JP2020513469A - 低弾性率および高臨界応力を有するファイバコーティング - Google Patents
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- C08G2115/00—Oligomerisation
- C08G2115/02—Oligomerisation to isocyanurate groups
Abstract
低いヤング率、高い引裂強度、及び/又は高い臨界応力を有するファイバコーティングは、イソシアネート、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールから形成されたオリゴマー材料を含むコーティング組成物を用いて実現される。該オリゴマー材料は、ポリエーテルウレタンアクリレートと二付加化合物とを含む。オリゴマー材料の形成に用いられる反応混合物は、n:m:pのイソシアネート:ヒドロキシアクリレート:ポリオールのモル比を含み、ここで、pが2の場合、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは、1.50n−3から2.50n−5の範囲である。n:m:p比を制御することにより、硬化時に、高い臨界応力、高い引裂強度、および引裂強度のヤング率に対する高い比を有する、コーティングおよび硬化生成物をもたらす組成物を生じる。
Description
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、2016年11月8日出願の米国仮特許出願第62/419,154号の米国法典第35編特許法119条に基づく優先権の利益を主張する。
本開示は、低いヤング率および高い臨界応力を有するファイバコーティングに関する。より詳細には、本開示は、低いヤング率および高い臨界応力を有するファイバコーティングをもたらす、放射線硬化性コーティング組成物に使用するためのオリゴマーに関する。
光ファイバを通る光の透過率は、ファイバに塗布されたコーティングの特性に大きく依存する。コーティングは、典型的には、一次コーティングおよび二次コーティングを含み、ここで、二次コーティングは一次コーティングを取り囲み、一次コーティングはファイバのガラス導波(コア+クラッド)部分と接触している。二次コーティングは一次コーティングよりも硬い(ヤング率がより高い)材料であり、ファイバの加工や取扱い中に生じる磨耗または外力によって生じる損傷からガラス導波路を保護するように設計される。一次コーティングは、より柔らかい(ヤング率が低い)材料であり、二次コーティングの外面に印加される力によって生じる応力を緩和または消散するように設計される。一次層内の応力の消散は、該応力を減衰させ、ガラス導波路に達する応力を最小に抑える。一次コーティングは、ファイバを曲げるときに生じる応力を消散させるのに特に重要である。ファイバ上のガラス導波路に伝達される曲げ応力は、ガラス導波路の屈折率プロファイルに局所的な摂動を生じさせることから、最小限に抑える必要がある。局部屈折率摂動は、導波路を透過した光に強度損失を生じる。応力を消散させることによって、一次コーティングは、曲げによって誘起される強度損失を最小限に抑える。
曲げ損失を最小限に抑えるためには、ヤング率がますます低くなる一次コーティング材料を開発することが望ましい。1MPa未満のヤング率を有するコーティング材料が好ましい。しかしながら、一次コーティングのヤング率が低下すると、一次コーティングは、ファイバの製造プロセス中、若しくはファイバの設置または配備中に損傷を受けやすくなる。ファイバコーティングプロセス中、または製造後のファイバの取扱いおよび構成プロセス(例えば、剥ぎ取り、ケーブル敷設、および接続作業)中に発生する熱的および機械的応力は、一次コーティングにおける欠陥の形成を生じさせる可能性がある。一次コーティング材料のヤング率が低下するにつれて、一次コーティングにおける欠陥形成は、より問題となる。低いヤング率を有し、さらにファイバの製造および取扱い中の応力誘起性の欠陥形成に対して耐性のある一次コーティング材料が必要とされている。
本開示は、コーティングおよび硬化生成物の形成に使用するための材料を提供する。該材料は、低いヤング率、高い引裂強度、および高い臨界応力を特徴とする。該材料は、光ファイバの一次コーティングとして使用することができる。一次コーティングは、良好なマイクロベンド性能をもたらし、ファイバコーティングプロセスおよび取扱い作業中の欠陥形成に対して耐性である。
本開示は、
組成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物に及ぶ。
組成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物に及ぶ。
ある実施形態では、組成物は、反応生成物を形成し、該反応生成物は、
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む、オリゴマー材料
を含む。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む、オリゴマー材料
を含む。
本開示は、
オリゴマー材料の製造方法であって、
ジイソシアネート化合物をヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、およびポリオール化合物と反応させる工程;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物は、それぞれ、モル比n:m:pで提供され、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
方法に及ぶ。
オリゴマー材料の製造方法であって、
ジイソシアネート化合物をヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、およびポリオール化合物と反応させる工程;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物は、それぞれ、モル比n:m:pで提供され、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
方法に及ぶ。
本開示は、
ファイバコーティング組成物において、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、該組成物が、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、及び前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
光開始剤と、
を含む、ファイバコーティング組成物に及ぶ。
ファイバコーティング組成物において、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、該組成物が、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、及び前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
光開始剤と、
を含む、ファイバコーティング組成物に及ぶ。
ある実施形態では、ファイバコーティング組成物の反応生成物は、
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む、オリゴマー材料を含む。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む、オリゴマー材料を含む。
本開示は、
組成物の硬化生成物において、該組成物が、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシアクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
光開始剤と、
を含む、組成物の硬化生成物に及ぶ。
組成物の硬化生成物において、該組成物が、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシアクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
光開始剤と、
を含む、組成物の硬化生成物に及ぶ。
ある実施形態では、硬化生成物の反応生成物は、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]、
を含む。
本明細書は、
放射線硬化性光ファイバコーティング組成物において、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
3500g/モル〜5500g/モルの数平均分子量および0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n〜3から2.50n〜5の範囲であり、pは2である、
放射線硬化性光ファイバコーティング組成物に及ぶ。
放射線硬化性光ファイバコーティング組成物において、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
3500g/モル〜5500g/モルの数平均分子量および0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n〜3から2.50n〜5の範囲であり、pは2である、
放射線硬化性光ファイバコーティング組成物に及ぶ。
ある実施形態では、オリゴマー材料は、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
該二付加化合物は、1.0質量%〜10質量%の量で存在する]、
を含む。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
該二付加化合物は、1.0質量%〜10質量%の量で存在する]、
を含む。
本明細書は、
光ファイバをコーティングする方法において、
光ファイバにコーティング組成物を塗布する工程であって、前記光ファイバが35m/秒を超える延伸速度で移動し、前記コーティング組成物が、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
3500g/モル〜5500g/モルの数平均分子量および0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、工程と、
前記コーティング組成物を、300nm〜400nmの動作波長を有するLED光源で硬化させる工程と、
を含む、方法に及ぶ。
光ファイバをコーティングする方法において、
光ファイバにコーティング組成物を塗布する工程であって、前記光ファイバが35m/秒を超える延伸速度で移動し、前記コーティング組成物が、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
3500g/モル〜5500g/モルの数平均分子量および0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、工程と、
前記コーティング組成物を、300nm〜400nmの動作波長を有するLED光源で硬化させる工程と、
を含む、方法に及ぶ。
本開示は、さらに、本明細書に記載されるオリゴマー材料またはコーティング組成物から形成されたファイバコーティングおよび硬化生成物を含む。ファイバコーティングは、低いヤング率、高い引裂強度、引裂強度のヤング率に対する高い比、及び/又は高い臨界応力を特徴とする。
本開示は、本明細書に開示される組成物から形成されたコーティングで被覆された光ファイバをさらに含み、該光ファイバはガラス導波路を含み、そのコーティングはガラス導波路を取り囲む。
追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなるか、あるいは、明細書、およびその特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。
添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、本開示の選択された態様の例示であり、その説明とともに、本開示によって包含される方法、生成物、および組成物の原理および動作を説明する役割を担う。
本開示は、ファイバの製造および取扱い中に低いヤング率および欠陥形成に対する高い耐性を示す一次コーティングを提供する。本開示は、欠陥形成に対する一次コーティングの耐性が、コーティングの引裂強度、引裂強度のヤング率に対する比、および/または臨界応力と相関することを実証するものである。したがって、本開示は、低いヤング率および欠陥形成に対する高い耐性を特徴とするファイバコーティングの形成を可能にするファイバコーティング組成物およびファイバ組成物のための成分を提供する。
本開示は、放射線硬化性コーティング組成物用のオリゴマー材料、少なくとも1種のオリゴマー材料を含む放射線硬化性コーティング組成物、少なくとも1種のオリゴマー材料を含む放射線硬化性コーティング組成物の硬化生成物、少なくとも1種のオリゴマー材料を含む放射線硬化性コーティング組成物で被覆された光ファイバ、および少なくとも1種のオリゴマー材料を含む放射線硬化性コーティング組成物の硬化生成物で被覆された光ファイバを提供する。
オリゴマー材料は、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物とを含む。一実施形態では、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物は、線形分子構造を有する。一実施形態では、オリゴマー材料は、ジイソシアネート化合物、ポリオール化合物、およびヒドロキシアクリレート化合物の間の反応から形成され、該反応により、主生成物(多数生成物)としてのポリエーテルウレタンアクリレート化合物および副生成物(少数生成物)としての二付加化合物を生成する。この反応は、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基とポリオールのアルコール基との反応の際に、ウレタン結合を形成する。ヒドロキシアクリレート化合物は、ジイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応から形成される組成物中に存在する残留イソシアネート基をクエンチするように反応する。本明細書で用いられる場合、用語「クエンチ」とは、ヒドロキシアクリレート化合物のヒドロキシル基との化学反応による、イソシアネート基の変換を指す。ヒドロキシイソシアネート化合物を用いた残留イソシアネート基のクエンチは、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと変換する。
ジイソシアネート化合物は、分子式(I)によって表され:
これは、連結基R1によって分離された2つの末端イソシアネート基を含む。一実施形態では、連結基R1はアルキレン基を含む。連結基R1のアルキレン基は、直鎖状(例えばメチレンまたはエチレン)、分岐状(例えばイソプロピレン)、または環状(例えば、シクロヘキシレン、フェニレン)である。環式基は芳香族であるか、または非芳香族である。幾つかの実施形態では、連結基R1は4,4’−メチレンビス(シクロヘキシル)基であり、ジイソシアネート化合物は4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)である。幾つかの実施形態では、連結基R1は、芳香族基を欠いているか、またはフェニレン基を欠いているか、またはオキシフェニレン基を欠いている。
ポリオールは、分子式(II)によって表され:
ここで、R2はアルキレン基を含む。R2のアルキレン基は、直鎖状(例えばメチレンまたはエチレン)、分岐状(例えばイソプロピレン)、または環状(例えばフェニレン)である。ポリオールは、ポリエチレンオキシドなどのポリアルキレンオキシド、またはポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコールでありうる。指数xは、ポリオール中の繰り返し単位の数を表す正の整数である。指数xは、少なくとも40、または少なくとも50、または少なくとも60、または少なくとも70、または少なくとも80、または少なくとも90、または少なくとも100、または40〜100、または50〜90、または60〜80、または約70でありうる。R2がプロピレンの場合、例えば、ポリオールは、約2000g/モル、または約3000g/モル、または約4000g/モル、または約5000g/モル、または2000g/モル〜7000g/モルの範囲、または3000g/モル〜6000g/モルの範囲、または3500g/モル〜5500g/モルの範囲の数平均分子量を有する。幾つかの実施形態では、ポリオールは多分散性であり、分子全体が結合して、上記特定された数平均分子量をもたらすように、ある範囲の分子量にわたる分子を含む。
ポリオールの不飽和は、0.25ミリ当量/g未満、または0.15ミリ当量/g未満、または0.10ミリ当量/g未満、また0.08ミリ当量/g未満は、または0.06ミリ当量/g未満、または0.04ミリ当量/g未満、または0.02ミリ当量/g未満、または0.01ミリ当量/g未満、または0.005ミリ当量/g未満、または0.001ミリ当量/g〜0.15ミリ当量/gの範囲、または0.005ミリ当量/g〜0.10ミリ当量/gの範囲、または0.01ミリ当量/g〜0.10ミリ当量/gの範囲、または0.01ミリ当量/g〜0.05ミリ当量/gの範囲、または0.02ミリ当量/g〜0.10ミリ当量/gの範囲、または0.02ミリ当量/g〜0.05ミリ当量/gの範囲である。本明細書で用いられる場合、不飽和とは、ASTM D4671−16に報告されている標準的な方法によって決定される値を指す。この方法では、ポリオールをメタノール溶液中で酢酸水銀およびメタノールと反応させて、アセトキシ水銀メトキシ化合物と酢酸を生成する。ポリオールと酢酸水銀との反応は等モルであり、放出される酢酸の量は、本明細書で使用される不飽和度の尺度を提供するために、アルコール性水酸化カリウムで滴定することによって決定される。過剰の酢酸水銀が酢酸の滴定に干渉するのを防ぐために、臭化ナトリウムを添加して、酢酸水銀を臭化物へと変換する。
