动到如图2和图3示意的箭头方向引起的动摩擦力。
此刻，弹簧的标准负荷为0.49N及弹性常数为0.047N/mm。测压元件15在使滑板12移动100mm的位置时停止，除了得到的摩擦力曲线中开始移动时的力，在移动中摩擦力的平均值认为是动摩擦力。
另外，单位重量滑板的动摩擦力的值认为是动摩擦系数。
移动滑板不同的拉伸速度(测压元件的拉伸速度)为50～700mm/min，滑板和固定到滑板底部的光导纤维的不同重量为50～120gf，研究了最佳的测量条件。
每一根光导纤维测量十次，在十次测量中判断变化，计算标准偏差除以平均值(以下其表示为标准偏差/平均值)的数值。较大的标准偏差/平均值意味着测量变化比较大，因而可靠性较低，较小的标准偏差/平均值意味着测量变化比较小，因而可靠性较高。结果列于表3中。
从这些结果中，清楚可见当移动滑板的拉伸速度为100～500mm/min及滑板重量为60～110gf时，测量的动摩擦系数的标准偏差/平均值很小，可靠性很高。特别是，当移动滑板的拉伸速度为200～400mm/min及滑板重量为70～100gf时，测量的动摩擦系数的标准偏差/平均值非常小，可靠性最高。
当滑板重量小于60gf时，测量的动摩擦系数的变化很大，当滑板重量大于110gf时，明显开始使光导纤维变形，因此希望滑板重量为大于60gf到小于110gf。
当拉伸速度小于100mm/min时，由于滑板移动变得不连续，不能保持恒定的速度，因此不能测量动摩擦力，当拉伸速度高于500mm/min时，测量的动摩擦系数的变化很大，因此移动滑板的拉伸速度希望为大于100mm/min到小于500mm/min。2)动摩擦系数的测量
使用上述的最佳测量条件，测量实施例1～12和对比例1～4光导纤维的动摩擦系数。
在得到的最佳测量条件(拉伸速度为100～500mm/min，滑板重量为60～110gf)下，本发明实施例使用的拉伸速度为300mm/min，滑板重量为85gf。
而且，其他测量条件也设定为以前标明的条件。3)最外涂层扬氏模量的测定
如图1示意沿裸光导纤维3和第一涂层4之间的界面，沿线(切割线2)切割光导纤维1，得到切片6，涂层部分如图1(b)示意。5是第二涂层。拉伸试验在23℃、1mm/min的拉伸速度及测试断面为25mm距离的条件下进行，从具有2.5％变化的抗拉强度计算该切片6的扬氏模量。用显微镜观察切片的横截面区域。4)非连续性发生率的研究
通过OTDR测量每25km卷绕到小线轴的每十根光导纤维，研究非连续性的发生率。在衰减曲线中，在发生如台阶一样损失变化的地方，当由100m的长度分开的部分之间的损失的平均值差为0.03dB或更大时，就计为一次非连续性。
这些结果一起列于表2中。
如表2所示，本发明实施例1～12的光导纤维非连续性的发生率为5次/250Km或更少，明显低于18次/250Km的对比实施例1～4的非连续性的发生率。而且，对比实施例2和4由于产生了滚动坍塌而不能进行测量。
而且，实施例1～12和对比实施例1～4光导纤维最外涂层的动摩擦系数和扬氏模量之间的关系显示于图4中。在图4中，非连续性发生率为0次/250km时记为○，1～5次/250km记为△，10次/250km或更多记为×，由于产生滚动坍塌而不能进行测量记为*。
结果，在图4实线包围的光导纤维中，非连续性发生率为5次/250km或更少，任何光导纤维的非连续性都很低。
在该范围内，最外涂层的扬氏模量为400～1000MPa，动摩擦系数为0.15或更大，动摩擦系数μ满足如下关系式(a)和(b)。
μ≤-0.9822LogY+3.45156(a)
μ≥-0.5418LogY+1.74128(b)
超过上述关系(a)的极限，μ＞-0.9822LogY+3.45156，非连续性发生率很高为10次/250km或更大。
由于光导纤维表面粘着性增加，由其引起产生的非连续性也增加。
超过上述关系(b)的极限，μ＜-0.5418LogY+1.74128，由于频繁发生滚动坍塌，不可能进行非连续性的测量。
另外，图4虚线包围范围的光导纤维，其中非连续性发生率为0次/250km，是最合适的。
在该范围内，最外涂层的扬氏模量为400～1000MPa，动摩擦系数为0.15或更大，动摩擦系数μ满足如下的关系式(b)和(c)。
μ≥-0.5418LogY+1.74128(b)
μ≤-0.5148LogY+1.85912(c)
以上述方式，非连续性发生率除与光导纤维的动摩擦系数相关外，与最外涂层的扬氏模量相关。
即，当最外涂层的扬氏模量Y和在最外树脂涂层的动摩擦系数μ满足上述关系式(a)和(b)，非连续性发生率可被抑制到很低。而且，当满足上述关系式(b)和(c)时是更希望的。
在该工作之前，尽管研究了非连续性发生率与最外涂层动摩擦系数之间的关系，但没有得到一个清楚的关系。
这是由于当光导纤维共同接触时，光导纤维的接触部分坍塌，接触面积改变。测量的动摩擦系数受到最外涂层树脂层的扬氏模量或硬度的极大影响，因此不能准确测量动摩擦系数。
