DE69211515T2 - Wassrige beschichtungszusammensetzung für fasern - Google Patents
Wassrige beschichtungszusammensetzung für fasernInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft Imprägnier- oder Beschichtungszusammensetzungen für Fasern. Die Beschichtungszusammensetzungen gemäß der Erfindung sind insbesondere zum Beschichten kontinuierlicher Glasstränge zur Verwendung als Umwicklung auf einem optischen Faserkabel geeignet.
- Die Verwendung von Beschichtungszusammensetzungen auf Fasern ist wohlbekannt, und Beschichtungszusammensetzungen werden aus verschiedenen Gründen auf die Oberfläche von Fasern aufgetragen. Während Beschichtungszusammensetzungen im allgemeinen auf Fasern aufgetragen werden, um die Fasern während der auf ihre Herstellung folgenden Verarbeitung zu schützen, können in derartige Zusammensetzungen auch bestimmte Komponenten eingefügt sein, die Eigenschaften verleihen, die die Verwendung erleichtern.
- Derartige beschichtete Fasern sind beim Überziehen oder Einwickeln von Fasern oder Kabeln wie z. B. optischen Kabeln von Nutzen. Typischerweise werden Glasfasern als Umwicklung auf einem Kabel oder einer Faser verwendet, und typischerweise wird mittels eines extrudierten Überzugs ein Thermoplast auf einer Glasfaser verfestigt. Eine spezielle Schwierigkeit existiert hinsichtlich umwickelten Fasern. Verstärkungsgarne, die Wasser ansaugen, ermöglichen es, daß Wasser in ein optisches Kabel eindringt, wenn die Schutzhülle eines Kabels einmal eingeschnitten oder auf andere Weise verletzt wurde. Wasser, das auf solche Weise eindringt, kann die optischen Fasern dadurch beschädigen, daß es die Fasern direkt korrodiert, oder dadurch, daß es sie bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt durch Ausdehnung beim Gefrieren mechanisch zerdrückt.
- Die Erfindung schafft eine Aufschlämmung oder eine Beschichtungszusammensetzung zum Beschichten von Glasfasern, die als Umwicklung oder Beschichtung auf Kabeln oder Fasern von Nutzen ist. Die zusammensetzung dient zum Verringern oder Beseitigen von Wasser, das in einen beschichteten Glasstrang eingesaugt wird.
- Die Erfindung schafft eine wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung, die im wesentlichen, auf Gewichtsprozentbasis, aus folgendem besteht:
- Thermoplastisches Polyurethanlatex 2 - 50
- erstes härtbares Acryllatex 3 - 55
- Paraffinwachs-Emulsion oder zweites härtbares Acryllatex 0,5 - 10
- Wasser Rest,
- wobei die zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 1 bis 60 Gewichtsprozent aufweist.
- Die erfindungsgemäße zusammensetzung ist für jede Glasfaser verwendbar, die herkömmlicherweise bei der Verstärkung mittels Polymerharzen verwendet wurde. Der Begriff "Glasfasern", so wie er hier verwendet wird, soll Filamente bedeuten, die durch Ausziehen eines oder mehrerer Ströme geschmolzenen Glases hergestellt wurde, und auf Stränge, wie sie dann hergestellt werden, wenn derartige Glasfaserfilamente bei der Herstellung gesammelt werden. Der Begriff soll auch Garne und Schnüre betreffen, die dadurch hergestellt werden, daß mehrere Stränge zusammengeführt und/oder miteinander verdrillt werden, und er soll sich auf gewebte und nicht gewebte Tücher beziehen, die aus derartigen Glasfasersträngen, -garnen oder -schnüren hergestellt sind. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Beschichtungszubereitung bei herkömmlich verfügbaren Fasern verwendbar.