反応は、さらに、未反応の出発材料(例えばジイソシアネート化合物)中、またはジイソシアネート化合物とポリオールとの反応で形成される生成物(例えば末端イソシアネート基を有するウレタン化合物)中に存在する末端イソシアネート基と反応するヒドロキシアクリレート化合物の添加を含む。ヒドロキシアクリレート化合物は、末端イソシアネート基と反応して、オリゴマー材料の1つ以上の構成成分に末端アクリレート基を提供する。幾つかの実施形態では、ヒドロキシアクリレート化合物は、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な量より過剰に存在する。オリゴマー材料は、単一のポリエーテルウレタンアクリレート化合物または2種以上のポリエーテルウレタンアクリレート化合物の組合せを含む。
ヒドロキシアクリレート化合物は、分子式(III)によって表され:
ここで、R3はアルキレン基を含む。R3のアルキレン基は、直鎖状(例えばメチレンまたはエチレン)、分岐状(例えばイソプロピレン)、または環状(例えばフェニレン)である。幾つかの実施形態では、ヒドロキシアクリレート化合物は、アクリレート基のエチレン性不飽和基の置換を含む。エチレン性不飽和基の置換基としてはアルキル基が挙げられる。置換エチレン性不飽和基を有するヒドロキシアクリレート化合物の例は、ヒドロキシメタクリレート化合物である。異なる実施形態では、ヒドロキシアクリレート化合物は、アクリル酸2−ヒドロキシエチルなどのアクリル酸ヒドロキシアルキル、またはアクリル酸2−ヒドロキシエチルなどのメタクリル酸ヒドロキシアルキルである。ヒドロキシアクリレート化合物は、残留レベル以上の水を含んでいてもよい。ヒドロキシアクリレート化合物中に水が存在すると、イソシアネート基の反応を促進して、最終反応組成物中の未反応のイソシアネート基の濃度を低下させることができる。さまざまな実施形態では、ヒドロキシアクリレート化合物の含水量は、少なくとも300ppm、または少なくとも600ppm、または少なくとも1000ppm、または少なくとも1500ppm、または少なくとも2000ppm、または少なくとも2500ppmである。
前述の例示的な分子式(I)、(II)、および(III)において、基R1、R2、およびR3は、全て同じであるか、すべて異なっているか、または同じ2つの基と異なる1つの基とを含む。
ジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールは同時に混合して反応させるか、または順次(任意の順序で)混合し、反応させる。一実施形態では、オリゴマー材料は、ジイソシアネート化合物とヒドロキシアクリレート化合物との反応、および得られた生成組成物とポリオールとの反応によって形成される。別の実施形態では、オリゴマー材料は、ジイソシアネート化合物をポリオール化合物と反応させ、得られた生成組成物をヒドロキシアクリレート化合物と反応させることによって形成される。
オリゴマー材料は、ジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールの反応から形成され、ここで、反応プロセスにおけるジイソシアネート化合物対ヒドロキシアクリレート化合物対ポリオールのモル比は、n:m:pである。n、m、およびpは、本明細書中では、それぞれ、ジイソシアネート、ヒドロキシアクリレート、およびポリオールのモル数またはモル比と称される。モル数n、mおよびpは、正の整数であるか、または正の非整数である。pが2.0の場合、nは、3.0〜5.0の範囲、または3.0〜4.5の範囲、または3.2〜4.8の範囲、または3.4〜4.6の範囲、または3.6〜4.4の範囲であり、mは、1.50n−3から2.50n−5の範囲、または1.55n−3から2.45n−5の範囲、または1.60n−3から2.40n−5の範囲、または1.65n−3から2.35n−5の範囲である。例えば、pが2.0、かつ、nが3.0の場合、mは、1.5〜2.5の範囲、または1.65〜2.35の範囲、または1.80〜2.20の範囲、または1.95〜2.05の範囲である。2.0以外のp値では、モル比n:m:pは比例して増減する。例えば、モル比n:m:p=4.0:3.0:2.0は、モル比n:m:p=2.0:1.5:1.0に等しい。
モル数mは、オリゴマー材料の形成に用いられるジイソシアネート化合物とポリオールとの反応から形成される生成組成物中に存在する未反応のイソシアネート基と化学量論的に反応する、ある量のヒドロキシアクリレート化合物を提供するように選択することができる。イソシアネート基は、未反応のジイソシアネート化合物(未反応の出発材料)中に、またはジイソシアネート化合物とポリオールとの反応で形成されるイソシアネート末端ウレタン化合物中に存在しうる。あるいは、モル数mは、ジイソシアネート化合物とポリオールとの反応から形成される生成組成物中に存在する未反応イソシアネート基と化学量論的に反応するのに必要な量より過剰な量のヒドロキシアクリレート化合物をもたらすように選択することができる。ヒドロキシアクリレート化合物は、単一のアリコートまたは複数のアリコートとして添加される。一実施形態では、ヒドロキシアクリレートの初期アリコートをオリゴマー材料の形成に用いられる反応混合物に含め、形成された生成組成物を、未反応のイソシアネート基の存在について試験することができる(例えばFTIR分光法を用いてイソシアネート基の存在を検出する)。ヒドロキシアクリレート化合物の追加のアリコートを生成組成物に添加して、未反応イソシアネート基と化学量論的に反応させることができる(例えば、イソシアネート基がヒドロキシアクリレート化合物によって変換されるため、FTIR分光法を用いて、特徴的なイソシアネート周波数(例えば2260cm−1〜2270cm−1)の減少を監視する)。代替的な実施形態では、未反応のイソシアネート基と化学量論的に反応するのに必要な量より過剰な量のヒドロキシアクリレート化合物のアリコートを添加する。以下により十分に説明されるように、所与のp値について、モル数m対モル数nの比は、オリゴマー材料中のポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物との相対比率に影響を及ぼし、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物との相対比率の差異は、オリゴマー材料から形成されたコーティングの引裂強度および/または臨界応力の差異をもたらす。
一実施形態では、オリゴマー材料は、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、およびポリプロピレングリコールを上記のモル比n:m:pで含む反応混合物から形成され、ここで、ポリプロピレングリコールは、2500g/モル〜6500g/モルの範囲、または3000g/モル〜 6000g/モルの範囲、または3500g/モル〜5500g/モルの範囲の数平均分子量を有する。
オリゴマー材料は、2種の成分を含む。第1の成分は、分子式(IV)を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物であり:
第2の成分は、分子式(V)を有する二付加化合物であり:
ここで、基R1、R2、およびR3は上記の通りであり、yは正の整数であり、分子式(IV)および(V)中の基R1は分子式(I)中の基R1と同じであり、分子式(IV)中の基R2は分子式(II)中の基R2と同じであり、分子式(IV)および(V)中の基R3は分子式(III)中の基R3と同じであることが理解される。二付加化合物は、分子式(I)のジイソシアネート化合物の両末端イソシアネート基と、分子式(III)のヒドロキシアクリレート化合物との反応によって形成された化合物に対応し、ジイソシアネート化合物は、分子式(II)のポリオールとは反応しない。
二付加化合物は、オリゴマー混合物の形成に用いられる反応中に、ジイソシアネート化合物とヒドロキシアクリレート化合物との反応から形成される。あるいは、二付加化合物は、オリゴマー混合物の形成に用いられる反応とは独立して形成されて、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物の形成に用いられる反応の生成物に、若しくは、精製された形態のポリエーテルウレタンアクリレート化合物に、加えられる。ヒドロキシアクリレート化合物のヒドロキシ基は、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応して、末端アクリレート基をもたらす。反応はジイソシアネート化合物の各イソシアネート基で起こり、二付加化合物を形成する。二付加化合物は、少なくとも1.0質量%、または少なくとも1.5質量%、または少なくとも2.0質量%、または少なくとも2.25質量%、または少なくとも2.5質量%、または少なくとも3.0質量%、または少なくとも3.5質量%、または少なくとも4.0質量%、または少なくとも4.5質量%、または少なくとも5.0質量%、または少なくとも7.0質量%、または少なくとも9.0質量%、または1.0質量%〜10.0質量%の範囲、または2.0質量%〜9.0質量%の範囲、または3.0質量%〜5.58.0質量%の範囲、または3.5質量%〜7.0質量%の範囲の量で、オリゴマー材料中に存在する。
本開示に従うオリゴマー材料の合成のための例示的な反応は、ポリエーテルウレタンイソシアネート化合物:
H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI
を形成するためのジイソシアネート化合物(本明細書ではH12MDIとも称される、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))と、ポリオール(本明細書ではPPG4000とも称される、Mn約4000g/モルのポリプロピレングリコール)との反応を含み、ここで、「〜」は、H12MDIの末端イソシアネート基とPPG4000の末端アルコール基との反応によって形成されたウレタン結合を表し、〜H12MDI、〜H12MDI〜、および〜PPG4000〜は、反応後に残るH12MDIとPPG4000の残基を指す。ポリエーテルウレタンイソシアネート化合物は、〜(H12MDI〜PPG4000)〜型の繰り返し単位を有する。示される特定のポリエーテルウレタンイソシアネートは、2つのPPG4000単位を含む。反応はまた、1つのPPG4000単位、または3つ以上のPPG4000単位を有する生成物も提供しうる。ポリエーテルウレタンイソシアネートおよび未反応のH12MDIは、末端イソシアネート基を含む。本開示によれば、ヒドロキシアクリレート化合物(本明細書ではHEAと称されるアクリル酸2−ヒドロキシエチルなど)を反応に含めて、末端イソシアネート基と反応させて、それらを末端アクリレート基へと変換する。末端イソシアネート基の末端アクリレート基への変換は、イソシアネート基のクエンチ処理をもたらす。反応に含まれるHEAの量は、未反応イソシアネート基の予想濃度と化学量論的に反応すると推定される量、若しくは予想化学量論量より過剰の量でありうる。HEAとポリエーテルウレタンイソシアネート化合物との反応は、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物
HEA〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI
及び/又はポリエーテルウレタンアクリレート化合物
HEA〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜HEA
を形成し、HEAと未反応のH12MDIとの反応は、二付加化合物:
HEA〜H12MDI〜HEA
を形成し、ここで、上記のように、〜はウレタン結合を表し、〜HEAは、反応してウレタン結合を形成した後に残るHEA残基を表している。生成組成物におけるポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物との組合せは、本開示に従うオリゴマー材料を構成する。以下により十分に記載されるように、1つ以上のオリゴマー材料がコーティング組成物に用いられる場合、改善された引裂強度および臨界応力特性を有するコーティングが生じる。特に、高い割合の二付加化合物を有するオリゴマー材料は、高い引裂強度および/または高い臨界応力値を有するコーティングをもたらすことが実証されている。
H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI
を形成するためのジイソシアネート化合物(本明細書ではH12MDIとも称される、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート))と、ポリオール(本明細書ではPPG4000とも称される、Mn約4000g/モルのポリプロピレングリコール)との反応を含み、ここで、「〜」は、H12MDIの末端イソシアネート基とPPG4000の末端アルコール基との反応によって形成されたウレタン結合を表し、〜H12MDI、〜H12MDI〜、および〜PPG4000〜は、反応後に残るH12MDIとPPG4000の残基を指す。ポリエーテルウレタンイソシアネート化合物は、〜(H12MDI〜PPG4000)〜型の繰り返し単位を有する。示される特定のポリエーテルウレタンイソシアネートは、2つのPPG4000単位を含む。反応はまた、1つのPPG4000単位、または3つ以上のPPG4000単位を有する生成物も提供しうる。ポリエーテルウレタンイソシアネートおよび未反応のH12MDIは、末端イソシアネート基を含む。本開示によれば、ヒドロキシアクリレート化合物(本明細書ではHEAと称されるアクリル酸2−ヒドロキシエチルなど)を反応に含めて、末端イソシアネート基と反応させて、それらを末端アクリレート基へと変換する。末端イソシアネート基の末端アクリレート基への変換は、イソシアネート基のクエンチ処理をもたらす。反応に含まれるHEAの量は、未反応イソシアネート基の予想濃度と化学量論的に反応すると推定される量、若しくは予想化学量論量より過剰の量でありうる。HEAとポリエーテルウレタンイソシアネート化合物との反応は、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物
HEA〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI
及び/又はポリエーテルウレタンアクリレート化合物
HEA〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜PPG4000〜H12MDI〜HEA
を形成し、HEAと未反応のH12MDIとの反応は、二付加化合物:
HEA〜H12MDI〜HEA
を形成し、ここで、上記のように、〜はウレタン結合を表し、〜HEAは、反応してウレタン結合を形成した後に残るHEA残基を表している。生成組成物におけるポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物との組合せは、本開示に従うオリゴマー材料を構成する。以下により十分に記載されるように、1つ以上のオリゴマー材料がコーティング組成物に用いられる場合、改善された引裂強度および臨界応力特性を有するコーティングが生じる。特に、高い割合の二付加化合物を有するオリゴマー材料は、高い引裂強度および/または高い臨界応力値を有するコーティングをもたらすことが実証されている。
H12MDI、HEA、およびPPG4000の例示的な組合せについて描かれているが、前述の反応は、ジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールの任意の組合せに一般化することができ、ここで、ヒドロキシアクリレート化合物は、末端イソシアネート基と反応して末端アクリレート基を形成し、ウレタン結合はイソシアネート基とポリオールまたはヒドロキシアクリレート化合物のアルコール基との反応から形成される。
オリゴマー材料は、
(ヒドロキシアクリレート)〜(ジイソシアネート〜ポリオール)x〜ジイソシアネート〜(ヒドロキシアクリレート)
のタイプのポリエーテルウレタンアクリレート化合物である第1の成分と、
(ヒドロキシアクリレート)〜ジイソシアネート〜(ヒドロキシアクリレート)
のタイプの二付加化合物である第2の成分と、
を含み、ここで、オリゴマー材料を形成するための反応に用いられるジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールの相対比率は、上に開示したモル数n、m、およびpに対応する。
(ヒドロキシアクリレート)〜(ジイソシアネート〜ポリオール)x〜ジイソシアネート〜(ヒドロキシアクリレート)
のタイプのポリエーテルウレタンアクリレート化合物である第1の成分と、
(ヒドロキシアクリレート)〜ジイソシアネート〜(ヒドロキシアクリレート)
のタイプの二付加化合物である第2の成分と、
を含み、ここで、オリゴマー材料を形成するための反応に用いられるジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールの相対比率は、上に開示したモル数n、m、およびpに対応する。
例えば、上記分子式(I)および(II)で表される化合物は、反応して分子式(VI)で表されるポリエーテルウレタンイソシアネート化合物を形成する:
ここで、yは式(IV)におけるyと同じであり、1、または2、または3、または4、またはそれ以上であり;xはポリオールの繰り返し単位の数により決定される(上記の通り)。
分子式(VI)のポリエーテルウレタンイソシアネートと分子式(III)のヒドロキシアクリレートとをさらに反応させると、先に言及し以下に繰り返す分子式(IV)で表されるポリエーテルウレタンアクリレート化合物が得られる:
ここで、yは1、または2、または3、または4、またはそれ以上であり;xはポリオールの繰り返し単位の数により決定される(上記の通り)。
ある実施形態では、ジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールの間の反応により、最終反応混合物中に存在する化合物の分布にわたるyの平均値が非整数になるように、yが異なる一連のポリエーテルウレタンアクリレート化合物が得られる。ある実施形態では、分子式(VI)および(IV)のポリエーテルウレタンイソシアネートおよびポリエーテルウレタンアクリレート中のyの平均値は、pまたはp−1に対応する(ここで、pは上記定義した通りである)。ある実施形態では、分子式(VI)および(IV)のポリエーテルウレタンイソシアネートおよびポリエーテルウレタンアクリレート中の基R1の平均出現数は、nに対応する(nは上記定義した通りである)。
反応中に生成されるポリエーテルウレタンアクリレートと二付加化合物との相対比率は、モル数n、m、およびpのモル比を変動させることによって制御される。例示として、p=2.0の場合を考える。完全反応の理論的限界では、2当量pのポリオールは、3当量のnのジイソシアネートと反応して、y=2である分子式(VI)を有する化合物を形成するであろう。この化合物は2つの末端イソシアネート基を含み、これはその後に、理論的限界で2当量mのヒドロキシアクリレート化合物を添加してクエンチすることにより、y=2の対応するポリエーテルウレタンアクリレート化合物(IV)を形成することができる。理論的モル比n:m:p=3.0:2.0:2.0がこの状況に対して定義される。
