KR101203823B1 - 코팅된 광섬유 및 급속-겔화 1차 코팅을 포함하는 광섬유코팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 코팅 시스템 및 코팅된 광섬유를 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 코팅된 광섬유는 코어 및 클래딩을 갖는 광섬유; 상기 광섬유를 감싸는 1차 코팅을 포함하며, 상기 1차 코팅은 5 MPa 이하의 영 계수를 가지며, 상기 1차 코팅은 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다.

광섬유 코팅 시스템, 코어, 클래딩, 영 계수, 겔화 시간

Description

코팅된 광섬유 및 급속-겔화 1차 코팅을 포함하는 광섬유 코팅 시스템 {Coated optical fiber and optical fiber coating system including a fast-gelling primary coating}

본 발명은 광섬유에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 광섬유용 코팅 시스템 및 코팅된 광섬유에 관한 것이다.

광섬유는 원거리통신 분야, 때로는 현재 구리 와이어를 대체하고자 하는 분야에서 점차적으로 중요한 역할을 차지하고 있다. 이러한 경향은 전송되는 데이터의 양을 크게 증가시키는 원거리통신 전분야에 걸쳐 커다란 영향을 미치고 있다. 광섬유의 사용에 있어 더 많은 증가가 예상되며, 지속적인 증가추세에 있는 오디오, 비디오 및 주택지에서 상업 거래처로의 데이터 신호의 양을 전달하기 위하여 로컬 섬유 네트워크가 확장됨에 따라, 특히 도시에서 가정에의 섬유 적용(fiber-to-the-home application)에 있어 더 많은 증가가 예상된다. 나아가, 내부 데이터, 오디오, 및 비디오 통신을 위한 가정 및 상업 건물에서의 섬유의 사용이 시작되어 왔으며, 증가될 것으로 예측된다.

광섬유는 일반적으로 유리로 제조되며, 통상적으로 폴리머 1차 코팅과 폴리머 2차 코팅을 갖는다. 상기 1차 코팅(또한 내부 1차 코팅으로 공지되어 있음)은 통상적으로 상기 유리 섬유에 직접 적용되며, 경화 시 상기 유리 섬유를 감싸는 연성의, 탄성, 컴플라이언트(compliant) 물질을 형성한다. 상기 1차 코팅은 낮은 영 계수를 가지며, 쿠션을 위한 완충제로서 작용하며 굽힘, 케이블링 또는 스풀링동안 상기 유리 섬유를 보호한다. 상기 2차 코팅(또한 외부 1차 코팅으로서 공지되어 있음)은 상기 1차 코팅 위에 적용되어 공정, 취급 및 사용동안 상기 유리 섬유에의 손상을 방지하는 단단한(tough), 보호성 외층으로서 작용한다.

광섬유에 대한 수요가 증가해오고 있으므로, 이들을 제조하는데 사용되는 프로세스를 향상시키고자 하는 요구가 있다. 광섬유 산업에서의 한가지 일반적인 경향은 증진된 속도로 광섬유를 인발함으로써 광섬유 제조 공장의 처리량을 향상시키고자 하는 것이다. 그러나, 인발 속도는 상기 섬유를 보호하기 위해 사용되는 통상의 폴리머 코팅 경화단계에 의해 속도가 한정될 수 있다. 코팅의 최대 인발 속도를 초과하는 속도에서 광섬유에 코팅이 적용되는 한가지 표시는 경화된 코팅 내의 결함의 존재이다. 표준적인 광섬유 코팅 경화 공정을 이용하여 높은 인발 속도에서 완전히 경화될 수 있는 광섬유 코팅이 요구된다.

발명의 요약

본 발명의 일 실시형태는 코어 및 클래딩을 갖는 광섬유; 및 상기 광섬유를 감싸는(encapsulating) 1차 코팅을 포함하는 코팅된 광섬유에 관한 것으로, 상기 1차 코팅은 약 5 MPa 이하의 영 계수를 가지며, 상기 1차 코팅은 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 광섬유 나섬유(bare optical fiber)를 제공하는 단계; 상기 광섬유를 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물로 코팅하는 단계; 및 상기 1차 경화 조성물을 경화시켜 상기 광섬유를 감싸는 1차 코팅을 형성하는 단계를 포함하는 광섬유를 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 상기 1차 코팅은 약 5 MPa 미만의 영 계수를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 경화 조성물에 관한 것으로서, 상기 경화 조성물의 실질적으로 경화된 반응 산물이 약 5 MPa 미만의 영 계수를 갖는다.

본 발명의 코팅된 광섬유, 방법, 및 경화 조성물은 종래 기술의 광섬유, 방법, 및 경화 조성물에 비하여 여러가지 이점을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 경화 조성물은 고속의 속도에서 경화되어 결함 없는 광섬유를 제공할 수 있으며, 당업자가 광섬유 제조 공정의 처리량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 부가적인 특징 및 이점은 후술되는 상세한 설명에서 기술될 것이며, 부분적으로는 상기 설명으로부터 당업자에 의해 자명할 것이며, 기재된 설명 및 청구항, 그리고 첨부된 도면에 기술된 바에 따라 본 발명을 실시함으로써 인지될 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 본 발명을 예시적으로 나타내는 것으로서 청구된 바에 따른 본 발명의 사상 및 특성을 이해하기 위한 개관 또는 기틀을 제공하기 위한 것임이 주지되어야 한다.

첨부되는 도면은 본 발명의 보다 나은 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부분을 구성한다. 본 도면들은 필수적으로 비례하는 것이 아니며, 다양한 부재들의 크기는 명확성을 위해 왜곡될 수 있다. 본 도면은 본 발명의 원리와 작업을 설명하기 위하여 주어지는 설명과 더불어 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 도시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅된 광섬유를 개략적으로 나타낸 도면이고;

도 2는 겔화 시간 결정에 사용되는 UV 소스의 분광 출력정보를 도시한 그래프이다.

도 3은 경화 조성물의 겔화 시간을 결정하는데 사용되는 시간 대비 G' 및 G"을 도시한 통상의 그래프이고;

도 4는 동적 광-유동측정 장치(dynamic photo-rheometry apparatus)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고;

도 5는 분광학적 경화 속도 결정에 사용되는 UV 소스의 분광 출력정보를 도시한 그래프이다.

도 6은 경화 조성물의 분광학적 경화 속도를 결정하는데 사용되는 시간 대비 전환율(%)을 도시한 통상의 그래프이다.

