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QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der gleichzeitig anhängigen Anmeldung
der Seriennummer 09/870,482, die wiederum eine teilweise Fortsetzung
der gleichzeitig anhängigen
Anmeldung der Seriennummer 09/360,951 ist.
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Diese
Anmeldung offenbart und beansprucht den Gegenstand der folgenden
Anmeldungen:
- 1) Gleichzeitig anhängige Anmeldung
der Seriennummer 09/870,482, eingereicht am 1. Juni 2001,
- 2) gleichzeitig anhängige
Anmeldung der Seriennummer 09/360,951, eingereicht am 27. Juli 1999,
- 3) gleichzeitig anhängige
PCT-Anmeldung Nr. PCT/US 01/05814, eingereicht am 16. März 2001
und
- 4) gleichzeitig anhängige
provisorische Anmeldung der Seriennummer 60/356,160, eingereicht
am 14. Februar 2002.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf farbige, durch Strahlung
härtbare
Zusammensetzungen zur Verwendung bei einer großen Vielzahl von Anwendungszwecken,
z. B. farbige, durch Strahlung härtbare Überzugszusammensetzungen
für Telekommunikationselemente
wie Lichtleiter und Lichtleiterbänder,
sowie farbige, durch Strahlung härtbare
Tintenzusammensetzungen für
andere Anwendungszwecke wie Textil-, Elektronik- und Druckanwendungen.
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Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf farbige, durch Strahlung
härtbare
Zusammensetzungen zur Herstellung eines gehärteten, farbigen Überzugs
auf einem Substrat, z. B. einem Telekommunikationselement, wobei
die Identifikationsfarbe der gehärteten
Zusammensetzungen durch chromophorhaltige Verbindungen verliehen
wird, die kovalent an andere Komponenten in der gehärteten Zusammensetzung
gebunden sind.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Lichtleiter
werden seit vielen Jahren als zuverlässiges Übertragungsmedium in Telekommunikationskabeln
eingesetzt. Typischerweise umfasst ein Lichtleiter einen Kern, eine
Hülle und
einen oder mehrere Überzüge auf der
Hülle.
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Ein
Zweck der Überzüge ist der
Schutz der Lichtleiteroberfläche
vor mechanischen Kratzern und Abrieb, die typischerweise durch die
nachfolgende Handhabung und Verwendung entstehen. Ein weiterer Zweck der Überzüge ist der
Schutz des Glases vor Einwirkung von Feuchtigkeit. Die
EP 0 432 031 offenbart einen Artikel
mit einem Farbidentifikationssystem, wobei der Artikel z. B. einen
Lichtleiter und ein auf den Lichtleiter aufgetragenes Farbidentifikationssystem
umfasst, das Farbidentifikationssystem eine gehärtete Überzugszusammensetzung umfasst
und das Farb-identifikationssystem einen Polymerfarbstoff enthält.
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Die Überzüge können auch
Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Lichtleiters haben,
da sie physikalisch auf äußere mechanische
Kräfte
und Temperatur reagieren. Die auf den Lichtleiter aufgetragenen Überzugszusammensetzungen
sind typischerweise flüssige,
durch Strahlung härtbare
Zusammensetzungen. Typischerweise werden die Überzugszusammensetzungen auf
dem Lichtleiter durch Einwirkung von ultravioletter Strahlung, Elektronenstrahl-Strahlung
oder Ionisierungsstrahlung auf die Überzugszusammensetzung über einen
zuvor bestimmten, für
ein wirksames Härten
als geeignet angesehenen Zeitraum gehärtet.
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Telekommunikationskabel
aus Lichtleitern gibt es in einer Vielzahl von Konfigurationen.
Bei manchen Kabeln liegen die Lichtleiter lose in einem Pufferrohr.
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Bei
anderen Kabeln sind die Lichtleiter in einer Ebene angeordnet, so
dass ein Lichtleiterband entsteht. Die plane Anordnung ist typischerweise
von einer oder mehreren Schichten aus einem durch Strahlung härtbaren
Matrixmaterial eingekapselt. Die durch Strahlung härtbaren
Matrixschichten werden durch Einwirkung von ultravioletter Strahlung,
Elektronenstrahl-Strahlung, Ionisierungsstrahlung oder Infrarotstrahlung
auf das Matrixmaterial über
einen zuvor bestimmten, für
ein wirksames Härten
als geeignet angesehenen Zeitraum gehärtet.
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Bei
einem Telekommunikationskabel aus mehreren Lichtleitern können die
Lichtleiter anhand einer auf den beschichteten Lichtleiter aufgetragenen
farbigen Überzugsschicht
voneinander unterschieden werden. Die Farbe der farbigen Überzugsschichten
erhält
man für
gewöhnlich
durch Dispersion von Farbpigmentteilchen in einem geeigneten flüssigen Träger und
Auftragen des flüssigen
Trägers
auf den Überzug.
Alternativ können
die Lichtleiter durch Verwendung eines sogenannten primären Farbüberzuges,
bei dem es sich um einen direkt auf den Lichtleiter aufgetragenen
farbigen Überzug
handelt, voneinander unterschieden werden.
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Leider
führt die
Verwendung von Pigmentteilchen zur Verleihung von Farbe an Farbüberzüge für Lichtleiter
zu Problemen bei der Herstellung und Leistungsfähigkeit. Die Pigmentteilchen
und der flüssige
Träger neigen
beispielsweise dazu, sich allmählich
in zwei einzelne Phasen zu trennen. Als Ergebnis haben Farbpigmentüberzüge eine
relativ kurze Lagerbeständigkeit.
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Darüber hinaus
wird die Phasentrennung in einem Farbpigmentsystem durch die gleichzeitige
Agglomeration von Pigmentteilchen weiter verkompliziert. Unerwünschterweise
kann das Vorliegen von Pigmentteilchenagglomeraten in einem Farbüberzug eines
beschichteten Lichtleiters eine Mikroverbiegung induzieren, die
zu Übertragungsverlusten
führt.
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Typischerweise
ist für
einen undurchsichtigen oder durchsichtigen, durch ultraviolette
Strahlung härtbaren
Farbüberzug
eine relativ hohe Konzentration des Pigmentmaterials erforderlich.
Leider inhibiert die erforderliche hohe Konzentration die Übertragung
der einfallenden ultravioletten Strahlung, die für die Härtung des farbigen Überzugsmaterials
notwendig ist, da die Pigmente die einfallende Strahlung brechen,
reflektieren und streuen. Die Inhibition der ultravioletten Strahlung
führt zu
einer Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit des Lichtleiters
auf dem Fertigungsband und erhöht
damit die Produktionskosten. Die langsame Härtgeschwindigkeit von Farbpigmentüberzügen führt außerdem dazu,
dass Bearbeitung und Härtung
dieser Materialien auf kleine Veränderungen der Farbüberzugdicke
empfindlich reagieren.
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Die
Verwendung von Farbstoffen zur Verleihung von Farbe an Farbüberzüge gilt
als Alternative zu Farbüberzügen auf
Pigmentbasis. Farbstoffe haben gegenüber Pigmenten den Vorteil,
dass sie schneller härten, da
Farbstoffe die Härtstrahlung
nicht streuen, auch wenn einige Farbstoffe Licht absorbieren können, was
die Härtung
unter Umständen
verlangsamt. Farbstoffe sind jedoch im Allgemeinen nicht bevorzugt,
da sie in die üblichen
Kabelfüllverbindungen
diffundieren (durchschlagen), was zu einem Farbverlust führt. In
dem Bemühen
das Durchschlagen zu reduzieren, lehrt das
US-Patent
Nr. 5,074,643 die Verwendung eines Polymerfarbstoffes in
einem Farbüberzug.
Polymerfarbstoffe sind makromolekulare, chromophorhaltige Moleküle, die
sich in dem vernetzten Überzugsnetz
verfangen. Dies führt
zwar zu einer Verlangsamung des Durchschlagprozesses, es kommt aber
dennoch zu einem Durchschlagen der Farbstoffe. Im Laufe der Zeit
geht die den Lichtleitern verliehene Farbe auch bei den Polymerfarbstoffen,
die sich verfangen haben, wahrscheinlich verloren; haben die Lichtleiter
ihre Farbe verloren, wird die Identifikation der einzelnen Lichtleiter
vor Ort während
des Faserspleißens
außerordentlich
schwierig und zeitaufwendig.
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Die
den Lichtleitern verliehene Farbe geht im Laufe der Zeit verloren,
wenn die Farbstoffe selbst nicht stabil sind. Insbesondere sollten
die Farbstoffe ausreichend wärmebeständig und
lichtecht sein, um die gewünschte
Farbe über
einen längeren
Zeitraum zu verleihen.
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Besteht
ein Telekommunikationskabel aus vielen Lichtleiterbändern, ist
es im Allgemeinen wünschenswert,
ein Lichtleiterband von dem anderen anhand der Farbe der einzelnen
Lichtleiterbänder
zu unterscheiden. Typischerweise erhält man die Farbe in einem farbigen
Lichtleiterband auf dieselbe Weise wie die Farbe in einem farbbeschichteten
Lichtleiter. Die Zusammensetzung der Lichtleiterbandmatrix wird
entweder mit Pigmenten oder einem Polymerfarbstoff versehen. Die
zuvor genannten Probleme bei farbigen Lichtleitern gelten auch für farbige
Lichtleiterbänder.
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Es
ist wünschenswert,
eine Zusammensetzung bereitzustellen, die einen haltbaren, gehärteten Farbüberzug liefern
kann, der für
die Farbcodierung eines Telekommunikationselementes wie z. B. eines
Lichtleiters verwendet werden kann und den Bedingungen einer typischen
Betriebsumgebung für
solche Elemente widerstehen kann. Es wäre außerdem wünschenswert, eine Zusammensetzung
bereitzustellen, die haltbare, gehärtete Tinten, Farbstoffe, Überzüge, Farbmittel,
usw. liefern kann, die für
Substrate in anderen Bereichen, z. B. Textil, Elektronik oder Druck,
verwendet werden und den Bedingungen einer typischen Betriebsumgebung
für solche
Substrate widerstehen können.
Die vorliegende Erfindung stellte solch eine Zusammensetzung bereit.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine chromophorhaltige
Verbindung bereitgestellt, wobei die chromophorhaltige Verbindung
eine oder mehrere funktionelle Gruppen umfasst, die bei Umsetzung die
chromophorhaltige Verbindung kovalent an ein anderes Molekül oder eine
Gruppe von Molekülen
in einer durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung binden können,
so dass die chromophorhaltige Verbindung mittels kovalenter Bindung
in die durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung eingebaut wird.
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In
einer Ausführungsform
des ersten Aspektes der Erfindung schließt die chromophorhaltige Verbindung
eine oder mehrere durch Strahlung härtbare Gruppen als funktionelle
Gruppe(n) ein. Die eine oder mehrere durch Strahlung härtbare Gruppen
umfassende chromophorhaltige Verbindung wird in dem Härtungsschritt
durch eine oder mehrere kovalente Bindungen an andere Bestandteile
einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung
kovalent gebunden.
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In
einer zweiten Ausführungsform
des ersten Aspektes der Erfindung ist die chromophorhaltige Verbindung
ein farbiges Oligomer. Es kann z. B. eine chromophorhaltige Verbindung
bereitgestellt werden, die einen an ein Oligomergrundgerüst kovalent
gebundenen oder darin befindlichen Chromophor umfasst, so dass der
Chromophor der chromophorhaltigen Verbindung über eine oder mehrere kovalente
Bindungen an das restliche Oligomer gebunden ist. Das farbige Oligomer
kann durch Strahlung härtbare
Gruppen einschließen, die
während
der Härtschrittes
kovalent an andere Bestandteile der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung gebunden werden.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine durch
Strahlung härtbare
Zusammensetzung mit einer chromophorhaltigen Verbindung bereitgestellt,
wobei die chromophorhaltige Verbindung eine oder mehrere funktionelle
Gruppen umfasst, die bei Umsetzung die chromophorhaltige Verbindung
kovalent an ein anderes Molekül
oder eine Gruppe von Molekülen
in der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung binden können.
Bei Einwirkung einer geeigneten Strahlungsmenge liefert die durch
Strahlung härtbare
Zusammensetzung eine durch Strahlung härtbare Zusammensetzung mit
einer chromophorhaltigen Verbindung, die kovalent an ein anderes
Molekül
oder eine Gruppe von Molekülen
in der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung gebunden ist.
