KR20000028784A - 개선된 박리도를 갖는 코팅된 광섬유 - Google Patents

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아르투로 헤일
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프리아엘. 타바도르
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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

유리(12)로된 연장된 스트랜드를 둘러싸는 보호 코팅 재료(14, 15)를 갖는 광섬유(10)가 박리도를 향상시킨다. 바람직하게는, 상기 광섬유는 유리 섬유를 에워싸는 방사 경화성 폴리머릭 재료로된 두 개의 층(제 1 및 제 2 층)을 포함한다. 제 1 층은 120 내지 500psi 범위내에 속하는 평형 계수를 갖는다. 또한, 1차 코팅막은 1.2lb/cm이하, 바람직하게는 0.5 내지 1.0lb/cm 범위내에 속하는 인장력(점착력)을 갖는다. 평형 계수를 증대시킴으로서 딜레미네이션 저항이 증가함을 알았다. 이로 인해서 설계자들은 적당한 딜레미네이션 저항을 유지하면서 인장력을 감소시키 수 있다. 따라서, 이제 코팅 재료는 잔여물 없이 또는 거의 없이 유리 섬유로부터 벗겨내어질 수 있다. 이것은 매트릭스 접착 재료(21)에 의해 배열(20)로 그러한 섬유군을 함께 접착하는 경우에 특히 중요하다.

Description

개선된 박리도를 갖는 코팅된 광섬유{Coated optical fiber with improved strippability}
본 발명은 일반적으로 광섬유의 보호 코팅에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광섬유로부터 용이하게 제거될 수 있는 코팅에 관한 것이다.
광섬유의 제조에 있어서, 유리 프리폼롯(preform rod)이 수직으로 매달리게 되고 제어된 레이트로 노(furnace)내로 이동된다. 상기 프리폼은 노에서 연화되고 유리 섬유(광섬유로도 언급됨)가 드로우 타워(draw tower)의 바닥에 위치한 캡스턴(capstan)에 의해 프리폼롯의 녹은 단부로부터 자유로이 당겨진다. 유리 섬유의 표면이 마모로 인한 손상을 받기가 쉽기 때문에, 당겨진 후 그러나 모든 표면과 접촉되기 전에 광섬유를 코팅해야 한다. 코팅 재료가 제공될 때 유리면이 손상되지 않아야 하기 때문에 코팅 재료는 액체 상태로 제공된다. 일단 제공되면, 코팅 재료는 유리 섬유가 캡스턴에 이르기 전에 응고되어야 한다. 이것은 통상적으로 광경화-액체 코팅 재료가 전자기 방사, 바람직하게는 UV(ultraviolet) 광에 노출시에 고체로 변환되는 처리-에 의해 짧은 시간 간격 동안에 이루어진다.
광섬유는 얇고 유연성이 있기 때문에 온도 변화 환경에 대해 노출되거나 처리중에 발생할 수 있는 기계적 압력 등을 받는 경우에 쉽게 구부려진다. 광섬유의 이러한 휨(또는 만곡)으로 인해 광손실이 있게 되고, 그 광손실은 광섬유 자체의 고유 손실보다 훨씬 더 크며, 이러한 휨에 대해 광섬유를 보호하는 것이 바람직하다. 따라서, 코팅 재료는 광섬유를 휨에 대해 보호할 필요가 있게 되고, 통상적으로 두 층의 코팅 재료가 끌어당겨진 광섬유에 제공된다. 비교적 낮은 평형 계수를 갖는 내부 1차 코팅이 유리 섬유에 대해 직접 행해지고, 비교적 높은 평형 계수를 갖는 2차 외부 코팅에 의해 상기 1차 코팅막이 둘러싸인다. 이와 더불어, 상기 코팅막들은 1차 코팅막이 유리 섬유에 점착된 체로 유지되는 한 유리 섬유의 높은 고유 장력을 보호한다. 또한, 가압되면 1차 코팅막을 유리 섬유에 점착시키는 것이 바람직하다. 점착력은 유리 섬유의 길이축 방향을 따라 코팅된 유리 섬유를 잡아 당김으로써 상기 코팅된 유리 섬유로부터 1cm 길이의 코팅 재료를 제거하는데 필요한 힘을 측정하는 인장 테스트에 의해 측정된다. 문제점은 최악의 경우에 유리 표면에 손상을 주고 장력 세기를 감소시키는 특히 높은 습도에 노출될 때 뒤이은 물의 칩입 및 "딜래미네이션(delamination)"을 야기시키는 저점착력이 문제이다.