본 발명의 일 실시형태는 코팅된 광섬유에 관한 것이다. 코팅된 광섬유의 실시예를 도 1의 개략적인 단면도에 나타내었다. 코팅된 광섬유(20)는 코어(24) 및 클래딩(26)을 갖는 광섬유(22); 및 상기 광섬유를 감싸는 1차 코팅(30)을 포함한다. 코팅된 광섬유(20)는 또한 상기 1차 코팅(30)을 감싸는 2차 코팅(32)을 포함한다. 도 1의 코팅된 광섬유에서, 상기 1차 코팅(30)은 상기 광섬유의 표면에 직접적으로 적용되며, 상기 2차 코팅(32)은 상기 1차 코팅의 표면에 직접적으로 적용된다. 당업자라면, 본 발명의 선택적인 실시형태에서, 또 다른 얇은 코팅층(예를 들어, 10㎛ 미만의 두께)이 상기 광섬유와 상기 1차 코팅 사이, 및/또는 상기 1차 코팅과 2차 코팅 사이에 형성될 수 있다는 것을 주지할 것이다.

상기 광섬유(22)는 당업자에게 익숙한 바와 같이, 코어 및 클래딩을 포함하는 코팅되지 않은 광섬유이다. 상기 코팅되지 않은 광섬유는 단일모드 섬유 또는 다중모드 섬유일 수 있다. 상기 광섬유는 데이터 전송 섬유(예를 들어, 각각 뉴욕시 코닝의 코닝사에서 시판되는 SMF-28^®, LEAF^®, 및 METROCOR^®)로서 사용하기 위해 적합화될 수 있다. 선택적으로, 상기 광섬유는 증폭, 분산 보상, 또는 편광 유지 기능을 수행할 수 있거나, 또는 커플링 광 디바이스에서 짧은 길이로 사용될 수 있다. 당업자라면 본원에서 기술되는 코팅이 환경으로부터의 보호가 요구되는 모든 광섬유에 실질적으로 사용하기에 적합하다는 점을 인식할 것이다.

코팅된 광섬유(20)에서, 광섬유(22)는 1차 코팅(24)에 의해 감싸진다. 광섬유에 대한 적합한 쿠션과 굽힘 보호를 제공하기 위하여, 1차 코팅(24)은 약 5 MPa 이하의 영 계수를 갖는다. 바람직하게는, 상기 1차 코팅은 약 2 MPa 이하의 영 계수를 갖는다. 본 발명의 특정의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 1차 코팅은 약 1.5 MPa 이하, 약 1 MPa 이하, 또는 약 0.8 MPa 이하의 영 계수를 갖는다. 본원에서 사용되는 바에 따라, 1차 코팅의 영 계수는 5.1㎝의 게이지 길이 및 2.5㎝/분의 테스트 속도로 약 0.003"(76㎛) 내지 0.004"(102㎛) 사이의 두께 및 약 1.3㎝ 폭의 필름으로서 성형된 물질의 샘플 상에 인장 테스트 기기(예를 들어, 신테크 MTS 인장 테스트기, 또는 인스트론 유니버설 머터리얼 테스트계)를 이용하여 측정된다. 바람직하게는, 상기 1차 코팅은 약 -10℃ 미만의 유리전이온도를 갖는다.

1차 코팅(24)은 짧은 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 1차 코팅은 325 ㎚ 내지 425 ㎚ 사이의(도 2에 나타낸 분광 출력정보를 갖는, 365 ㎚ 근처에서 작동하는 수은 증기 램프를 이용함) 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다. 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물은 325 ㎚ 내지 425 ㎚ 사이의 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.2초 미만의 겔화 시간을 갖는다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 1차 코팅은 325 ㎚ 내지 425 ㎚ 사이의 8.5 mW/㎠의 UV 세기에서 약 0.6초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다. 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물은 325 ㎚ 내지 425 ㎚ 사이의 8.5 mW/㎠의 UV 세기에서 약 0.45초 미만의 겔화 시간을 갖는다.

본원에서 사용되는 바에 따라, 경화 조성물의 겔화 시간은 탄성 계수와 동일한 점성 계수를 달성하기 위하여 25 ㎛ 두께의 층으로서 형성된 경화 조성물의 샘플에 대해서, 주어진 세기의 UV 소스에의 노출하에 시간으로서 정의된다. 이를 도 3에 그래프로 나타내었다. 시간이 증가함에 따라, 상기 경화 조성물은 UV에의 노출에 의해 경화되며, 상기 점성 계수 G'이 증가하고, 그리고 탄성 계수 G"이 증가한다. 겔화 시간(도 3의 t_겔)에서 G'과 G"은 같아진다. 상기 겔화 시간은 상기 경화 조성물이 얼마나 신속하게 물리적으로 안정한 폴리머 네트워크를 형성하는가의 측정이며, 따라서 상기 경화 조성물의 공정성에 매우 긴밀하게 관련된다.

경화 조성물의 겔화 시간은 그 전체로서 참고문헌으로 본원에 포함된, Lee 등에 의해 "급속 UV-경화 시스템을 위한 유동학적(rheological) 특성화 기술", Process in Organic Coatings 38, 193-97 (2000)에 기술된 바에 따른 동적 광-유동측정을 이용하여 결정된다. 적합한 광-유동측정 기구(40)의 개략적인 도면을 도 4에 나타내었다. 유동측정 바디(41)는 오프닝(44)과 UV 광 소스(56)가 유동 바디(41)의 샤프트(shaft; 50) 아래로 UV 광 소스(56)로부터의 광을 커플링하기 위해 각이진 거울(48)에 커플링되는(액상 광 가이드(57)을 통해서) 통로(46)를 포함한다. 석영 실린더(52)는 유동 바디(41)의 인접한 단부(58)에 부착되며, 상기 유동 바디(40)의 말단 단부(60)는 변환기(62)에 커플링된다. 적합한 유동 바디(41)는 뉴저지, 피스카타웨이의 레오메트릭(Rheometric)사에서 시판되고 있는 레오메트릭 RDA-Ⅱ이다. 상기 석영 실린더(52)의 단부(64)는 사이에 형성된 갭(68)을 가지고 작동기(66) 위에 장착된다. 상기 경화 조성물의 샘플(70)은 갭(68) 내에 충전된다. 상기 샘플(70)이 UV 광 소스(56)로부터 UV 광을 이용하여 경화되는 동안, 상기 작동기(66)는 회전성 진동을 하며, 석영 실린더(52)의 단부(64)와 작동기(66)의 플레이트(74) 사이에서 샘플(70)을 동적으로 전단한다. 상기 변환기(62)는 작동기(64)의 진동에 반응하여 상기 샘플에 의해 나타나는 토크를 경화시키는 동안 시간의 함수로서 측정한다. 상기 변환기(62)는 적어도 약 10 Hz의 속도에서 토크 및 각 위치를 얻을 수 있고 상기 샘플(70)이 경화함에 따라 연속적으로 동적 계수, 탄성 계수, 및 점성 계수의 측정을 제공하는 데이터 수집 시스템(72)에 작동적으로 연결된다.

