-
Diese
Erfindung betrifft strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzungen,
die im Hinblick auf niedrige Viskosität und Härtung zu einem Produkt mit
niedrigem Youngschen Elastizitätsmodul
formuliert wurden. Solche Zusammensetzungen können z.B. als Primärbeschichtungen
oder Pufferschicht auf optischen Fasern geeignet sein. Die Erfindung
betrifft auch eine optische Faser, die mit einem gehärteten Produkt
der Zusammensetzung beschichtet ist.
-
HINTERGRUND
-
Optische
Fasern für
die Datenübermittlung
umfassen eine Reihe von Fasern, wie z.B. Quarzglasfasern, Mehrkomponentenfasern
und Kunststofffasern. In der Praxis werden Quarzglasfasern aufgrund
ihres geringen Gewichts, des geringen Verlusts, der Haltbarkeit
und der hohen Übertragungskapazität in vielen
Anwendungen eingesetzt. Da die optischen Quarzglasfasern jedoch
sehr dünn
und für äußere Einwirkungen
anfällig sind,
werden Quarzglasfasern nach dem Schmelzspinnen im Allgemeinen mit
einer Primärbeschichtung
und einer Sekundärbeschichtung
zum Schutz der Primärbeschichtung
versehen. Die Primärbeschichtung
wird durch Auftragen eines härtbaren
Flüssigharzes
jenes Typs, der ein weiches gehärtetes
Produkt ergibt, und anschließende
Härtung
ausgebildet. Die Sekundärbeschichtung
wird durch Auftragen eines härtbaren
Flüssigharzes
jenes Typs, der ein hartes gehärtetes
Produkt ergibt, und anschließende
Härtung
ausgebildet.
-
Die
für das
Primärbeschichtungsmaterial
geforderten Eigenschaften umfassen einen niedrigen Youngschen Elastizitätsmodul
und dessen geringe Temperaturabhängigkeit
zur Verhinderung von Verlusten durch Mikrokrümmung aufgrund äußerer Spannungen
oder Temperaturänderungen,
Haltbarkeit in Bezug auf Hitzebeständigkeit und Wasserfestigkeit,
geringes Wasserabsorptionsvermögen,
geringe Wasserstoffbildung, hohen Brechungsindex sowie rasche Härtbarkeit
und niedrige Viskosität,
um die Ziehgeschwindigkeit optischer Fasern zwecks Produktivitätssteigerung
erhöhen
zu können.
Um diese Anforderungen erfüllen
zu können,
wurden bisher UV-härtbare Zusammensetzungen
auf Urethanacrylat-Basis vorgeschlagen. JP-B1-19694 und die japanischen
Patente Nr. 2.522.663 und 2.547.021 offenbaren z.B. flüssige UV-härtende Zusammensetzungen, die
ein Urethanacrylat-Oligomer, ein reaktives Monomer und einen Polymerisationsinitiator
umfassen. Diese Zusammensetzungen können jedoch einige der oben
erwähnten
Anforderungen, nämlich
niedrigen Youngschen Elastizitätsmodul
und gute Niedertemperatureigenschaften (geringe Temperaturabhängigkeit
des Youngschen Elastizitätsmoduls),
geringes Wasserabsorptionsvermögen
und niedrige Viskosität
nicht erfüllen, da
sie auf Urethanacrylat-Oligomeren von Urethanbindungen aufweisenden
Polyethern oder Polyestern basieren.