또한, 모순된 요구 조건들인 것으로 되는 경우에, 유리 섬유로부터 1차 코팅막을 쉽게 벗겨낼 수 있게 하는 것이 바람직하다-특히, 미국 특허공보 제4900126호에 개시되어 있는 배열로 다수의 유리 섬유들이 서로 접착되는 경우에. 실제로, 코팅 재료가 흠없이 쉽게 벗겨질 수 있는 경우, 슬라이싱 및 커넥터라이징 동작들이 심각하게 방해받을 것이다.
미국 특허공보 제5373578호에는 첨가물로서 논크로스링크된(noncrosslinked) 히드로카본 성분의 첨가에 의해 박리도를 향상시키는 광섬유용 박리성 코팅 재료에 대해 기재되어 있다. 그러나, 이러한 특수 코팅 재료는 90일이후에 센티미터 길이당 3.0파운드를 초과하는 인장력(lb/cm), 즉 원하는 것보다 더 강한 인장력을 나타낸다.
미국 특허공보 제4962992호에는 광섬유 코팅 재료의 바람직한 특성에 대해 기재되어 있으며, 약 1 내지 5lb/cm의 범위내에서 점착 레벨을 조절함으로써 딜레미네이션을 방지할 수도 있음을 시사하고 있다. 그럼에도 불구하고, 딜레미네이션의 영향을 받지 않으면서 낮은 점착 레벨을 갖는 것이 바람직하다.
필요한 것은, 딜레미네이션을 방지하기 위해 광섬유들과의 충분한 점착을 유지하면서, 스트리핑이후에, 특히 유리 섬유의 어레이로부터 유리상에 잉여물이 적게 되는 광유리 섬유용 코팅 재료이다.
유리의 연장된 가닥을 둘러싸는 보호 코팅 재료의 제 1 층을 갖는 광섬유에 의해 박리도가 향상된다. 상기 제 1 층은 섭씨 20도에서 120 내지 500psi의 범위내에 속하는 평형 계수, 및 cm 길이당 1.2파운드(lb/cm)이하인 인장력(점착력)을 갖는다.
본 발명의 실시예에 있어서, 광섬유는 유리 섬유를 둘러싸는 방사 경화된 폴리머릭 재료의 두 층(제 1 및 제 2 층)을 포함하고, 제 1차 코팅막의 평형 계수는 120 내지 500psi 범위내에 속한다. 또한 상기 실시예에서, 다수의 코팅된 유리 섬유들이 리본을 형성하기 위해 방사 경화성의 매트릭스 접착 재료를 갖는 어레이로 서로 접착된다. 다수의 이러한 리본들이 광케이블을 형성하기 위해 플라스틱 재킷으로 둘러싸여지는 길이 방향으로 연장되는 코어 튜브내에 설치된다.
평형 계수를 증대시킴으로써 딜레미네이션 저항이 증대됨을 알았다. 이것은 설계자들이 딜레미네이션 저항을 적절히 유지하면서 인장력을 감소시킬 수 있게 하였다. 따라서, 이제 코팅 재료들은 잉여물이 없거나 거의 없는 유리 섬유로부터 벗겨내어질 수 있게 된다.
이제 본 발명 및 본 발명의 동작 모드에 대해 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅 시스템을 포함하는 광섬유를 도시한 횡단면도.
도 2는 매트릭스 재료와 함께 본딩되는 코팅된 유리 섬유들의 군을 나타내는 광섬유 리본을 도시하는 사시도.
도 3은 유리 섬유군들로부터 매트릭스 및 코팅 재료를 제거하는 세 개의 단계들을 나타내는 리본 스트리핑툴의 사용을 도시한 도면.