본 발명의 겔화 시간 결정에서, 상기 유동측정기는 10 Hz의 주파수 및 약 30%의 진동 전단 응력에서 실온에서 작동된다. 상기 UV 광 소스는 상기 UV 광을 샘플에 전달하기 위하여 구조화된 액상 광 가이드에 연결된, 캐나다, 토렌스의 UV 소스사에서 시판되는 GREEN SPOT UV 스팟 경화 소스이다. 본 발명의 경화 조성물을 테스트하기 위해 사용되는 겔화 시간의 결정은 3.4 mW/㎠ 및 8.5 mW/㎠의 UV 세기에서 수행되었다. 상기 세기는 SOLASCOPE 2000(영국, 콘월, 레드루스, 4D 콘트롤스 사로부터 시판됨)을 이용하여 샘플 위치에서 첫째로 UV 세기를 측정함으로써 결정된다. 상기 측정은 샘플 위치에서의 실제 필터되지 않은 세기가 34 mW/㎠임을 의미하는, SOLASCOPE 2000 기록 17 mW/㎠을 가지면서 0.3 ND(neutral density) 필터를 통해서 수행되었다. 겔화 시간의 결정은 3.4 mW/㎠의 세기를 부여하는, 제자리에서의 1.0 ND 필터, 또는 8.5 mW/㎠의 세기를 부여하는, 제자리에서의 1.0 ND 필터로 수행되었다. 상기 갭(68)의 두께, 따라서 샘플(70)의 두께는 약 25㎛이었다.

1차 코팅(24)은 바람직하게는 FTIR에 의해 결정된 바에 따라, 적어도 약 150%/초의 분광학적 경화 속도를 갖는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물이다. 좀 더 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물은 FTIR에 의해 결정된 바에 따라, 적어도 약 170%/초의 분광학적 경화 속도를 갖는다.

상기 경화 조성물의 분광학적 경화 속도는 실제 시간 FTIR의 함수로서 아크릴레이트 결합 전환을 모니터링함으로써 결정된다. 상기 아크릴레이트 결합 전환은 이론적으로 변화되지 않은 기준 밴드에 대해 통합되고 비율화되기 때문에 1410 ㎝^-1에서 아크릴레이트 밴드의 사라짐을 모니터링함으로써 측정된다. 본원의 실험에서, 올리고머 기본구조(backbone)의 메틸기에 대응되는 1380 ㎝^-1에서의 밴드가 기준 밴드로서 사용되었다; 당업자라면 다른 조성물을 측정할 때 적합한 기준 밴드를 선택할 것이다. 25 ㎛ 두께의 필름이 ASI DURASAMPLIR 악세사리에서 3-바운스 다이아몬드-코팅된 AnSe 결정 상에 직접 인발되었고, 1분동안 질소로 퍼지되었다. 4000 ㎝^-1에서 650 ㎝^-1까지의 중간-적외선 스펙트럼이 UV 노출 전 0.9초동안 브루커 IFS 66S 분광계를 이용하여 6 ms의 간격에서 수집되었다. 레스코 마크 Ⅱ 스팟 경화 단위로부터의 UV 방사(캐나다, 토렌스, Lightwave Energy Systems)가 액상 광 가이드를 통해서 상기 샘플에 수행되었다. 상기 UV 세기는 SOLASCOPE 2000을 이용하여 250 ㎚ 내지 425 ㎚ 사이에서 20 mW/㎠로 측정되었다. 상기 레스코 마크 Ⅱ 스팟 경화 단위의 분광학적 출력정보를 도 5에 도시하였다. 상기 샘플에서 사용량을 조절하기 위해 셔터가 이용된다. 본원에서 기술된 분광학적 경화 속도 결정에서, 상기 셔터는 노출 전에 상기 밴드 비율의 결정을 위하여 데이터를 제공하도록 처음 0.9초 동안 닫혀졌다. 상기 셔터는 오픈되어 샘플이 1초동안 조사되고 7초동안 닫히었다. 최종적으로, 상기 셔터가 오픈되어 10초동안 샘플이 조사되었다. 도 6은 통상의 분광학적 경화 속도 결정을 위하여 시간 대비 전환율%을 도시한 그래프이다. 상기 전환율%는 다음과 같이 계산된다:

전환율% = (시간 t에서의 밴드 비율 - 노출 전의 밴드 비율) / (완전 경화된 밴드 비율 - 노출 전의 밴드 비율) ×100%

상기 완전 경화된 밴드 비율은 최종 10초 노출 후의 밴드 비율이다. 상기 경화 속도는 10%에서 40% 전환까지의 선형 영역에서 전환율%의 비율로서 계산된다.

당업자라면 서로 다른 경화 조성물 군들 사이, 겔화 시간과 분광학적 경화 속도 사이의 관계가 매우 폭넓게 달라질 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들어, 서로 다른 화학 조성을 갖는 경화 조성물은 분광학적 경화 속도가 유사함에도 불구하고 매우 다른 겔화 시간을 가질 수 있다. 아울러, 본원의 참고문헌으로서 그 전체가 포함된, 가스퍼, 에스.엠. 등에 의하여 "우레탄 아크릴레이트 코팅의 전개 및 최종 네트워크 성질의 연구에 대한 통합적인 접근," Polymer Preprints 44(1), 27(2003)에 기술된 바와 같이, 일련의 관련 코팅의 겔화 시간은 그들의 경화 속도에 엄격히 관련되는 것은 아니다. 예를 들어, 증진된 경화 속도를 갖는 일련의 유사한 코팅은 감소된 겔화 시간을 갖거나, 또는 증가된 겔화 시간을 가질 수 있다.

1차 코팅(24)은 바람직하게는 상기 코팅된 광섬유의 가장 낮은 계획된 사용 온도보다 낮은 유리전이온도를 갖는다. 예를 들어, 상기 1차 코팅은 바람직하게는 약 -10℃ 미만의 유리전이온도를 갖는다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 1차 코팅은 약 -20℃ 이하의 유리전이온도를 갖는다. 1차 코팅(24)은 바람직하게는 광섬유(22)의 코어로부터 떨어진 잘못된 광신호의 제거를 가능하게 하기 위해 상기 광섬유의 클래딩보다 높은 굴절률을 갖는다. 광신호의 장거리 전송을 위해 사용되는 통상적인 광섬유에서, 코어 및 클래딩을 위한 1550 ㎚ 파장에서의 굴절률 값은 각각 1.447 및 1.436이다; 이처럼, 통상의 실리카계 광섬유에서, 1차 코팅의 굴절률이 1550 ㎚에서 1.44를 초과하는 것이 바람직하다. 상기 1차 코팅은 열 그리고 가수분해에 의한 노화 동안에 상기 유리 섬유에 적당한 접착력을 유지시켜주어야 하나, 접합(splicing)을 위하여 이로부터 제거될 수 있어야 한다. 상기 1차 코팅은 통상 25-50 ㎛(예를 들어, 약 32.5 ㎛) 범위의 두께를 갖는다. 1차 코팅은 통상적으로 후술되는 바와 같이, 액상으로서 상기 광섬유에 적용되어 경화된다.