-
Zur
Reduktion des Youngschen Elastizitätsmoduls und Verbesserung der
Niedertemperatureigenschaften offenbaren die JP-B 4-29619, die der
US-A-4.496.210 entspricht, und die JP-A 61-21121 flüssige UV-härtende Zusammensetzungen,
die ein Siliconurethanacrylat verwenden, das ein organisches Polysiloxan enthält. Urethanbindungen
sind ebenfalls enthalten. Aufgrund der Strukturfaktoren von Urethanbindungen
(im Besonderen die Starrheit der Struktur und die Wasserstoffbrückenbindung
in der Urethanbindung) genügen diese
Zusammensetzungen einigen der oben erwähnten Anforderungen, nämlich geringem
Youngschen Elastizitätsmodul
und niedriger Viskosität,
nicht. Die in diesen Patenten beschriebenen Ausführungen schlagen vor, dass
das organische Polysiloxan auf ein Dimethylsiloxangerüst beschränkt wird,
das über
einen niedrigen Brechungsindex verfügt und mit reaktiven Monomeren
weniger verträglich
ist. Es ist dann schwierig, eine flüssige UV-härtende Zusammensetzung zu konzipieren,
welche die Sollwerte erreichen kann.
-
Die
US-A-4.972.005 der Erfinder beschreibt UV-härtende Zusammensetzungen, die
Acrylat-funktionelle Organopolysiloxane, die Phenylsiloxan-Einheiten
enthalten, zusammen mit (Meth)acrylaten mehrwertiger Alkohole als
Comonomere sowie Photoinitiator enthalten.
-
Die
Zusammensetzungen härten
zu Beschichtungsfilmen mit hoher Härte und Haltbarkeit, die als
z.B. für
Leiterplatten, integrierte Schaltungen, thermoplastische Substrate,
Glashülsen
und auch für
Hartüberzüge optischer
Fasern geeignet gelten.
-
JP-A-61/246277
beschreibt rasch härtende
Klebstoffe, die auf einem Polymer eines Acryl-Monomers, wie z.B.
Methacryloxypropylbis(trimethoxy)methylsilan, einem Acryl enthaltenden
Siloxan, wie z.B. Polydimethylsiloxan, und einem Polymerisationskatalysator,
wie z.B. t-Buo2Bz, basieren.
-
Das
Ziel ist es, neue und nützliche,
niederviskose, strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzungen
bereitzustellen, die zu Produkten mit niedrigem Youngschem Elastizitätsmodul
härten
und bei niedrigen Temperaturen nur geringfügige Veränderungen des Youngschen Elastizitätsmoduls
erfahren. Andere Aspekte sind die Herstellung solcher Zusammensetzungen,
ihre Verwendung als Beschichtungen, z.B. auf optischen Fasern, sowie
damit beschichtete optische Fasern.
-
Die
Erfindung betrifft strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzungen,
die ein (Meth)acrylgruppen enthaltendes Oligomer oder Polymer als
Hauptkomponente umfassen. Der Erfinder hat herausgefunden, dass bestimmte
Organopolysiloxane, die an jedem Ende der Molekülkette eine (Meth)acrylgruppe
aufweisen und zumindest 15 Mol-% aromatische Kohlenwasserstoffgruppen,
bezogen auf alle an Siliziumatome gebundenen organischen Gruppen,
enthalten, ohne Urethanbindung im Molekül vollkommen mit einem reaktiven
Monomer verträglich
sind und dass die resultierende strahlungshärtbare Flüssigharzzusammensetzung bei
Verwendung als Hauptkomponente niedrige Viskosität aufweist und zu einem Produkt
mit niedrigem Youngschem Elastizitätsmodul und hohem Brechungsindex
härtet.
Ein auf einem Organosiloxangerüst
basierendes Monomer mit einer ethylenisch ungesättigten Gruppe wird als reaktives
Monomer verwendet, und das gehärtete
Produkt erfährt
bei niedrigen Temperaturen geringe Änderungen des Youngschen Elastizitätsmoduls.
-
In
einem Aspekt stellt die Erfindung eine in Anspruch 1 dargelegte
strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzung
bereit.