- Glasfasern, die als Eingangsstoff bei einem On-line- oder Off-line-Prozeß verwendet werden, können mit jeder herkömmlich bekannten Appretierzusammensetzung, wie sie dem Fachmann wohlbekannt ist, appretiert sein. Die einzelnen beim Ausführen der Erfindung verwendeten Komponenten sind im Handel verfügbar und können so einfach beim Herstellen der die Merkmale der Erfindung verkörpernden Zubereitungen miteinander vermischt werden.
- Vorzugsweise besteht die wässrige Beschichtungszusammensetzung im wesentlichen, auf Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden:
- Thermoplastisches Polyurethanlatex 4 - 40
- erstes härtbares Acryllatex 5 - 53
- Paraffinwachs-Emulsion oder zweites härtbares Acryllatex 0,6 - 7
- Wasser Rest,
- wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 1 bis 52 Gewichtsprozent aufweist.
- Bei einer bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung besteht die wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung im wesentlichen, auf Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden:
- Thermoplastisches Polyurethanlatex 20 - 35
- erstes härtbares Acryllatex 25 - 45
- Paraffinwachs-Emulsion oder zweites härtbares Acryllatex 3- 5
- Wasser Rest, wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent aufweist.
- Besonders geeignete wässrige Emulsionen von Polyurethanpolymeren sind als "Rucothane "-Latexe bezeichneten, mit den Bezeichnungen 2010L, 2020L, 2030L, 2040L, 2050L und 2060L. Diese Materialien sind von Ruco Division, Hooker Chemical Corporation, New York erhältlich. Diese Materialien sind thermoplastische Urethanlatexe mit verschiedenen Teilchengrößen eines aliphatischen Isocyanats mit hohem Molekulargewicht, das auf einem thermoplastischen Elastomer in einer Wasserdispersion basiert. Die Rucothane-Latexe basieren auf aliphatischen Komponenten, und sie verfügen über einen Anteil polymerer Feststoffe in stabilen Emulsionen im Bereich von 55 - 65 Gewichts-%. Die Rucothane-Latexe verfügen über eine Brookfield-Viskosität RVF4 in Centipoise bei 2 RPM im Bereich von ungefähr 7000 für die Latexe 2060L und 2030L bis zu 25.000 für das Latex 2020L. Ein anderes Beispiel eines herstellbaren Polyurethanpolymers ist ein solches, das aus dem aliphatischen oder alicyclischen Isocyanat herstellbar ist, das unter der Handelsbezeichnung "Hylene W" von E. I. DuPont de Nemours and Co. verfügbar ist.
- Die härtbaren Acryllatexe umfassen verschiedene Acrylate, die Ester der Acryl- oder Methacrylsäure sind, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Butylacrylat und dergleichen. Die Acrylatlatexe umfassen auch Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, Isobornylacrylat, Acrylsäure und Dicyclopentenylacrylat, wie auch 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat und 2-Hydroxyethylacrylat.
- Die Paraffinwachs-Emulsionen umfassen in Wasser lösliche, emulsifierbare und dispergierbare Wachse. Das Wachs kann jedes geeignete Wachs sein, das aus pflanzlichen Wachsen wie Carnaubawachs, Japan, Myrtenwachs, Candelillawachs und dergleichen; tierischen Wachsen wie Bienenwachs, Chinawachs, hydriertem Spermölwachs und dergleichen; mineralischen Wachsen wie Ozokerit, Montanwachs, Ceresinwachs und dergleichen; und Synthesewachsen wie Alkylenen wie Polyethylenen, Polyethylenglycolen, Polyethylenestern, Chlornaphthalenen, Sorbitalen; Polychlortrifluorethylenen; Erdölwachsen wie Paraffin, mikrokristallinen Wachsen und dergleichen ausgewählt ist. Die Wachse sind vorzugsweise solche mit hohem Ausmaß an Kristallinität und die aus einer Paraffinquelle ausgewählt sind und die am bevorzugtesten mikrokristalline Wachse sind. Mikrokristalline Wachse sind im allgemeinen Paraffine mit verzweigter Kette mit einer Kristallstruktur, die viel kleiner als die bei einem normalen Wachs ist und die auch viel höhere Viskosität aufweisen, und sie werden dadurch erhalten, daß Behältersümpfe, Raffineriereste und andere Erdöl-Abfallerzeugnisse entwachst werden.