본 발명에서 1차 코팅으로서 사용되는 폴리머 물질은 올리고머와 적어도 하나의 모노머를 포함하는 1차 경화 조성물의 경화된 산물일 수 있다. 통상적으로, 상기 1차 코팅을 형성하는데 사용되는 1차 경화 조성물은 또한 광개시제, 항산화제, 및 당업자에게 익숙한 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 1차 경화 조성물의 올리고머와 모노머들은 에틸렌 불포화된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 1차 경화 조성물의 올리고머 및 모노머들은 (메타)아크릴레이트계이다. 예를 들어, 상기 올리고머는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 그러나, 당업자라면 에폭시, 비닐 에테르, 및 티올-렌과 같은 기타 경화 화학을 위해 적합화된 올리고머와 모노머가 본 발명에 따라 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

당업자는 감소된 겔화 시간 및 낮은 영 계수를 제공하는 모노머와 올리고머를 선택할 것이다. 예를 들어, 감소된 겔화 시간과 낮은 계수를 갖는 경화 조성물을 제공하는데 사용하기 위한 하나의 특히 바람직한 형태의 올리고머는 3000 내지 15000달톤의 분자량을 갖는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머이다. 감소된 겔화 시간과 낮은 계수를 갖는 경화 조성물을 제공하는데 사용하기 위한 하나의 특히 바람직한 형태의 모노머는 라우릴옥시글리시딜 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사에서 시판되는 CN130) 및 페녹시글리시딜 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사에서 시판되는 CN131)와 같은 지방족 에폭시 아크릴레이트 모노머이다. 5-40중량%의 농도로 단관능성 지방족 에폭시 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 특정의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 단관능성 지방족 에폭시 아크릴레이트 모노머는 10-30중량%의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다. 감소된 겔화 시간과 낮은 계수를 갖는 경화 조성물을 제공하는데 사용하기 위한 또 다른 특히 바람직한 형태의 모노머는 다관능성 (메타)아크릴레이트이다. 본원에서 사용되는 바에 따라, 다관능성 (메타)아크릴레이트는 분자 당 2개 이상의 중합가능한 (메타)아크릴레이트 부분을 갖는다. 본 발명의 특정 바람직한 실시형태에서, 상기 다관능성 (메타)아크릴레이트는 분자 당 3개 이상의 중합 가능한 (메타)아크릴레이트 부분을 갖는다. 다관능성 (메타)아크릴레이트의 예에는 디펜타에리쓰리톨 모노히드록시 펜타아크릴레이트(예를 들어, 코니스사에서 시판되는 PHOTOMER 4399); 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트와 같은 알콕실레이션이 있거나 없는 메틸올프로판 폴리아크릴레이트(예를 들어, 코니스사의 PHOTOMER 4355); 3 이상의 프로폭실레이션을 갖는 프로폭실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트와 같은 알콕실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트(예를 들어, 코니스사의 PHOTOMER 4096); 및 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트와 같은 알콕실레이션이 있거나 없는 에리쓰리톨 폴리아크릴레이트(예를 들어, 펜실베니아, 웨체스터의 사토머사에서 시판되는 SR295), 에톡실레이티드 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR494), 및 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(예를 들어, 코니스사의 PHOTOMER 4399, 및 사토머사의 SR399)가 포함된다. 상기 다관능성 아크릴레이트는 바람직하게는 0.15-15중량%의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다. 본 발명의 특정의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 다관능성 (메타)아크릴레이트 모노머는 0.1-10중량%의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다. 감소된 겔화 시간 및 낮은 계수를 갖는 경화 조성물을 제공하는데 사용하기 위한 또 다른 바람직한 형태의 모노머는 N-비닐 락탐과 같은 N-비닐 아미드이다. N-비닐 아미드의 예에는 N-비닐 피롤리디논 및 N-비닐 카프로락탐이 포함된다. 2-40중량%의 농도로 N-비닐 아미드 모노머를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명의 특정의 특히 바람직한 실시형태에서, 상기 N-비닐 아미드 모노머는 4-25중량%의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다.

상기 1차 경화 조성물에 사용하기 위한 바람직한 아크릴레이트-터미네이트된 올리고머는 보마 스페셜티 사의 BR3731, BR3741, BR582 및 KWS4131; 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, 사토머사의 CN986); 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, 사토머사의 CN966 및 CN973; 및 보마 스페셜티 사의 BR7432); 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, 란 에이쥐(Rahn AG)의 GENOMER 3456); 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, UCB 라드큐어의 EBECRYL 80, 584 및 657); 및 에폭시 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, 사토머사의 CN120, 및 UCB 라드큐어의 EBECRYL 3201 및 3604)를 포함한다. 다른 올리고머들은 각각 본원의 참고문헌으로 포함된 미국특허 제4,609,718호; 제4,629,287호; 및 제4,798,852호에 기술되어 있다. 상술한 올리고머들은 당업자가 용이하게 인식할 수 있는 바에 따라, 단독으로 또는 함께 사용될 수 있다. 상기 1차 경화 조성물의 올리고머는 바람직하게는 바람직한 유리전이온도 및 장력 성질을 갖는 1차 코팅을 제공하기 위해 선택된다. 상기 1차 경화 조성물에 사용하기 위한 하나의 바람직한 형태의 올리고머는 약 4000달톤 이상의 Mn을 갖는 소프트 블록을 갖는 올리고머이다. 이러한 올리고머의 예가 그 전체로서 본원의 참고문헌으로서 포함된, 미국특허출원번호 제09/916,536호에 기술되어 있다. 본 발명의 1차 코팅 조성물에 사용하기 위하여 특히 바람직한 올리고머는 연성의 기본구조, 낮은 다분산도, 및 낮은 가교결합 밀도를 갖는다.

상기 1차 경화 조성물의 전체 올리고머 함량은 약 5중량% 내지 약 95중량% 사이일 수 있다. 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물의 전체 올리고머 함량은 약 25중량% 내지 약 75중량% 사이이다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 1차 경화 조성물의 올리고머 함량은 약 40중량% 내지 약 60중량% 사이이다.