前述の例示的な理論的限界において、理論的モル比n:m:p=3.0:2.0:2.0でのジイソシアネート、ヒドロキシアクリレート、およびポリオールの反応は、二付加化合物を形成せずに、y=2である分子式(IV)を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物をもたらす。モル数n、m、およびpの変動は、反応中に形成されるポリエーテルウレタンアクリレートと二付加物の相対的割合に対する制御を提供する。例えば、モル数mまたはモル数pに対してモル数nを増加させると、反応中に形成される二付加化合物の量を増加させることができる。モル比n:m:pでのジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオール化合物の反応(例えば、nが3.0〜4.5であり、mが1.5n−3〜2.5n−5であり、pが2.0の場合には、n>3.0)は、以下に記載される有益なコーティング特性を達成するのに十分な量で、オリゴマー材料中に二付加化合物を生成する。
二付加物とポリエーテルウレタンアクリレートとの相対比率の変動は、モル数n、m、およびpの変動を通して得られ、そのような変動を通して、オリゴマー材料を含むコーティング組成物から形成されたコーティングの引裂強度、臨界応力、および他の機械的特性を正確に制御することが可能である。ポリエーテルウレタンアクリレート化合物中のポリオールの単位数を変動させることにより(例えば、p=2.0対p=3.0対p=4.0)、従来技術の配合物では、特性に対する粗いまたは個別の制御を達成可能である。対照的に、本開示の方法は、一定数のポリオール単位(例えばp=2.0)を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物と可変量の二付加化合物とを含むオリゴマー材料から形成されたコーティングにおいて、引裂強度、臨界応力、および他の機械的特性の細かいまたはより連続的な制御を可能にする。所与の数のポリオール単位を有するポリエーテルウレタン化合物については、可変比率の二付加化合物を有するオリゴマー材料を調製することができる。二付加化合物の割合の変動性は、引裂強度、臨界応力、または他の機械的特性の正確なまたは目標とする値を提供するコーティングをもたらす、一定数のポリオール単位を有するポリエーテルウレタン化合物に基づくオリゴマー材料を提供するために、細かく制御することができる。
改善されたファイバコーティングは、分子式(IV)で表されるポリエーテルウレタンアクリレート化合物および分子式(V)で表される二付加化合物を含むオリゴマー材料を組み込んだコーティング組成物を使用する場合に生じ、ここで、オリゴマー材料中の二付加化合物の濃度は、少なくとも1.0質量%、または少なくとも1.5質量%、または少なくとも2.0質量%、または少なくとも2.5質量%、または少なくとも3.0質量%、または少なくとも3.5質量%、または少なくとも4.0質量%、または少なくとも4.5質量%、または少なくとも5.0質量%、または少なくとも7.0質量%、または少なくとも9.0質量%、または1.0質量%〜10.0質量%の範囲、または2.0質量%〜9.0質量%の範囲、または3.0質量%〜8.0質量%の範囲、または3.5質量%〜7.0質量%の範囲、または2.5質量%〜6.0質量%の範囲、または3.0質量%〜5.5質量%の範囲、または3.5質量%〜5.0質量%の範囲である。二付加化合物の濃度は、ジイソシアネート:ヒドロキシアクリレート:ポリオールのモル比n:m:pを変動させることによって増加させることができる。本開示によれば、ポリオールに対してジイソシアネートが豊富なモル比n:m:pは、二付加化合物の形成を促進する。
上記の例示的な化学量論比n:m:p=3:2:2では、反応は、p当量のポリオール、n=p+1当量のジイソシアネート、および2当量のヒドロキシアクリレートで進行する。モル数nがp+1を超えると、ジイソシアネート化合物は、分子式(IV)のポリエーテルウレタンアクリレートの形成に必要とされるポリオール化合物の量に対して過剰に存在する。過剰のジイソシアネートの存在は、反応生成物の分布を二付加化合物の形成の増進に向かってシフトさせる。
過剰のジイソシアネート化合物からの二付加化合物の形成を促進するために、ヒドロキシアクリレートの量を増加させることもできる。化学量論的モル数n=p+1を上回る各当量のジイソシアネートについては、二付加化合物の形成には、2当量のヒドロキシアクリレートが必要とされる。任意のモル数p(ポリオール)の場合には、化学量論的モル数n(ジイソシアネート)およびm(ヒドロキシアクリレート)は、それぞれ、p+1および2である。モル数nが化学量論値を超えて増加するにつれて、二付加化合物の形成のための過剰のジイソシアネートの完全反応に必要とされるヒドロキシアクリレートの当量は、m=2+2[n−(p+1)]と表すことができ、ここで、先頭の用語「2」は、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物(分子式(V)を有する化合物)を停止するのに必要なヒドロキシアクリレートの当量を表し、用語2[n−(p+1)]は、過剰の出発ジイソシアネートを二付加化合物に変換するのに必要なヒドロキシアクリレートの当量を表す。モル数mの実際の値がこの当量数より少ない場合、利用可能なヒドロキシアクリレートは、オリゴマーまたは遊離ジイソシアネート分子上に存在するイソシアネート基と反応して末端アクリレート基を形成する。2つの反応経路の相対速度論によって、形成されたポリエーテルウレタンアクリレートと二付加化合物の相対量を決定し、すべての未反応イソシアネート基をクエンチするのに必要とされる量に対するヒドロキシアクリレートの不足を制御することにより、反応中に形成されるポリエーテルウレタンアクリレートと二付加物の相対比率にさらに影響を与えることができる。
幾つかの実施形態では、反応は、ジイソシアネート化合物、ヒドロキシアクリレート化合物、およびポリオールから形成された反応組成物を加熱することを含む。加熱は、ヒドロキシアクリレート化合物と末端イソシアネート基との反応を介して、末端イソシアネート基の末端アクリレート基への変換を促進する。異なる実施形態では、ヒドロキシアクリレート化合物は、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと変換するために、初期反応混合物中に過剰に存在するか、および/または、その他の方法で利用可能であるか、または未反応の形態で添加される。加熱は、40℃を超える温度で少なくとも12時間、または40℃を超える温度で少なくとも18時間、または40℃を超える温度で少なくとも24時間、または50℃を超える温度で少なくとも12時間、または50℃を超える温度で少なくとも18時間、または50℃を超える温度で少なくとも24時間、または60℃を超える温度で少なくとも12時間、または60℃を超える温度で少なくとも18時間、または60℃を超える温度で少なくとも24時間、行われる。
ある実施形態では、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物または出発ジイソシアネート化合物(未反応の初期量または過剰に存在する量)における末端イソシアネート基の末端アクリレート基への変換は、反応混合物に対し追加量のヒドロキシアクリレート化合物を添加することによって促進される。先に示されるように、末端イソシアネート基をクエンチ(中和)するのに必要なヒドロキシアクリレート化合物の量は、例えば、不完全な反応に起因して、あるいは、ポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物との相対比率を制御したいという理由で、理論的当量数から逸脱しうる。上記のように、ひとたび反応が完了または他の終点まで進行したら、安定した反応生成物を提供するために、残留イソシアネート基をクエンチ(中和)することが好ましい。ある実施形態では、この目的を達成するために、追加のヒドロキシアクリレートが添加される。
ある実施形態では、追加のヒドロキシアクリレート化合物の量は、初期反応プロセスに含まれる量に追加される。反応の任意の段階での末端イソシアネート基の存在は、例えばFTIR分光法によって監視され(例えば、2265cm−1付近の特徴的なイソシアネート伸縮モードを使用)、イソシアネート基の特徴的な伸縮モードの強度が無視できるか、または所定の閾値未満になるまで、追加のヒドロキシアクリレート化合物が必要に応じて加えられる。ある実施形態では、追加のヒドロキシアクリレート化合物は、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な量を超えて加えられる。異なる実施形態では、追加のヒドロキシアクリレート化合物は、初期反応混合物中に(ジイソシアネートとポリオールのモル量から予想される理論量を上回る量として)含まれるか、反応が進行するにつれて添加されるか、および/または、ジイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応が完了または所定の程度まで起こった後に添加される。
イソシアネート基を完全に変換するのに必要な量を上回るヒドロキシアクリレート化合物の量は、本明細書では、過剰量のヒドロキシアクリレート化合物と称される。加える場合には、ヒドロキシアクリレート化合物の過剰量は、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な追加のヒドロキシアクリレート化合物の量の少なくとも20%、または、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な追加のヒドロキシアクリレート化合物の量の少なくとも40%、または、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な追加のヒドロキシアクリレート化合物の量の少なくとも60%、または、末端イソシアネート基を末端アクリレート基へと完全に変換するのに必要な追加のヒドロキシアクリレート化合物の量の少なくとも90%である。
ある実施形態では、追加のヒドロキシアクリレート化合物の量は、反応中に形成されるオリゴマー材料中に存在する残留イソシアネート基を完全にまたはほぼ完全にクエンチするのに十分でありうる。イソシアネート基は比較的不安定であり、しばしば時間経過に伴って反応を被ることから、イソシアネート基のクエンチは望ましい。このような反応は、反応組成物またはオリゴマー材料の特性を変化させ、それから形成されたコーティングに不一致をもたらす可能性がある。残留イソシアネート基を含まない出発ジイソシアネート化合物およびポリオール化合物から形成される反応組成物および生成物は、特性のより大きな安定性および予測可能性を有すると予想される。
ある実施形態では、本開示のオリゴマー材料は、コーティングを調製可能なコーティング組成物中に含まれる。コーティングは一次コーティングでありうる。コーティング組成物は硬化性でありうる。オリゴマー材料に加えて、コーティング組成物は、モノマー、重合開始剤、および1つ以上の添加剤を含みうる。
硬化性コーティング組成物は、1つ以上の硬化性成分を含む。本明細書で用いられる場合、用語「硬化性」は、成分が、適切な硬化エネルギー源に曝露されたときに、それ自体または他の成分に連結(結合)してポリマーコーティング材料を形成するのに関与する共有結合を形成することができる1つ以上の硬化性官能基を含むことが意図されている。硬化性コーティング組成物を硬化することによって得られる生成物は、本明細書では、コーティング、または組成物の硬化生成物と称される。硬化プロセスは、幾つかのエネルギー形態のいずれかによって誘発される。エネルギーの形態には、放射線または熱エネルギーが含まれる。放射線硬化性成分は、適切な強度で適切な波長の放射線に十分な期間曝露されると硬化反応を起こすように誘発される成分である。放射線硬化反応は、好ましくは、光開始剤の存在下で起こる。放射線硬化性成分はまた、任意選択的に、熱硬化性でもある。同様に、熱硬化性成分は、十分な強度の熱エネルギーに十分な時間曝露されると硬化反応を起こすように誘発される成分である。熱硬化性成分は、任意選択的に、放射線硬化性でもある。硬化性成分には、モノマー、オリゴマー、およびポリマーが含まれる。
硬化性成分は、1つ以上の硬化性官能基を含みうる。ただ1つの硬化性官能基を有する硬化性成分は、本明細書では、単官能硬化性成分と称されうる。2つ以上の硬化性官能基を有する硬化性成分は、本明細書では多官能(multifunctional/polyfunctional)硬化性成分と称される。多官能硬化性成分は、硬化プロセス中に共有結合を形成することができる2つ以上の官能基を含んでおり、硬化プロセス中に形成されるポリマーネットワークに架橋を導入することができる。多官能硬化性成分は、本明細書では「架橋剤」または「硬化性架橋剤」とも称される。硬化プロセス中に共有結合形成に関与する官能基の例は、以下に特定される。
ある実施形態では、コーティング組成物のオリゴマー成分は、本開示に従うオリゴマー材料であるか、またはそれを含み、ここで、該オリゴマー材料は、上述のポリエーテルウレタンアクリレート化合物および二付加化合物を含み、該二付加化合物は、上述した量でオリゴマー材料中に存在する。オリゴマー成分は、本開示のオリゴマー材料に加えて、任意選択的に、1つ以上のオリゴマー化合物を含みうる。実施形態では、追加のオリゴマー化合物は、ウレタンアクリレートオリゴマー、または1つ以上の脂肪族ウレタン基を含むウレタンアクリレートオリゴマー、または単一のウレタン基を含むウレタンアクリレートオリゴマー、または単一の脂肪族ウレタン基を含むウレタンアクリレートオリゴマーを含む。ある実施形態では、ウレタン基は、イソシアネート基とアルコール基との反応から形成される。
ある実施形態では、追加のオリゴマー化合物は、アクリレート末端オリゴマーを含む。例示的なアクリレート末端オリゴマーとしては、BR3731、BR3741、BR582、およびKWS4131(Dymax Oligomers & Coatings社から利用可能);ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー(例えば、Sartomer Company社から入手可能なCN986);ポリエステルウレタンアクリレートオリゴマー(例えば、Sartomer Company社から入手可能なCN966およびCN973、およびDymax Oligomers & Coatings社から入手可能なBR7432);ポリエーテルアクリレートオリゴマー(例えば、Rahn AG社から入手可能なGENOMER3456);およびポリエステルアクリレートオリゴマー(例えば、Cytec Industries Inc.社から入手可能なEBECRYL80、584および657)が挙げられる。他のオリゴマーは、その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第4,609,718号;同第4,629,287号;および同第4,798,852号の各明細書に記載されている。
ある実施形態では、追加のオリゴマー化合物は、約4000g/モル以の数平均分子量(Mn)を有するソフトブロックを含む。オリゴマーの例は、その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2003/0123839号明細書に記載されている。これらのオリゴマーは、可撓性骨格、低多分散度を有し、及び/又は、低架橋密度の硬化したコーティングをもたらす。
コーティング組成物のオリゴマーの全含有量は、約5質量%〜約95質量%、または約25質量%〜約65質量%、または約35質量%〜約55質量%である。コーティング組成物のオリゴマー成分は、全体的に、好ましくは、本開示に従うオリゴマー材料を含む。コーティング組成物のオリゴマー成分は、本開示に従うオリゴマー材料に加えて、任意選択的に1種以上のオリゴマーを含みうる。
コーティング組成物のモノマー成分は、オリゴマーと適合するように、低粘度配合物をするように、及び/又は、コーティングの物理的又は化学的特性に影響を及ぼすように、選択される。ある実施形態では、モノマーは、ゲル化時間が短縮された硬化性組成物、及び/又は低ヤング率を有する硬化生成物を提供するように選択される。コーティング組成物は、単一のモノマーまたはモノマーの組合せを含む。モノマーとしては、エチレン性不飽和化合物、エトキシル化アクリレート、エトキシル化アルキルフェノールモノアクリレート、プロピレンオキシドアクリレート、n‐プロピレンオキシドアクリレート、イソプロピレンオキシドアクリレート、単官能アクリレート、単官能脂肪族エポキシアクリレート、多官能アクリレート、多官能脂肪族エポキシアクリレート、およびそれらの合せが挙げられる。