- Die wässrige Beschichtungszusammensetzung kann bei herkömmlichen Off-line- oder In-line-Prozessen auf kontinuierliche Glasfaserstränge aufgetragen werden. Beim In-line-Prozeß wird die Beschichtung beim Faserherstellvorgang als Appretur aufgetragen. Beim Off-line-Prozeß wird ein Bündel eingegebener Glasfaserstränge durch ein Imprägnierbad gezogen, das die wässrige Beschichtungszusammensetzung enthält. Die überschüssige Beschichtungszusammensetzung wird durch eine Abstreifdüse entfernt. Das sich ergebende naß-imprägnierte oder beschichtete Bündel wird auf herkömmliche Weise getrocknet. Die beschichteten Glasstränge können durch irgendeinen, dem Fachmann zum Entfernen einer erheblichen Menge an Wasser bekannten Prozeß bei erhöhter Temperatur in einem Ofen getrocknet werden. Sie können auch unter Verwendung eines dielektrischen Ofens getrocknet werden.
- Bei einem Prozeß wird ein Wickelkörper dadurch hergestellt, daß der trockene oder nahezu trockene Strang auf einer Wikkeleinrichtung aufgenommen wird. Der Wickelkörper verfügt typischerweise über 5 - 20 Gewichtsprozent an Restfeuchtigkeit. Dann wird weitere Feuchtigkeit dadurch entfernt, daß der Wickelkörper ofengetrocknet wird.
- Die beschichtete Glasfaser ist als Umwicklung auf irgendeiner Art von Kabel oder auf einem faseroptischen Kabel von besonderem Nutzen. Es wird auch erwogen, daß die beschichtete Glasfaser bei irgendeinem einer Anzahl von Verstärkungserzeugnissen verwendet werden kann. Die beschichtete Glasfaser wird auf dem Fachmann bekannte Weise um ein Kabel oder eine Faser gelegt.
- Eine mit der erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungszusammensetzung beschichtete Glasfaser ist herkömmlich beschichteten oder auf andere Weise appretierten Fasern, wie sie derzeit verfügbar sind, überlegen, da die beschichteten Glasfasern einen in wünschenswerter Weise höheren Beschikkungsgehalt an Thermoplastpulver enthalten. Der beschichtete Glasstrang ist flexibel und kann so leicht wie herkömmlich appretierte Glasfasern verarbeitet werden.
- Es wird auch erwogen, daß ein derartiges überzogenes Kabel eine Sekundärbeschichtung aufweisen kann oder es mit einem Extrudat irgendeiner Art eines Thermoplasts zusätzlich überzogen ist, so daß der Thermoplast auf den Glasfasern nicht nur mit entsprechendem Thermoplast verschmilzt, sondern auch völlig mit dem sekundären Thermoplastüberzug verbunden wird. Dies erzeugt dann eine beschichtete Glasfaser, die sich sowohl als Zug- als auch als Druckteil verhält.
- Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
- Beschichtungszusammensetzungen wurden aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
- Nachdem Stränge beschichtet und geeignet ausgehärtet waren, wurden von den Wickelkörpern zufällig ausgewählte Stücke von 60 cm (24 Zoll) abgeschnitten, über einem Gemisch aus Wasser, Pyranin (Mobay Chemical) und dem Indikatorfarbstoff Methylenblau so aufgehängt, daß gerade das Ende des jeweiligen Strangs in das Wasser eintauchte.