-
NÄHERE ERKLÄRUNGEN;
-
BESCHREIBUNG
OPTIONALER UND BEVORZUGTER MERKMALE
-
(A) Urethan-freies (Meth)acrylgruppen-aufweisendes
Organopolysiloxan
-
Die
erste Komponente der erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren
Flüssigharzzusammensetzung
ist ein Organopolysiloxan, das an jedem Ende seiner Molekülkette eine
(Meth)acrylgruppe aufweist, zumindest 15 Mol-% aromatische Kohlenwasserstoffgruppen,
bezogen auf alle an Siliziumatome gebundenen organischen Substituenten,
enthält
und im Molekül
frei von Urethangruppierungen ist; insbesondere ein lineares Diorganopolysiloxan
mit zumindest 15 Mol-% aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen, bezogen
auf alle an Siliziumatome gebundenen organischen Substituenten (d.h.
substituierten oder unsubstituierten einwertigen Kohlenwasserstoffgruppen),
ausschließlich
der (Meth)acrylgruppen aufweisenden organischen Gruppen, die an
die Siliziumatome an beiden Enden der Molekülkette gebunden sind. In der
Beschreibung steht (Meth)acrylgruppe für Acrylgruppe und/oder Methacrylgruppe.
-
Dieses
Organopolysiloxan ist das Basispolymer der flüssigen Harzzusammensetzung
der Erfindung und ist im Grunde ein lineares Diorganopolysiloxan,
dessen Hauptkette aus Diorganopolysiloxan-Grundheinheiten besteht.
Es wird durch folgende allgemeine Formel (1) dargestellt.
-
-
Darin
ist R1 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe;
die R2, die gleich oder unterschiedlich
sein können,
sind substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei R2 zumindest
15 Mol-% aromatische Kohlenwasserstoffgruppen aufweist; m ist eine
ganze Zahl von 1 bis 5; und n ist eine ganze Zahl von 150 bis 1.200,
vorzugsweise bis 1.000.
-
Formel
(1) wird im Detail beschrieben. R1 ist ein
Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, obwohl unter Berücksichtigung
der Härtungsgeschwindigkeit,
wenn die Zusammensetzung Strahlung ausgesetzt wird, das Wasserstoffatom
bevorzugt wird. R2 stellt substituierte
oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis
10 Kohlenstoffatomen dar, vorzugsweise substituierte oder unsubstituierte
einwertige Kohlenwasserstoffgruppen ohne aliphatische ungesättigte Bindungen,
z.B. unverzweigte, verzweigte oder zyklische Alkylgruppen mit 1
bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
Arylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und Aralkylgruppen mit
7 bis 10 Kohlenstoffatomen. Beispiele für R2-Gruppen
sind Alkylgruppen, wie z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl,
Isobutyl, terf-Butyl,
Pentyl, Hexyl, Cyclohexyl, Octyl, Nonyl und Decyl; Arylgruppen,
wie z.B. Phenyl, Tolyl, Xylyl und Ethylphenyl; Aralkylgruppen, wie
z.B. Benzyl, β-Phenylethyl
und α-Methyl-β-phenylethyl;
und substituierte Vertreter dieser Gruppen, in denen manche der
Wasserstoffatome durch Halogenatome (z.B. F, Cl und Br) ersetzt
sind, typischerweise halogensubstituierte Alkylgruppen, wie z.B.
Chlormethyl, Bromethyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Hinsichtlich des
kommerziellen Aspekts werden Methyl- und Phenylgruppen bevorzugt.
Um den Brechungsindex der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu erhöhen, sollte
die Verträglichkeit
des Organopolysiloxans (A) mit dem Monomer (B), das zumindest eine
ethylenisch ungesättigte
Bindung pro Molekül
aufweist, als zweite Komponente der Zusammensetzung, insbesondere
einer Acrylverbindung, erhöht
werden. Zu diesem Zweck beträgt
die Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen, bezogen auf
die R2-Gruppen, zumindest 15 Mol-%, typischerweise
15 bis 50 Mol-%, insbesondere 15 bis 30 Mol-%. Beispiele für aromatische
Kohlenwasserstoffgruppen sind Arylgruppen, wie z.B. Phenyl, Tolyl,
Xylyl und Ethylphenyl, und Aralkylgruppen, wie z.B. Benzyl, β-Phenylethyl
und α-Methyl-β-phenylethyl,
wobei Arylgruppen wie Phenyl bevorzugt werden. Der Buchstabe m ist
eine ganze Zahl von 1 bis 5, insbesondere von 1 bis 3.