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In
wieder einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Farbkonzentrat
bzw. eine Vormischung aus der chromophorhaltigen Verbindung bereitgestellt,
wobei das Farbkonzen-trat bzw. die Vormischung ein Bindemittel für den Transport
der chromophorhaltigen Verbindung in der besonders erwünschten
Anwendungs- oder Ausführungsform
ist. Darüber
hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Farbkonzentrats
bzw. einer solchen Vormischung bereitgestellt.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Telekommunikationselement
mit einem darauf befindlichen Farbidentifikationsüberzug bereitgestellt,
wobei das Telekommunikationselement ein längliches Kommunikationsübertragungsmedium
und einen Überzug
umfasst, wobei zumindest ein Teil des Übertragungsmediums mit einer
Identifikationsfarbe überzogen
ist, der Überzug
ein durch Strahlung gehärtetes, vernetztes
Polymernetz umfasst und die Identifikationsfarbe in dem Überzug durch
mindestens ein Chromophormolekül
verliehen wird, das über
mindestens eine kovalente Bindung kovalent an das Polymernetz gebunden
ist. Die Farbe eines erfindungsgemäß auf diese Weise hergestellten
Telekommunikationselementes schlägt
in Gegenwart von Kabelfüllkomponenten
nicht durch. Das Telekommunikationselement kann z. B. ein Lichtleiterband
sein; das Band besitzt eine farbige Matrix oder einen farbigen Überzug auf
einer farblosen Matrix, wobei die Farbe der farbigen Matrix oder
des farbigen Überzuges
in Gegenwart von Kabelfüllverbindungen nicht
durchschlägt.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung einer farbigen, durch Strahlung
härtbaren
Zusammensetzung mit mindestens einer chromophorhaltigen Verbindung,
wobei die chromophorhaltige Verbindung eine oder mehrere funktionelle
Gruppen umfasst, die bei Umsetzung die chromophorhaltige Verbindung
kovalent an ein anderes Molekül
oder eine Gruppe von Molekülen
in einer durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung binden können,
sowie eines Verfahrens zur Behandlung von mindestens einem Teil
eines Substrats mit einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung mit
mindestens einer chromophorhaltigen Verbindung, wobei die chromophorhaltige
Verbindung kovalent an ein anderes Molekül oder eine Gruppe von Molekülen in der
durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung gebunden ist.
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Das
Verfahren kann folgende Schritte umfassen: Bereitstellen eines Substrates,
z. B. eines Übertragungsmediums,
Bereitstellen einer farbigen, durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung mit
einer chromophorhaltigen Verbindung, Auftragen der durch Strahlung
härtbaren
Zusammensetzung auf zumindest einen Teil des Substrates und Bestrahlen
der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung über
einen geeigneten Zeitraum mit einer geeigneten Wellenlänge und
Intensität
zur Härtung
der Zusammensetzung, so dass ein durch Strahlung gehärtetes,
vernetztes Polymernetz entsteht, wobei die Identifikationsfarbe
in dem Überzug von
mindestens einem Chromophormolekül
verliehen wird, das über
mindestens eine kovalente Bindung kovalent an das Polymernetz gebunden
ist.
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Die
Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen besser zu verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den (nicht maßstabsgetreuen)
Zeichnungen ist
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1A ein
Querschnitt eines mit primären
und sekundären Überzügen beschichteten
Lichtleiters;
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1B ein
Querschnitt eines mit primären,
sekundären
und tertiären Überzügen beschichteten
Lichtleiters; und
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2 ein
Querschnitt eines aufsplitbaren Lichtleiterbandes mit mindestens
einer farbigen Matrix.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Typische
Telekommunikationselemente schließen ein längliches Übertragungsmedium wie z. B.
einen Metalldraht oder einen Lichtleiter ein. Mit Bezug auf 1A wird
ein typisches Lichtleiter-Übertragungsmedium 10 dargestellt.
Der typische Lichtleiter 10 besteht aus einem Glaskern 12,
der von einer Glashülle 14 umschlossen
ist. Die Glashülle 14 des
Lichtleiters 10 ist für
gewöhnlich
von einem oder mehreren Polymerschutzüberzügen, z. B. primären und
sekundären
Polymerüberzügen oder
primären,
sekundären
und tertiären
Polymerüberzügen umschlossen.
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Wie
in 1A dargestellt, bedeckt z. B. ein innerer Polymerschutzüberzug 16 zumindest
einen Teil der Hülle 14 und
ein äußerer Polymerschutzüberzug 18 typischerweise
zumindest einen Teil des inneren Überzugs 16. Der innere
Schutzüberzug 16 und
der äußere Schutzüberzug 18 können als
innerer bzw. äußerer Primärüberzug oder
als primärer
bzw. sekundärer Überzug bezeichnet
werden. Den inneren Überzug 16 erhält man für gewöhnlich durch
Auftragen einer durch Strahlung härtbaren (polymerisierbaren)
Zusammensetzung, die beim Härten
einen Polymerüberzug
auf der Hülle 14 bilden
kann.
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Die
durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung wird normalerweise durch Hindurchleiten des Lichtleiters
durch ein erstes Gesenk oder eine Beschichtungsvorrichtung mittels
im Stand der Technik bekannter und deswegen hierin nicht beschriebener
Techniken aufgetragen. Sobald die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung
auf die Hülle 14 aufgetragen
worden ist, kann die Zusammensetzung durch Bestrahlen mit z. B. ultravioletter
Strahlung, Elektronenstrahl-Strahlung oder Ionisierungsstrahlung
gehärtet
(polymerisiert) werden. Ultraviolette Strahlung wird am häufigsten
verwendet.
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Dem
Auftragen und Härten
der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung zur Bildung des inneren Überzugs 16 kann das
Auftragen und Härten
einer weiteren durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung folgen, wodurch ein Polymerüberzug entsteht, der den äußeren Überzug 18 bildet.
Diese Reihenfolge ist als „wet-on-dry"-Auftragen des äußeren Überzugs 18 bekannt.
Alternativ kann dem Auftragen der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung, die den inneren Überzug 16 bildet,
das Auftragen einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung, die
den äußeren Überzug 18 bildet,
direkt vor der Härtungsbestrahlung
folgen. Dies ist im Stand der Technik als „wet-on-wet"-Auftragen
bekannt. Die Auftragtechniken sind im Stand der Technik bekannt.
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Der
Begriff „primärer Überzug", wie er hierin verwendet
wird, ist definitionsgemäß derjenige Überzug, der
direkt mit dem Glasabschnitt des Lichtleiters in Kontakt steht.
Der ungehärtete
primäre Überzug sollte
bei Raumtemperatur flüssig
sein, seine Viskosität
sollte für
eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet sein und er sollte
eine hohe Hartgeschwindigkeit aufweisen. Der gehärtete primäre Überzug sollte eine gute Haftung
an Glas aufweisen, um die vorzeitige Delaminierung des Überzugs
von dem Glasabschnitt des Lichtleiters zu verhindern, und bei niedrigeren
Temperaturen einen geringen Modul besitzen, um die Auswirkungen
der Abschwächung
durch Mikroverbiegungen infolge kleiner Spannungen auf dem Lichtleiter
selbst zu minimieren.
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Der
Begriff „sekundärer Überzug", wie er hierin verwendet
wird, ist definitionsgemäß derjenige Überzug,
der den primären Überzug auf
dem Lichtleiter bedeckt. Der gehärtete
sekundäre Überzug sollte über einen
ausreichenden Modul zur Verleihung von Stoßfestigkeit und zur Bereitstellung
einer Schutzbarriere sowie zur Verleihung von Zugfestigkeit an den
Lichtleiter verfügen.
Der gehärtete
sekundäre Überzug sollte
sich über einen
breiten Temperaturbereich physikalisch nur wenig verändern sowie
eine gute Wasserfestigkeit und Lösungsmittelabsorption
aufweisen. In Fällen,
in denen der sekundäre Überzug ein
farbiger sekundärer Überzug ist,
sollte er eine gute Farbbeständigkeit
aufweisen.
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Die
Viskosität
der ungehärteten,
flüssigen
primären
oder sekundären Überzugszusammensetzung sollte
so gering sein, dass die Zusammensetzung leicht aufgetragen werden
kann und einen durchgehenden Schutzüberzug auf den Glasfasern bildet.
Eine solche Viskosität
liegt z. B. in einer Größenordnung
von etwa 103 cP bei 45–50°C, z. B. bei etwa 2 × 103 bis etwa 8 × 103 cP
bei Raumtemperatur. Die Viskosität
ist zwar nicht speziell begrenzt, sie kann jedoch nach bekannten
Verfahren für
den jeweiligen Anwendungszweck eingestellt werden. Die Viskosität kann z.
B. je nach der Art des formulierten Lichtleitermaterials und des
Auftragverfahrens, z. B. der eingesetzten Bearbeitungstemperatur,
eingestellt werden.
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Zwar
hängt die
Dicke des gehärteten
primären
oder sekundären Überzugs
im Allgemeinen vom Verwendungszweck des Lichtleiters ab, doch eine
Dicke von etwa 20 bis 35 Mikrometer und insbesondere eine Dicke
von etwa 25 bis 30 Mikrometer ist geeignet.
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Bei
Verwendung als primäre Überzüge können die
erfindungsgemäßen gehärteten Überzüge eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von etwa –60°C bis etwa 0°C, beispielsweise von etwa –50°C bis etwa –30°C und z.
B. von etwa –40°C sowie einen geringen
Elastizitätsmodul
von etwa 0,5 bis etwa 3,0 MPa bei Raumtemperatur (20°C) und 50%
relativer Luftfeuchtigkeit, z. B. von etwa 1,0 bis etwa 2,5 MPa
aufweisen.
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Bei
Verwendung als sekundäre Überzüge können die
erfindungsgemäßen gehärteten Überzüge eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von etwa 25°C bis etwa 100°C aufweisen.
Die gehärteten
sekundären Überzüge können eine
Tg von etwa 50°C bis etwa 80°C, beispielsweise
von etwa 75°C
aufweisen. Die gehärteten
sekundären Überzüge können einen
geringen Elastizitätsmodul
von etwa 5,0 bis etwa 60 MPa bei etwa 80°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit,
beispielsweise von etwa 20 bis etwa 40 MPa, z. B. von etwa 30 MPa
aufweisen.
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Eine
typische durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung, die einen Polymerüberzug für den inneren (16) und äußeren (18) Überzug bilden
kann, schließt
für gewöhnlich ein
Acrylatoligomer ein, z. B. ein Urethanacrylatoligomer, das ein Reaktionsprodukt
aus (1) einem Polyol wie z. B. einem Polyetherdiol, einem Polyesterdiol
oder einem Kohlenwasserstoffdiol, (2) einem Polyisocyanat wie z.
B. einem aliphatischen Diisocyanat und (3) einem Endkappen-Monomer
wie z. B. einem Hydroxyalkylacrylat oder einem Hydroxyalkylmethacrylat ist.
Diese Oligomere besitzen typischerweise eine Monofunktionalität, Difunktionalität oder Trifunktionalität. In der
durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung können
auch andere Materialien wie z. B. Photoinitiatoren, reaktive Verdünnungsmittel
und Haftvermittler, z. B. organofunktionelle Silanhaftvermittler,
enthalten sein, um die physikalischen Eigenschaften der Zusammensetzung
auf die Vorgaben der speziellen Endverwendungszwecke, z. B. gute
Wärme-,
Oxidations- und Hydrolysebeständigkeit
für einen
weichen, nachgiebigen Überzug mit
niedriger Glasübergangstemperatur
zuzuschneiden. Eine Diskussion der durch Strahlung härtbaren
primären
und sekundären Überzugszusammensetzungen
findet sich in dem
US-Patent
Nr. 5,146,531 .
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Zwar
wurde speziell Bezug genommen auf den Fall eines mit primären und
sekundären Überzügen beschichteten
Telekommunikationselementes, doch der Fachmann weiß, dass
solche Elemente auch mit weiteren Überzügen, z. B. einem tertiären Überzug,
oder mit nur einem Überzug
beschichtet sein können.
Ein tertiärer Überzug ist
im Allgemeinen dünner
als ein sekundärer Überzug,
z. B. nur 10% so dick wie ein sekundärer Überzug. Daher kann ein tertiärer Überzug in
einer Dicke von 2 bis 5 Mikrometer aufgetragen werden.
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Erfindungsgemäß kann eine
farblose, durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung, die z. B. auf die Hülle aufgetragen und gehärtet wird,
so dass ein innerer Überzug 16 entsteht,
durch Zusatz einer chromophorhaltigen Verbindung aus einer oder
mehreren funktionellen Gruppen, die bei Umsetzung das Chromophor
der chromophorhaltigen Verbindung kovalent an ein anderes Molekül oder eine
andere Gruppe von Molekülen
in der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung binden können,
zu der Zusammensetzung gefärbt
werden.