도 4는 리본 스트리핑 단계의 다양한 결과를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 광섬유 1차 코팅과 관련되는 인장력 및 평형 계수의 조합 범위들을 도시하는 그래프도.
도 6은 다수의 광섬유 리본들을 갖는 케이블을 도시한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 광섬유 12 : 유리 섬유
14, 15 : 보호 코팅 재료 20 : 리본
21 : 매트릭스 접착 재료 60 : 케이블
61 : 관형상 부재 64 : 재킷
65 : 강도 부재
도 1은 층(14, 15)을 포함하는 보호 코팅 시스템으로 둘러싸인 유리 섬유(12)를 포함하는 코팅된 광섬유(10)의 횡단면도를 도시하고 있다. 국부적으로 또한 대칭적으로 약 섭씨 2000도의 온도로 가열된 특별하게 준비된 원기둥형 프리폼으로부터 유리 광섬유를 잡아당기는 것은 널리 공지되어 있는 것이다. 프리폼이 노내로 공급되면 유리 섬유(12)가 녹은 재료로부터 잡아 당겨진다. 유리 섬유(12)가 바람직하게는 방사 경화성 포리머릭 재료의 두 층을 포함하는 프리폼으로부터 잡아 당겨진 후에는 보호 코팅 시스템이 상기 유리 섬유(12)에 제공된다. 내층(14)은 유리 코팅 내면(13)에서 유리 섬유(12)와 접촉하는 것으로, 1차 코팅 재료라 언급하기로 한다. 상기 내층을 둘러싸는 외층(15)은 2차 코팅 재료라 언급한다. 이동중의 유리 섬유에 코팅 재료의 이중층을 제공하는 한 방법이 1984년 10월 2일자로 C.R. Taylor씨에게 특허허여된 미국 특허공보 제4474830호에 개시되어 있다. 유리 섬유상에 코팅 재료들의 이중 층을 제공하는 또다른 방법이 1989년 7월 25일자로 J.A. Rennell 및 C.R. Taylor씨에게 특허허여된 미국 특허공보 제4851165호에 개시되어 있다. 설명을 위해, 통상적인 유리 섬유(12)의 직경은 약 125마이크로미터로 하고, 그 코어(11)의 직경은 일반적으로 단일 모드의 유리 섬유들을 위해 10마이크로미터 이하로 한다(코어(11)는 유리 섬유의 굴절율 프로파일에 의해서 유리 섬유의 길이 방향 축을 따라 광이 전파도중에 실질적으로 제한되는 영역이다). 그리고 마지막으로 코팅 재료의 각 층은 약 30마이크로미터의 두께를 가지므로 코팅된 섬유(10)의 전체 직경은 약 250 마이크로미터이다.
코팅 재료
코팅 재료는 유리 섬유를 마모로부터 보호하여 마이크로벤딩 손실을 완화시킬뿐만 아니라 유리 섬유의 장력 세기를 보호하는 역할을 한다. 그러나, 장력 세기를 보호하기 위하여, 1차 코팅 재료는 유리에 접착된 상태로 유지되어야 하고, 즉 적어도 벗겨내어질 때까지는 유지되어야 하고, 유리상에 잉여물을 남기지 않게 완전 제거해야 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 1차 코팅 재료 및 유리 섬유 간의 계면은 딜레미네이션을 방지하도록 적당한 세기로 특징지어져야 하고 코팅 시스템이 섬유 표면상에 들러붙어 떨어지지 않는 잉여물이 남지 않게 광섬유로부터 쉽게 벗겨질 수 있도록 되어야 한다. 다른 한편으로, 2차 코팅 재료의 표면은 처리 스풀(spool)로부터 저키 페이오프(jerky payoff)를 유발하는 섬유의 인접 컨벌루션 간의 접합이 발생하지 않게 되어야 한다.