-
Das
Organopolysiloxan (A) weist einen oben erläuterten Polymersationsgrad
(n) auf; bei zu niedrigem n besitzt das gehärtete Produkt manchmal einen
weniger guten Youngsches Elastizitätsmodul und eine geringere
Bruchdehnung. Wenn n mehr als 1.200 beträgt, kann die Viskosität ansteigen,
und das Organopolysiloxan neigt zu geringerer Verträglichkeit
mit Monomer (B), was nicht geeignet ist. Insbesondere liegt der
Polymerisationsgrad (n) in einem Bereich von 150 bis 500.
-
Die
Organopolysiloxane (A) können
beispielsweise durch eine allgemein bekannte Säureäquilibrierungsreaktion synthetisiert
werden. Insbesondere werden sie durch eine Säureäquilibrierungsreaktion zwischen
einem Hexaorganodisiloxan, das eine (Meth)acrylgruppe aufweist,
mit verschiedenen zyklischen Polysiloxanen synthetisiert. Zur Erleichterung
der Synthese wird von diesen Disiloxanen Bis(acryloxymethyl)tetramethyldisiloxan
bevorzugt. Von den zyklischen Polysiloxanen werden zur Erleichterung
der Säureäquilibrierungsreaktion
Octamethylcyclotetrasiloxan, Hexamethylcyclotrisiloxan, 1,1-Diphenyl-3,3,5,5-tetramethylcyclotrisiloxan
und 1-Phenyl-1,2,2,3,3-pentamethylcyclotrisiloxan
verwendet.
-
(B) Ethylenisch ungesättigte Gruppen
enthaltende Verbindung
-
Komponente
(B) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
ist eine Verbindung mit zumindest einer ethylenisch ungesättigten
Gruppe pro Molekül.
Komponente (B) besitzt die Funktion, die Zusammensetzung vernetzen
oder härten
zu lassen, indem sie. mit dem (Meth)acryl-Gruppe enthaltenden Organopolysiloxan
der Komponente (A) reagiert; somit stellt sie eine Komponente dar,
die oft als reaktives Monomer oder Reaktivverdünner bezeichnet wird. Sie umfasst,
wie nachstehend näher
beschrieben wird, eine Verbindung der Formel (2). Andere Verbindungen
können
in Kombination damit eingesetzt werden. Beispiele sind N-Vinyl-Verbindungen
und Verbindungen mit einer Struktur, worin (Meth)acrylsäure durch
Amidierungs- oder Veresterungsreaktion an Verbindungen mit einer
Amino- oder Hydroxylgruppe gebunden sind. Es können beispielsweise folgende
monofunktionelle, difunktionelle und polyfunktionelle Verbindungen
verwendet werden.