実施形態では、コーティング組成物のモノマー成分は、一般式R2‐R1‐O‐(CH2CH3CH‐O)q‐COCH=CH2を有する化合物を含み、ここで、R1およびR2は、脂肪族、芳香族、または両方の混合物であり、q=1〜10、またはR1‐O‐(CH2CH3CH‐O)q‐COCH=CH2であり、R1は脂肪族または芳香族であり、q=1〜10である。代表例としては、ラウリルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR335、BASF社から入手可能なAGEFLEX FA12、およびIGM Resins社から入手可能なPHOTOMER4812)、エトキシル化ノニルフェノールアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR504、およびIGM Resins社から入手可能なPHOTOMER4066)、カプロラクトンアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR495、およびDow Chemical社から入手可能なTONE M−100)、フェノキシエチルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR339、BASF社から入手可能なAGEFLEX PEA、およびIGM Resins社から入手可能なPHOTOMER4035)、イソオクチルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR440、およびBASF社から入手可能なAGEFLEX FA8)、トリデシルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR489)、イソボルニルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR506、およびCPS Chemical Co.社から入手可能なAGEFLEX IBOA)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR285)、ステアリルアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社から入手可能なSR257)、イソデシルアクリレート(例えば、Sartomer Company、Inc.社から入手可能なSR395、およびBASF社から入手可能なAGEFLEX FA10)、アクリル酸2−(2−エトキシエトキシ)エチル(例えば、Sartomer Company、Inc.社から入手可能なSR256)、エポキシアクリレート(例えば、Sartomer Company社から入手可能なCN120、および、Cytec Industries Inc.社から入手可能なEBECRYL3201および3604)、ラウリルオキシグリシジルアクリレート(例えば、Sartomer Company社から入手可能なCN130)、およびフェノキシグリシジルアクリレート(例えば、Sartomer Company社から入手可能なCN131)などのエチレン性不飽和モノマー、並びにそれらの組合せが挙げられる。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物のモノマー成分は、多官能性(メタ)アクリレートを含む。本明細書で用いられる場合、用語「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。多官能性(メタ)アクリレートは、1分子あたり2つ以上の重合可能な(メタ)アクリレート部分、または1分子あたり3つ以上の重合可能な(メタ)アクリレート部分を有する(メタ)アクリレートである。多官能性(メタ)アクリレートの例としては、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート(例えば、IGM Resins社から入手可能なPHOTOMER4399);トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(例えば、IGM Resins社のPHOTOMER4355)など、アルコキシル化を有するおよび有しないメチロールプロパンポリアクリレート;3つ以上のプロポキシル化を有するプロポキシル化グリセリルトリアクリレート(例えば、IGM Resins社のPHOTOMER4096)などのアルコキシル化グリセリルトリアクリレート;並びに、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(例えば、Sartomer Company、Inc.社(米国ペンシルバニア州ウエストチェスター所在)から入手可能なSR295)、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(例えば、Sartomer Company,Inc.社のSR494)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(例えば、IGM Resins社のPHOTOMER4399、およびSartomer Company,Inc.社のSR399)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのアルコキシル化を有するおよび有しないエリトリトールポリアクリレートが挙げられる。ある実施形態では、多官能性(メタ)アクリレートは、0.05〜15質量%、または0.1〜10質量%の濃度で一次硬化性組成物中に存在する。
ある実施形態では、コーティング組成物のモノマー成分は、N−ビニルラクタム、またはN−ビニルピロリジノン、またはN−ビニルカプロラクタムなどのN−ビニルアミドを含み、ここで、N−ビニルアミドモノマーは、0.1〜40質量%、または2〜10質量%の濃度で存在する。
ある実施形態では、コーティング組成物は、1つ以上の単官能(メタ)アクリレートモノマーを、5〜95質量%、または30〜75質量%、または40〜65質量%の量で含む。別の実施形態では、コーティング組成物は、1つ以上の単官能脂肪族エポキシアクリレートモノマーを、5〜40質量%、または10〜30質量%の量で含みうる。
ある実施形態では、コーティング組成物のモノマー成分は、ヒドロキシ官能モノマーを含む。ヒドロキシ官能モノマーは、(メタ)アクリレートなど、他の反応官能性に加えてペンダントヒドロキシ部分を有するモノマーである。ペンダントヒドロキシル基を含むヒドロキシ官能モノマーの例としては、カプロラクトンアクリレート(Dow Chemical社からTONE M−100として入手可能);ポリ(エチレングリコール)モノアクリレート、ポリ(プロピレングリコール)モノアクリレート、およびポリ(テトラメチレングリコール)モノアクリレートなどのポリ(アルキレングリコール)モノ(メタ)アクリレート(それぞれ、Monomer, Polymer & Dajac Labs社から入手可能);2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、および4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート(それぞれ、Aldrich社から入手可能)が挙げられる。
ある実施形態では、ヒドロキシ官能モノマーは、光ファイバへのコーティングの接着を改善するのに十分な量で存在する。ヒドロキシ官能モノマーは、約0.1質量%〜約25質量%の量、または約5質量%〜約8質量%の量でコーティング組成物中に存在する。ヒドロキシ官能モノマーの使用により、光ファイバへの一次コーティングの適切な接着に必要な接着促進剤の量を減らすことができる。ヒドロキシ官能モノマーの使用により、コーティングの親水性も増大させる傾向がありうる。ヒドロキシ官能モノマーは、その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,563,996号明細書により詳細に記載されている。
異なる実施形態では、コーティング組成物の総モノマー含有量は、約5質量%〜約95質量%、または約30質量%〜約75質量%、または約40質量%〜約65質量%である。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、5〜95質量%、または25〜65質量%、または35〜55質量%の量の本開示に従うオリゴマー材料と組み合わせて、N−ビニルアミドモノマーを、0.1〜40質量%または2〜10質量%の濃度で含む。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、約5〜95質量%の量の1つ以上の単官能(メタ)アクリレートモノマー;約0.1〜40質量%の量のN−ビニルアミドモノマー;および、約5〜95質量%の量の本開示に従うオリゴマー材料を含む。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、約40〜65質量%の量の1つ以上の単官能(メタ)アクリレートモノマー;約2〜10質量%の量のN−ビニルアミドモノマー;および、約35〜60質量%の量の本開示に従うオリゴマー材料を含みうる。
幾つかの実施形態では、コーティング組成物はまた、1つ以上の重合開始剤および1つ以上の添加剤も含みうる。
重合開始剤は、コーティングを形成するためのコーティング組成物の硬化に関連した重合プロセスの開始を容易にする。重合開始剤としては、熱開始剤、化学開始剤、電子線開始剤、および光開始剤が挙げられる。光開始剤としては、ケトン系光開始添加剤および/またはホスフィンオキシド添加剤が挙げられる。本開示のコーティングの光形成に使用する場合、光開始剤は、迅速な放射線硬化を可能にするのに十分な量で存在する。硬化放射線の波長は、赤外線、可視光線、または紫外線である。
代表的な光開始剤としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(例えば、BASF社から入手可能なIRGACURE184));ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド(例えば、BASF社から入手可能な市販ブレンドIRGACURE1800、1850、および1700);2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(例えば、BASF社から入手可能なIRGACURE651);ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(IRGACURE819);(2,4,6‐トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシド(BASF社(ドイツ国ミュンヘン所在)から入手可能なLucirin TPO);エトキシ(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(BASF社のLucirin TPO−L);およびそれらの組合せが挙げられる。
コーティング組成物は、単一の光開始剤または2つ以上の光開始剤の組合せを含む。コーティング組成物の光開始剤の合計含有量は、最大で約10質量%、または約0.5質量%〜約6質量%である。
(一または複数の)モノマー、(一または複数の)オリゴマー、及び/又は(一または複数の)オリゴマー材料、並びに(一または複数の)重合開始剤に加えて、コーティング組成物は、任意選択的には、1種以上の添加剤を含む。添加剤としては、接着促進剤、強度添加剤、酸化防止剤、触媒、安定剤、蛍光増白剤、特性向上添加剤、アミン相乗剤、ワックス、滑剤、および/またはスリップ剤が挙げられる。幾つかの添加剤は、重合プロセスを制御するように作用し、それによってコーティング組成物から形成される重合生成物の物理的性質(例えば、弾性率、ガラス転移温度)に影響を与える。他の添加剤は、コーティング組成物の硬化生成物の一体性に影響を与える(例えば、解重合または酸化劣化から保護する)。
接着促進剤とは、一次コーティングおよび/または一次組成物のガラス(例えば、ガラスファイバのクラッド部分)への接着を容易にする化合物である。適切な接着促進剤としては、アルコキシシラン、メルカプト官能性シラン、有機チタネート、およびジルコネートが挙げられる。代表的な接着促進剤としては、3−メルカプトプロピル−トリアルコキシシラン(例えば、Gelest社(米国ペンシルバニア州タリータウン所在)から入手可能な3−メルカプトプロピル−トリメトキシシラン);ビス(トリアルコキシシリル−エチル)ベンゼン;アクリロキシプロピルトリアルコキシシラン(例えば、Gelest社から入手可能な(3−アクリロキシプロピル)−トリメトキシシラン)、メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシラン、ビス(トリアルコキシシリルエチル)ヘキサン、アリルトリアルコキシシラン、スチリルエチルトリアルコキシシラン、およびビス(トリメトキシシリルエチル)ベンゼン(United Chemical Technologies社(米国ペンシルバニア州ブリストル所在)から入手可能)などのメルカプトアルキルシランまたはメルカプトアルコキシシランが挙げられる;その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,316,516号明細書を参照されたい。
接着促進剤は、コーティング組成物中に、0.02質量%〜10.0質量%、または0.05質量%〜4.0質量%、または0.1質量%〜4.0質量%、または0.1質量%〜3.0質量%、または0.1質量%および2.0質量%、または0.1質量%〜1.0質量%、または0.5質量%および4.0質量%、または0.5質量%〜3.0質量%、または0.5質量%および2.0質量%、または0.5質量%〜1.0質量%の量で存在する。
代表的な強度添加剤としては、N−(tert−ブトキシカルボニル−L−システインメチルエステル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、(3−メルカプトプロピル)−トリメトキシシランなどのメルカプト官能性化合物;(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、およびドデシルメルカプタンが挙げられる。強度添加剤は、コーティング組成物中に、約1質量%未満の量、または約0.5質量%未満の量、または約0.01質量%〜約0.1質量%の量で存在しうる。
代表的な酸化防止剤は、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル)−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート](例えば、BASF社から入手可能なIRGANOX1035)である。
代表的な蛍光増白剤としては、TINOPAL OB(BASF社から入手可能);Blankophor KLA(Bayer社から入手可能);ビスベンゾオキサゾール化合物;フェニルクマリン化合物;およびビス(スチリル)ビフェニル化合物が挙げられる。ある実施形態では、蛍光増白剤は、0.005質量%〜0.3質量%の濃度でコーティング組成物中に存在する。
代表的なアミン相乗剤としては、トリエタノールアミン;1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO社)、トリエチルアミン、およびメチルジエタノールアミンが挙げられる。ある実施形態では、アミン相乗剤は、0.02質量%〜0.5質量%の濃度で存在する。
コーティング組成物の硬化によって、製造中またはその後の加工若しくは取扱い中の欠陥形成に対する耐性が増加した硬化生成物またはコーティングが得られる。以下により詳細に記載されるように、本開示は、高い引裂強度および/または高い臨界応力を有するコーティングが、ファイバの加工および取扱い中の欠陥形成に対してより耐性があることを実証する。高い引裂強度および/または高い臨界応力を有するコーティングは、従来技術において記載されてきたが、このようなコーティングはまた、高いヤング率も示し、光ファイバ用のコーティングとして用いた場合に、本発明にかかるコーティングの優れたマイクロベンド性能を提供できない。対照的に、本開示のコーティングは、低いヤング率と高い引き裂き強度および/または高い臨界応力とを組み合わせ、したがって一次ファイバコーティングにとって望ましい性能特性を提供する。
引裂強度(Gc)は、コーティングが張力下にあるときに、コーティングを破壊するのに必要とされる力に関連する。この技法は、以下により十分に説明されており、この技法を用いて、引裂強度を式(1)から計算することができる:
ここで、F破断は破断力であり、bはスリットの長さであり、dは膜厚であり、Bは試験片の幅である。Bおよびbは、以下に示す値を有する機器パラメータである。Sは、0.05%および2%の伸度での応力から計算されたセグメント弾性率であり、Cは、引裂強度の決定のために本明細書で用いられる技術について以下のように定義される、試料幾何学因子である:
コーティングの臨界応力は、コーティングの凝集力を表し、凝集破壊の前にコーティングが耐えることができる応力の大きさに対応する。臨界応力は、所与のサイズの欠陥キャビティを拡大するのに必要とされる引張応力に対応し、欠陥キャビティの拡大時に放出されるエネルギーの割合と、欠陥キャビティの拡大の結果として生じるコーティングにおける表面裂け目の形成に必要とされるエネルギーの割合とのバランスを反映する。臨界応力を超える応力では、欠陥キャビティの拡大時のエネルギーの放出速度は、表面裂け目の形成に必要とされるエネルギーの速度を超え、亀裂の伝播が自然に起こる。臨界応力は、コーティングの機械的特性、特にコーティングのヤング率(E)と引裂強度(Gc)の影響を受ける。比Gc/Er0<<1である限界では、コーティング臨界応力(σc)は、次式によって与えられる:
ここで、Gcはコーティングの引き裂き強度であり、Eはコーティングのヤング率であり、r0はコーティングの欠陥キャビティのサイズである。コーティング中の欠陥キャビティの存在は、延伸時の冷却中に誘発される熱応力と、加工中のファイバのスクリーニング中に誘発される機械的応力との結果である。当技術分野で典型的なファイバコーティングの観察に基づくこの説明の目的では、欠陥キャビティは球形を有すると仮定され、ここで、r0は球の半径に対応し、10μmに等しい。式(3)は、比Gc/Er0<<1の極限では、臨界応力が、指数0.5のべき乗則の式に従って、コーティングのヤング率と引裂強度の両方の影響を受けることを示している。
式(4)および(5)は、比Gc/Er0の全範囲にわたって臨界応力を推定するために用いられる式を提供する:
ここで、λ>1は変形キャビティ表面の伸縮率である。大きい伸縮率λの限界において、式(5)は比:
を示し、式(4)は、臨界応力が以下のようになることを示している:
式(8)は、
の限界において、臨界応力σcが引裂強度Gcとは無関係になり、ヤング率Eのみに依存することを示している。
図1は、対数目盛における、σc/EのGc/Er0に対する依存性を示している。トレース10は、式(4)および(5)で表される一般的な依存関係を示している。トレース20は式(3)で表される限界事例を示しており、トレース30は式(8)で表される限界事例を示している。