根据关系式(a)和(b)，当扬氏模量很小时，需要的动摩擦系数很高，因为当扬氏模量很小时，表面硬度很小，光导纤维坍塌，接触面积增加。
本发明不特别限制于上述制造方法。
而且，尽管本发明光导纤维动摩擦系数的测量方法不特别限制滑板形状、材料和固定光导纤维的方法，但有必要以这样的方式适当地固定以使光导纤维在测量期间不脱离和移动。
本发明的光导纤维具有优异的效果，可降低非连续性的发生率。因此，可以减少重绕过程的工作量。
而且，通过本发明的方法可以得到具有高可靠性的动摩擦系数。
表2
                                                           实施例
    1    2   3   4   5   6  7   8   9   10   11  12
    第一涂层树脂组合物                                                            UV树脂1
    第二涂层树脂组合物     UV树脂2   UV树脂3   V树脂5  UV树脂6   UV树脂7   UV树脂8  UV树脂9
    固化第二涂层的氧浓度(％)     1   0.5   0.05   0.8   0.1   0.8  0.8   0.6   0.6   0.8   0.1  0.8
    拉伸速度(m/min)     1000   500   1500   1200   1200   1200  1200   500   1000   1200   1200  1000
    最外涂层的扬氏模量(MPa)     858   920   823   717   630   765  826   497   410   496   460  420
    动摩擦系数     0.37   0.45   0.59   0.31   0.43   0.26  0.18   0.80   0.87   0.40   0.55  0.32
    在关系式(a)最右边的值     0.57   0.54   0.59   0.65   0.70   0.62  0.59   0.80   0.89   0.80   0.84  0.88
    在关系式(b)最右边的值     0.15   0.14   0.16   0.19   0.22   0.18  0.16   0.28   0.33   0.28   0.30  0.32
    OTDR非连续性的发生率(次/250km)     1   4   5   0   2   0  0   5   4   0   2  0
                       对比例
    1     2     3     4
    第一涂层树脂组合物                        UV树脂1
    第二涂层树脂组合物    UV树脂2     UV树脂4    UV树脂7     UV树脂10
    固化第二涂层的氧浓度(％)    0.1     0.8    0.6     0.8
    拉伸速度(m/min)    1000     1500    300     1000
    最外涂层的扬氏模量(MPa)    936     650    450     450
    动摩擦系数    0.56     0.15    0.89     0.15
    在关系式(a)最右边的值    0.53     0.69    0.85     0.85
    在关系式(b)最右边的值    0.13     0.22    0.30     0.30
    OTDR非连续性的发生率(次/250km)    18     不能测量    23     不能测量
表3
测量序号     1     2     3     4     5     6     7     8     9     10     11     12     13     14     15
样品号 实施例1     实施例2     实施例3
测量条件 牵引速度(mm/min)     50     100     200     300     400     500     700     300     300     300     300     300     300     300     300
滑板重量(gf)     85     85     85     85     85     85     85     50     60     70     100     110     120     85     85