- Das Ansteigen des Wassers in den Strang wurde mit verschiedenen Zeitintervallen mittels eines Maßstabs bei Ultraviolettlicht gemessen. Die Ausgangsdaten wurden als "Ansauglänge" über "Zeit in Minuten" aufgetragen. Die Markierung "200 min" lag jenseits von 24 - 48 Stunden des Ansaugens. Das Ansaugen verringerte sich bei langen Ansaugzeiten von ungefähr 11,4 cm (4,5 Zoll) auf im Mittel 2 cm (0,77 Zoll). Dies steht im Vergleich zu den Werten bei einem gekauften Vergleichserzeugnis, das ein Ansaugen von ungefähr 2,5 cm (1 Zoll) bis über 8,9 cm (3,5 Zoll) zeigte (abhängig davon, wo die Probe innerhalb des Wickelkörpers entnommen wurde), mit einem Mittel von ungefähr 3,9 cm (1,53 Zoll) bei langen Aussetzungszeiten im Farbstoffbad. Das neue Imprägniermittel verringert die Höhe stark, mit der Wasser in einen Strang eingesaugt wird.
Claims (9)
1. Wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung,
die im wesentlichen, auf Gewichtsprozentbasis, aus dem
Folgenden besteht:
Thermoplastisches Polyurethanlatex 2 - 50
erstes härtbares Acryllatex 3 - 55
Paraffinwachs-Emulsion oder
zweites härtbares Acryllatex 0,5 - 10
Wasser Rest,
wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 1 bis
60 Gewichtsprozent aufweist.
2. Wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung
nach Anspruch 1, die im wesentlichen, auf
Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden besteht:
Thermoplastisches Polyurethanlatex 4 - 40
erstes härtbares Acryllatex 5 - 53
Paraffinwachs-Emulsion oder
zweites härtbares Acryllatex 0,6 - 7
Wasser Rest,
wobei die zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 1 bis
52 Gewichtsprozent aufweist.
3. Wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung
nach Anspruch 1, die im wesentlichen, auf
Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden besteht:
Thermoplastisches Polyurethanlatex 20 - 35
erstes härtbares Acryllatex 25 - 45
Paraffinwachs-Emulsion oder
zweites härtbares Acryllatex 3- 5
Wasser Rest,
wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 20 bis
40 Gewichtsprozent aufweist.
4. Wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung
nach Anspruch 1, die im wesentlichen, auf
Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden besteht:
Thermoplastisches Polyurethanlatex 23
erstes härtbares Acryllatex 31
Paraffinwachs-Emulsion oder
zweites härtbares Acryllatex 4
Wasser 42
wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 30
Gewichtsprozent aufweist.
5. Wässrige Beschichtungs- und Imprägnierzusammensetzung
nach Anspruch 1, die im wesentlichen, auf
Gewichtsprozentbasis, aus dem Folgenden besteht:
Thermoplastisches Polyurethanlatex 31
erstes härtbares Acryllatex 41
Paraffinwachs-Emulsion oder
zweites härtbares Acryllatex 5
Wasser 23
wobei die Zusammensetzung einen Feststoffgehalt von 40
Gewichtsprozent aufweist.
6. Wässrige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, die aus dem Polyurethanlatex, dem ersten Acryllatex und
der Paraffinwachs-Emulsion besteht.
7. Anzahl flexibler Filamente, wobei zumindest ein Teil
der Oberfläche der Filamente mit einem Rest beschichtet ist,
der dadurch hergestellt wurde, daß Wasser aus einer
wässrigen Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6
verdunstet wurde.
8. Anzahl flexibler Elemente nach Anspruch 7, wobei die
Filamente aus Glas bestehen.
9. Optisches Fasermaterial mit einer Schicht aus
Verstärkungsmaterial, die eine optische Faser im wesentlichen
bedeckt, wobei das Verstärkungsmaterial kontinuierliche
Filamente enthält, die mit einem Rest beschichtet sind, der
dadurch hergestellt wurde, daß Wasser aus einer wässrigen
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verdunstet
wurde.
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