式(3)〜(5)および図1は、臨界応力を増加させるためには、高い値の比Gc/EおよびGc/Erを有するコーティングを得ることが必要であることを示唆している。本開示のオリゴマー材料を含むコーティング組成物を用いて、これらの比を変化させることができ、以下の実施例に示されるように、小さい値のヤング率についてさえも高い値の臨界応力を得ることが可能になる。全体的な結果は、ファイバが、該ファイバの延伸およびスクリーニングのプロセス中に生じる応力を受けたときに欠陥形成および凝集破壊に対する高い耐性とともに優れたマイクロベンド特性を提供するファイバコーティングである。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、以下の実施例に記載される調製および試験手順に従ってフィルムとして構成した場合に、1.0Mpa未満、または0.8MPa未満、または0.7MPa未満、または0.6MPa未満、または0.5MPa未満、または0.1MPa〜1.0MPaの範囲、または0.3MPa〜1.0MPaの範囲、または0.45MPa〜1.0MPaの範囲、または0.2MPa〜0.9MPaの範囲、または0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率(E)を有する。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、下記実施例に記載される手順に従ってフィルムとして構成した場合に、少なくとも30J/m2、または少なくとも35J/m2、または少なくとも40J/m2、または少なくとも45J/m2、または少なくとも50J/m2、または少なくとも55J/m2、または30J/m2〜70J/m2の範囲、または35J/m2〜65J/m2の範囲、または40J/m2〜60J/m2の範囲の引裂強度(Gc)を有する。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズ、並びに、下記実施例に記載される手順に従って決定されるヤング率および引裂強度について、式(4)および(5)で計算して、少なくとも0.40MPa、または少なくとも0.45MPa、または少なくとも0.50MPa、または少なくとも0.55MPa、または少なくとも0.60MPa、または0.40MPa〜0.75MPaの範囲、または0.45MPa〜0.70MPaの範囲、または0.45MPa〜0.65MPaの範囲、または0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力(σc)を有する。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、少なくとも50μm、少なくとも60μm、または少なくとも75μm、または少なくとも100μm、または少なくとも125μm、または少なくとも150μm、または50μm〜200μmの範囲、または60μm〜175μmの範囲、または70μm〜150μmの範囲、または80μm〜130μmの範囲の引裂強度のヤング率に対する比(Gc/E)を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも5.0μm、少なくとも6.0μm、または少なくとも7.5μm、または少なくとも10.0μm、または少なくとも12.5μm、または少なくとも15.0μm、または5.0μm〜20.0μmの範囲、または6.0μm〜17.5μmの範囲、または7.0μm〜15.0μmの範囲、または8.0μm〜13.0μmの範囲の比(Gc/Er0)を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、少なくとも35J/m2の引裂強度で1.0MPa未満のヤング率、または少なくとも35J/m2の引裂強度で0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも35J/m2の引裂強度で0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも35J/m2の引裂強度で0.5MPa未満のヤング率、または少なくとも45J/m2の引裂強度で1.0MPa未満のヤング率、または少なくとも45J/m2の引裂強度で0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも45J/m2の引裂強度で0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも45J/m2の引裂強度で0.5MPa未満のヤング率、または少なくとも55J/m2の引裂強度で1.0MPa未満のヤング率、または少なくとも55J/m2の引裂強度で0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも55J/m2の引裂強度で0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも55J/m2の引裂強度で0.5MPa未満のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度で0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度で0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度で0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率、または45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度で0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度で0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度で0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率、または50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度で0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度で0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度で0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、少なくとも50μmの比Gc/Eで1.0Mpa未満のヤング率、または少なくとも75μmの比Gc/Eで1.0MPa未満のヤング率、または少なくとも100μmの比Gc/Eで1.0MPa未満のヤング率、または少なくとも50μmの比Gc/Eで0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも75μmの比Gc/Eで0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも100μmの比Gc/Eで0.8MPa未満のヤング率、または少なくとも50μmの比Gc/Eで0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも75μmの比Gc/Eで0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも100μmの比Gc/Eで0.6MPa未満のヤング率、または少なくとも50μmの比Gc/Eで0.5MPa未満のヤング率、または少なくとも75μmの比Gc/Eで0.5MPa未満のヤング率、または少なくとも100μmの比Gc/Eで0.5MPa未満のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率、50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、少なくとも50μmの比Gc/Eで少なくとも35J/m2の引裂強度、または少なくとも75μmの比Gc/Eで少なくとも35J/m2の引裂強度、または少なくとも100μmの比Gc/Eで少なくとも35J/m2の引裂強度、または少なくとも50μmの比Gc/Eで少なくとも45J/m2の引裂強度、または少なくとも75μmの比Gc/Eで少なくとも45J/m2の引裂強度、または少なくとも100μmの比Gc/Eで少なくとも45J/m2の引裂強度、少なくとも50μmの比Gc/Eで少なくとも55J/m2の引裂強度、または少なくとも75μmの比Gc/Eで少なくとも55J/m2の引裂強度、または少なくとも100μmの比Gc/Eで少なくとも55J/m2の引裂強度を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度、または50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度、または50μm〜200μmの範囲の比Gc/Eで50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度、または60μm〜175μmの範囲の比Gc/Eで50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度、または80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eで50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、1.0MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、1.0MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、1.0MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、0.8MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、0.8MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、0.8MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、0.6MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、0.6MPa未満のヤング率;r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、0.6Mpa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、0.5MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、0.5MPa未満のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、0.5MPa未満のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、0.1MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、0.45MPa〜1.0MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、0.3MPa〜0.8MPaの範囲のヤング率を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも35J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも35J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも35J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも45J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも45J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも45J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも55J/m2の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも55J/m2の引裂強度;r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも55J/m2の引裂強度を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、35J/m2〜75J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、45J/m2〜70J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、50J/m2〜65J/m2の範囲の引裂強度を有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも50μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも50μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも50μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも75μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも75μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも75μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.40MPaの臨界応力で、少なくとも100μmの比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.50MPaの臨界応力で、少なくとも100μmの比Gc/E;r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、少なくとも0.60MPaの臨界応力で、少なくとも100μmの比Gc/Eを有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
さまざまな実施形態では、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティング組成物から調製したコーティングまたは硬化生成物は、r0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、50μm〜200μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、50μm〜200μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、50μm〜200μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、60μm〜175μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、60μm〜175μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、60μm〜175μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.40MPa〜0.75MPaの範囲の臨界応力で、80μm〜130μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.45MPa〜0.70MPaの範囲の臨界応力で、80μm〜130μmの範囲の比Gc/E;またはr0=10μmの欠陥キャビティサイズについて、0.50MPa〜0.65MPaの範囲の臨界応力で、80μm〜130μmの範囲の比Gc/Eを有し、ここで、引裂強度およびヤング率は、下記実施例に記載される手順に従って決定される。
本開示は、本発明にかかるオリゴマー材料を含むコーティング組成物の硬化生成物でコーティングされた光ファイバに及ぶ。光ファイバは、低屈折率ガラスクラッド領域に取り囲まれた高屈折率ガラスコア領域を有するガラス導波路を含む。本発明にかかるコーティング組成物の硬化生成物として形成されるコーティングは、ガラスクラッドを取り囲む。本発明にかかるコーティング組成物の硬化生成物は、ファイバの一次コーティングとして機能しうる。ファイバは、二次コーティングを含みうる。ファイバは、コーティングが本発明にかかるコーティング組成物の硬化生成物として形成される場合に、コーティング中に欠陥を形成することなく、少なくとも200kpsi(約1379MPa)のレベルでスクリーニングに耐えることができる。ファイバは、コーティングが本発明にかかるコーティング組成物の硬化生成物として形成される場合に、コーティング中に欠陥を形成することなく、少なくとも100kpsi(約689MPa)のレベルで2つ以上のスクリーニングに耐えることができる。
本開示に従うオリゴマー材料を含んだコーティング組成物から調製される幾つかの例示的なコーティングを調製し、試験した。試験には、ヤング率、引裂強度、および臨界応力の測定が含まれていた。オリゴマー材料の調製、コーティング組成物の成分の説明、オリゴマー材料およびコーティングを形成するために用いられる処理条件、試験方法論、並びに試験結果を以下に記載する。
オリゴマー材料。コーティング組成物は、本明細書に開示される種類のオリゴマー材料を含んだ硬化性コーティング組成物である。説明の目的で、上述の反応スキームに従った、H12MDI(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、PPG4000(Mn約4000g/モルのポリプロピレングリコール)、およびHEA(アクリル酸2−ヒドロキシエチル)からの例示的なオリゴマー材料の調製について記載する。すべての試薬は、製造業者によって供給されたように使用され、さらなる精製には供されなかった。H12MDIはALDRICH社から入手した。PPG4000は、COVESTRO社から入手し、ASTM規格D4671−16に記載される方法で決定して、0.004ミリ当量/gの不飽和を有することが証明された。HEAはKOWA社から入手した。
反応物の相対量および反応条件を変えて、一連の6つのオリゴマー材料を得た。構成成分の異なる初期モル比を有するオリゴマー材料を、H12MDI:HEA:PPG4000=n:m:pを満たす反応物のモル比で調製し、ここで、nは3.0〜4.0の範囲であり、mは1.5n−3〜2.5n−5の範囲であり、p=2であった。オリゴマー材料の形成に用いられる反応において、ジラウリン酸ジブチルスズ(初期反応混合物の質量に基づいて160ppmのレベルで)を触媒として、および、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)(初期反応混合物の質量に基づいて400ppmのレベルで)を抑制剤として、使用した。