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Die
Chromophoreinheit der chromophorhaltigen Verbindung kann z. B. aus
chemischen Farbstoff-Familien wie den folgenden, nicht-erschöpfenden
chemischen Substanzen ausgewählt
sein: Anthrachinon, Methin und Azo. Ungeachtet dessen, ob die Chromophoreinheit
der chromophorhaltigen Verbindung ein Anthrachinon, Methin, Azo,
ein Gemisch davon oder von einem anderen Typ ist, weist die ausgewählte Chromophoreinheit
der chromophorhaltigen Verbindung vorzugsweise eine gute Wärmebeständigkeit
und Lichtechtheit auf. Weiterhin ist die Chromophoreinheit der chromophorhaltigen
Verbindung nicht durch das Molekulargewicht beschränkt. Sie
kann eine Monomereinheit aus einem Chromophor oder eine Oligomereinheit
aus einem Chromophor mit dem Grundgerüst einer Oligomerkette oder
aus einem Chromophor als End- oder Seitengruppe einer Oligomerkette
sein.
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Allgemein
kann die funktionelle Gruppe einer erfindungsgemäßen chromophorhaltigen Verbindung jede
Gruppe sein, die bei Umsetzung das Chromophor der chromophorhaltigen
Verbindung kovalent an eine andere Verbindung oder Gruppe von Verbindungen
in einer durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung binden kann, so dass das Chromophormolekül selbst
in die durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung eingebaut wird. Die chromophorhaltige Verbindung
kann z. B. eine durch Strahlung härtbare funktionelle Gruppe,
z. B. eine ethylenisch ungesättigte
Gruppe wie z. B. eine Acrylatgruppe umfassen, die sich bei Bestrahlung
kovalent an andere ähnliche
Gruppen in einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung bindet.
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In
einer speziellen Ausführungsform
kann die funktionelle Gruppe einer erfindungsgemäßen chromophorhaltigen Verbindung
mit einem Monomer oder Oligomer, das durch Strahlung härtbare Gruppen
enthält, reagieren,
so dass ein durch Strahlung härtbares
Monomer oder Oligomer mit einem Chromophor, das über mindestens eine kovalente
Bindung kovalent an das Monomer oder Oligomer gebunden ist, entsteht.
Das durch Strahlung härtbare
Monomer oder Oligomer mit dem kovalent daran gebundenen Chromophor
kann selbst kovalent an eine andere Verbindung oder Gruppe von Verbindungen,
z. B. ein nicht chromophorhaltiges, durch Strahlung härtbares
Monomer oder Oligomer, in einer durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung gebunden werden.
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Das
durch Strahlung härtbare
Monomer oder Oligomer mit einem kovalent daran gebundenen Chromophor
kann z. B. auch durch Strahlung härtbare Endgruppen oder Seitengruppen
aufweisen. Bei Bestrahlung binden sich diese Endgruppen oder Seitengruppen
kovalent an Verbindungen mit ähnlichen
Gruppen in der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung. Als spezielles Beispiel kann eine durch Strahlung
härtbare
Zusammensetzung Verbindungen mit Acrylatgruppen, Vinylgruppen oder
Epoxygruppen aufweisen, an die sich ein durch Strahlung härtbares
Monomer oder Oligomer mit einem kovalent daran gebundenen Chromophormolekül kovalent
binden kann.
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Ein
noch spezielleres Beispiel für
die Ausführungsform,
bei der eine funktionelle Gruppe einer chromophorhaltigen Verbindung
mit einem Monomer oder Polymer, das durch Strahlung härtbare Gruppen
enthält, reagiert,
ist ein chromophorhaltiges Polyol mit einer Hydroxyfunktionalität und einem
kovalent daran gebundenen Chromophormolekül. Das chromophorhaltige Polyol
kann neben der Hydroxyfunktionalität eine Ester- oder Carboxyfunktionalität aufweisen.
Durch Umsetzung des Polyols mit einer kovalent daran gebundenen Chromophoreinheit
mit z. B. einem Oligomer einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung wird
das Chomophor nicht nur über
mindestens eine kovalente Bindung in das durch Strahlung härtbare Oligomer,
sondern letztendlich auch in die gehärtete Zusammensetzung eingebaut.
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Als
allgemeines Beispiel für
die Bildung einer farbigen Monomer- oder Oligomerkomponente einer
farbigen, durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung wird zusätzlich
zu oder anstelle des gesamten typischen Polyols oder eines Teils
davon ein Polyol mit einem kovalent daran gebundenen Chromophormolekül und Hydroxyendgruppen
oder -seiten-gruppen, z. B. ein Kohlenwasserstoffdiol, bereitgestellt,
das mit einem Isocyanat, z. B. einem aliphatischen Diisocyanat,
und einem durch Strahlung härtbaren
Monomer umgesetzt wird, so dass ein typisches Acrylatoligomer-Reaktionsprodukt
zur Verwendung in einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung für beispielsweise
Lichtleiterüberzüge entsteht.
Beispiele für
geeignete Polyole mit einem kovalent daran gebundenen Chromophormolekül sind Farbstoffe,
die unter der Handelsbezeichnung REACTINTTM von
der Milliken Chemical Company vertrieben werden. Der Fachmann erkennt,
dass bei Umsetzung einer ausreichenden Menge eines Polyols mit einem
kovalent daran gebundenen Chromophormolekül mit einem Isocyanat und einem
durch Strahlung härtbaren
Monomer das entstandene Acrylatmonomer oder -oligomer entsprechend
der Farbe des Chromophormoleküls
(oder des Chromophormolekülgemisches
für bestimmte Farben
im Farbspektrum), das kovalent an das Monomer oder Oligomer gebunden
ist, gefärbt
ist.
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Eine
durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung mit einer erfindungsgemäßen chromophorhaltigen Verbindung,
z. B. einem farbigen Acrylatmonomer oder -oligomer, kann z. B. als
farbige, durch Strahlung härtbare
Zusammenfassung direkt auf die Hüllte
des Lichtleiters aufgetragen werden, so dass ein innerer Überzug 16 entsteht,
oder als äußerer Überzug 18 direkt
auf einen zuvor aufgetragenen inneren Überzug aufgetragen werden.
Der Fachmann erkennt, dass die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung mit
einer erfindungsgemäßen chromophorhaltigen
Verbindung, z. B. einem farbigen Monomer oder Oligomer, wie in 1B dargestellt,
auch als tertiärer Überzug 20 auf
einen zuvor aufgetragenen äußeren Überzug aufgetragen
werden kann. Alternativ kann die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung
mit einer erfindungsgemäßen chromophorhaltigen
Verbindung, z. B. einem farbigen Acrylatmonomer oder -oligomer,
auf oder in eine Bandmatrix aufgetragen werden, so dass ein farbiges
Lichtleiterband entsteht.
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Bei
einer kommerziell vorteilhaften Alternative werden erfindungsgemäße chromophorhaltige
Verbindung, z. B. farbige Acrylatmonomere oder -oligomere, mit nicht
chromophorhaltigen Analogen, die in einer im Handel erhältlichen
farblosen, durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung enthalten sind, z. B. denjenigen Zusammensetzungen,
die typischerweise als Schutzüberzug
auf einem Lichtleiter formuliert sind, gemischt oder verdünnt, so
dass die Kombination der erfindungsgemäßen chromophorhaltigen Verbindungen
und der nicht chromophorhaltigen Analoge eine farbige, durch Strahlung
härtbare
Zusammensetzung bildet, die z. B. auf die Hülle 14, den inneren Überzug 16 oder
den äußeren Überzug 18 des
Lichtleiters (oder auf oder in eine Bandmatrix) aufgetragen werden
kann. Solche durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzungen können
zusätzlich
ein oder mehrere farblose Acrylatoligomere, ein reaktives Verdünnungsmittel,
einen oder mehrere Photoinitiatoren, organofunktionelle Silanhaftvermittler,
Pigmente, z. B. TiO2, Stabilisatoren, usw.
enthalten. Mit anderen Worten können
die hierin beschriebenen chromophorhaltigen Verbindungen in einer
Menge zugesetzt werden, die ausreicht, einer kommerziell bekannten,
farblosen, durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung wie den als Schutzüberzug auf einem Lichtleiter
verwendeten Zusammensetzungen Farbe zu verleihen.
-
Nach
Härtung,
d. h. Polymerisation der durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung mit
den chromophorhaltigen Verbindungen, z. B. den farbigen Monomeren
und/oder Oligomeren, durch Bestrahlung mit einer geeigneten Wellenlänge und
Intensität über einen
geeigneten Zeitraum enthält
die entstandene gehärtete Zusammensetzung
kovalent daran gebundene Chromophormoleküle. Da die Chromophormoleküle kovalent an
andere Komponenten in der gehärteten
Zusammensetzung gebunden sind, ist das Risiko eines Farbverlustes
infolge von Durchschlagen vernachlässigbar. Daher lassen sich
die Herstellungsvorteile eines Farbstoffes gegenüber Pigmenten, z. B. Auftrag-
und Härtgeschwindigkeit,
erzielen und gleichzeitig die Durchschlagnachteile eines nicht kovalent
gebundenen Farbstoffes bei Verwendung in einer Lichtleiterumgebung
oder einer anderen Arbeitsumgebung vermeiden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
wird eine chromophorhaltige Verbindung bereitgestellt, die sich
neben anderen Anwendungszwecken dazu eignen könnte, einem Telekommunikationselement,
z. B. einem beschichteten Lichtleiter oder Lichtleiterband, Farbe
zu verleihen. Die chromophorhaltige Verbindung kann z. B. mittels
Isocyanatchemie gebildet werden. Eine chromophorhaltige Verbindung
mit einer isocyanat-reaktiven funktionellen Gruppe, z. B. -OH, -NH2 und -SH, kann z. B. mit einem Isocyanat
mit einer durch Strahlung härtbaren
Gruppe, z. B. einer ethylenisch ungesättigten Gruppe, umgesetzt werden.
Ein Beispiel für
ein Isocyanat mit einer durch Strahlung härtbaren Gruppe ist Meta-Isopropenyl-α,α-dimethylisocyanat,
es können
aber auch Monoisocyanate oder Polyisocyanate, z. B. Diisocyanate,
eingesetzt werden, vorausgesetzt sie umfassen eine durch Strahlung
härtbare
Gruppe.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird ein bestimmter Typ einer chromophorhaltigen Verbindung, d.
h. ein chromophorhaltiges Oligomer, bereitgestellt, das sich neben
anderen Anwendungszwecken dazu eignen könnte, einem Kommunikationselement,
z. B. einem beschichteten Lichtleiter, Farbe zu verleihen. Dieses
chromophorhaltige Oligomer lässt
sich auf verschiedene Weise herstellen. Die Chromophoreinheit des chromophorhaltigen
Oligomers kann z. B. über
eine kovalente Bindung an das restliche Oligomer gebunden sein,
so dass die Chromophoreinheit als Endgruppe oder Seitengruppe des
Oligomers vorliegt. Alternativ kann die Chromophoreinheit des chromophorhaltigen
Oligomers über
ein kovalentes Bindungspaar an das restliche Oligomer gebunden sein,
so dass die Chromophoreinheit als Teil des Oligomergrundgerüstes vorliegt.
-
Ein
Beispiel für
die Bereitstellung eines chromophorhaltigen Oligomers, bei dem die
Chromophoreinheit als Teil des Oligomergrundgerüstes vorliegt, schließt den Schritt
der Bildung einer Oligomervorstufe mit mindestens zwei Isocyanatendgruppen
ein. Diese Oligomervorstufe kann an ihren Enden Isocyanatgruppen aufweisen.
-
Das
Oligomer mit Isocyanatendgruppen kann in ein Oligomer mit durch
Strahlung härtbaren
Gruppen als Endgruppen umgewandelt werden. Die Oligomervorstufe
mit Isocyanatendgruppen kann z. B. mit einem durch Strahlung härtbaren
Monomer umgesetzt werden, das sowohl (i) eine reaktive Funktionalität, die mit
den Isocyanatgruppen der Oligomervorstufe mit Isocyanatendgruppen
reaktiv ist, als auch (ii) eine durch Strahlung härtbare Funktionalität wie z.
B. eine ethylenisch ungesättigte
Gruppe einschließt.
Mit den Isocyanatgruppen reaktive Gruppen sind z. B. -OH, -NH2 und -SH. Durch die Umsetzung mit den Isocyanatgruppen
entstehen kovalente Bindungen. Die Umsetzung einer -OH-Gruppe mit
einer Isocyanatgruppe erzeugt z. B. eine Urethanbindung und die
Umsetzung einer -NH2-Gruppe mit einer Isocyanatgruppe
erzeugt eine Harnstoffbindung.