상기 1차 경화 조성물의 모노머 성분은 일반적으로 올리고머와 상용성인 것으로서, 낮은 점도 제형을 제공하며, 그리고 상기 1차 코팅의 굴절률을 증가시키도록 선택된다. 상기 모노머 성분으로 사용하기에 적합한 모노머의 하나의 그룹은 에톡실레이티드 아크릴레이트, 에톡실레이티드 알킬페놀 모노아크릴레이트, 프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, n-프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, 이소-프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, 단관능성 아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특히 바람직한 모노머는 R₂-R₁-O-(CH₂CH₃CH-O)n-COCH=CH₂(여기서, R₁ 및 R₂는 지방족, 방향족, 또는 이들 모두의 혼합물이고, n=1 내지 10임), 그리고 R₁-O-(CH₂CH₃CH-O)n-COCH=CH₂(여기서, R₁은 지방족 또는 방향족이고, n=1 내지 10임)을 포함한다. 특정 예는 라우릴 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR335, CPS 케미컬사의 AGEFLEX FA12(뉴저지, 올드 브리지), 및 코니스의 PHOTOMER 4812(펜실베니아, 앰블러)), 에톡실레이티드 노닐페놀 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR504, 및 코니스의 PHOTOMER 4003), 카프로락톤 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR495, 및 도우 케미컬의 TONE M-100), 페녹시에틸 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR339, CPS 케미컬사의 AGEFLEX PEA, 및 코니스의 PHOTOMER 4035), 이소옥틸 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR440, 및 CPS 케미컬사의 AGEFLEX FA8), 트리데실 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR489), 이소보르닐 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR506, 및 CPS 케미컬사의 AGEFLEX IBOA), 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR285), 스테아릴 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR257), 이소데실 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR395 및 CPS 케미컬사의 Ageflex FA10), 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트(예를 들어, 사토머사의 SR256) 및 이들의 혼합물을 포함하는 에틸렌 불포화 모노머를 포함한다.

본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 1차 경화 조성물에서 히드록시기 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 히드록시기 모노머는 올리고머-반응기(예를 들어, 아크릴레이트)에 덧붙여 펜던트 히드록시 부분을 갖는 모노머이다. 펜던트 히드록시기를 포함하는 히드록시기 모노머의 예는 카프로락톤 아크릴레이트(예를 들어, 도우 케미컬의 TONE M-100); 폴리(에틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 및 폴리(테트라메틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트(각각 폴리머 & 다작 랩의 Monomer로부터 입수 가능함)와 같은 폴리(알킬렌 글리콜) 모노(메타)아크릴레이트; 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트(각각 알드리치로부터 입수 가능함)을 포함한다. 상기 히드록시기 모노머는 바람직하게는 상기 광섬유에의 1차 코팅의 접착을 향상시키는데 충분한 양으로 존재한다. 예를 들어, 상기 히드록시기 모노머는 상기 1차 경화 조성물의 약 0.1중량% 내지 약 25중량%의 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 상기 히드록시기 모노머는 상기 1차 경화 조성물의 약 0.5중량% 내지 약 8중량%의 양으로 존재한다. 상기 히드록시기 모노머의 사용은 상기 광섬유에 1차 코팅의 접착을 적합화시키는데 필요한 접착 촉진제의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 히드록시기 모노머의 사용은 또한 상기 1차 코팅의 친수성을 증가시키는 경향을 가질 수 있다. 히드록시기 모노머는 본원의 참고문헌으로 포함된 미국특허출원번호 제09/712,565호에 좀 더 상세하게 기술되어 있다.

상기 1차 경화 조성물의 전체 모노머 함량은 약 5중량% 내지 약 95중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물의 전체 모노머 함량은 약 25중량% 내지 약 65중량%이다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 1차 경화 조성물의 모노머 함량은 약 35중량% 내지 약 55중량%이다.

올리고머와 기초가 되는 폴리올의 변화를 통해서, 원하는 성질(예를 들어, Tg, 계수, 연신율)을 갖는 코팅이 본 발명에 따라 제조될 수 있다. 이러한 코팅의 기계적 성질은 올리고머와 모노머 성분의 선택에 의해 조절될 수 있다. 공정에 적합한 범위에 있는 점도를 갖는 경화 조성물을 제공하기 위하여, 점성 올리고머가 낮은 점도의, 올리고머가 상용성인 방사선 경화 모노머로 희석될 수 있다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 전체로서 본원의 참고문헌으로 포함되는, "코팅된 광섬유 및 친수성 1차 코팅을 포함하는 광섬유 코팅 시스템"의 명칭으로 미국특허출원번호 10/675,720호에 제안된 바에 따라 친수성 1차 코팅을 제공하기 위해 올리고머와 모노머가 선택되는 것이 바람직할 것이다.

나아가, 폭스(Fox) 식에 따르면, 경화된 코팅의 최선의 유리전이온도는 제조된 코팅 제형 성분의 유리전이온도의 함수가 될 것이다. 따라서, 광섬유 코팅에서 바람직한 모노머는 올리고머를 쉽게 용해시킬 수 있고 경화된 코팅의 기계적 성질에 악영향을 미치지 않는 낮은 호모폴리머 유리전이온도를 갖는 낮은 점성의 물질일 수 있다. 낮은 Tg 및 적합한 점도에 덧붙여, 상기 올리고머와 모노머 조합의 선택은 광섬유의 다른 바람직한 성질에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 부가적인 성질들은 적당히 높은 굴절률, 양호한 광 투명도, 낮은 오일 감응도, 높은 열 및 광 저항성, 낮은 추출함량, 및 신속한 경화를 포함한다.

상기 1차 경화 조성물은 또한 광섬유에의 적용 후 조성물의 중합(예를 들어, 경화)을 야기시키는데 적합한 중합 개시제를 함유할 수 있다. 본 발명의 1차 중합 조성물에 사용하기에 적합한 중합 개시제는 열 개시제, 화학 개시제, 전자 빔 개시제, 및 광개시제를 포함한다. 특히 바람직한 것은 광개시제이다. 대부분의 아크릴레이트계 코팅 제형에서, 케톤 광개시제 및/또는 포스핀 옥사이드 첨가제와 같은 통상의 광개시제가 바람직하다. 본 발명의 조성물에 사용될 때, 상기 광개시제는 신속한 자외선 경화를 제공하기에 충분한 양으로 존재한다.