6つのオリゴマー材料の各々の調製に用いられる反応物の量は、下記表1にまとめられている。6つのオリゴマー材料は別々の試料番号1〜6で識別される。対応する試料番号は、本明細書では、6つのオリゴマー材料の各々を個別に含有するコーティング組成物、および該コーティング組成物から形成された硬化フィルムに言及するために用いられる。6つの試料の各々の調製に用いた対応するモル数は、下記表2に列挙されている。モル数を正規化して、PPG4000のモル数pを2.0に設定する。
500mLフラスコ中、室温で4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ジラウリン酸ジブチルスズ、および2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールを混合することによってオリゴマー材料を調製した。500mLフラスコに温度計、CaCl2乾燥管、およびスターラーを取り付けた。フラスコの内容物を連続して攪拌しつつ、添加漏斗を使用してPPG4000を30〜40分間かけて加えた。PPG4000を添加しながら反応混合物の内部温度を監視し、PPG4000の導入を制御することによって、(反応の発熱性から生じる)過剰の加熱を防いだ。PPG4000を添加した後、反応混合物を油浴中、約70℃〜75℃で約1〜1.5時間、加熱した。さまざまな間隔で、反応混合物の試料を赤外分光法(FTIR)による分析のために回収し、未反応のイソシアネート基の濃度を測定することによって反応の進行を監視した。未反応のイソシアネート基の濃度は、2265cm−1付近の特徴的なイソシアネート伸縮モードの強度に基づいて評価した。フラスコを油浴から取り出し、その内容物を65℃未満まで冷却した。イソシアネート基の完全なクエンチングを確実にするために、追加のHEAの添加を行った。滴下漏斗を用いて、追加のHEAを2〜5分かけて滴下した。追加のHEAを添加した後、フラスコを油浴に戻し、その内容物を再び約1〜1.5時間かけて約70℃〜75℃まで加熱した。反応混合物についてFTIR分析を実施して、イソシアネート基の存在を評価し、未反応のイソシアネート基を完全に反応させるのに十分な追加のHEAが添加されるまでこのプロセスを繰り返した。FTIR測定において、明らかなイソシアネートのストレッチ強度が検出されなかった場合に、反応が完了したと見なした。表1に挙げたHEA量は、組成物中の初期量のHEAと、未反応のイソシアネート基をクエンチするのに必要な任意の量の追加のHEAとを含む。
二付加化合物の濃度(質量%)は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によって測定した。二付加物濃度を決定するために、Waters Alliance 2690 GPC装置を使用した。移動相はTHFであった。機器は、一連の3つのPolymer Labsカラムを備えていた。各カラムは、長さ300mm、内径7.5mmを有していた。カラムのうちの2つ(カラム1および2)は、Agilent Technologies社によりパーツ番号PL1110−6504として販売されており、PLgel Mixed D固定相(ポリスチレンジビニルベンゼンコポリマー、平均粒径= 5μm、指定分子量範囲=200〜400,000g/モル)が充填された。第3のカラム(カラム3)は、Agilent Technologies社によりパーツ番号PL1110−6520で販売されており、PLgel 100A固定相(ポリスチレンジビニルベンゼンコポリマー、平均粒径=5μm、指定分子量範囲=4,000g/モル)が充填された。EasiCal PS−1&2ポリマー較正キット(Agilent Technologies社パーツ番号PL2010−505およびPL2010−0601)を使用して、カラムを162〜6,980,000g/モルの範囲のポリスチレン標準液で較正した。GPC装置を次の条件下で操作した:流量=1.0mL/分、カラム温度=40℃、注入量=100μL、および運転時間=35分(定組成条件)。検出器は、40℃および感度レベル4で操作したWaters Alliance2410示差屈折計であった。試料をTHF+0.05%トルエンブランクとともに2回注入した。
本開示において調製されたオリゴマー中の二付加物の量(質量%)は、前述のGPCシステムおよび技法を使用して定量した。THF中に既知量の二付加化合物(HEA〜H12MDI〜HEA)を含有する標準溶液を用いて、較正曲線を得た。二付加物濃度が115.2μg/g、462.6μg/g、825.1μg/g、および4180μg/gの標準溶液を調製した。(本明細書で用いられる場合、寸法「μg/g」とは、全溶液(二付加物+THF)1グラムあたりの二付加物のμgを指す)。較正曲線を得るために、各二付加物標準溶液の2つの100μLアリコートをカラムに注入した。二付加物の保持時間は約23分であり、二付加物のGPCピークの面積を測定し、二付加物濃度と相関させた。二付加物濃度の関数としてのピーク面積の線形相関が得られた(相関係数(R2)=0.999564)。
本明細書で調製したオリゴマー材料中の二付加物濃度を、較正を用いて決定した。試料は、THF中に約0.10gのオリゴマー材料を希釈することによって調製され、約1.5gの試験溶液が得られた。試験溶液をGPC装置に通し、二付加化合物に関連するピークの面積を決定した。ピーク面積および較正曲線からμg/g単位の二付加物濃度を得て、それに試験溶液の質量(g)を掛け、THFで希釈する前のオリゴマー材料の試料の質量で割ることによって、質量%に変換した。この実施例で調製した6種のオリゴマー材料の各々に存在する二付加化合物の質量%が表3に報告されている。
H12MDI、HEA、およびPPG4000の相対モル比を変動させることによって、例示的オリゴマー材料は、上記分子式(IV)に示されるタイプのポリエーテルウレタン化合物と、上記分子式(V)に示されるタイプの濃度が高められた二付加化合物とを含む。以下により十分に記載されるように、二付加化合物を少なくとも2.50質量%の量で含有するオリゴマー材料を使用して形成されたコーティングは、光ファイバの一次コーティングにとって好ましいヤング率を維持しつつ、(ポリエーテルウレタンアクリレート化合物単独から、またはポリエーテルウレタンアクリレート化合物とより少量の二付加化合物との組合せから形成されたコーティングと比較して)著しく改善された引裂強度および/または臨界応力を有する。
コーティング組成物の調製。試料1〜6に対応するオリゴマー材料を他の成分と別々に組み合わせて一連の6つのコーティング組成物を形成した。コーティング組成物中の各成分の量が下記表4に列挙されている。オリゴマー材料についての表4の記載は、オリゴマー材料中に存在するポリエーテルウレタンアクリレート化合物と二付加化合物の合計量を含んでいる。試料1〜6に対応する6つの例示的オリゴマー材料の各々について別々のコーティング組成物を製造し、ここで、オリゴマー材料中の二付加化合物の量は、表3に列挙されている量に対応していた。
Sartomer SR504は、エトキシル化(4)ノニルフェノールアクリレート(Sartomer社から入手可能)である。V−CAP/RCは、N‐ビニルカプロラクタム(ISP Technologies社から入手可能)である。TPOは、2,4,6−(トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシド(BASF社からLucirinの商品名で入手可能であり、光開始剤として機能する)である。1035は、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル)−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート](商品名Irganox1035としてBASF社から入手可能)であり、酸化防止剤として機能する。接着促進剤は、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(Gelest社から入手可能)および3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(Aldrich社から入手可能)であった。試料1、3、および5には3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランを用いた。試料2、4、および6には3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを用いた。テトラチオールは触媒失活剤である。
6つのオリゴマー材料の各々を含有するコーティング組成物を硬化させることによって形成されたフィルムのさまざまな特性を測定した。特性、コーティング組成物硬化させてフィルムを形成する方法、および結果についての考察は以下の通りである。
ヤング率、引張強度、%伸度、およびガラス転移温度。ヤング率(E)は、表4に記載の硬化コーティング組成物によって形成されたフィルムについて測定した。オリゴマー材料試料1〜6の各々を含有するコーティング組成物から、別々のフィルムを形成した。コーティング組成物の湿潤フィルムを、約0.005インチ(約0.127mm)のギャップ厚さを有するドローダウンボックスを用いて、シリコーン剥離紙上に流延した。湿潤フィルムを1.2J/cm2のUV線量(International Light社のLight BugモデルIL490による225〜424nmの波長範囲にわたって測定)で、600W/インチのD−電球を有するFusion SystemsUV硬化装置(出力50%および約12フィート(約3.66m)/分のベルト速度)によって硬化させて、フィルムの形態をした硬化コーティングを得た。硬化フィルムの厚さは約0.0030インチ(約76.2μm)〜約0.0035インチ(約88.9μm)であった。
試験前に少なくとも16時間、フィルムを劣化させた(23℃、相対湿度50%)。切断テンプレートおよびメスを使用して、フィルム試料を12.5cm×13mmの寸法に切断した。ヤング率、破断点引張強度、および%伸び率(%破断時歪み)は、ASTM規格D882−97に記載される手順に従って、MTS Sintech引張試験装置を使用してフィルム試料について測定した。ヤング率は、応力−歪み曲線の始まりの最も急な勾配として定義される。5.1cmの初期ゲージ長を用いて2.5cm/分の伸び率でフィルムを試験した。
フィルムのガラス転移温度は、張力下でSeiko−5600試験装置から得られたtanδ曲線のピークを決定することによって測定した。試験方法論は、DMA(動的機械分析)に基づく。フィルム試料を長さ10mmおよび幅10mmにカットした。フィルム試料を、約−85℃に冷却した試験機器の試料区画に個別に挿入した。温度が安定した後、次のパラメータを使用して温度傾斜を実行した:
周波数:1Hz
歪み:0.3%
加熱速度:2℃/分
最終温度:150℃
初期静的力=20.0[g]
静的>動的力=10.0[%]
Tgは、tanδピークの最大値と定義され、tanδピークは次のように定義される:
tanδ=E”/E’
ここで、E”は、変形サイクルにおける熱としてのエネルギーの損失に比例する損失弾性率であり、E’は、変形サイクルにおける貯蔵エネルギーに比例する貯蔵弾性率または弾性率である。
周波数:1Hz
歪み:0.3%
加熱速度:2℃/分
最終温度:150℃
初期静的力=20.0[g]
静的>動的力=10.0[%]
Tgは、tanδピークの最大値と定義され、tanδピークは次のように定義される:
tanδ=E”/E’
ここで、E”は、変形サイクルにおける熱としてのエネルギーの損失に比例する損失弾性率であり、E’は、変形サイクルにおける貯蔵エネルギーに比例する貯蔵弾性率または弾性率である。
引裂強度。MTS Sintech引張試験機を用いて引裂強度(Gc)を測定した。各コーティング組成物を、約0.005インチ(約0.127mm)のギャップ厚さを有するドローダウンボックスを用いてガラスプレート上に流延し、1J/cm2の線量を用いてUV照射下で直ちに硬化させた。硬化フィルムの形状および寸法は、国際標準規格ISO816(第2版1983−12−01)「小試験片(デルフト形試験片)の引裂強度の決定(Determination of tear strength of small test pieces (Delft test pieces))」に準拠して準備した。硬化フィルムを、23℃±2℃および50%の相対湿度(RH)で少なくとも16時間、調整した。初期ゲージ長は5.0cmであり、試験速度は0.1mm/分に設定した。各フィルム3〜5つの被検試料を試験した。引裂強度(Gc)を式(1)および(2)から計算した。測定に使用した試験機器については、スリット長bは5.0mm、試験片の幅Bは9.0mm、試料の形状係数Cは1.247であった。
臨界応力
ヤング率(E)および引裂強度(Gc)の測定値を使用して、式(4)および(5)から臨界応力を計算した。計算では、球形およびr0=10μmを有する欠陥キャビティを仮定した。
ヤング率(E)および引裂強度(Gc)の測定値を使用して、式(4)および(5)から臨界応力を計算した。計算では、球形およびr0=10μmを有する欠陥キャビティを仮定した。
硬化速度。硬化速度は、コーティング組成物の反応速度の尺度である。UVレオロジー測定方法(リアルタイムDMA(動的機械分析))を用いて、硬化速度を評価した。コーティング組成物の動的機械的剪断特性は、組成物をUV硬化放射線に曝露しつつ、リアルタイムで測定した。動的機械的剪断特性は、コーティング組成物を照射して硬化を誘導するために用いた、395nmのUV LEDアタッチメントを備えた平行板レオメーター(モデルDHR−3、TA Instruments社)を使用して測定した。コーティング組成物の被検試料を試験機器の平行な上板と下板の間に置いた。上部プレートは直径20mmの使い捨てのアルミ板であり、下板は直径20mmの石英板であった。すべての試験に50μmの試料厚さを提供するために、50μmの板間ギャップを使用した。石英板の真下に中心を置く395nmのLEDのアレイから、UV光を放出した。石英板(モデルILT1400、International Light Technologies社)にフィットし、接触するように設計されたセンサヘッドを備えた放射計を使用した測定値を用いて、被検試料位置で入射UV強度を較正した。被検試料に被覆を施して、試料を窒素雰囲気で覆うようにした。試験を開始する前に、窒素を被覆に2分間流して、被検試料コーティング組成物の近くに不活性環境を確立した。次に、ベースラインを確立するために、UV光なしで10秒間、20Hzの周波数で10%の振動剪断歪みを加えることにより、試験を開始した。試験中、25ミリ秒ごとにデータを収集した。10秒後、100mW/cm2の強度で15秒間、UV光源を点灯した。395nmの放射線に15秒間曝露した後、試験が120秒の総運転時間で終了するまでLEDを消灯したまま測定を続けた。実験をさらに2回繰り返し、3回の実験について試験結果の平均値を報告した。実験は全て、窒素雰囲気下、室温(約20℃)で行った。TRIOSソフトウェアパッケージ(TA Instruments社)を、G’−G”クロスオーバータイムおよび複素弾性率の最大値(G* max)の決定を含むデータ分析に使用した。複素弾性率G*=G’+iG”であり、ここで、G’は剪断貯蔵弾性率であり、G”は剪断損失弾性率である。G’−G”クロスオーバータイムはまた、本明細書では、弾性率クロスオーバータイムまたは弾性率ゲル化時間とも称される。本明細書で用いられる場合、複素弾性率の最大値(G* max)とは、120秒の測定総実行時間で観察される複素弾性率の最大値G*を指す。複素弾性率G*は硬化時間と共に増加するため、複素弾性率の最大値(G* max)は、本質的に試験終了時(すなわち120秒の時点)の複素弾性率G*の値に対応していた。
硬化反応が進行するにつれて、コーティング組成物は粘性のある液体状態から、より弾性のあるまたはゴム状の状態へと移行する。初期の粘性液体状態では、剪断損失弾性率は剪断貯蔵弾性率よりも大きい。より弾性またはゴム状の状態への移行は、剪断貯蔵弾性率の急激な増加および剪断損失弾性率のほんのわずかな増加を特徴とする。硬化反応の開始後のある時点において、剪断貯蔵弾性率は剪断損失弾性率と等しくなる。剪断貯蔵弾性率が剪断損失弾性率と等しくなるのに必要とされる反応時間は、本明細書では、弾性率クロスオーバータイムまたはG’−G”クロスオーバータイムと称される。弾性率クロスオーバータイムよりも長い時点では、剪断貯蔵弾性率は剪断損失弾性率よりも大きくなる。弾性率クロスオーバータイムは、コーティング組成物のゲル化点にほぼ対応し、本明細書では硬化時間の尺度として用いられている。より短い硬化時間は、より速い硬化速度に対応する。
硬化度。硬化度は、硬化反応が進行する程度の尺度である。硬化反応の開始前は、アクリレート官能基の濃度は高い。硬化反応が開始時に進行するにつれて、アクリレート官能基の濃度は低下する。アクリレート官能基の濃度の決定は、硬化反応の程度の尺度を提供する。アクリレート官能基の濃度は、硬化反応の前、後、または硬化反応中のどの時点でも、監視することができる。
硬化度は、反応したアクリレート不飽和(%RAU)法を用いて測定した。%RAU法では、アクリレート官能基の濃度は、FTIRによって評価される。アクリレート官能基は、赤外における特徴的な吸収周波数が810cm−1付近に集中する、炭素−炭素二重結合を含む。この特徴的なアクリレートバンドの強度は、アクリレート官能基の濃度に比例する。硬化反応が進行するにつれて、特徴的なアクリレートバンドの強度は低下し、低下の程度は、硬化反応中の任意の時点における硬化度の尺度である。
%RAUは、810cm−1における特徴的なアクリレートバンドの面積を測定することによって決定した。測定のためのベースラインは、特徴的なアクリレートバンドの吸収極小を通る接線とした。特徴的なアクリレートバンドの面積は、ベースラインより上のバンドの面積とした。面積測定におけるバックグラウンド強度および機器の影響を説明するために、特徴的なアクリレートバンドのベースラインを使用して、750〜780cm−1の領域における基準バンドの面積を測定した。基準バンドのスペクトル領域は、アクリレート官能基の吸収範囲外にある。基準バンドの面積に対する特徴的なアクリレートバンドの面積の比Rを決定した。この比は、コーティング組成物中の未反応のアクリル化官能基の濃度に比例する。この比は、硬化反応の開始前のコーティング組成物について最大であり、硬化反応が進行するにつれて低下する。
%RAUは次のように定義される:
式中、RLは、未硬化のコーティング組成物についての比Rであり、RFは、コーティング組成物の硬化生成物についての比Rである。
結果。フィルム試料1〜6についての引張強度、%伸度、およびガラス転移温度(Tg)が表5に列挙されている。