-
Die
Oligomervorstufe mit Isocyanatendgruppen wird durch Umsetzung mindestens
eines Isocyanats, beispielsweise eines Polyisocyanats, z. B. eines
Diisocyanats, mit mindestens einer polyfunktionellen Verbindung
mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Gruppen, z. B. -OH, -NH2 und -SH hergestellt. Eine spezielle polyfunktionelle
Verbindung dieses Typs ist ein Diol.
-
Zumindest
ein Teil der polyfunktionellen Komponente, z. B. Diol, schließt ein Chromophor
wie z. B. ein Anthrachinon-, Methin- oder Azochromophor ein. Geeignete
Beispiele für
Anthrachinonchromophore finden sich in einem Artikel mit dem Titel „Dyes,
Anthraquinone" auf
den Seiten 212–279
in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, dritte Ausgabe,
Band 8, 1979.
-
Ein
spezielles Beispiel für
eine polyfunktionelle Verbindung mit einem Chromophor ist ein Anthrachinonfarbstoff
der folgenden Formel:
worin die R-Gruppen R
1, R
2, R
3,
R
4, R
5, R
6, R
7 und R
8 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff, Amino, Hydroxy, Halogen, Nitro, carboxyliertem
Alkalimetall, sulfatiertem Alkalimetall und einer Hydrocarbylgruppe
mit wahlweise einem oder mehreren Heteroatomen, vorausgesetzt mindestens zwei
der R-Gruppen R
1 bis R
8 besitzen
zumindest eine aus der Gruppe bestehend aus -OH, -NH
2 und
-SH ausgewählte
isocyanat-reaktive Funktionalität,
und worin angrenzende R-Gruppen
R
1 bis R
8 einen
Ring bilden können.
-
Ein
Beispiel für
eine Verbindung, bei der angrenzende R-Gruppen R1 bis
R8 einen Ring bilden, ist eine Verbindung,
in der R1 und R2 in
Kombination einen Benzolring bilden.
-
Ist
eine der R-Gruppen R1 bis R8 eine
Hydrocarbylgruppe mit einem Heteroatom, kann das Heteroatom überall in
der Gruppe auftreten, z. B. kann das Heteroatom (1) als direkt am
Anthrachinonkern hängende
Verbindungsgruppe, (2) als Seitengruppe oder (3) als Verbindungsgruppe,
die zwei oder mehrere Hydrocarbylgruppen miteinander verbindet,
auftreten.
-
1
bis 3 der R-Gruppen R
1 bis R
8 können z.
B. folgende Formel besitzen:
worin R
9 Wasserstoff
oder eine Alkylgruppe mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen ist, X
-CH
2 ist, a eine ganze Zahl von 1 bis etwa
6 ist, Y Polymereinheiten von Hydroxyalkylen- oder Alkylen-oxidmonomeren
ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid,
Cyclohexanoxid und Glycidol darstellt, b entweder 0 oder 1 ist und
Z eine reaktive -OH, -NH
2 oder -SH-Gruppe
ist.
-
Spezielle
Beispiele für
solche Anthrachinonfarbstoffe sind in dem
US-Patent Nr. 4,846,846 beschrieben
und können
folgende Formel besitzen:
worin
R
9 und R
10 unabhängig ausgewählt sind
aus Wasserstoff oder einer Alkylgruppe mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen,
X -CH
2 ist, a und a' unabhängig ausgewählt sind aus ganzen Zahlen
von 1 bis etwa 6, Y und Y' unabhängig ausgewählt sind
aus Polymereinheiten von Hydroxyalkylen- oder Alkylenoxidmonomeren
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid,
Cyclohexanoxid und Glycidol, b und b' unabhängig entweder 0 oder 1 sind
und Z und Z' unabhängig ausgewählt sind
aus reaktiven -OH, -NH
2 oder -SH-Gruppen.
-
Wie
in dem
US-Patent Nr. 4,846,846 beschrieben,
kann eine spezielle Unterklasse solcher Anthrachinonfarbstoffe folgende
Formel besitzen:
worin
n, n', m, m', p und p' unabhängig einen
Wert von 0 bis etwa 40 besitzen können.
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Ein
spezielles Beispiel für
einen in dem
US-Patent Nr. 4,846,846 beschriebenen
Anthrachinonfarbstoff besitzt folgende Formel:
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Andere
Beispiele für
Anthrachinonfarbstoffe sind 1,5-Bis-((3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl)amino)-9,10-Anthracendion
(ein roter Farbstoff), 2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylester
(ein gelber Farbstoff) und 1,5-Bis-((2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl)amino)-4,8-bis-((4-methylphenyl)thio)anthrachinon
(ein blauer Farbstoff). Andere Farben wie Rosa, Grün, Schwarz,
Braun und Lila können
durch Mischen dieser Farbstoffe oder durch Mischen diese Farbstoffe
enthaltender Oligomere hergestellt werden.
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Es
gibt noch weitere Arten chromophorhaltiger Verbindungen mit funktionellen
Gruppen, die zur kovalenten Verbindung von Chromophoren mit der
Polymermatrix von Überzugszusammensetzungen,
Tinten, Farbmitteln, usw. verwendet werden können. Es kann beispielsweise
ein durch Strahlung härtbarer
Anthrachinonfarbstoff mit einer Anthrachinonkerngruppe mit mindestens
einem Substituenten aus einer durch Strahlung härtbaren Gruppe bereitgestellt
werden. Die durch Strahlung härtbare
Gruppe kann eine ethylenisch ungesättigte Gruppe, z. B. eine (Meth)acrylsäuregruppe
oder eine Epoxygruppe sein.
-
Ein
durch Strahlung härtbarer
Anthrachinonfarbstoff mit einer Anthrachinonkerngruppe mit mindestens einem
Substituenten aus einer durch Strahlung härtbaren Gruppe kann folgende
Formel besitzen:
worin die R-Gruppen R
11, R
12, R
13, R
14, R
15, R
16, R
17 und R
18 jeweils
unabhängig
ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Amino, Hydroxy, Halogen,
Nitro, carboxyliertem Alkalimetall, sulfatiertem Alkalimetall und
einer Hydrocarbylgruppe mit wahlweise einem oder mehreren Heteroatomen,
vorausgesetzt mindestens eine der Gruppen R
11 bis
R
18 besitzt zumindest eine ethylenisch ungesättigte,
durch Strahlung härtbare
Funktionalität.
-
Eine
oder zwei der R-Gruppen R11 bis R18 können
z. B. eine (Meth)acrylsäurefunktionalität aufweisen und
mindestens vier der R-Gruppen R11 bis R18 können
Wasserstoff sein.
-
Durch
Strahlung härtbare
Anthrachinonfarbstoffe mit einer Anthrachinonkerngruppe mit mindestens einem
Substituenten aus einer durch Strahlung härtbaren Gruppe lassen sich
durch Veresterungsreaktionen hydroxyfunktioneller Anthrachinonfarbstoffe
mit Monomeren vom Acrylsäuretyp
herstellen. Die zuvor erwähnten
dihydroxyfunktionellen Anthrachinonfarbstoffe, d. h. 1,5-Bis-((3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl)amino)-9,10-Anthracendion,
2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylester
und 1,5-Bis-((2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl)amino)-4,8-bis-((4-methylphenyl)thio)anthrachinon,
könnten
z. B. solchen Veresterungsreaktionen unterzogen werden, so dass
jeweils die folgenden Verbindungen entstehen:
worin
R
29, R
30, R
31, R
32, R
33 und R
34 gleich
oder verschieden und unabhängig
Wasserstoff oder ein wahlweise mit einem oder mehreren Substituenten
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus -OH, -NH
2,
-SH, -NO
2, -CN und Halogen substituiertes
C
1- bis C
6-Alkyl
sind.
-
Eine
erfindungsgemäße durch
Strahlung härtbare,
chromophorhaltige Verbindung kann mit Standardkomponenten einer
durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung, z. B. Standardkomponenten durch Strahlung härtbarer
Zusammensetzungen zur Beschichtung eines Kommunikationselementes,
z. B. eines Lichtleiters, eines Lichtleiterbandes oder einer Vielzahl
in Gruppen angeordneter Lichtleiter, oder Standardkomponenten durch
Strahlung härtbarer
Zusammensetzungen zur Bildung von Tinten oder Farbmittelgebinden
gemischt werden. Solche Komponenten können (1) mindestens eine nicht
chromophorhaltige, durch Strahlung härtbare Verbindung, (2) mindestens
einen Photoinitiator und/oder (3) mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel
einschließen.
-
Ein
spezielles Beispiel für
eine nicht chromophorhaltige, durch Strahlung härtbare Verbindung ist ein nicht
chromophorhaltiges, durch Strahlung härtbares Oligomer wie z. B.
ein Urethanoligomer mit (Meth)acrylatenden, z. B. eines der im Handel
von UCB Chemicals Corp. erhältlichen
aliphatischen Urethanacrylatverbindungen auf Polyetherbasis. Sie
werden unter der Bezeichnung EBECRYL vertrieben und schließen EBECRYL 230
ein. EBECRYL 230 ist ein difunktionelles aliphatisches Urethanacrylatoligomer
mit einem Polyethergrundgerüst.
-
Ein
weiteres Beispiel für
ein Urethanoligomer mit (Meth)acrylatenden sind die von Sartomer
erhältlichen
aliphatischen Urethanacrylatoligomere auf Polyesterbasis. Sie werden
unter der Bezeichnung CN966xxx vertrieben und schließen CN966J75,
ein difunktionelles aliphatisches Urethanacrylatoligomer mit einem
Polyestergrundgerüst,
ein. Diese Oligomere sind auch von der Henkel Corp. erhältlich,
die PHOTOMER-Produkte einschließlich PHOTOMER
6010 herstellt. Ein Polyesterpolyol, das zur Herstellung eines Urethanacrylatoligomers
auf Polyesterbasis verwendet werden kann, ist das von der Bayer
Corp. erhältliche
DESMOPHEN 2001 KS. Dieses Produkt ist ein Ethylenbutylenadipatdiol.
-
Alternativ
können
herkömmliche
Urethanacrylatoligomere durch Umsetzung eines Polyols, z. B. eines Diols,
mit einem multifunktionellen Isocyanat, z. B. einem Diisocyanat,
und anschließendes
Versehen der Enden mit einem hydroxyfunktionellen (Meth)acrylat
hergestellt werden.
-
Das
Polyol kann ein Polyol mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht
von etwa 200–10.000
sein, z. B. ein Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, Polycarbonatpolyol
und Kohlenwasserstoffpolyol.
-
Polyetherpolyole
können
Homopolymere oder Copolymere von Alkylenoxiden, z. B. C2-C5-Alkylenoxiden,
z. B. Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran und
3-Methyltetrahydrofuran, Homopolymere oder Copolymere der obigen
Alkylenoxide, die man durch Verwendung von C14-C40-Polyolen als Initiator erhält, z. B.
12-Hydroxystearylalkohol
und hydriertes Dimerdiol, und Addukte der obigen Alkylenoxide mit
Bisphenol-A oder hydriertem Bisphenol-A sein. Diese Polyetherpolyole
können
alleine oder in Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden.
-
Polyesterpolyole
können
z. B. Additionsreaktionsprodukte einer Diolkomponente und eines
Lactons, Reaktionsprodukte der Diolkomponente und einer mehrwertigen
Carbonsäure
und Additionsreaktionsprodukte von drei Komponenten – der Diolkomponente,
einer zweibasigen Säure
und des Lactons – sein.
Die Diolkomponente kann ein aliphatisches C2-C40-Diol mit niedrigem Molekulargewicht wie
z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Dipropylenglycol,
1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol,
3-Methyl-1,5-pentandiol, 2,4-Diethyl-1,5-pentandiol, 1,6-Hexanglycol,
Neopentylglycol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 12-Hydroxystearylalkohol
und hydriertes Dimerdiol und ein Alkylenoxid-addukt von Bisphenol-A
sein. Das Lacton kann z. B. ε-Caprolacton, δ-Valerolacton
und β-Methyl-δ-valerolacton
sein. Die mehrwertige Carbonsäure
kann z. B. eine aliphatische Dicarbonsäure wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und
Dodecan-1,10-dicarboxylsäure
und eine aromatische Dicarbonsäure
wie Hexahydrophthalsäure,
Tetrahydrophthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure und
Terephthalsäure
sein.