적합한 광개시제는 1-히드록시시클로헥실페닐 케톤(예를 들어, 시바 스페셜티사(뉴욕, 호쓰론)의 IRGACURE 184; 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀 옥사이드(예를 들어, 시바 스페셜티사의 상업 블렌드 IRGACURE 1800, 1850, 및 1700); 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(예를 들어, 시바 스페셜티사의 IRGACURE 651); 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥사이드(IRGACURE 819); (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐 포스핀 옥사이드(BASF(독일 뮨헨)의 LUCERIN TPO); 에톡시(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥사이드(BASF의 LUCERIN TPO-L); 및 이들의 혼합물을 포함한다.

상기 1차 경화 조성물의 전체 광개시제 함량은 최대 약 10중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 1차 경화 조성물의 전체 광개시제의 함량은 약 0.5중량% 내지 약 6중량% 사이이다. 상기 1차 경화 조성물의 광개시제 성분은 단일 광개시제로 구성될 수 있으며; 선택적으로 2개 이상의 광개시제가 상기 1차 경화 조성물에 원하는 경화 성질을 부여하도록 결합될 수 있다. 예를 들어, 적합한 표면 경화를 가능하게 하고 상기 벌크 1차 코팅 물질을 완전히 경화시킬 수 있도록 IRGACURE 819와 IRGACURE 184의 조합이 사용될 수 있다.

적으나 방사 경화를 촉진시키기 위해 효과적인 양으로 사용되는 광개시제가 상기 코팅 조성물의 때이른 겔화를 야기시키지 않고 적당한 경화 속도를 제공한다. 약 25-35㎛의 코팅 두께에 대해 바람직한 사용량은 예를 들어, 약 1.0 J/㎠ 미만, 바람직하게는 약 0.5 J/㎠ 미만이다.

본원에서 사용되는 바에 따라, 경화 조성물 내의 특정 성분의 중량%는 부가적인 접착 촉진제 및 기타 첨가제를 제외하고 벌크 경화 조성물에 도입되는 양을 말한다. 본 발명의 조성물을 생산하기 위하여 상기 경화 조성물 내에 도입되는 부가적인 접착 촉진제 및 다양한 기타 첨가제의 양은 중량부로 나타낸다. 예를 들어, 모노머, 올리고머 및 광개시제가 이러한 성분들의 전체 중량%가 100%가 되어 상기 경화 조성물을 형성하도록 첨가된다. 이러한 벌크 경화 조성물에, 예를 들어 1.0중량부의 부가적인 접착 촉진제의 양이 상기 벌크 조성물의 100중량%를 초과하여 사용될 수 있다.

상기 1차 경화 조성물에 접착 촉진제를 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 접착 촉진제가 상기 1차 경화 조성물 내에 약 0.02 내지 10중량부, 좀 더 바람직하게는 약 0.05 내지 4중량부, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 2중량부의 양으로 존재한다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 접착 촉진제는 약 0.1 내지 약 1중량부의 양으로 존재한다. 적합한 접착 촉진제는 알콕시실란, 유기티타네이트, 및 지르코네이트를 포함한다. 바람직한 접착 촉진제는 3-머캅토프로필트리알콕시실란(예를 들어, 유나이티드 케미컬 테크날러지(펜실베니아, 브리스톨)의 3-MPTMS), 비스(트리알콕시실리에틸)벤젠, 아크릴옥시프로필트리알콕시실란(예를 들어, 겔레스트(Gelest)의 (3-아크릴옥시프로필)-트리메톡시실란), 메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 비스(트리알콕시실릴에틸)헥산, 알릴트리알콕시실란, 스티릴에틸트리알콕시실란, 및 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(겔레스트(펜실베니아, 툴리타운)); 그 전체가 본원의 참고문헌으로서 포함된 2001. 11. 13자로 등록된 미국특허 제6,316,516호 참조를 포함한다. 당업자라면 본 발명에서 사용된 1차 경화 조성물 내에 기타 통상의 접착 촉진제를 사용할 수 있을 것이다.

상술한 성분들에 덧붙여, 본 발명의 1차 경화 조성물은 반응 희석제, 항산화제, 촉매, 및 기타 안정화제 및 성능-향상 첨가제와 같은 여러가지의 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다. 몇몇 첨가제들은 중합 공정을 조절하는 기능을 할 수 있으므로 상기 1차 경화 조성물로부터 형성된 중합 산물의 물리적 성질(예를 들어, 계수, 유리전이온도)에 영향을 미칠 수 있다. 다른 것들이 상기 1차 경화 조성물의 중합 산물의 순도에 영향을 미칠 수 있다(예를 들어, 해-중합 또는 산화성 붕괴의 보호). 예를 들어, 상기 1차 경화 조성물은 각각 본원의 참고문헌으로서 포함된, 미국특허 제6,326,416호 및 제6,539,152호에 기술된 바와 같은 캐리어를 포함할 수 있다.

상기 1차 코팅 조성물은 또한 그 전체가 본원의 참고문헌으로서 포함된 미국특허출원번호 제10/077,166호에 기술된 바와 같은 강성 첨가제를 포함할 수 있다. 바람직한 강성 첨가제는 N-(터셔리-부톡시카르보닐)-L-시스테인 메틸 에스테르; 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-머캡토프로피오네이트); (3-머캡토프로필)-트리에톡시실란; (3-머캡토프로필)트리에톡시실란; 및 도데실 머캡탄과 같은 머캡토기 성분을 포함한다. 상기 강성 첨가제는 바람직하게는 상기 1차 경화 조성물 중 약 1중량부 미만으로 존재한다. 좀 더 바람직하게는, 상기 강성 첨가제는 약 0.5중량부 미만의 양으로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다. 본 발명의 특정 실시형태에서, 상기 강성 첨가제는 약 0.01중량부 내지 약 0.1중량부 사이의 양으로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다.

바람직한 항산화제는 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터셔리-부틸)-4-히드록시히드로시나메이트(예를 들어, 시바 스페셜티 케미컬의 IRGANOX 1035)이다.

상기 조성물은 왁스, 윤활제, 슬립제(slip agent), 및 당업계에 공지된 기타 첨가제와 같은 부가적인 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.

특정 첨가제가 감소된 겔화 시간 및 낮은 계수를 갖는 1차 경화 조성물을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 시바의 UVITEX OB, 베이어의 블랑코퍼 KLA(Blankophor KLA); 비스벤즈옥사졸 화합물; 페닐큐마린 화합물; 및 비스(스티릴)비페닐 화합물과 같은 형광제를 상기 1차 경화 조성물 내에 포함하는 것이 당업자에게 바람직할 것이다. 상기 형광제는 바람직하게는 0.005-0.3중량부의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다. 트리에탄올아민; 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(DABCO); 메틸디에탄올아민; 및 트리에틸아민과 같은 아민 촉진제를 상기 1차 경화 조성물 내에 포함하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 상기 아민 촉진제는 바람직하게는 0.02중량부 내지 0.5중량부의 농도로 상기 1차 경화 조성물 내에 존재한다.