코팅 재료는 통상적으로 우레탄 아크릴레이트 액체를 포함하며, 상기 액체의 분자들은 UV광에 노출시에 크로스링크된다. 하나 이상의 코팅 특성을 강화시키는 다양한 첨가제들 또한 있다. 예를 들면, 코팅된 광섬유가 경화되자마자 저장을 위한 스풀 둘레에 감겨지게 되고 제조 속도가 수익성에 중요하기 때문에 광기폭제가 첨가되어 중요한 경화 처리를 가속화시킨다. 경화는 액체 코팅 재료의 고체로의 변환이다. 본 시스템에 있어서, 이러한 처리는 광의 흡수시에 광기폭제 성분이 체인 중합 처리를 개시하도록 아크릴레이트 터미네이트 성분과 반응하고 서로 멀리 확산되는 프리 래디컬 페어를 형성하도록 클리브(cleave)되는 프리 래디컬 경화로서 공지되어 있다. 광기폭제 이외에, 코팅 재료는 희석제, 산화방지제, 점착 강화제, 및 몇몇 경우에 있어서는 박리도를 개선하기 위한 첨가제를 더 포함한다. 그러나, 박리도를 논하기 전에, 먼저 유리 표면과 접촉하고 그 특성이 본 발명의 과제인 1차 코팅 재료의 합성에 대해 논하는 것이 중요하다.
도 2를 참조하면, UV 경화성 매트릭스 접착 재료(21)와 더불어 유지되고 있는 코팅된 유리 섬유(10-10)의 군을 나타내고 있는 광섬유 리본(20)의 사시도가 도시되어 있다. 광섬유들의 군은 동일 평면의 평행 배열로 배치되어 있으며, 4개의 섬유들만을 도시하고 있고, 이러한 배열은 통상적으로 8개 이상의 각각의 섬유들을 포함한다. 코팅 재료의 평형 계수는 상기 섬유의 외측 코팅층보다 더 적지만 내측 코팅층의 평형 계수보다 더 큰 값을 갖는다. 매트릭스 재료(21)는 틈을 채우며, 광섬유들과 접착되고, 리본의 외측 경계까지 신장된다. 공지된 UV 경화성 매트릭스 재료(21)는 수지, 희석제, 광기폭제를 포함한다. 상기 수지는 지방성 또는 아로마틱 디아이소크시어네이트와 1000 내지 6000 Dalton의 분자량의 폴리에테르 폴리올의 폴리에스테르의 반응물과 히드록시 터미네이트 알킬 아크릴레이트의 반응으로부터 합성된 디에틸렌 터미네이트 수지, 또는 1000 내지 6000 Dalton의 분자량의 카보옥실릭 터미네이트 폴리머 또는 폴리에테르와 글리시딜 아크릴레이트와의 반응으로부터 합성된 디에틸레닉 터미네이트 수지를 포함할 수도 있다. 상기 희석제는 N-비닐피롤리디논 또는 100 내지 1000 Dalton의 분자량을 갖는 모노펑션 또는 멀티펑션 아크릴 액시드 에스테르를 포함할 수도 있다. 광기폭제의 경우, 상기 합성물은 디에톡시아세토펜원, 아세토펜원, 벤조페논, 벤조인, 안드라퀘이논, 벤질 디메틸 케탈 등의 케토닉 화합물을 포함할 수도 있다. 통상적인 화합에 있어서, 접착 매트릭스는 수지(50-90%), 희석제(5-40%), 광기폭제(1-10%)를 포함할 수도 있다. 모든 백분율은 다른 언급이 없는한 중량의 비이다. 다른 접착 매트릭스는 메타아크릴레이트 또는 UV 경화성 에폭시드 또는 불포화 폴리에스테르를 포함할 수도 있다. 광섬유의 접착 배열에 관한 보다 상세한 정보는 앞에서 기술한 미국 특허공보 제4900126호를 참조한다.
리본 스트라이핑
도 3을 참조하면, 매스 퓨전 스플라이싱에 대한 스플라이싱 기술자들에 의해 이용되는 리본 스트라이핑 툴의 이용에 대해 도시하고 있다. 도 3A는 리본 스트라이핑 툴 및 관련 장치의 기본적인 요소들을 도시한다. 리본(20)은 스트라이핑 공정중에 섬유의 취급을 용이하게 하도록 섬유 홀더(30)내에 배치된다. 스트라이핑 툴은 접착된 섬유 어레이를 둘러싸는 각종 층들을 제거하는데 이용되는 본체(50) 및 홀더 그립(40)을 포함한다. 리드(53)는 스트라이핑 동작중에는 닫혀지고 리본(20)내의 유리 섬유를 둘러싸는 외측 재킷 재료를 마찰력 있게 홀드하도록 가열된 플래튼(51)과 공동 작용하는 내면(54)을 포함한다.