-
Polycarbonatpolyole
können
z. B. Polycarbonatdiole sein, die durch Umsetzung eines kurzkettigen
Dialkylcarbonats und einer aus den zuvor erwähnten Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen
und Diolkomponenten ausgewählten
Komponente wie 2-Methylpropandiol,
Dipropylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, Neopentylglycol,
1,5-Octandiol und 1,4-Bis-(hydroxymethyl)cyclohexan gewonnen werden.
Das kurzkettige Dialkylcarbonat kann ein C1-C4-Alkylcarbonat wie z. B. Dimethylcarbonat
und Diethylcarbonat sein.
-
Es
können
Polyole mit geringem Molekulargewicht verwendet werden. Beispiele
für Polyole
mit geringem Molekulargewicht sind Ethylenglycol, Propylenglycol,
Tripropylen-glycol, 1,3- oder 1,4-Butandiol, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol,
1,9-Nonandiol, 1,10-Dexandiol,
höhere
Fettsäurepolyole
und höhere
Kohlenwasserstoffpolyole wie Rizinusöl, Kokosnussöl, Monomyristine
(1-Monomyristin und 2-Monomyristin), Monopalmitine (1-Monopalmitin
und 2-Monopalmitin), Monostearine (1-Monostearin und 2-Monostearin),
Monooleine (1-Monoolein und 2-Monoolein),
9,10-Dioxystearinsäure,
12-Hydroxyricinoleylalkohol, 12-Hydroxystearylalkohol, 1,16-Hexadecandiol
(Juniperinsäure
oder ein Reduktionsprodukt von Thapsiasäure), 1,21-Henicosandiol, Chimylalkohol,
Batylalkohol, Selachylalkohol und Dimersäurediol.
-
Wie
zuvor erläutert,
können
die oben erwähnten,
zur Herstellung herkömmlicher
Oligomere mit (Meth)acrylatenden verwendeten Polyole mit chromophore
Gruppen enthaltenden Polyolen gemsicht und mit Isocyanaten zu farbigen
Oligomeren umgesetzt werden.
-
Ein
zur Bildung eines farbigen oder farblosen Monomers oder Oligomers
verwendetes Isocyanat kann z. B. ein aromatisches Polyisocyanat,
ein aromatisches aliphatisches Polyisocyanat, ein alicyclisches
Polyisocyanat oder ein aliphatisches Polyisocyanat sein. Das jeweils
ausgewählte
Isocyanat ist nicht durch das Molekulargewicht beschränkt. Es
kann ein sogenanntes Monomerisocyanat oder ein Oligomerisocyanat
sein.
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Beispiele
für die
aromatischen Polyisocyanate sind Diisocyanate wie m-Phenylendiisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenyldiisocyanat,
1,5-Naphthalindiisocyanat,
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
2,4- oder 2,6-Tolylendiisocyanat,
4,4'-Toluidindiisocyanat
und 4,4'-Diphenyletherdiisocyanat
sowie Polyisocyanate wie Triphenylmethan-4,4',4''-triisocyanat, 1,3,5-Triisocyanatbenzol,
2,4,6-Triisocyanattoluol und 4,4'-Diphenylmethan-2,2',5,5'-tetraisocyanat.
-
Beispiele
für die
aromatischen aliphatischen Polyisocyanate sind Diisocyanate wie
1,3-oder 1,4-Xyloldiisocyanat
oder Mischungen davon und 1,3- oder 1,4-Bis-(1-isocyanat-1-methylethyl)benzol
oder Mischungen davon sowie Polyisocyanate wie 1,3,5-Triisocyanatmethylbenzol.
-
Beispiele
für die
alicyclischen Polyisocyanate sind Diisocyanate wie 1,3-Cyclopentendiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocyanat,
1,3-Cyclohexandiisocyanat, 3-Isocyanatmethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat
(Isophorondiisocyanat oder IPDI), 4,4'-Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat)
(H12MDI oder DESMODUR W, erhältlich von
Bayer), Methyl-2,4-cyclohexandiisocyanat, Methyl-2,6-cyclohexandiisocyanat
und 1,3-oder 1,4-Bis-(isocyanatmethyl)cyclohexan
sowie Polyisocyanate wie 1,3,5-Triisocyanatcyclohexan,
1,3,5-Trimethylisocyanatcyclohexan, 2-(3-Isocyanatpropyl)-2,5-di(isocyanatmethyl)bicyclo(2.2.1)heptan,
2-(3-Isocyanatpropyl)-2,6-di(isocyanatmethyl)bicyclo(2.2.1)heptan,
3-(3-Isocyanatpropyl)-2,5-di(isocyanatmethyl)bicyclo(2.2.1)heptan,
5-(2-Isocyanatethyl)-2-isocyanatmethyl-3-(3-isocyanatpropyl)bicyclo(2.2.1)heptan,
6-(2-Isocyanatethyl)-2-isocyanatmethyl-3-(3-isocyanatpropyl)bicyclo(2.2.1)heptan,
5-(2-Isocyanatethyl)-2-isocyanatmethyl-2-(3-isocyanatpropyl)bicyclo(2.2.1)heptan
und 6-(2-Isocyanatethyl)-2-isocyanatmethyl-2-(3-isocyanatpropyl)bicyclo(2.2.1)heptan.
-
Beispiele
für die
aliphatischen Polyisocyanate sind Diisocyanate wie Trimethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat,
1,2-Propylendiisocyanat, 1,2-Butylendiisocyanat, 2,3-Butylendiisocyanat,
1,3-Butylendiisocyanat, 2,4,4- oder 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat und
2,6-Diisocyanatmethylcaproat sowie Polyisocyanate wie Lysinestertriisocyanat,
1,4,8-Triisocyanatoctan, 1,6,11-Triisocyanatundecan,
1,8-Diisocyanat-4-isocyanatmethyloctan, 1,3,6-Triisocyanathexan
und 2,5,7-Trimethyl-1,8-isocyanat-5-isocyanatmethyloctan.
-
Darüber hinaus
können
Derivate der obigen Polyisocyanate verwendet werden. Beispiele für die Derivate
sind ein Dimer, ein Trimer, Biuret, Allophanat, Carbodiimid, Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat
(als rohes MDI oder polymeres MDI bezeichnet), rohes TDI und ein
Addukt aus einer Isocyanatverbindung und einem Polyol mit niedrigem
Molekulargewicht.
-
Zwar
wurden verschiedene Polyisocyanate wie z. B. Diisocyanate offenbart,
doch es ist zu beachten, dass auch Monoisocyanate eingesetzt werden
können,
vorausgesetzt sie enthalten eine durch Strahlung härtbare funktionelle
Gruppe. Ein Beispiel für
ein Monoisocyanat mit einer durch Strahlung härtbaren Gruppe ist Meta-Isopropenyl-α,α-dimethylisocyanat.
-
„(Meth)acrylat" bedeutet Acrylat,
Methacrylat oder ein Gemisch davon.
-
Das
Reaktionsprodukt von Polyol und Polyisocyanat kann mit einem oder
mehreren hydroxyfuntkionellen (Meth)acrylaten umgesetzt werden.
Beispiele für
die hydroxyfunktionellen (Meth)acrylate sind 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat,
2-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
2-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat,
Pentandiolmono(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenyloxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyalkyl(meth)acryloylphosphat,
4-Hydroxycyclohexyl(meth)acrylat,
Cyclohexandimethanolmono(meth)acrylat, Neopentylglycolmono(meth)acrylat,
Trimethylolpropandi(meth)acrylat und Pentaerythritoltri(meth)acrylat.
Weitere Beispiele sind Verbindungen, die durch Additionsreaktion
einer glycidylgruppenhaltigen Verbindung und einer (Meth)acrylsäure gewonnen
werden können,
z. B. Alkylglycidylether und Glycidyl(meth)acrylat. Die obigen hydroxylgruppenhaltigen
(Meth)acrylate können
alleine oder in Kombination aus zwei oder mehreren eingesetzt werden.
-
Der
Molekulargewichtsbereich durch Strahlung härtbarer Oligomere ist nicht
speziell beschränkt,
variiert aber vorzugsweise zwischen 5000 und 25.000 MW, bezogen
auf die speziellen Vorgaben für
die Eigenschaften des erfindungsgemäßen primären, sekundären oder tertiären Überzugs.
-
In
der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung können
alle geeigneten freien Radikal-Photoinitiatoren verwendet werden.
Geeignete Photoinitiatoren vom freien Radikaltyp sind z. B. ein
Acylphosphinoxid-Photoinitiator, insbesondere ein Benzoyldiarylphosphinoxid-Photoinitiator.
Ein Beispiel für
geeignete Benzoyldiarylphosphinoxid-Photoinitiatoren ist 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid
(LUCERIN TPO, erhältlich
von BASF). Weitere Beispiele für
Photoinitiatoren vom freien Radikaltyp sind Hydroxycyclohexylphenylketon,
Hydroxymethylphenylpropanon, Dimethoxyphenylacetophenon, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanon-1,
1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on, 1-(4-Dodecylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on,
4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl-2-(2-hydroxy-2-propyl)keton,
Diethoxyphenyl-acetophenon, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphon, eine
Mischung aus (2,6-Dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on
sowie Mischungen davon. Viele davon werden unter den Bezeichnungen
IRGACURE® und
DAROCUR® von
Ciba Additives vertrieben.
-
Der
freie Radikal-Photoinitiator kann eine Mischung aus Phosphinoxid-Photoinitiatoren
sein, z. B. DAROCUR 4265 von Ciba Additives. Dieser spezielle Photoinitiator
ist eine Mischung aus 50 Gew.-% Diphenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinoxid
und 50 Gew.-% 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on.
Ein weiterer ist IRGACURE 1700 (ebenfalls von Ciba Additives), eine
Mischung aus Bis-(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid und 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on.
-
Der
Photoinitiator vom freien Radikaltyp kann in einer Menge von 10
Gew.-% oder weniger, z. B. von etwa 0,25 bis etwa 6 Gew.-%, z. B.
etwa 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt
werden.
-
Eine
adäquate
Härtung
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
wird durch das Vorliegen eines oder mehrerer reaktiver Verdünnungsmittel
begünstigt.
Das reaktive Verdünnungsmittel
kann auch als Lösungsmittel,
z. B. als Lösungsmittel
für das
Urethan-acrylatoligomer fungieren. Die Verwendung des reaktiven Verdünnungsmittels
erlaubt die Einstellung der Viskosität und damit eine Verbesserung
der Bearbeitbarkeit. Mit anderen Worten verhindert das reaktive
Verdünnungsmittel,
dass die Zusammensetzung zu viskos oder unflexibel wird, um sicherzustellen,
dass die Zusammensetzung für
ihre Anwendungszwecke, z. B. als primärer oder sekundärer Lichtleiterüberzug geeignet
bleibt.
-
Das
mono- oder difunktionelle reaktive Verdünnungsmittel kann z. B. eine
flüssige,
(meth)acrylatfunktionelle Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht
sein, z. B. die folgenden Di(meth)acrylate und monofunktionellen
(Meth)acrylate: Tridecylacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat,
Ethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat,
Tripropylengycoldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat,
Poly(butandiol)diacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, 1,3-Butylenglycoldiacrylat,
Tetraethylenglycoldiacrylat, Triisopropylenglycoldiacrylat, Triiso-propylenglycoldiacrylat,
ethoxyliertes Bisphenol-A-diacrylat
und Tetrahydrofurfurylacrylat (THFA). Ein weiteres Beispiel für ein reaktives
Verdünnungsmittel
ist N-Vinylcaprolactam. Weitere Beispiele sind die im Handel erhältlichen
Produkte von Sartomer, nämlich
SR 489 (ein Tridecylacrylat) und SR 506 (ein Isobornylacrylat).
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Die
erfindungsgemäßen durch
Strahlung härtbaren
Zusammensetzungen können
frei sein von nicht-reaktiven Verdünnungsmitteln wie Wasser oder
organischen Lösungsmitteln,
die nicht ethylenisch ungesättigt
sind.
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Wird
die durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung als primäre Überzugszusammensetzung
für Lichtleiter
eingesetzt, kann die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung einen
Haftvermittler enthalten. Beispiele für Haftvermittler sind säurefunktionelle
Materialien und organofunktionelle Silane. Das organofunktionelle
Silan kann z. B. ein aminofunktionelles Silan, ein acrylamidofunktionelles
Silan, ein mercaptofunktionelles Silan, ein allylfunktionelles Silan,
ein vinylfunktionelles Silan, ein methacrylatfunktionelles Silan
und ein acrylatfunktionelles Silan sein. Das organofunktionelle
Silan kann ein Mercaptoalkyltrialkoxylsilan, ein Methacryloxyalkyltrialkoxylsilan,
ein Aminoalkyltrialkoxylsilan, ein Vinyltrialkoxylsilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan,
3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyl-(γ-mercaptopropyl)triethoxysilan, β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan,
3-Vinylthiopropyltrimethoxysilan,
Vinyl-tris-(β-methoxyethoxy)silan,
Vinyltriacetoxysilan sowie eine Mischung davon sein. Ein spezieller
Trialkoxylsilan-Haftvermittler ist UCT 7840 KG von United Chemical
Technologies. Ein weiterer Haftvermittler ist KBM 803, ein 3-(Trimethoxysilyl)propylthiol
von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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Der
Haftvermittler, sofern vorliegend, kann in der primären Überzugszusammensetzung
in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, beispielsweise von
etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% und z. B. von etwa 1 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegen.