-
Monofunktionelle Verbindungen:
-
Beispielhafte
N-Vinyl-Verbindungen sind N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam,
N-Vinylacetamid
und N-Vinylformamid. Beispielhafte Verbindungen mit einer Struktur,
worin (Meth)acrylsäure
durch Amidierungs- oder Veresterungsreaktion an Verbindungen mit
einer Amino- oder Hydroxylgruppe gebunden sind, sind Methoxyethylenglykol(meth)acrylat,
Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Nonylphenoxyethyl(meth)acrylat, Nonylphenoxypolyethylenglykol(meth)acrylat,
Nonylphenoxypolypropylenglykol(meth)acrylat, 3-Chlor-2-hydroxypropyl(meth)acrylat,
Phenoxyethyl(meth)acrylat, Phenoxypolypropylenglykol(meth)acrylat,
Butoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Alkyl(meth)acrylate, Cyclohexyl(meth)acrylat,
Tetrahydrofurfucryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat,
Cumylphenol(meth)acrylat, Cumylphenoxypolyethylenglykol(meth)acrylat,
Cumylphenoxypolypropylenglykol(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Dicyclopentadien(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropyl(meth)acrylat,
2-(Meth)acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphtalsäure, 3-Acryloyloxyglycerolmono(meth)acrylat,
2-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-1-(meth)acryloxy-3-(meth)acryloxypropan,
Polypropylenglykolmono(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat,
Poly-ε-caprolactonmono(meth)acrylat,
Dialkylaminoethyl(meth)acrylate, Glycidyl(meth)acrylat, Mono[2-(meth)acryloyloxyethyl]säurephosphat,
Trichlorethyl(meth)acrylat, 2,2,3,3-Tetrafluorpropyl(meth)acrylat,
2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutyl(meth)acrylat, Perfluoroctylethyl(meth)acrylat,
Dicyclopentenyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyloxyalkyl(meth)acrylate;
Tricyclodecanyl(meth)acrylat, Tricyclodecanyloxyethyl(meth)acrylat,
Tricyclodecanyloxyethyl(meth)acrylat, Isobornyloxyethyl(meth)acrylat
und Morpholin(meth)acrylat.
-
Als
monofunktionelle Verbindung, die eine ethylenisch ungesättigte Gruppe
aufweist, wird zumindest eine Acrylatverbindung eingesetzt, die
ein unverzweigtes oder verzweigtes Organopolysiloxan-Gerüst (d.h. eine
organische Siliciumverbindung) enthält, die durch folgende allgemeine
Formel (2) dargestellt ist. Die Verwendung dieser Acrylatverbindung
wird bevorzugt, da es bei niedrigen Temperaturen nur zu geringen Änderungen
des Youngschen Elastizitätsmoduls
kommt.
-
Darin
ist R1 ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe,
und a = 0 oder 1. Obwohl R1 ein Wasserstoffatom
oder eine Methylgruppe ist, wird unter Berücksichtigung der Härtungsgeschwindigkeit,
wenn die Zusammensetzung Strahlung ausgesetzt ist, das Wasserstoffatom
bevorzugt.
-
Difunktionelle Verbindungen:
-
Beispielhafte
difunktionelle Verbindungen sind das Di(meth)acrylat von 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3-hydroxypropionat,
Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglykoldi(meth)acrylat,
Polyethylenglykoldi(meth)acrylat, Propylenglykoldi(meth)acrylat,
Polypropylenglykoldi(meth)acrylat, 1,4-Butandioldi(meth)acrylat,
1,6-Hexandioldi(meth)acrylat,
Glykoldi(meth)acrylat, Neopentylglycerindi(meth)acrylat, Di(meth)acrylate
von Ethylenoxidaddukten von Bisphenol A, Di(meth)acrylate von Propylenoxidaddukten
von Bisphenol A, 2,2'-Di(hydroxyethoxyphenyl)propandi(meth)acrylat,
Tricyclodecandimethyloldi(meth)acrylat, Dicyclopentadiendi(meth)acrylat,
Pentandi(meth)acrylat und (Meth)acrylsäureaddukte von 2,2-Bis(glycidyloxyphenyl)propan.
-
Polyfunktionelle Verbindungen:
-
Beispielhafte
polyfunktionelle Verbindungen sind Trimethylolpropantri(meth)acrylat,
Trimethylolpropantrioxyethyl(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat,
Dipentaerythrithexa(meth)acrylat, Tris(acryloxymethyl)isocyanurat,
Tris(acryloxyethyl)isocyanurat, Tris(acryloxypropyl)isocyanurat,
Triallyltrimellithsäure
und Triallylisocyanurat.