먼저, 도 3A를 참조하면, 섬유 홀더(30)가 리본 스트라이핑 툴내에 삽입되려 하는 리본(20) 둘레를 폐쇄한 상태의 위치로 도시되어 있다. 제거되는 코팅층을 갖는 리본(20)의 부분은 섬유 홀더의 전방향 단부너머로 연장되므로 리드가 본체(50)에 폐쇄된 경우 리드(53)의 내측면(54) 및 플래튼(51) 사이에 갇히게 된다. 폐쇄시에, 대향 블레이드(55, 56)는 리본(20)의 일부 대향측내까지 커팅하도록 배치되므로 코팅 재료의 양호하게 한정된 브레이크가 행해질 수 있다. 특정 용도의 툴은 본체(50)내의 가열 소자에 의해 12볼트 DC용으로 변환되는 AC 전원으로부터 전기 가열된다. 홀더 그립(40)은 리드(43)가 폐쇄되는 경우 섬유 홀더(30)를 감금하는데 적합하다.
도 3B는 리본 스트라이핑 툴의 본체(50)로부터 홀더 그립(40)의 이동을 도시하고 있다. 가이드 레일(45-45)에 의해서 홀더 그립이 제어 방식으로 본체와의 결합부로 슬라이딩된다. 본체내의 히터(도시하지 않음)는 각종 코팅된 섬유의 유리 섬유(12)(도 1 또는 도 2 참조) 및 1차 코팅막(14) 사이의 계면(13)에서 점착 접합을 약화시키는 소정의 레벨로 플래튼(51)의 온도를 상승시킨다. 도시된 바와 같이, 약 2분 동안 섭씨 100도의 온도에 의해 양호한 결과가 제공된다. 일단 접착이 약화/파괴되면, 나머지 동작은 유리 섬유 표면을 따라 1차 코팅막을 슬라이딩시키는 단계를 포함한다. 1차 코팅막의 슬라이딩력은 유리 섬유와의 슬라이딩 마찰에 의존한다. 이러한 작용은 합성물(매트릭스 21 및 코팅막 14, 15)이 얼마나 쉽게 제거될 수 있는가 그리고 벗겨진 유리 섬유상에 남아 있는 잉여물량을 결정한다.
마지막으로, 도 3C는 섬유 홀더(30)내에서 아직 홀드되어 있는 리본(20)으로부터 유리 섬유(12-12)가 돌출하는 리본 스트라이핑 처리의 마지막 결과를 도시하고 있다. 벗겨져버린 매트릭스 재료(21)는 본체(50)의 가열된 플래튼(51)상에 남아 있게 된다. 유리 섬유(12-12)로부터 매트릭스 및 코팅 재료가 벗겨져버려/Trl 때문에 도 4를 이용하여 스트라이핑 공정의 각종 가능한 결과들을 설명하고 그 양호한 결과들에 대해 설명한다. 예를 들면, 도 4A는 매트릭스(21) 및 코팅 재료(14, 15)가 유리 섬유(12-12)로부터 완전히 제거되는 이상 상태를 도시하고 있다. 이러한 결과들은 본 발명에 따라 가능하며, 도 4B에 도시된 바와 같이 소정의 잉여물(16-16)의 존재가 허용가능하게 제공될지라도 알콜을 묻힌 코튼 스왑으로 부드럽게 닦아냄으로써 제거될 수 있다. 그러나, 도 4C는 코팅 재료들이 유리 섬유에 너무 끈기있게 달라 붙어 있으므로 파손이 발생하거나 큰 덩어리로 남아 있어 쉽게 제거될 수 없는 허용할 수 없는 상태를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라서 광섬유 1차 코팅막과 관련되는 인장(점착)력 및 평형 계수의 조합 범위를 나타낸 그래프도이다. 상기 그래프는 낮은 잉여물, 딜래미네이션에 대한 저항, 낮은 마이크로벤딩 손실을 제공하게 되는 양호한 성능의 영역을 도시하고 있다. 