フィルム試料1〜6のヤング率(E)、引裂強度(Gc)、および臨界応力(σc)の結果が表6にまとめられている。表6には、比Gc/EおよびGc/Er0も含まれている。比Gc/Er0は無次元であり、欠陥キャビティ寸法r0=10μmと仮定して計算した。
試料1、2、および5について、硬化速度の測定結果が表7に示されている。G’−G”クロスオーバータイム、複素弾性率(G* max)の最大値、および複素弾性率((dG*/dt)max)の最大時間変化率について報告されている。
本明細書に開示されるコーティング組成物の弾性率クロスオーバータイムは、本明細書に記載される手順で、室温で測定して(50μm厚の試料に対し、20Hzの周波数で振動剪断歪みを適用しつつ、100mW/cm2の395nmLED照射に15秒間曝露)、1.5秒未満、または1.0秒未満、または0.5秒未満、または0.35秒未満、または0.25秒未満、または0.15秒未満、または0.10秒〜2.0秒の範囲、または0.15秒〜1.5秒の範囲、または0.20秒〜1.25秒の範囲、または0.25秒〜1.0秒の範囲、または0.25秒〜0.75秒の範囲、または0.15秒〜0.50秒の範囲、または0.15秒〜0.40秒の範囲、または0.20秒〜0.35秒の範囲、または0.20秒〜0.30秒の範囲である。
本明細書に開示されるコーティング組成物の最大複素弾性率(G* max)は、本明細書に記載される手順で、室温で測定して(50μm厚の試料に対し、20Hzの周波数で10%の振動剪断歪みを適用しつつ、100mW/cm2の395nmLED照射に15秒間曝露)、400kPa未満、または300kPa未満、または200kPa未満、または100kPa〜400kPaの範囲、または150kPa〜300kPaの範囲、または160kPa〜250kPaの範囲である。
一実施形態では、本明細書に開示されるコーティング組成物は、光ファイバの一次コーティングの形成に用いられる。以下の実施例において、試料1〜5をコーティング組成物として使用し、光ファイバ上に一次コーティングを形成した。試料1〜5の各々を、ガラス光ファイバに一次コーティング組成物として、光ファイバの延伸の際に別々に塗布した。ファイバ延伸速度は50m/秒であった。5つのLED光源の積み重ねを使用して、一次コーティング組成物を硬化させた。各LED光源は395nmで動作し、12W/cm2の強度を有していた。一次コーティング組成物としての試料1〜5の塗布および硬化の後、二次コーティング組成物を硬化した一次コーティング上に塗布し、UV源を使用して硬化させて、二次コーティング層を形成した。試料1〜5に用いた延伸条件およびLED硬化処理条件が表8に示されている。表8には、硬化後の試料1〜5の%RAU、硬化後の試料2、3、および5のインサイチュ弾性率、および硬化後の試料1〜3および5のTgも示されている。
モデル化試料。本明細書に開示される実験試料1〜6および原理は、モル数n、m、およびpを変化させることによって、オリゴマー材料中の二付加化合物の相対量、並びにオリゴマー材料を含むコーティング組成物から形成される硬化フィルムの特性を広範囲にわたって制御可能であることを示唆している。臨界応力に対するヤング率および引裂強度の影響をさらに調べるために、一連のモデル化された試料を検討した。モデル化された試料は、番号7〜30である。各モデル化試料について、ヤング率(E)および引裂強度(Gc)を仮定し、比Gc/E、比Gc/Er0、および臨界応力(σc)を計算した。ヤング率(E)の各値について、欠陥キャビティ寸法r0=10μmと仮定した。式(4)および(5)を使用して臨界応力を計算した。計算結果を表9〜11に示す。
比較例。二付加化合物を含むオリゴマー材料は、その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2015/0071595号明細書(‘595明細書)に以前に記載されている。‘595明細書には、H12MDI(4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、PPG4000(Mn約4000g/モルのポリプロピレングリコール)、およびHEA(アクリル酸2−ヒドロキシエチル)から調製された、一連の12種のオリゴマー材料が記載されている。オリゴマー材料を含むコーティング組成物、および該コーティング組成物から形成された硬化フィルムについても記載されている。しかしながら、‘595明細書に記載されるモル比n(H12MDI):m(HEA):p(PPG4000)は、本明細書に記載されるモル比n(H12MDI):m(HEA):p(PPG4000)とは異なっている。このセクションでは、‘595明細書のオリゴマー材料を含むコーティング組成物から作られる硬化フィルムと比較して、本発明にかかるオリゴマー材料を含むコーティング組成物から作られる硬化フィルムが示す性能上の利点について論じる。本議論に関連する‘595明細書の態様を以下に提示する。さらなる詳細については‘595明細書に記載されている。‘595明細書の12のオリゴマー材料は、本明細書では比較オリゴマー材料と称され、試料C1〜C12として識別される。
比較オリゴマー材料のオリゴマー材料の調製に用いたH12MDI、HEA、およびPPG4000の量および対応するモル数を表12に列挙する。
比較オリゴマー材料の製造に用いた手順は、オリゴマー材料試料1〜6の調製に用いた手順と同様であった。手順間の主な違いは、比較オリゴマー材料の形成により低い温度を使用したことである。PPG4000の添加後、約1〜1.5時間、70℃〜75℃まで加熱する代わりに、比較オリゴマー材料の形成に用いた反応物を約1〜1.5時間、60℃〜64℃まで加熱した。試料C6、C8、およびC9をさらに、60℃で24時間、加熱した。同様に、追加のHEAを添加した後、比較オリゴマー材料の形成に用いた反応混合物を、約1〜1.5時間、70℃〜75℃までの代わりに、約1〜1.5時間、60℃〜64℃まで加熱した。また、比較オリゴマー材料の調製において、追加のHEAを添加する前に、フラスコを65℃未満の代わりに、56℃〜58℃まで冷却した。試料C5については、イソシアネート基の完全なクエンチングが観察された後に、追加の1.25gのHEAを添加した。FTIRを用いたイソシアネート基の検出および比較オリゴマー材料中の二付加化合物の量(質量%)の決定は、試料1〜6について上述したように完了した。表13は、比較オリゴマー材料の調製中に添加された追加のHEAの量および比較オリゴマー材料の各々における二付加物の量を示している。
比較オリゴマー材料の各々を含有するコーティング組成物を配合し、硬化させてフィルムを形成した。フィルムを硬化させるための手順および硬化フィルムの特性の決定に用いられる測定技法は、試料1〜6について上に記載した通りである。表14に、コーティング組成物中の成分が列挙されている。表14における成分の説明は、表4について上に提示された説明に対応している。強度添加剤として、テトラチオールの代わりにペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)(Aldrich社から入手可能)を使用した。比較用オリゴマー材料の各々について、別々の組成物を配合し、硬化させた。表15および16には、各比較試料のヤング率、引裂強度、臨界応力、および比Gc/EおよびGc/Er0が列挙されている。値r0=10μmを使用した。
結果は、匹敵するヤング率について、本開示に従うオリゴマー材料を含むコーティングが、比較コーティングよりも高い引裂強度、高い比Gc/EおよびGc/Er0、並びに高い臨界応力を示すことを示唆している。したがって、本発明にかかるオリゴマー材料を含む組成物から調製されたコーティングは、比較コーティングよりも頑強で、安定であり、かつ延伸誘起性欠陥に対して耐性がある。
剥離性能。オリゴマーとして試料4および比較試料C10を含むコーティング組成物から製造されたコーティングの剥離性能を試験するために、追加の実験を行った。オリゴマーとして試料4を使用したコーティング組成物は、上記表4に列挙されるコーティング組成物に対応している。オリゴマーとして比較試料C10を使用したコーティング組成物は、上記表14に列挙したコーティング組成物に対応している。剥離性能について試験した両方のコーティング組成物において、Sartomer社の製品番号SR504の代わりに、Miwon社の製品番号M164として、エトキシル化(4)ノニルフェノールアクリレート成分を得た。その他の点では、コーティング組成物は、試料4および比較試料C10についてそれぞれ表4および14に列挙したものと同じであった。
剥離性能は、光ファイバからコーティングを剥離する能力に関連する。剥離は、ファイバの接合および光ファイバへのコネクタの接続に用いられる一般的な操作である。ファイバの表面に破片を残すことなく、剥離中に光ファイバからファイバコーティングをきれいに除去することが望ましい。
2つのコーティング組成物の剥離性能を試験するために4つの実験を完了した:(1)引張靭性試験、(2)剥離接着試験、(3)繊維引抜き試験、および(4)静的損傷抵抗試験。2つのコーティング組成物から製造されたフィルム試料について、引張靭性および剥離接着力を測定した。2つのコーティング組成物の各々から形成された一次コーティングを有する別々の光ファイバについて、繊維引抜きおよび静的損傷抵抗を測定した。光ファイバはさらに、二次コーティングを含んでいた。
引張靭性試験。コーティング組成物を硬化することによって形成されたフィルムについて、引張靭性を測定した。湿潤フィルムを、約0.005インチ(約0.127mm)のギャップ厚さを有するドローダウンボックスを用いて、シリコーン剥離紙上に流延した。コーティング組成物からフィルム形態のコーティングを得るため、1.2J/cm2のUV線量(International Light社のLight BugモデルIL490による225〜424nmの波長範囲にわたって測定される)で、600W/インチのD電球を有するFusion Systems UV硬化装置(50%出力および約12フィート/分のベルト速度)によって、フィルムを硬化した。硬化フィルムの厚さは約0.0030インチ(約76.2μm)〜約0.0035インチ(約88.9μm)であった。試験前に、少なくとも16時間、フィルムを劣化させた(23℃、相対湿度50%)。切断テンプレートおよびメスを使用して、フィルム試料を12.5cm×13mmの寸法に切断した。引張靭性は、MTS Sintech引張試験機を用いて、フィルム試料について室温で測定した。引張靭性は、応力−歪み曲線の下の積分面積として定義される。5.1cmの初期ゲージ長を用いた2.5cm/分の伸び率でフィルムを試験した。フィルムのヤング率および引裂強度についても測定した。結果を表17にまとめる。表17において、「試料C10」と表示された列は、オリゴマーとして比較試料C10を含むコーティング組成物から形成されたフィルムを指し、「試料4」と表示された列は、オリゴマーとして試料4を含むコーティング組成物から形成されたフィルムを指す。結果は、オリゴマーとして試料4を使用して製造されたコーティングが、低いヤング率を維持しつつ、比較試料C10を使用して製造されたコーティングよりも高い引張靭性および高い引裂強度を有することを示唆している。
本発明にかかるコーティングの引張靭性は、0.0030インチ(約76.2μm)〜0.0035インチ(約88.9μm)の厚さを有する硬化フィルムとして構成された場合に、500kJ/m3以上、600kJ/m3以上、700kJ/m3以上、800kJ/m3以上、または500kJ/m3〜1200kJ/m3の範囲、または600kJ/m3〜1100kJ/m3の範囲、または700kJ/m3〜1000kJ/m3の範囲である。
剥離接着試験。コーティング組成物から形成されたコーティングのガラスへの接着は、ASTM D413規格に基づいて、90度剥離試験によって測定された。ガラスプレートを、それぞれ、20℃、60℃、90℃、および120℃の試験温度へと予熱した。.コーティング組成物を、約0.005インチ(約0.127mm)のギャップ厚さを有するドローダウンボックスを用いて、予熱したガラス板上に流延し、1.2J/cm2.の線量で直ちにUV照射下で硬化させた。硬化フィルムの厚さは75〜90μmであった。剥離試験は、MTS Sintech引張試験機で実施した。ガラスプレートを水平に固定し、次に1インチ(約2.54cm)幅のコーティングを2.0インチ(約5.08cm)/分の速度で、ガラスプレートから90度の角度で剥離した。
比較試料C10および試料4をオリゴマーとして使用してコーティング組成物から製造したコーティングについて、剥離接着試験の結果を図2に示す。図2に示すプロットは、ガラスプレートの20℃の温度におけるコーティングの90度剥離力に対するガラスプレートのさまざまな温度におけるコーティングの90度剥離力を示している。結果は、オリゴマーとして試料4を使用して製造されたコーティングが、オリゴマーとして比較試料C10を使用して製造されたコーティングよりも温度に対してほぼ一定の剥離力を有することを示唆している。剥離試験性能に基づいて、オリゴマーとして試料4を使用して製造されたコーティングは、オリゴマーとして比較試料C10を使用して製造されたコーティングよりもきれいな剥離特性を示すことが予想される。
本明細書に開示されるコーティングは、ASTM D413規格に準拠して測定した場合、20℃における90度剥離力よりも40%未満だけ大きい120℃における90度剥離力、または20℃における90度剥離力よりも30%未満だけ大きい120℃における90度剥離力、または20℃における90度剥離力よりも20%未満だけ大きい120℃における90度剥離力、または20℃における90度剥離力よりも10%未満だけ大きい120℃における90度剥離力、または20℃における90度剥離力よりも小さい120℃における90度剥離力を有する。
繊維引抜き試験。繊維引抜き試験は、FOTP−105および推奨規格EIA/TIA−455に記載された手順に基づいた。別々のガラスファイバ(直径125μm)を、オリゴマーとして試料4および比較試料C10を含む被覆組成物でコーティングした。コーティング組成物を水銀灯で硬化して、光ファイバ上に一次コーティングを形成した。一次コーティングの厚さは32.5μmであった。コーティングされたファイバは、26μmの厚さおよび1600MPaのヤング率を有する二次コーティングも含んでいた。二次コーティングは、二次コーティング組成物を(硬化した)一次コーティングに塗布し、該二次コーティング組成物を水銀灯で硬化して二次コーティングを形成することによって形成した。
繊維引抜き試験は、1cm長のガラスファイバを各コーティングから引き出すのに必要なピーク力を測定した。試験を実施するために、コーティングされたファイバの各端部のコーティングを1平方インチ(約6.45cm2)の厚紙(heavy stock paper)のタブで作られた別々の支持面に固定(接着)した。各端部のコーティングを、支持面から1cmの距離で円周方向に切断し、支持面との界面に刻み目を付けた。次に、2つのタブを引き離すことによってガラスファイバをコーティングから引抜き、ピーク力を決定した。コーティングからガラスファイバを除去するのに必要とされるピーク引張力は、ガラスファイバに対するコーティングの接着強度の尺度である。
2つのオリゴマーのそれぞれを含有するコーティング組成物から製造されたコーティングを有する幾つかのファイバ試験の被検試料を測定した。特に、各試験につき、10本の5インチ(12.7cm)長の繊維を切断した。次いで、各試験の被検試料の端部の一方を、Krazy Wood Glue(登録商標)を用いて別々の紙のタブに接着した。これは、紙のタブの端の中程から紙のタブの中心を通って1.5cm長の糊の薄層を塗布し、糊に沿ってファイバの端部を縦方向に敷設することによって行われた。試験の被検試料のもう一方のコーティングされた端部を同じ方法で第二のタブに接着した。試験の被検試料をさらに、23℃、50%RH(相対湿度)のチャンバ内で一晩、調整した。次に、各試験の被検試料を接着端から1cm(ゲージ長)でカットした。切り込みは接着剤とファイバを通ってタブにまで延びていた。コーティングに、ファイバおよびタブの断面において、かみそりの刃で刻み目を入れた。上部グリッパーによって、指定されたタブ上の1cmゲージ長位置におけるカットから最も遠いタブを固定し、下部グリッパーによって、指定されたタブ上の1cmゲージ長位置におけるカットから最も近いタブを固定するように、各被検試料をグリッパーに装着した。グリッパーを引き離し、ガラスファイバをコーティングから分離するのに必要な力を決定した。より詳細には、Testworks4ソフトウェア、5ポンド(約2.27kg)のロードセル、および空気圧グリッパーを備えたMTS引張試験機を繊維引抜き試験に使用した。グリッパーを5mm/分の速度で引き離した。測定は室温で完了した。
繊維引抜試験の結果を図3に示す。オリゴマーとしての試料4を含むコーティング組成物(▲)およびオリゴマーとしての比較試料C10を含むコーティング組成物(■)でコーティングされたファイバの複数の試験被検試料についての引抜き力。繊維引抜き力がファイバストリップの清浄性能を示唆することが示されている。引抜き力が1.2ポンド(約544g)〜2.0ポンド(約907g)の場合に、残留物がほとんどまたは全くない、優れたストリップ清浄性が期待できる。引抜き力が2.0ポンド(約907g)〜2.5ポンド(約1.13kg)の場合には、コーティングを剥ぎ取った後に、通常、幾らかの破片およびコーティング残留物が観察される。引抜き力が2.5ポンド(約1.13kg)を超えると、コーティングを剥ぎ取った後に、しばしば、過剰の残留物および破片が観察される。剥離後のこのような過剰な残留物および破片は、ファイバの接合不良の性能問題につながる。繊維引抜き結果は、オリゴマーとして試料4を含む組成物でコーティングされたファイバの引抜き力が一貫して1.2ポンド(約544g)〜2.0ポンド(約907g)の範囲内であるのに対し、オリゴマーとして比較試料C10を含む組成物でコーティングされたファイバの引抜き力は、1.9ポンド(約862g)〜3.4ポンド(約1.54kg)の間で変動することを示唆している。
本発明にかかるコーティングの引抜き力は、直径125μmのガラスファイバ上に32.5μmの厚さを有する一次被覆として構成され、かつ、26μmの厚さおよび1600MPaのヤング率を有する二次コーティングに囲まれている場合には、1.8ポンド(約816g)未満、または1.6ポンド(約726g)未満、または1.5ポンド(約680g)未満、または1.4ポンド(約635g)未満、または1.3ポンド(約590g)未満、または1.2ポンド(約544g)〜1.8ポンド(約816g)の範囲、または1.3ポンド(約590g)〜1.7ポンド(約771g)の範囲、または1.4ポンド(約635g)〜1.6ポンド(約726g)の範囲である。