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Andere
Komponenten, die in der durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung verwendet
werden können,
sind z. B. Pigmente wie TiO2, Antioxidationsmittel
wie IONOL, ein 2,4,6-Tri-tert-butyl-4-methylphenol, erhältlich von
Aldrich, Verlaufmittel wie z. B. BYK331, ein Polysiloxan, erhältlich von
BYK-Chemie USA, Sensibilisierungsmittel wie z. B. Thioxanthon oder
Isopropylthioxanthon (ITX) und deren Derivate, Stabilisatoren und
Benetzungsmittel. Geeignete Mengen sind dem Fachmann bekannt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird ein durch Strahlung härtbares Monomer oder Oligomer
mit einer Chromophoreinheit nach einem Verfahren hergestellt, das
den Schritt der Herstellung eines Farbstoffkonzentrats bzw. einer
Vormischung umfasst. Das Farbstoffkonzentrat kann ein Lösungsmittel und
eine erfindungsgemäße chromophorhaltige
Verbindung umfassen, z. B. ein durch Strahlung härtbares Monomer oder Oligomer
mit einem erfindungsgemäßen Chromophormolekül.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
dient das Lösungsmittel
sowohl als Lösungsmittel als
auch als reaktives Verdünnungsmittel.
In der bevorzugtesten Ausführungsform
ist das als Lösungsmittel und
reaktives Verdünnungsmittel
dienende Lösungsmittel
Tetrahydrofurfurylacrylat (THFA).
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Insbesondere
lassen sich die chromophorhaltigen Verbindungen mit einer durch
Strahlung härtbaren Gruppe
bzw. die chromophorhaltigen Verbindungen mit funktionellen Gruppen,
die bei Umsetzung durch Strahlung härtbare Monomere oder Oligomere
mit erfindungsgemäßen Chromophoreinheiten
erzeugen, als Flüssigkeit
oder Pulver herstellen. Eine sogenannte „direkt acrylierte" chromophorhaltige
Verbindung kann z. B. in flüssiger
Form vorliegen. Diese Art Verbindung kann ohne weitere Einflussnahme
in Verbindung mit den anderen Komponenten, z. B. den nicht chromophorhaltigen
Monomeren und Oligomeren, dem Photoinitiator, dem reaktiven Verdünnungsmittel,
usw. verwendet werden, so dass die erfindungsgemäßen farbigen, durch Strahlung
härtbaren Überzüge, Farbmittel,
Tinten oder Druckzusammensetzungen entstehen.
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Liegt
die chromophorhaltige Verbindung jedoch in Pulverform vor, muss
sie vor Verwendung zur Bildung einer erfindungsgemäßen farbigen,
durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung in Lösung
gelöst
werden, und zwar ungeachtet dessen, ob die Verbindung bereits eine
durch Strahlung härtbare
Funktionalität
besitzt oder noch damit versehen werden muss. Bevor (oder wenn)
ein Pulver eines chromophorhaltigen Farbstoffes ohne eine durch
Strahlung härtbare
Funktionalität
mit z. B. einem Polyisocyanat umgesetzt und an seinen Enden mit
einer oder mehreren durch Strahlung härtbaren Gruppen, z. B. ethylenisch
ungesättigten
Gruppen, versehen wird, muss die Verbindung in Lösung gelöst werden.
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Nach
ausführlicher
Forschungsarbeit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass
eine pulverförmige
chromophorhaltige Verbindung am geeignetsten durch Einsatz von THFA
als kombiniertes Lösungsmittel
und reaktives Verdünnungsmittel
in Lösung
gelöst
werden kann. Der Einsatz von THFA hat mehrere Vorteile. THFA ist
beispielsweise durch Lichteinwirkung härtbar. Daher muss THFA vor
Zugabe der Lösung
zu der Überzugszusammensetzung
nicht aus der Lösung
entfernt werden. Werden zum Lösen
der chromophorhaltigen Verbindung in Lösung andere Lösungsmittel
wie Tetrahydrofuran (THF) verwendet, muss überschüssiges Lösungsmittel aus der Lösung entfernt
werden, bevor die Lösung
der Überzugszusammensetzung
zugegeben werden kann. Ansonsten können unerwünschte Eigenschaften in dem Überzug auftreten,
z. B. Blasenbildung. Als weiteres Beispiel für die vorteilhafte Verwendung
von THFA ist anzumerken, dass die Löslichkeit chromophorhaltiger
Verbindungen in THFA im Vergleich zur Löslichkeit in anderen acrylathaltigen Verbindungen
höher ist.
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Dementsprechend
wird in einem Verfahren zur Bereitstellung eines Farbstoffkonzentrats
ein Isocyanat, z. B. ein Diisocyanat, in THFA mit mindestens einer
Verbindung mit mindestens einer isocyanat-reaktiven Gruppe wie -OH,
-NH2 und -SH umgesetzt, wobei zumindest
ein Teil der Verbindung ein Chromophor, z. B. ein Anthrachinon-,
Methin- oder Azochromophor enthält.
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Die
chromophorhaltige Verbindung kann in einen Reaktor gefüllt werden,
der ein Isocyanat, einen Katalysator und THFA in einer Menge, die
ausreicht, eine Sättigung
der Lösung
mit der chromophorhaltigen Verbindung zu verhindern, enthält. Die
chromophorhaltige Verbindung kann z. B. über einen Zeitraum von etwa 30
bis 75 Minuten, vorzugsweise 60 Minuten in den Reaktor gefüllt werden,
wobei die Temperatur bei etwa 40°C
bis etwa 60°C,
vorzugsweise bei etwa 50°C
gehalten wird. Das Isocyanat kann in einer stöchiometrischen Menge, z. B.
in einer Menge von 2 Äquivalenten
Diisocyanat pro Äquivalent
der chromophorhaltigen Verbindung vorliegen. Der Katalysator kann
jeder geeignete Katalysator, z. B. Dibutylzinndilaurat sein. Sobald die
chromophorhaltige Verbindung in den Reaktor gefüllt worden ist, lässt man
die Reaktion z. B. über
einen Zeitraum von 120 bis 240 Minuten, vorzugsweise etwa 180 Minuten
bei einer konstanten Temperatur von 50°C ablaufen.
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Während eine
durch Strahlung härtbare
Verbindung mit (i) einer isocyanat-reaktiven Funktionalität und (ii)
einer durch Strahlung härtbaren
Funktionalität
wie beispielsweise einer ethylenisch ungesättigten Gruppe, z. B. einem
Acrylatmonomer, in den Reaktor gefüllt wird, wird die chromophorhaltige
Verbindung mit den Isocyanatenden durch Senkung der Temperatur auf
etwa 30°C
bis etwa 50°C,
vorzugsweise etwa 40°C
und Halten dieser Temperatur mit einer oder mehreren durch Strahlung
härtbaren
Gruppen versehen. Vorzugsweise wird der Reaktionslösung außerdem ein
Inhibitor zugesetzt. Die Reaktion wird durch Messung des Isocyanat-Peaks
bei 2270 cm–1 mittels
FTIR, einem im Stand der Technik bekannten Verfahren, bis zum Abschluss überwacht.
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Nach
Abschluss der Reaktion wird ein Farbstoffkonzentrat bzw. eine Vormischung
aus dem Lösungsmittel
und den durch Strahlung härtbaren
chromophorhaltigen Monomeren und/oder Oligomeren bereitgestellt. In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegen die durch Strahlung härtbaren
chromophorhaltigen Monomere und/oder Oligomere in dem Farbstoffkonzentrat
in einer Menge vor, die eine Chromophoreinheitenmenge von mehr als
5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, z. B. etwa 10 bis etwa 35 Gew.-%
liefert, wobei der jeweilige Gewichtsprozentsatz der Chromophoreinheit
durch Teilen des Gesamtgewichts der Gesamtmenge der Chromophoreinheiten
in den durch Strahlung härtbaren
chromophorhaltigen Monomeren und/oder Oligomeren durch das Gesamtgewicht
des Farbstoffkonzentrats berechnet wird (d. h. die Menge von z.
B. 15 Gew.-% Chromophoreinheit schließt das Gewicht eines möglicherweise
vorliegenden Urethans oder Acrylats nicht ein).
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Die
Herstellung eines Farbstoffkonzentrates bzw. einer Vormischung verleiht
eine erhöhte
Vielseitigkeit, wodurch die durch Strahlung härtbaren chromophorhaltigen
Monomere und/oder Oligomere in dem Farbstoffkonzentrat leichter
für eine
breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten
eingesetzt werden können.
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Die
verschiedenen erfindungsgemäßen Komponenten
wie beispielsweise das Farbstoffkonzentrat bzw. die Vormischung
können
z. B. unter Verwendung aller bekannten Gerätschaften zu einer farbigen,
durch Strahlung härtbaren Überzugszusammensetzung
gemischt werden; ein Lichtleiter kann nach jeder bekannten Lichtleiterherstellungstechnik
mit der Überzugszusammensetzung
beschichtet werden. In einer Ausführungsform umfasst eine durch
Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung
zur Bildung eines sekundären Überzugs
auf einem Lichtleiter weniger als 20 Gew.-%, beispielsweise weniger
als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, noch bevorzugter
weniger als 5 Gew.-%, z. B. 0,1 bis 10 Gew.-% des Farbstoffkonzentrates, bezogen
auf das Gesamtgewicht der durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung. Natürlich können auch
durch Strahlung härtbare Überzugszusammensetzungen
zur Bildung eines primären,
tertiären
oder sogar einzelnen Überzugs
auf einem Lichtleiter hergestellt werden; die Menge des Farbstoffkonzentrates
kann speziell auf den jeweiligen Endverwendungszweck zugeschnitten
sein. Es kann auch eine durch Strahlung härtbare Zusammensetzung bereitgestellt
werden, die einen Überzug
auf einer Vielzahl in Gruppen angeordneter Lichtleiter oder einem
Lichtleiterband bildet; die Menge des Farbstoffkonzentrates kann
auch hier speziell auf den jeweiligen Endverwendungszweck zugeschnitten
sein.
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Zu
den Techniken kann ein Ziehturm gehören, in dem eine vorgeformte
Glasstange zur Erzeugung einer dünnen
Glasfaser erwärmt
wird. Die Faser wird vertikal durch den Ziehturm gezogen und läuft dabei
durch eine oder mehrere Beschichtungsstationen, in denen die verschiedenen Überzüge aufgetragen
und in-line auf der soeben gezogenen Faser gehärtet werden. Die Beschichtungsstationen
können
jeweils ein Gesenk enthalten, dessen Austrittsöffnung so groß ist, dass
der jeweilige Überzug
in einer gewünschten
Dicke auf die Faser aufgetragen wird. In der Nähe der Stationen können jeweils Überwachungs-
und Messgeräte
vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der in der Station aufgetragene Überzug konzentrisch
und mit dem gewünschten
Durchmesser aufgetragen worden ist. Beispiele für Lichtleiterbeschichtungstechniken
sind die in den
US-Patenten Nr.
4,351,657 ,
4,512,281 ,
4,531,959 ,
4,539,219 ,
4,792,347 und
4,867,775 offenbarten Verfahren.
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Alternativ
können
die Zusammensetzungen mit dem Farbstoffkonzentrat bzw. der Vormischung
als farbiger Überzug
oder Farbmittelgebinde für
eine breite Palette anderer Substrate, z. B. Glas, Kunststoff, Keramik,
Metall, Textilien, Elektronik und Holz formuliert sein. Zusammensetzungen
mit dem Farbstoffkonzentrat bzw. der Vormischung können als Überzug oder
Farbmittelgebinde in der Druck- und Tintenindustrie eingesetzt werden,
wenn herkömmliche
Pigmente in einem durch Strahlung härtbaren, z. B. UV-härtbaren
Bindemittel durch Farbstoffmaterialien ersetzt werden sollen. Wie
aus den Anwendungszwecken von Lichtleitern ersichtlich, können weitere
Komponenten der Tinten oder Farbmittelgebinde andere durch Strahlung
härtbare
Monomere oder multifunktionelle, durch Strahlung härtbare Materialien,
Photoinitiatoren, Stabilisatoren, Tenside, usw. einschließen, um
die Viskosität
und Durchflusscharakteristiken für
den gewünschten
Anwendungszweck einzustellen.