动摩擦系数 平均值     不能测量     0.36     0.37     0.37     0.36     0.36     0.38     0.35     0.36     0.37     0.37     0.37     不能测量     0.45     0.59
标准偏差/平均值     0.05     0.02     0.02     0.02     0.04     0.22     0.19     0.05     0.03     0.03     0.05     0.03     0.02
测量序号 16  17  18  19  20 21 22 23  24 25 26  27  28  29  30  31  32
样品号 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10  实施例11  实施例12
测量条件 牵引速度(mm/min) 100  200  300  400  500  300  300  300  300  300 100  200  300  400  500  300  300
滑板重量(gf) 60  70  85  100  110  85  85  85  85  85 110  110  85  70  60  85  85
动摩擦系数 平均值 0.31  0.32  0.31  0.31  0.32  0.43  0.26  0.18  0.80  0.87  0.41  0.39  0.40  0.40  0.40  0.55  0.32
标准偏差/平均值 0.06  0.03  0.02  0.03  0.06  0.02  0.03  0.03  0.02  0.02  0.06  0.06  0.02  0.03  0.05  0.03  0.02
测量序号     33     34     35     36     37     38     39     40     41     42     43     44     45
样品号 对比例1     对比例2 对比例3     对比例4
测量条件 牵引速度(mm/min)     50     100     200     300     400     500     700     300     200     300     400     500     300
滑板重量(gf)     50     70     70     85     100     110     120     85     110     85     60     100     85
动摩擦系数 平均值     不能测量     0.55     0.56     0.56     0.55     0.57     0.58     0.15     0.89     0.89     0.90     0.90     0.15
标准偏差/平均值     0.06     0.02     0.02     0.03     0.06     0.28     0.03     0.05     0.02     0.05     0.05     0.02

Claims (8)

1.一种光导纤维，包括裸光导纤维和一种或多种在裸光导纤维表面上的涂层，其中最外涂层的扬氏模量Y为400～1000，最外涂层之间的动摩擦系数μ为0.15或更大，而且满足如下关系式(a)和(b)：
μ≤-0.9822LogY+3.45156(a)
μ≥-0.5418LogY+1.74128(b)
其中Y的单位为MPa。
2.如权利要求1的光导纤维，其中μ还满足如下关系式(c)：μ≤-0.5 148LogY+1.85912(c)。
3.如权利要求1的光导纤维，其中裸光导纤维为二氧化硅基的光导纤维。
4.如权利要求1的光导纤维，其中裸光导纤维的直径为125μm+5μm。
5.如权利要求1的光导纤维，包括作为涂层的第一涂层和最外涂层，其中第一涂层的扬氏模量为2MPa或更小。
6.测量光导纤维动摩擦系数的方法，即在如下的条件下，测量由固定在水平工作台上的滑板移动引起的动摩擦力，所述条件为两根光导纤维彼此平行地固定到水平固定的工作台和滑板底部，将滑板负载于固定的工作台上，这样每一根光导纤维交叉为直角，它们接触；其中滑板和固定到滑板底部的光导纤维的重量大于60gf到小于110gf，移动滑板的拉伸速度为大于100mm/min到小于500mm/min。
7.如权利要求6的方法，其中滑板重量为大于70gf到小于110gf。
8.如权利要求6的方法，其中移动滑板的拉伸速度为大于200mm/min到小于500mm/min。
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