도 1의 코팅된 광섬유에서, 1차 코팅(24)은 2차 코팅(26)에 의해 감싸진다. 도 1에 상기 2차 코팅이 1차 코팅에 직접 적용되는 것이 도시되었으나, 당업자라면 본 발명의 선택적인 실시형태에서 상기 1차 코팅과 2차 코팅 사이에 위치되는 하나 이상의 중간 코팅층이 존재할 수 있음을 인식할 것이다. 2차 코팅(26)은 경화된 폴리머 물질로부터 형성되며, 통상적으로 20-35㎛(예를 들어, 약 27.5㎛) 범위의 두께를 갖는다. 상기 2차 코팅은 바람직하게는 상기 광섬유를 보호하기에 충분한 단단함을 가지며; 취급, 굽힘 또는 스풀되기에 충분한 연성을 가지며; 취급가능하고 스풀 상의 인접한 콘벌루션(convolutions)이 서로 붙는 것을 방지하기에 충분한 낮은 점착성을 가지며; 수분 및 광섬유 케이블 충전 화합물과 같은 화합물에 대한 내성을 가지며; 그리고 적용되는 코팅(예를 들어, 1차 코팅)에 적합한 접착력을 갖는다. 도 1의 코팅된 광섬유(20)가 2차 코팅을 포함하는 반면, 당업자라면 본 발명의 코팅된 광섬유가 2차 코팅을 가질 필요가 없으며; 광섬유 및 1차 코팅을 포함하나 2차 코팅을 포함하지 않을 수 있음을 인식할 것이다. 적합한 2차 코팅은 예를 들어, 각각 본원의 참고문헌으로 포함된, "광섬유 코팅 시스템 및 코팅된 광섬유"의 명칭을 갖는 미국특허출원번호 제10/840,454호, 및 "코팅된 광섬유, 코팅된 광섬유의 제조방법, 및 광섬유 코팅용 경화 조성물"의 명칭을 갖는 미국특허출원번호 제10/454,984호에서 찾을 수 있을 것이다. 낮은 올리고머 함량을 갖는 2차 경화 조성물은 그 전체로서 본원의 참고문헌으로 포함된, 미국특허출원번호 제09/722,985호에 상세하게 기술되어 있다. 2차 코팅 물질로 사용하기 위한 기타 적합한 물질 및 이러한 물질의 선택시 관련된 고려사항들이 당업계에 공지되어 있으며, 본원의 참고문헌으로 포함된, 채핀에 의한 미국특허 제4,962,992호 및 제5,104,443호에 기술되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 전술한 1차 코팅을 포함하는 광섬유의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 본 발명의 코팅 시스템을 사용하여 표준 방법에 의해 일반적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법은 광섬유 나섬유(bare optical fiber)를 제공하는 단계(예를 들어, 당업자에게 익숙한 방법을 이용하여 제조됨); 상기 광섬유를 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 1차 경화 조성물로 코팅하는 단계; 및 상기 1차 경화 조성물을 경화시켜 상기 광섬유를 감싸는 1차 코팅을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 1차 코팅은 약 5 MPa 미만의 영 계수(Young's modulus)를 갖는다. 1차 및 2차 코팅 모두를 갖는 광섬유를 제공하기 위하여, 상기 코팅된 유리 섬유에 2차 경화 조성물을 적용하고, 그리고 상기 2차 경화 조성물을 중합시켜 상기 광섬유의 2차 코팅을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 선택적으로, 상기 2차 경화 조성물은 상기 1차 경화 조성물을 중합시키기 전에 상기 코팅된 섬유에 적용될 수 있고, 이 경우 단지 하나의 중합 단계가 적용된다.

상기 1차 및 2차 경화 조성물은 예를 들어, 인발 토워 상에 통상의 공정을 이용하여 광섬유 상에 코팅된다. 국부적으로, 그리고 대칭적으로 예를 들어 약 2000℃의 온도로 가열되는, 특별히 제조된, 실리더형의 프리폼으로부터 유리 광섬유를 인발하는 것이 공지되어 있다. 상기 프리폼이 가열됨에 따라, 상기 프리폼을 로 내로 그리고 로를 통해서 공급함으로써 유리 광섬유가 상기 융해된 물질로부터 인발된다. 하나 이상의 경화 조성물이 상기 프리폼으로부터 인발된 후에, 바람직하게는 냉각 후 즉시 상기 유리 섬유에 적용된다. 그 다음, 상기 경화 조성물은 코팅된 광섬유를 생성하기 위해 경화된다. 경화 방법은 상기 유리 섬유 상에 적용된(그리고 경화된) 경화 조성물을 상기 코팅 조성물의 성질 및 적용되는 중합 개시제에 따라서 자외선, 화학 방사선, 마이크로웨이브 방사선, 또는 전자 빔에 노출시키는 것과 같은 열적, 화학적 또는 방사선 유도일 수 있다. 상기 1차 경화 조성물과 모든 2차 경화 조성물 모두를 인발 공정에 이어서 순차적으로 적용하는 것이 때때로 바람직하다. 이동 유리 섬유에 2중층의 경화 조성물을 적용하는 한 가지 방법은 본원의 참고문헌으로 포함된, 타일러에 의한 미국특허 제4,474,830호에 기술되어 있다. 유리 섬유 상에 2중층의 경화 조성물을 적용하기 위한 또 다른 방법이 본원의 참고문헌으로 포함된, 레넬 등에 의한 미국특허 제4,585,165호에 기술되어 있다. 물론, 상기 1차 경화 조성물은 적용되고 경화되어 1차 코팅 물질을 형성할 수 있으며, 다음으로 상기 2차 경화 조성물이 적용되고 경화되어 상기 2차 코팅의 경화된 고분자 물질을 형성할 수 있다.

본 발명의 코팅된 광섬유는 광섬유 리본과 케이블의 사용에 적합하다. 이처럼, 본 발명의 또 다른 실시형태는 상술한 바와 같은 적어도 하나의 코팅된 광섬유를 포함하는 광섬유 리본에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 전술한 바와 같은 적어도 하나의 코팅된 광섬유를 포함하는 광섬유 케이블에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 약 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖는 경화 조성물에 관한 것으로서, 상기 경화 조성물의 실질적으로 경화된 반응 산물이 약 5 MPa 미만의 영 계수를 갖는다. 본 발명의 상기 실시형태에 따른 경화 조성물은 본 발명의 코팅된 광섬유를 제조하기 위하여 사용되는 1차 경화 조성물과 관련하여 전술한 바와 실질적으로 같다. 본 발명의 특히 바람직한 하나의 실시형태에서, 상기 경화 조성물은 폴리에테르 또는 폴리에스테르 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 및 단관능성 에폭시 아크릴레이트를 바람직하게는 전술한 농도로 포함한다. 상기 경화 조성물은 또한 형광제 및/또는 아민 촉진제를 바람직하게는 전술한 농도로 또한 포함할 수 있다.