놀랍게도 소정의 공식화를 위해 감소된 인장력(1.2lb/cm이하의 값들, 바람직하게는 0.5-1.0lb/cm) 및 120psi의 평형 계수를 얻는 것이 가능하다. 따라서, 코팅 재료는 잉여물이 없거나 거의 없이 유리 섬유로부터 벗겨질 수 있고, 이것은 이러한 유리 섬유의 군이 매트릭스 접착 재료에 의해 배열로 서로 접착되는 경우에 있어 특히 중요하다. 즉, 1차 코팅 재료의 구성 성분의 상대적 양 및/또는 화학 구조는 평형 계수 및 인장력을 독립적으로 제어하도록 변경가능함에 유의한다. 그렇지만, 이러한 모든 변형예들은 허용가능한 한계내에서 공식화의 점성도를 유지하도록 사려 깊게 실시되어야 함에 유의한다(통상적으로 1000 내지 80,000센티포이스(cP), 통상적으로는 3000 내지 10000cP).
동일 종의 코팅의 경우에, 평형 계수는 통상적으로 인장 동작에 영향을 미친다(즉, 인장력이 증가함에 따라 평형 계수도 증가한다). 놀랍게도, 계수가 일정하게 유지될 때 딜레미네이션 저항 및 인장력 사이의 관계가 불명확하다는 것이 대규모 실험에 의해서 발견되었다. 즉, 딜레미네이션 저항은 기대한 바와 같이 인장력 증가에 따라 감소하지 않는다. 사실상, 가압식 부하 방법에 기초하면, 최저 인장값을 갖는 섬유는 딜레미네이션에 대한 최고 저항을 나타내었다. 가압 테스트 방법에 있어서, 강체 표면에 대해 유지되는 고정 섬유 스트랜드는 딜레미네이션이 관찰될 때까지 부하가 증가된다. 1차 코팅막의 평형 계수가 크면 믈수록 딜레미네이션의 등가 백분율을 생성하는데 필요한 부하는 더 커진다. 사실상, 1차 코팅 평형 계수 및 100%의 딜레미네이션을 생성하는데 필요한 부하 간의 관계는 선형적이다. 실제적인 문제로서, 1차 코팅막의 평형 계수의 상한은 마이크로 벤딩 손실이 허용될 수 없을 정도로 높게 되는 20℃에서 약 500psi이다. 이것은 왜냐하면, 1차 코팅 재료가 너무 굳어 있어서 유리 섬유를 적합하게 완화시키지 못하기 때문이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 1차 코팅막은 분자량이 1000 내지 6000그람/몰인 우레탄 아크릴레이트 올리고머(25-85%중량)과, 분자량이 150-900 그람/몰인 아로마틱 모이어티를 갖는 모노펑션 아크릴레이트 모노머와, 분자량이 100-500 그람/몰인 모노펑션 알리파틱 아크릴레이트(0-50%)와, 광기폭제(0.1-10%)와, 점착 강화제(0-5%)를 포함한다.
평형 계수
코팅 재료의 크로스링크 밀도는 ε'(저장 계수) 커브의 "평형" 계수 또는 평탄역에 대응된다. 1차 코팅막의 평형 계수(고유의 계수로서도 공지되어 있음)는 크로스링크 밀도를 변경함으로써 변경될 수 있다.구체적으로는, 상기 계수는 다음에 의해 증대될 수 있다.
1. 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 분자량을 낮춤.
2. 디펑션 모노머의 상대적 량을 증가시킴.
3. 모노펑션 모노머와 관련하여 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 상대적 량을 증가시킴.
4. 모노펑션 모모머의 상대적 량을 감소시킴.
5. 체인 이전 작용제(존재하는 경우)의 상대적 양을 제거하거나 감소시킴.