-
Davon
werden die monofunktionellen Verbindungen bevorzugt, da die erfindungsgemäße Zusammensetzung
mit niedrigem Youngschen Elastizitätsmodul besonders für Primärbeschichtungen
auf optischen Fasern geeignet ist.
-
Die
eingemischte Menge der Verbindung mit zumindest einer ethylenisch
ungesättigten
Gruppe pro Molekül
(B) wird je nach Typ des (Meth)acrylgruppen enthaltenden Organopolysiloxans
(A) und der Verbindung (B), gewünschter
Viskosität
der Harzzusammensetzung und gewünschten
physikalischen Eigenschaften des gehärteten Produkts daraus bestimmt.
Die Wahl kann beispielsweise im Bereich von etwa 5 bis 200 Gewichtsteilen,
vorzugsweise etwa 10 bis 150, noch bevorzugter etwa 20 bis 100 Gewichtsteilen,
pro 100 Gewichtsteile des (Meth)acrylgruppen enthaltenden Organopolysiloxans
(A) liegen.
-
(C) Photopolymerisationsinitiator
-
Alle
allgemein bekannten Photopolymerisationsinitiatoren können verwendet
werden. Beispiele umfassen 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon,
Phenylacetophenondiethylketal, Alkoxyacetophenone, Benzylmethylketal,
Benzophenon und Benzophenonderivate wie 3,3-Dimethyl-4-methoxybenzophenon,
4,4-Dimethoxybenzophenon und 4,4-Diaminobenzophenon, Alkylbenzoylbenzoate,
Bis(4-dialkylaminophenyl)ketone, Benzyl und Benzylderivate wie Benzylmethylketal,
Benzoyl und Benzoinderivate wie Benzoinbutylmethylketal, Benzoinisopropylether,
2-Hydroxy-2-methylpropiophenon,
Thioxanthonderivate wie 2,4-Diethylthioxanthon und 2,4-Dichlorthioxanthon,
Fluoren, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1,2-benzyl-2-dimethylamino-1-(morpholinophenyl)-butanon-1
und Phosphinoxidderivate wie 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphospinoxid
und Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid.
-
Zur
raschen Härtung
werden von diesen Photopolymerisationsinitiatoren Phosphinoxidderivate
bevorzugt. Die Initiatoren können
allein oder als Gemisch zweier oder mehrerer eingesetzt werden.
Die eingesetzte Initiatormenge beträgt üblicherweise 0,01 bis 15 Gewichtsteile,
vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des
Gemischs der Komponenten (A) und (B).
-
In
der Harzzusammensetzung der Erfindung können, falls gewünscht, verschiedene
Additive, z.B. Stabilisatoren wie Antioxidantien und UV-Absorber,
organische Lösungsmittel,
Weichmacher, oberflächenaktive Stoffe,
Silanhaftvermittler, Titanhaftvermittler, Farbstoffe und organische
und anorganische Teilchen eingesetzt werden, sofern die Funktion
der Zusammensetzung geeignet ist.
-
Die
Harzzusammensetzung der Erfindung wird durch Einmischen der oben
beschriebenen Komponenten, Rühren
und Vermischen derselben hergestellt. Die Viskosität der Zusammensetzung
beträgt
aus praktischen Überlegungen
vorzugsweise 500 bis 10.000 Centipoise bei 25°C, um sie an die üblicherweise
herrschenden Herstellungsbedingungen von optischen Faserkernen anzupassen,
und insbesondere 500 bis 10.000 Centipoise bei 25°C, um sie
an Hochgeschwindigkeits-Herstellungsbedingungen anzupassen.
-
Wie
herkömmliche
Zusammensetzungen härtet
die flüssige
Harzzusammensetzung der Erfindung bei Aussetzung gegenüber Strahlung,
typischerweise UV-Strahlung. Die so gehärtete Beschichtung sollte einen Youngschen
Elastizitätsmodul
von bis zu 0,98 N/mm2 [0,1 kp/mm2] aufweisen, um die Kerne vor Mikrokrümmung aufgrund äußerer Spannungen
oder Temperaturänderungen
zu schützen.