본 발명을 다음의 비한정 실시예를 통해서 더욱 설명한다.

실시예 1

1차 경화 조성물 1-8 및 대조를 위한 1차 경화 조성물 C1을 가열 밴드 또는 가열 맨틀로 70℃로 가열된 적절한 컨테이너에서 고속 믹서를 이용하여 제형화하였다. 각각의 경우에서, 성분들을 천칭을 이용하여 컨테이너 내에 칭량하였고 고체 성분들이 완전히 용해되어 균질한 혼합물이 될 때까지 혼합하였다. 경화 조성물을 올리고머, 모노머 및 광개시제의 양이 총 100중량%가 되도록 제형화하고; 기타 첨가제를 중량부의 단위로 상기 전체 혼합물에 첨가하였다. BR3731, BR3741 및 BR582가 보마 스페셜티로부터 입수가능한 올리고머이다. PHOTOMER 4003은 코니스로부터 입수가능한 에톡시 노닐페놀 아크릴레이트 모노머이다. N-비닐 피롤리디논 및 N-비닐 카프로락탐이 알드리치로부터 입수가능하다. CN130은 사토머사로부터 입수가능 한 라우릴옥시글리시딜 아크릴레이트 모노머이다. IRGACURE 819 및 IRGACURE 1850은 시바 스페셜티 케미컬로부터 입수가능한 광개시제이다. IRGANOX 1035는 시바로부터 입수가능한 항산화제이다. 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠 및 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란은 겔레스트로부터 입수가능한 접착 촉진제이다. PHOTOMER 4399는 코니스로부터 입수가능한 디펜타에리쓰리톨 모노히드록시 펜타아크릴레이트 모노머이다. UVITEX OB는 시바로부터 입수가능한 형광제이다. 트리에탄올아민은 피셔 사이언티픽으로부터 입수가능하다. 상기 올리고머 및 모노머들은 70℃에서 적어도 1시간동안 함께 블렌드되었다. 다음으로, 광개시제와 첨가제가 첨가되고, 1시간동안 블렌딩을 지속하였다. 최종적으로, 실온으로 냉각시킨 후 접착 촉진제를 첨가하고, 30분동안 블렌딩을 지속하였다. 1차 경화 조성물 1-8과 대조를 위한 1차 경화 조성물 C1을 제형화하는데 사용되는 성분들을 표 1에 상세하게 나타내었다.

1차 조성물 1-8과 대조를 위한 1차 조성물 C1을 기계적 성질을 테스트하기 위한 필름으로 경화시켰다. 젖은 필름을 약 0.005" 갭의 두께를 갖는 인발-다운 박스를 이용하여 실리콘 릴리스 페이퍼 상에 캐스팅하였다. 600 W/in D-벌브를 갖는 퓨전 시스템 UV(Fusion System UV) 경화 장치를 이용하여 경화시켜(50% 파워, 10 ft/분 벨트 속도, 질소 퍼지) 필름 형태의 1차 코팅 1-8과 대조를 위한 1차 코팅 C1을 얻었다. 경화된 필름의 두께는 약 0.003"과 0.004" 사이였다.

상기 필름들은 테스트 전에 적어도 16시간동안 노화시켰다(23℃, 50% 상대습도). 필름 샘플들을 특정화된 길이와 폭으로 절단하였다(약 15㎝×약 1.3㎝). 영 계수(Young's modulus), 브레이크에서의 인장 강도(tensile strength at break), 및 브레이크에서의 신장율(elongation at break)을 신테크 신장 테스트기를 이용하여 측정하였다. 필름을 5.1㎝의 초기 죠우 분리(initial jaw separation)로부터 시작하여 2.5㎝/분의 연신 속도에서 테스트하였다. 상기 경화된 필름의 유리전이온도를 1Hz의 주파수에서의 장력으로 세이코-5600 DMS 상에서 측정된 탄젠트 δ 커브의 피크를 결정함으로써 측정하였다. 경화된 필름의 열 및 기계적 성질(ASTM 82-997에 따라 측정됨)을 하기 표 2에 나타내었다.

ND = 결정되지 않음

1차 경화 조성물 1-8과 대조를 위한 1차 경화 조성물 C1에 대한 겔화 시간과 분광학적 경화 속도를 상술한 테스트 방법을 이용하여 결정하였다. 3.4 mW/㎠ 및 8.5 W/㎠의 UV 세기에서의 겔화 시간을 하기 표 3에 나타내었다. 겔화 시간은 2회 작동의 평균이고, 분광학적 경화 속도는 2회 작동의 평균이다.

대조를 위한 1차 코팅 조성물 C1의 경화 속도가 1차 경화 조성물 1-8에 대적할만한 반면, 1차 경화 조성물 1-8의 겔화 시간은 대조를 위한 1차 경화 조성물 C1에 비하여 짧다. 상기 형광제 및 트리에탄올아민 첨가제는 겔화 시간을 단축시키는데 효과적인 것으로 나타났다.

본 발명의 사상 및 보호범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등범위 내에서 제공되는 본 발명의 변형 및 변화를 포함하고자 한다.

Claims (24)

1. 코어 및 클래딩을 갖는 광섬유; 및

   상기 광섬유를 감싸는(encapsulating) 1차 코팅을 포함하며, 상기 1차 코팅은 1.5 MPa 이하의 영 계수(Young's modulus)를 갖고, 상기 1차 코팅은 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 1.4초 미만의 겔화 시간을 가지며, 폴리에테르 또는 폴리에스테르 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 1차 경화 조성물의 경화된 반응 산물인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
2. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 1.2초 미만의 겔화 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 FTIR에 의해 결정된 바에 따라 적어도 150%/초의 분광학적 경화 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 단관능성 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
7. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 다관능성 (메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
8. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 N-비닐 아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
9. 제1항에 있어서, 상기 1차 경화 조성물은 형광제(optical brightener)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
10. 3.4 mW/㎠의 UV 세기에서 1.4초 미만의 겔화 시간을 갖고, 경화 조성물의 실질적으로 경화된 반응 산물이 1 MPa 미만의 영 계수를 가지며, 폴리에테르 또는 폴리에스테르 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 및 단관능성 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화 조성물.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
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