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Die
Tinten, Überzüge oder
Farbmittelgebinde können
nach einer Reihe von Verfahren wie z. B. Druckverfahren wie Tiefdruck,
Tintenstrahldrucken, usw. auch auf andere Substrate als Lichtleiter
aufgetragen werden. In einer Ausführungsform umfasst die durch
Strahlung härtbare
Tinte oder das Farbmittelgebinde weniger als 60 Gew.-%, vorzugsweise
weniger als 40 Gew.-%, z. B. 0,1 bis 35 Gew.-% des Farbstoffkonzentrates,
bezogen auf das Gesamtgewicht der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung. Nach Beschichtung des Substrates mit der durch
Strahlung härtbaren
Zusammensetzung kann die Zusammensetzung durch Bestrahlung mit einer
ausreichenden Menge UV-Strahlung gehärtet werden. Die beschichtete
Faser kann z. B. mit UV-Strahlung in einer Menge von etwa 5 bis
1000 mJ/cm2 bestrahlt werden.
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Für eine weitere
detaillierte Beschreibung der Erfindung werden mehrere Beispiele
aufgeführt.
Insbesondere werden nachfolgend verschiedene Synthesebeispiele zur
Bildung farbiger, durch Strahlung härtbarer Verbindungen aufgeführt, die
sich zur Verwendung in einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung zur Beschichtung
von Lichtleitern und zur Bildung von Lichtleiterbandmatrizen eignen.
Es werden außerdem
Beispiele für
durch Strahlung härtbare
Zusammensetzungen, die die farbigen Verbindungen enthalten, aufgeführt. Schließlich wird
die beispielhafte Herstellung von Farbstoffkonzentraten aufgeführt, wobei
die Farbstoffkonzentrate dann auf die breite Palette der hierin
zuvor genannten Anwendungszwecke angewandt werden können.
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Beispiel 1 – Gelbes Oligomer
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202,89
g des gelben Farbstoffes REACTINTTM X15
von Milliken wurden tropfenweise einem Gemisch aus 67,44 g Isophorondiisocyanat
(IPDI) und Dibutylzinndilaurat zugegeben, das auf 40°C erwärmt worden war.
Durch Steuerung der Zugabegeschwindigkeit wurde dafür Sorge
getragen, dass die exotherme Reaktion 45°C nicht überstieg. Die Gesamtzugabezeit
betrug zwei Stunden. Nach der letzten Zugabe von IPDI wurden zur
Senkung der Viskosität
200 g 1,6-Hexandioldiacrylat (HDODA) als reaktives Verdünnungsmittel
zugegeben sowie 4,4 g des Inhibitors 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol. Dieses
Gemisch wurde zwei Stunden lang bei 40°C gehalten und anschließend tropfenweise
mit 35,24 g 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) versetzt, wobei die Temperatur
durch Steuerung der HEA-Zugabegeschwindigkeit unter 50°C gehalten
wurde. Eine Stunde nach der Zugabe war gemäß Beobachtung mittels FTIR
kein Isocyanat-Peak bei 2270 cm–1 nachweisbar.
Das entstandene Urethanacrylatoligomer-Reaktionsprodukt besitzt eine gelbe
Farbe.
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Beispiel 2 – Blaues Oligomer
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152,09
g des blauen Farbstoffes REACTINTTM X3LV
von Milliken wurden tropfenweise einem Gemisch aus 101,13 g Isophorondiisocyanat
(IPDI) und 2,98 g Dibutylzinndilaurat zugegeben, das auf 40°C erwärmt worden
war. Durch Steuerung der Zugabegeschwindigkeit wurde dafür Sorge
getragen, dass die exotherme Reaktion 45°C nicht überstieg. Die Gesamtzugabezeit
betrug zwei Stunden. Nach der letzten Zugabe von IPDI wurden zur
Senkung der Viskosität
200 g 1,6-Hexandioldiacrylat (HDODA) als reaktives Verdünnungsmittel
zugegeben sowie 2,03 g des Inhibitors 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol. Dieses
Gemisch wurde zwei Stunden lang bei 40°C gehalten und anschließend tropfenweise
mit 52,96 g 2-Hydroxyethylacrylat (HEA) versetzt, wobei die Temperatur
durch Steuerung der HEA-Zugabegeschwindigkeit unter 50°C gehalten
wurde. Zwei Stunden nach der Zugabe war gemäß Beobachtung mittels FTIR
kein Isocyanat-Peak bei 2270 cm–1 nachweisbar. Das
entstandene Urethanacrylatoligomer-Reaktionsprodukt besitzt eine
blaue Farbe.
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Beispiel 3 – Schwarzes Oligomer
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226,67
g des schwarzen Farbstoffes REACTINTTM X95AB
von Milliken wurden tropfenweise einem Gemisch aus 93,30 g Isophorondiisocyanat
(IPDI) und 2,74 g Dibutylzinndilaurat zugegeben, das auf 40°C erwärmt worden
war. Durch Steuerung der Zugabegeschwindigkeit wurde dafür Sorge
getragen, dass die exotherme Reaktion 45°C nicht überstieg. Die Gesamtzugabezeit
betrug etwa zwei Stunden. Nach der letzten Zugabe von IPDI wurden
zur Senkung der Viskosität
200 g 1,6- Hexandioldiacrylat
(HDODA) als reaktives Verdünnungsmittel
zugegeben sowie 2,38 g des Inhibitors 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol.
Dieses Gemisch wurde zwei Stunden lang bei 40°C gehalten und anschließend tropfenweise
mit 48,78 g 2-Hydroxyethylacrylat (HEA)
versetzt, wobei die Temperatur durch Steuerung der HEA-Zugabegeschwindigkeit
unter 50°C
gehalten wurde. Zwei Stunden nach der Zugabe war gemäß Beobachtung
mittels FTIR kein Isocyanat-Peak bei 2270 cm–1 nachweisbar.
Anschließend
wurde das Lösungsmittel
THF mittels Rotovap-Vakuumtechnik bei Raumtemperatur über einen
Zeitraum von 10 Stunden entfernt, bis ein Gewicht erreicht wurde,
das dem der ursprünglichen
Einsatzmenge (minus dem Lösungsmittel)
entsprach. Das entstandene Urethanacrylatoligomer-Reaktionsprodukt
besitzt eine schwarze Farbe.
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Nachfolgend
werden verschiedene flüssige Überzugszusammensetzungen
mit den farbigen, durch Strahlung härtbaren Oligomeren beschrieben.
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Beispiel 4 – Gelbe äußere Lichtleiter-Überzugszusammensetzung
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Durch
Kombination von 60 Gew.-% EBECRYLTM 4827,
einem aromatischen Urethandi-acrylatoligomer mit einem Molekulargewicht
von etwa 1500 von UCB Chemicals, 30 Gew.-% Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTA)
von UCB Chemicals, einem reaktiven Verdünnungsmittel, 6 Gew.-% des
gelben Urethanacrylatoligomer-Reaktionsproduktes
der in Beispiel 1 beschriebenen Synthese und etwa 4 Gew.-% DAROCURTM 4268, einem Photoinitiator, wurde eine
gelbe, durch ultraviolette Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung zur Bildung
eines farbigen äußeren Überzugs
hergestellt. Die Überzugszusammensetzung
wurde auf eine innere Überzugsschicht
aufgetragen und durch Bestrahlung der Zusammensetzung mit ultravioletter
Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches und einer geeigneten
Intensität
gehärtet,
so dass ein gelber äußerer Polymer-schutzüberzug entstand.
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Beispiel 5 – Blaue innere Lichtleiter-Überzugszusammensetzung
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Durch
Kombination von 60 Gew.-% EBECRYLTM 230,
einem aliphatischen Urethandiacrylatoligomer (Blockoligomer) mit
einem hohen Molekulargewicht von UCB Chemicals, 29 Gew.-% β-Carboxyethylacrylat (13-CEA)
von UCB Chemicals, einem monofunktionellen reaktiven Verdünnungsmittel,
6 Gew.-% des blauen Urethanacrylatoligomer-Reaktionsproduktes der
in Beispiel 2 beschriebenen Synthese und etwa 5 Gew.-% DARO-CURTM 4265, einem Photoinitiator, wurde eine
blaue, durch ultraviolette Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung zur
Bildung eines farbigen inneren Überzugs
hergestellt. Die Überzugszusammensetzung wurde
auf die Hülle
eines Lichtleiters aufgetragen und durch Bestrahlung mit ultravioletter
Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches und einer geeigneten
Intensität
gehärtet,
so dass ein blauer innerer Polymerschutz-überzug entstand.
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Beispiel 6 – Blaue äußere Lichtleiter-Überzugszusammensetzung
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Durch
Kombination von 60 Gew.-% EBECRYLTM 4827
(Blockoligomer), 30 Gew.-% TMPTA (einem reaktiven Verdünnungsmittel),
6 Gew.-% des blauen Urethanacrylatoligomer-Reaktionsproduktes der
in Beispiel 2 beschriebenen Synthese und etwa 4 Gew.-% DAROCURTM 4268 wurde eine blaue, durch ultraviolette
Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung
zur Bildung eines farbigen äußeren Überzugs
hergestellt. Die Überzugszusammensetzung
wurde auf den inneren Überzug
eines Lichtleiters aufgetragen, so dass nach dem Härten durch
Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches
ein blauer äußerer Polymerschutzüberzug entstand.
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Beispiel 7 – Blaue (tertiäre) Tintenüberzugszusammensetzung
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Durch
Kombination von 25 Gew.-% EBECRYLTM 4866,
einem mit 30 Gew.-% Tripropylenglycoldiacrylat verdünnten aliphatischen
Urethantriacrylat (TRPGDA) von UCB Chemicals, 25 Gew.-% TMPTA (einem reaktiven
Verdünnungsmittel),
35 Gew.-% des blauen Urethanacrylatoligomer-Reaktionsproduktes der
in Beispiel 2 beschriebenen Synthese, 10 Gew.-% Hexandioldiacrylat
(HDODA) (einem reaktiven Verdünnungsmittel)
und etwa 5 Gew.-% DAROCURTM 4268 wurde eine
blaue, durch ultraviolette Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung zur
Bildung eines farbigen tertiären Überzugs
hergestellt. Die Überzugszusammensetzung wurde
auf den äußeren Überzug eines
Lichtleiters aufgetragen und durch Bestrahlung mit ultravioletter
Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches gehärtet, so
dass ein blauer tertiärer
Polymerschutzüberzug entstand.
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Beispiel 8 – Blaues Urethanacrylat
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11,16
g Isophorondiisocyanat und 0,35 g Dibutylzinndilaurat wurden auf
50°C erwärmt. Zur
Lösung des
Anthracendions wurden 16,34 g 1,5-Bis-((2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl)amino)-4,8-bis-((4-methylphenyl)thio)anthrachinon
mit THF gemischt und der Reaktion langsam zugegeben. Die Reaktionstemperatur
wurde über
drei Stunden bei 50°C
gehalten. Die Temperatur wurde auf 40°C gesenkt und der Reaktion wurden 0,25
g 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol und 30 g 1,6-Hexandioldiacrylat
zugegeben. Anschließend
wurden tropfenweise 5,819 g 2-Hydroxyethylacrylat zugegeben. Durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR wurde die Reaktion abgeschlossen. Das THF wurde aus dem Gemisch
verdampft. Die entstandene Urethanacrylatverbindung besaß eine blaue
Farbe.
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Beispiel 9 – Blauer äußerer Lichtleiterüberzug
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Durch
Kombination von 65 Gew.-% EBECRYLTM 4827,
einem Urethanacrylatoligomer (Blockoligomer), 30 Gew.-% Tripropylenglycoldiacrylat
(TPGDA), einem reaktiven Verdünnungsmittel,
1 Gew.-% des blauen Urethanacrylatoligomer-Reaktionsproduktes der
in Beispiel 8 beschriebenen Synthese und etwa 4 Gew.-% DAROCURTM 4268, einem Photoinitiator, wurde eine
blaue, durch ultraviolette Strahlung härtbare Überzugszusammensetzung zur
Bildung eines farbigen äußeren Überzugs
hergestellt. Die Überzugszusammensetzung wurde
auf eine innere Überzugsschicht
aufgetragen und durch Bestrahlung der Zusammensetzung mit ultravioletter
Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches gehärtet, so
dass ein blauer äußerer Polymerschutzüberzug entstand.