静的損傷抵抗試験。静的損傷抵抗静試験は、それらの開示がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第5908484号、同第6243523号、および同第S6289158号の各明細書と類似した装置を使用して実施した。TabaddorらのProc. 47th IWCS, p. 725 (1998)に報告されている方法に従って、静的損傷抵抗を決定した。この試験では、コーティングしたファイバを室温でガラススライド上に水平に置き、5gの張力下に置いた。ファイバのガラス部分の直径は125μmであった。コーティングの厚さは32.5μmであった。直径1/4インチのスチールロッドを、コーティングされたファイバの上に垂直に並べた。ロッドに所望の試験荷重を負荷し、コーティングファイバと接触するように下げて、所定の位置で5秒間保持し、解放した。それぞれの負荷重量について、コーティングファイバに沿って30箇所(1/8インチ(約3.175mm)だけ離間している)で試験した。損傷の観察はリアルタイムビデオを使用して記録し、試験が完了した後に、複合顕微鏡下で最終的な検査を行った。試験部位の50%に損傷を与える負荷に対応する50%損傷(D50)を、グラム単位で負荷に対する損傷の可能性(損傷した試験部位の割合)をプロットすることによって計算した。試料4および比較試料C10を含む組成物でコーティングしたファイバのD50値(グラム単位で報告)を図4に示す。オリゴマーとして試料4を用いて組成物から作られたコーティングを損傷するためには、オリゴマーとして比較試料C10を用いて組成物から作られたコーティングよりも、はるかに高い負荷を必要とした。
本発明にかかるコーティングの50%損傷力(D50)は、直径125μmのガラスファイバ上の32.5μmの厚さを有するコーティングとして構成され、かつ、5gの張力下に置かれた場合に、400g以上、500g以上、600g以上、650g以上、または425g〜800gの範囲、または450g〜750gの範囲、または475g〜700gの範囲、または500g〜675gの範囲である。
特に明記しない限り、本明細書に記載の任意の方法は、その工程が特定の順序で実行されることを必要とすると解釈されることは、決して意図していない。したがって、方法クレームがその工程が従うべき順序を実際に列挙していないか、または工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲または明細書に具体的に述べられていない場合には、いかなる特定の順序も、推測されることは、決して意図していない。
本発明の精神または範囲から逸脱することなく、さまざまな修正および変更を加えることができることは、当業者にとって明らかであろう。本発明の精神および本質を組み込んだ開示された実施形態の修正の組合せ、部分組合せ、および変形は、当業者に想起されうることから、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内のあらゆるものを含むと解釈されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
組成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物。
組成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物。
実施形態2
前記ジイソシアネート化合物が、次式を有する化合物を含む、実施形態1に記載の組成物:
前記ジイソシアネート化合物が、次式を有する化合物を含む、実施形態1に記載の組成物:
[式中、基R1は、アルキレン基を含む]。
実施形態3
前記基R1が、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシル)基を含む、実施形態2に記載の組成物。
前記基R1が、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシル)基を含む、実施形態2に記載の組成物。
実施形態4
前記ポリオール化合物が、次式を有する化合物を含む、実施形態1〜3のいずれかに記載の組成物:
前記ポリオール化合物が、次式を有する化合物を含む、実施形態1〜3のいずれかに記載の組成物:
[式中、基R2はアルキレン基を含み、xは40〜100である]。
実施形態5
nが3.4〜4.6の範囲であり、mが1.60n−3から2.40n−5の範囲である、実施形態1〜4のいずれかに記載の組成物。
nが3.4〜4.6の範囲であり、mが1.60n−3から2.40n−5の範囲である、実施形態1〜4のいずれかに記載の組成物。
実施形態6
前記ポリオールが、3000g/モル〜9000g/モルの範囲の数平均分子量を有するポリプロピレングリコールである、実施形態1〜5のいずれかに記載の組成物。
前記ポリオールが、3000g/モル〜9000g/モルの範囲の数平均分子量を有するポリプロピレングリコールである、実施形態1〜5のいずれかに記載の組成物。
実施形態7
前記反応生成物が、
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
前記反応生成物が、
オリゴマー材料であって、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]
を含む、オリゴマー材料
を含む、実施形態1〜6のいずれかに記載の組成物の反応生成物。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキレン基、分岐状アルキレン基、または環状アルキレン基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]
を含む、オリゴマー材料
を含む、実施形態1〜6のいずれかに記載の組成物の反応生成物。
実施形態8
ファイバコーティング組成物であって、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオールが0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有する、ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
光開始剤と、
を含む、ファイバコーティング組成物。
ファイバコーティング組成物であって、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオールが0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有する、ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
光開始剤と、
を含む、ファイバコーティング組成物。
実施形態9
前記反応生成物が、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
前記反応生成物が、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも2.25質量%の量で存在する]
を含む、実施形態8に記載のファイバコーティング組成物。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;かつ
前記二付加化合物は、少なくとも2.25質量%の量で存在する]
を含む、実施形態8に記載のファイバコーティング組成物。
実施形態10
前記メルカプト官能性シラン化合物が0.5質量%を超える濃度を有する、実施形態8または9に記載のファイバコーティング組成物。
前記メルカプト官能性シラン化合物が0.5質量%を超える濃度を有する、実施形態8または9に記載のファイバコーティング組成物。
実施形態11
前記オリゴマー材料が25質量%〜65質量%の濃度を有する、実施形態8〜10のいずれかに記載のファイバコーティング組成物。
前記オリゴマー材料が25質量%〜65質量%の濃度を有する、実施形態8〜10のいずれかに記載のファイバコーティング組成物。
実施形態12
20Hzの周波数で振動剪断歪みを加えながら、100mW/cm2の強度を有する395nmのLED光源を用いて厚さ50μmのフィルムへと硬化させた場合に、前記光ファイバコーティング組成物が、0.5秒未満の20℃における弾性率クロスオーバータイムを有する、実施形態8〜11のいずれかに記載のファイバコーティング組成物。
20Hzの周波数で振動剪断歪みを加えながら、100mW/cm2の強度を有する395nmのLED光源を用いて厚さ50μmのフィルムへと硬化させた場合に、前記光ファイバコーティング組成物が、0.5秒未満の20℃における弾性率クロスオーバータイムを有する、実施形態8〜11のいずれかに記載のファイバコーティング組成物。
実施形態13
前記反応生成物が、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
前記反応生成物が、
次の分子式を有するポリエーテルウレタンアクリレート化合物:
および、
次の分子式を有する二付加化合物:
次の分子式を有する二付加化合物:
[式中、
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]
を含む、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物であって、
該硬化生成物が、少なくとも35J/m2の引裂強度Gcおよび1.0MPa未満のヤング率Eを有する、
硬化生成物。
R1、R2およびR3は、それぞれ独立して、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、または環状アルキル基から選択され;
yは、1、2、3、または4であり;
xは、40〜100であり;
前記二付加化合物は、少なくとも1.0質量%の量で存在する]
を含む、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物であって、
該硬化生成物が、少なくとも35J/m2の引裂強度Gcおよび1.0MPa未満のヤング率Eを有する、
硬化生成物。
実施形態14
前記硬化生成物が、キャビティサイズr0=10μmで少なくとも0.40MPaの臨界応力σcを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、キャビティサイズr0=10μmで少なくとも0.40MPaの臨界応力σcを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態15
前記硬化生成物が、少なくとも50μmの引裂強度Gcのヤング率Eに対する比Gc/Eを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、少なくとも50μmの引裂強度Gcのヤング率Eに対する比Gc/Eを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態16
前記硬化生成物が、1.0MPa未満のヤング率E、少なくとも35J/m2の引裂強度Gc、および、キャビティサイズr0=10μmで少なくとも0.40MPaの臨界応力σcを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、1.0MPa未満のヤング率E、少なくとも35J/m2の引裂強度Gc、および、キャビティサイズr0=10μmで少なくとも0.40MPaの臨界応力σcを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態17
前記硬化生成物が、0.0030インチ(約76.2μm)〜0.0035インチ(約88.9μm)の厚さを有するフィルムとして構成された場合に、500kJ/m3を超える引張靭性を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、0.0030インチ(約76.2μm)〜0.0035インチ(約88.9μm)の厚さを有するフィルムとして構成された場合に、500kJ/m3を超える引張靭性を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態18
前記硬化生成物が、20℃でASTM D413規格に準拠して測定した場合に、150グラム/インチ(約5.91kg/m)を超える90度剥離力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、20℃でASTM D413規格に準拠して測定した場合に、150グラム/インチ(約5.91kg/m)を超える90度剥離力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態19
前記硬化生成物が、ガラスファイバ上の32.5μmの厚さを有するコーティングとして構成された場合に、1.8ポンド(約816g)未満の引抜き力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、ガラスファイバ上の32.5μmの厚さを有するコーティングとして構成された場合に、1.8ポンド(約816g)未満の引抜き力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態20
前記硬化生成物が、ガラスファイバ上の32.5μmの厚さを有するコーティングとして構成されており、かつ、5gの張力下に置かれた場合に、500gを超える50%損傷(D50)の力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、ガラスファイバ上の32.5μmの厚さを有するコーティングとして構成されており、かつ、5gの張力下に置かれた場合に、500gを超える50%損傷(D50)の力を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態21
前記硬化生成物が、20Hzの周波数で振動剪断歪みを適用しつつ、100mW/cm2の強度を有する395nmのLED光源で厚さ50μmのフィルムへと硬化させた場合に、0.4MPa未満の最大複素弾性率G* maxを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、20Hzの周波数で振動剪断歪みを適用しつつ、100mW/cm2の強度を有する395nmのLED光源で厚さ50μmのフィルムへと硬化させた場合に、0.4MPa未満の最大複素弾性率G* maxを有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態22
前記硬化生成物が、80%を超える%反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
前記硬化生成物が、80%を超える%反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する、実施形態8〜12のいずれかに記載のファイバコーティング組成物の硬化生成物。
実施形態23
光ファイバをコーティングする方法において、
光ファイバにコーティング組成物を塗布する工程であって、前記光ファイバが35m/秒を超える延伸速度で移動し、前記コーティング組成物が、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
工程と、
300nm〜400nmの動作波長を有するLED光源を用いて前記コーティング組成物を硬化させる工程であって、該硬化によって、80%を超える%反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する硬化生成物を形成する、工程と、
を含む、方法。
光ファイバをコーティングする方法において、
光ファイバにコーティング組成物を塗布する工程であって、前記光ファイバが35m/秒を超える延伸速度で移動し、前記コーティング組成物が、
オリゴマー材料であって、
芳香族基を含まないジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリプロピレングリコールを含む、ポリオール化合物;
の反応生成物を含む、オリゴマー材料と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、かつ、3<n<5であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
工程と、
300nm〜400nmの動作波長を有するLED光源を用いて前記コーティング組成物を硬化させる工程であって、該硬化によって、80%を超える%反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する硬化生成物を形成する、工程と、
を含む、方法。
Claims (10)
- ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有するポリオール化合物;
を含む、組成物であって、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物。 - 前記基R1が、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシル)基を含む、請求項2に記載の組成物。
- nが3.4〜4.6の範囲であり、mが1.60n−3から2.40n−5の範囲である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- ファイバコーティング組成物であって、
放射線硬化性基を有する1つ以上のモノマーと、
組成物の反応生成物であって、
ジイソシアネート化合物;
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;および
ポリオールが0.1ミリ当量/g未満の不飽和を有する、ポリオール化合物;
を含み、
前記ジイソシアネート化合物、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、および前記ポリオール化合物が、それぞれ、n:m:pのモル比で存在し、ここで、nは3.0〜5.0の範囲であり、mは1.50n−3から2.50n−5の範囲であり、pは2である、
組成物の反応生成物と、
メルカプト官能性シラン化合物と、
光開始剤と、
を含む、ファイバコーティング組成物。 - 前記メルカプト官能性シラン化合物が0.5質量%を超える濃度を有する、請求項8に記載のファイバコーティング組成物。
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