Die Art der Strahlung, mit der die erfindungsgemäße Zusammensetzung gehärtet wird,
umfasst Infrarot-Strahlung,
sichtbare Strahlung und UV-Strahlung sowie ionisierende Strahlung,
wie z.B. Röntgenstrahlen,
Elektronenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen
und γ-Strahlen.
-
Die
strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzung
der Erfindung dient nicht nur als Beschichtung für optische Fasern, sondern
kann auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden, wie z.B.
als Formtrennbeschichtung, wasserabweisende Beschichtung, Schutzbeschichtung
und für
verschiedene Arten von Tinte und Farbe.
-
Die
strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzung
der Erfindung ist speziell für
Primärbeschichtungen
optischer Fasern geeignet. Sie wird direkt auf die optische Faser
aufgetragen, um eine Primärbeschichtung
zu bilden, auf die eine Sekundärbeschichtung
mit hohem Youngschem Elastizitätsmodul
aufgetragen wird. Die Sekundärbeschichtung
ist typischerweise eine UV-härtende
Urethanacrylat-Harzzusammensetzung. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann auch als Puffer oder Füller
für wasserfeste
Faserkabel und Untersee-Lichtleitereinheiten eingesetzt werden.
-
BEISPIELE
-
Beispiele
der Erfindung werden im Folgenden zur Veranschaulichung und nicht
als Einschränkung
angeführt.
Alle Teile sind Gewichtsteile.
-
Synthesebeispiel 1
-
Synthese eines Acrylgruppen
aufweisenden Organopolysiloxans (A)
-
Ein
Reaktor wurde mit 100 Teilen 1,3-Bis(acryloxymethyl)tetramethyldisiloxan,
1.960 Teilen Octamethylcyclotetrasiloxan und 4.582 Teilen 1,1-Diphenyl-3,3,5,5-tetramethylcyclotrisiloxan
beschickt. Bei 60°C
wurden 7 Teile Trifluormethansulfonsäure zugesetzt und eine 24-stündige Äquilibrierungsreaktion
durchgeführt. Das
Reaktionsgemisch wurde mit Natriumbicarbonat neutralisiert, mit
Aktivkohle behandelt und filtriert. Die flüchtigen Stoffe wurden bei 150°C und 5 mmHg
abdestilliert, was das unten angeführte Acrylgruppen aufweisende
Organopolysiloxan (A) ergab. Die Viskosität betrug 6.610 Centipoise bei
25°C und
der Brechungsindex 1,4835. Acrylgruppen
aufweisendes Organopolysiloxan (A):
-
Es
sei angemerkt, dass
-Einheiten und
-Einheiten in der Molekülkette statistisch
verteilt sind.
-
Synthese Beispiel 2
-
Synthese eines Acrylgruppen
aufweisenden Organopolysiloxans (B)
-
Ein
unten angeführtes
Acrylgruppen aufweisendes Organopolysiloxan (B) wurde wie in Synthesebeispiel
1 synthetisiert, wobei jedoch 100 Teile 1,3-Bis(acryloxymethyl)tetramethyldisiloxan,
3.430 Teile Octamethylcyclotetrasiloxan, 2.291 Teile 1,1-Diphenyl-3,3,5,5-tetramethylcyclotrisiloxan
und 6 Teile Trifluormethansulfonsäure eingesetzt wurden. Die
Viskosität
betrug 2.150 Centipoise bei 25 °C
und der Brechungsindex 1,4448. Acrylgruppen
aufweisendes Organopolysiloxan (B):
s = 180, t = 20
-
Es
sei angemerkt, dass
-Einheiten und
-Einheiten in der Molekülkette statistisch
verteilt sind.