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Beispiel 10 – Blauer innerer Lichtleiterüberzug
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Durch
Kombination von 65 Gew.-% EBECRYLTM 230,
einem Urethanacrylatoligomer, 29 Gew.-% β-CEA, einem monofunktionellen
reaktiven Verdünnungsmittel,
1 Gew.-% des blauen Urethanacrylat-Reaktionsproduktes der in Beispiel
8 beschriebenen Synthese und etwa 5 Gew.-% DAROCURTM 4265,
einem Photoinitiator, wurde eine blaue, durch ultraviolette Strahlung
härtbare Überzugszusammensetzung
zur Bildung eines farbigen inneren Überzugs hergestellt. Die Überzugszusammensetzung
wurde auf die Hülle
eines Lichtleiters aufgetragen und durch Bestrahlung mit ultravioletter
Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereiches gehärtet, so
dass ein blauer innerer Lichtleiterschutzüberzug entstand.
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Farbiges Lichtleiterband
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Mit
Bezug auf 2 wird ein typisches aufsplitbares
Lichtleiterband 22, bestehend aus zwei in einer Ebene liegenden
Gruppen 24a, 24b von Lichtleitern 21 dargestellt.
Beide Lichtleitergruppen sind jeweils von einer primären Matrix 26a, 26b umgeben,
die die Fasergruppen zusammenhalten. Die primären Matrizen 26a, 26b sind
jeweils von einer sekundären
Matrix 28 umschlossen. Die primären Matrizen 26a, 26b und/oder
die sekundäre
Matrix 28 können
gemäß der vorliegenden
Erfindung farbig sein. Ein Beispiel für eine farbige Matrix ist nachfolgend
beschrieben.
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Beispiel 11 – Blaue Bandmatrix
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Durch
Kombination von 6 Gew.-% des in Beispiel 2 beschriebenen blauen
Oligomerreaktionsproduktes, 60 Gew.-% EBECRYLTM 4866,
einem trifunktionellen Oligomer (Block-oligomer), 30 Gew.-% TMPTA
(einem reaktiven Verdünnungsmittel)
und 4 Gew.-% DAROCURTM 4268, einem Photoinitiator,
wurde eine Zusammensetzung zur Bildung einer blauen Lichtleiterbandmatrix
hergestellt. Die entstandene Zusammensetzung wurde nach üblichen
Auftragverfahren mittels eines Gesenks oder einer Auftragvorrichtung
auf in einer Ebene angeordnete Lichtleitergruppen aufgetragen. Die
Zusammensetzung wurde durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
eines geeigneten Wellenlängenbereiches
gehärtet,
so dass eine blaue Matrix auf den in einer Ebene angeordneten Lichtleitergruppen
entstand.
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Beispiel 12 – Gelbes reaktives Farbstoffkonzentrat
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Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
gelben Farbstoffverbindung hergestellt:
2 Äquivalente Isophorondiisocyanat
(IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tetrahydrofurfurylacrylat
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über einen
Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent 2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylesteranthrachinon
(gelber Farbstoff) versetzt. Das Tetrahydrofurfurylacrylatmonomer
diente als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung und
die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
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Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-stündigen
Reaktionszeitraumes lag gemäß Messung
mittels FTIR kein freies Isocyanat mehr in dem Gemisch vor.
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Das
entstandene gelbe Farbkonzentrat, das 15 Gew.-% der Chromophoreinheit,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Farbkonzentrates, enthielt (d.
h. die Menge von 15 Gew.-% Chromophoreinheit schließt das Urethan-
bzw. Acrylatgewicht nicht ein), wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden keine Feststoffe rückgewonnen.
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Beispiel 13 – Oranges reaktives Farbstoffkonzentrat
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Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
orangen Farbstoffverbindung hergestellt:
2 Äquivalente Isophorondiisocyanat
(IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tetrahydrofurfurylacrylat
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromo phoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über einen
Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent 2,5-Bis-(phenylamino)terephthalsäure-bis-(2-hydroxyethyl)esteranthrachinon
(oranger Farbstoff) versetzt. Das Tetrahydrofurfurylacrylatmonomer diente
als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungs-reaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lag gemäß Messung
mittels FTIR kein freies Isocyanat mehr in dem Gemisch vor.
-
Das
entstandene orange Farbkonzentrat, das 15 Gew.-% der Chromophoreinheit,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Farbkonzentrates, enthielt (d.
h. die Menge von 15 Gew.-% Chromophoreinheit schließt das Urethan-
bzw. Acrylatgewicht nicht ein), wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden keine Feststoffe rückgewonnen.
-
Beispiel 14 – Rotes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
roten Farbstoffverbindung hergestellt:
2 Äquivalente Isophorondiisocyanat
(IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tetrahydrofurfurylacrylat
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über einen
Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent 1,5-Bis-{(3-hydroxypropyl)amino}-9,10-anthracendion
(toter Anthrachinonfarbstoff) versetzt. Das Tetrahydrofurfurylacrylatmonomer
diente als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lag gemäß Messung
mittels FTIR kein freies Isocyanat mehr in dem Gemisch vor.
-
Das
entstandene rote Farbkonzentrat, das 15 Gew.-% der Chromophoreinheit,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Farbkonzentrates, enthielt (d.
h. die Menge von 15 Gew.-% Chromophoreinheit schließt das Urethan-
bzw. Acrylatgewicht nicht ein), wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden keine Feststoffe rückgewonnen.
-
Vergleichsbeispiel 1 – Gelbes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
gelben Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tripropylenglycoldiacrylat (TPGDA)
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylesteranthrachinon
(gelber Farbstoff) versetzt. Das Tripropylenglycoldiacrylatmonomer
diente als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen etwa 0,5 Äquivalente freies Isocyanat
vor.
-
Das
entstandene gelbe Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,6 Äquivalente
des festen Diolfarbstoffes (nicht umgesetzt) rückgewonnen. Die Reaktion war
aufgrund der fehlenden Löslichkeit
des gelben Anthrachinonfarbstoffes in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung
des TPGDA-Monomers nicht erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 2 – Oranges reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
orangen Farbstoffverbindung hergestellt:
2 Äquivalente Isophorondiisocyanat
(IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tripropylenglycoldiacrylat
(TPGDA) (Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,5-Bis-(phenylamino)terephthalsäure-bis-(2-hydroxyethyl)esteranthrachinon
(oranger Farbstoff) versetzt. Das Tripropylenglycoldiacrylatmonomer
diente als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungs-reaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mit FTIR etwa 0,2 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene orange Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2
Mikrometer absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,2 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen orangen Anthrachinonfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des orangen Diolfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des TPGDA-Monomers nicht
erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 3 – Rotes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
roten Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Tripropylenglycoldiacrylat (TPGDA)
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
1,5-Bis{(3-hydroxypropyl)amino}-9,10-anthracendion
(roter Anthrachinonfarbstoff) versetzt. Das Tripropylenglycoldiacrylatmonomer diente
als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mittels FTIR etwa 0,8 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene rote Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,6 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen roten Diolfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des roten Anthrachinonfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des TPGDA-Monomers nicht
erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 4 – Gelbes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
gelben Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und 2-Phenoxyethylacrylat (2-PEA)
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylesteranthrachinon
(gelber Farbstoff) versetzt. Das 2-Phenoxyethylacrylatmonomer diente als
Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen etwa 0,8 Äquivalente freies Isocyanat
vor.
-
Das
entstandene gelbe Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,5 Äquivalente
des festen Diolfarbstoffes (nicht umgesetzt) rückgewonnen. Die Reaktion war
aufgrund der fehlenden Löslichkeit
des gelben Anthrachinonfarbstoffes in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung
des 2-PEA-Monomers
nicht erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 5 – Oranges reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
orangen Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und 2-Phenoxyethylacrylat (2-PEA)
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,5-Bis-(phenylamino)terephthalsäure-bis-(2-hydroxyethyl)esteranthrachinon
(oranger Farbstoff) versetzt. Das 2-Phenoxyethylacrylatmonomer diente
als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungs-reaktion im Wesentlichen stoppen wurde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mittels FTIR etwa 0,8 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene orange Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2
Mikrometer absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,7 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen orangen Anthrachinonfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des orangen Diolfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des 2-PEA-Monomers nicht
erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 6 – Rotes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
roten Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und 2-Phenoxyethylacrylat (2-PEA)
(Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
1,5-Bis-{(3-hydroxypropyl)amino}-9,10-anthracendion
(roter Anthrachinonfarbstoff) versetzt. Das 2-Phenoxyethylacrylatmonomer diente
als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels FTIR
bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mittels FTIR etwa 0,8 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene rote Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,6 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen roten Diolfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des roten Anthrachinonfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des 2-PEA-Monomers nicht
erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 7 – Gelbes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
gelben Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Isobornylacrylat
(IBOA) (Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,2'-((9,10-Dihydro-9,10-dioxo-1,5-anthracendiyl)-bis-(thio))-bis-benzoesäure, 2-Hydroxyethylesteranthrachinon
(gelber Farbstoff) versetzt. Das Isobornylacrylatmonomer diente
als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen etwa 0,6 Äquivalente freies Isocyanat
vor.
-
Das
entstandene gelbe Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,6 Äquivalente
des festen Diolfarbstoffes (nicht umgesetzt) rückgewonnen. Die Reaktion war
aufgrund der fehlenden Löslichkeit
des gelben Anthrachinonfarbstoffes in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung
des IBOA-Monomers nicht erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 8 – Oranges reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
orangen Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Isobornylacrylat
(IBOA) (Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
2,5-Bis-(phenylamino)terephthalsäure-bis-(2-hydroxyethyl)esteranthrachinon
(oranger Farbstoff) versetzt. Das Isobornylacrylatmonomer diente als
Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam
zugesetzt, um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mittels FTIR etwa 0,4 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene orange Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1,2
Mikrometer absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,4 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen orangen Anthrachinonfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des orangen Diolfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des IBOA-Monomers nicht erfolgreich.
-
Vergleichsbeispiel 9 – Rotes reaktives Farbstoffkonzentrat
-
Gemäß dem nachfolgenden
Verfahren wurde ein reaktives Farbstoffkonzentrat mit einer funktionalisierten
roten Farbstoffverbindung hergestellt:
Zwei (2) Äquivalente
Isophorondiisocyanat (IPDI), 0,01 Mol Dibutylzinndilaurat und Isobornylacrylat
(IBOA) (Menge ausreichend für
eine ultimative Konzentration der Chromophoreinheit von 15 Gew.-%
in dem Farbkonzentrat) wurden in einen Reaktor gefüllt, mit
650 UpM gerührt
und auf 50°C
erwärmt.
Dann wurde der Reaktor über
einen Zeitraum von einer Stunde langsam mit einem (1) Äquivalent
1,5-Bis-{(3-hydroxypropyl)amino}-9,10-anthracendion
(roter Anthrachinonfarbstoff) versetzt. Das Isobornylacrylatmonomer
diente als Lösungsmittel
und erlaubte das Lösen
des Farbstoffes in der Lösung
und die Umsetzung mit dem Diisocyanat zur Bildung einer isocyanat-haltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung. Der Farbstoff wurde dem Reaktor langsam zugesetzt,
um die Lösung
nicht zu sättigen,
was die Urethanisierungsreaktion im Wesentlichen stoppen würde.
-
Nach
Abschluss der Farbstoffzugabe ließ man die Reaktion über einen
Zeitraum von 3 Stunden ablaufen, wobei die Temperatur bei 50°C gehalten
wurde. Nach dem 3-stündigen Reaktionszeitraum
wurde die Temperatur auf 40°C
gesenkt und der Reaktionslösung
wurden 0,02 Mol 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Inhibitor) zugesetzt.
Anschließend
wurde langsam ein (1) Äquivalent
2-Hydroxyethylacrylat zugegeben und mit dem Isocyanat der isocyanathaltigen,
farbstoffhaltigen Verbindung umgesetzt. Die Temperatur wurde bei
40°C gehalten
und das Gemisch 2 Stunden lang gerührt. Die Reaktion wurde durch
Messung des Isocyanat-Peaks bei 2270 cm–1 mittels
FTIR bis zum Abschluss überwacht.
Am Ende des 2-ständigen
Reaktionszeitraumes lagen gemäß Messung
mittels FTIR etwa 0,8 Äquivalente
freies Isocyanat vor.
-
Das
entstandene rote Farbkonzentrat wurde durch einen Filter (1 Mikrometer
absolut) filtriert. Aus dem Filter wurden etwa 0,7 Äquivalente
des nicht umgesetzten festen roten Diolfarbstoffes rückgewonnen.
Die Reaktion war aufgrund der begrenzten Löslichkeit des roten Anthrachinonfarbstoffes
in dem Reaktionsgemisch bei Verwendung des IBOA-Monomers nicht erfolgreich.