-
Synthese einer Organosiloxanverbindung
(C) (einer Verbindung, die ein Organosiloxangerüst und eine ethylenisch ungesättigte Gruppe
enthält)
-
Ein
Reaktor wurde mit 652 Teilen Wasser, 327 Teilen Isopropylalkohol
und 47 Teilen 36%iger Salzsäure
beschickt und auf unter 5°C
abgekühlt.
Zu diesem Gemisch wurde ein Gemisch aus 218 Teilen Acryloxypropylmethyldimethoxysilan
und 434 Teilen Trimethylchlorsilan zugetropft, während die Reaktionslösung auf
unter 15°C
gehal ten wurde. Nach Beendigung der Zugabe wurde die Reaktionslösung 2 Stunden
lang gerührt.
Die obere Phase wurde abgetrennt. Die Lösung wurde anschließend mit
Wasser gewaschen, neutralisiert, über wasserfreiem Natriumsulfat
getrocknet, filtriert und destilliert, was die unten angeführte Organosiloxan-Verbindung
(C) als farblose, klare Flüssigkeit
ergab. Der Brechungsindex betrug 1,4185. Organosiloxan-Verbindung
(C):
-
Beispiele 1 bis 5 und
Vergleichsbeispiele 1–6
-
Strahlungshärtbare Flüssigharzzusammensetzungen
der Beispiele 1–5
und der Vergleichsbeispiele 1–6
wurden durch Vermischen eines Acrylgruppen aufweisenden Organopolysiloxans
mit einer ethylenisch ungesättigten
Gruppen aufweisenden Verbindung und einem Photopolymerisationsinitiator,
wie in Tabelle 1 angeführt,
hergestellt. Die Zusammensetzungen wurden mittels folgender Tests
auf ihre physikalischen Eigenschaften überprüft.
-
Jede
Harzzusammensetzung wurde in einer Dicke von 200 μm auf eine
Glasplatte. aufgetragen. Die Beschichtung wurde mit UV-Strahlung
einer Wellenlänge
von 350 nm in einer Dosis von 500 mJ/cm2 bestrahlt, was
eine gehärtete
Folie ergab.
-
Youngscher Elastizitätsmodul:
-
Nachdem
die gehärtete
Folie 24 Stunden lang bei 25°C
und 50 % r.L. konditioniert worden war, wurde der 2,5%-Zugelastizitätsmodul
unter folgenden Bedingungen gemessen: Lehrenabstand 25 mm; Ziehgeschwindigkeit
1 mm/min.
-
Zugfestigkeit und Bruchdehnung:
-
Nachdem
die gehärtete
Folie 24 Stunden lang bei 25°C
und 50 % r.L. konditioniert worden war, wurde unter folgenden Bedingungen
gemessen: Lehrenabstand 25 mm; Ziehgeschwindigkeit 50 mm/min.
-
Die
gehärtete
Folie wurde hinsichtlich ihres äußeren Erscheinungsbilds
visuell beurteilt und mit "0" bewertet, wenn sie
klar war, und mit "X" bewertet, wenn sie
weiß,
trüb und
delaminiert war.
-
-
Die
gehärteten
Folien der Vergleichsbeispiele 5 und 6 waren weiß, trüb und delaminiert und ihre
physikalischen Eigenschaften nicht messbar ("UM" in
Tabelle 1).
-
Es
wurde eine strahlungshärtbare
Flüssigharzzusammensetzung
mit niedriger Viskosität
beschrieben, die zu einem Produkt mit niedrigem Youngschen Elastizitätsmodul
härtet
und bei niedrigen Temperaturen geringere Veränderungen des Youngschen Elastizitätsmoduls
aufweist. Die Zusammensetzung eignet sich für Primärbeschichtungen optischer Fasern.
-
Obwohl
einige bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurden, können
gemäß obiger
Lehre zahlreiche Modifizierungen und Änderungen daran vorgenommen
werden.