몇몇 점착 강화제(예, 감마머캡토프로필 트리메톡시실레인) 역시 체인 이전 작용제로서 작용함에 유의한다.
역으로, 상기 계수는 다음의 것들에 의해 감소될 수 있다.
1. 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 분자량을 상승시킴.
2. 디펑션 모노머의 상대적 양을 감소시킴.
3. 모노펑션 모노머에 관해 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 상대적 양을 감소시킴.
4. 모노펑션 모노머의 상대적 양을 증가시킴.
5. 체인 이전 작용제를 첨가함.
6. 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 유효 기능을 감소시킴.
＜예＞
체인 이전 작용제를 첨가함으로써 고유의 계수를 감소시킴
공식 A
- ARU-339의 중량비 80(Echo Resins사로부터 구매가능한 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머).
- 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트의 중량비 20(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-256인 모노펑션 모노머).
- Irgacure 1700의 중량비 2(Ciba사로부터 구매가능한 광기폭제)
- 약 1J/cm2의 도우즈량으로 UV광에 의한 경화 이후에 상기 공식의 평형 계수는 800psi였다.
공식 B
- ARU-339의 중량비 80(Echo Resins사로부터 구매가능한 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머).
- 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트의 중량비 15(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-256인 모노펑션 모노머).
- 아이소옥틸 머캡토프로피오네이트의 중량비 5(Hampshire Chemical Corp.로부터 구매가능한 체인 이전 작용제).
- Irgacure 1700의 중량비 2(Ciba사로부터 구매가능한 광기폭제)
- 약 1J/cm2의 도우즈량으로 UV광에 의한 경화 이후에 상기 공식의 평형 계수는 348psi였다.
디펑션 모노머로 모노펑션 모노머를 대체함으로써 고유의 계수를 증대시킴
공식 C
- ARU-339의 중량비 40(Echo Resins사로부터 구매가능한 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머).
- 에톡시레이트 노닐페놀 아크릴레이트의 중량비 53(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-504인 모노펑션 모노머).
- 로릴 아크릴레이트의 중량비 5(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-335인 모노펑션 모노머).
- 아이소옥틸 머캡토프로피오네이트의 중량비 2(Hampshire Chemical Corp.로부터 구매가능한 체인 이전 작용제).
- Irgacure 1700의 중량비 2(Ciba사로부터 구매가능한 광기폭제)
- 약 1J/cm2의 도우즈량으로 UV광에 의한 경화 이후에 상기 공식의 평형 계수는 58psi였다.
공식 D
- ARU-339의 중량비 40(Echo Resins사로부터 구매가능한 디펑션 우레탄 아크릴레이트 올리고머).
- 에톡시레이트 노닐페놀 아크릴레이트의 중량비 53(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-504인 모노펑션 모노머).
- 헥산에디올 디아크릴레이트의 중량비 5(Sartomer사로부터 구매가능한 SR-238인 디펑션 모노머).
- 아이소옥틸 머캡토프로피오네이트의 중량비 2(Hampshire Chemical Corp.로부터 구매가능한 체인 이전 작용제).
- Irgacure 1700의 중량비 2(Ciba사로부터 구매가능한 광기폭제)
- 약 1J/cm2의 도우즈량으로 UV광에 의한 경화 이후에 상기 공식의 평형 계수는 189psi였다.
＜점착＞
유리 섬유와 1차 코팅막의 점착은 폴리머 및 실리카 유리 간의 극성 상호작용과, 폴리머 및 실리카 표면 간의 공유 결합의 정도와, 폴리머 및 유리 간의 계면으로 이동하는 소정의 계면 활성제나 윤활제의 존재에 의존한다. 유리와 1차 코팅막과의 점착은 다음에 의해 증대될 수 있다.
1. 올리고머 및/또는 모노머의 극성을 증대시킴(예컨대, 우레탄, 또는 에스테르, 또는 히드록실, 또는 카복실릭 액시드 모이어티를 증대시키거나, 상대적인 산소 함유량을 증대시킴).
2. 점착 강화제나 결합 작용제-한 쪽에는 실리카와, 다른 쪽에는 폴리머와 공유 결합 가능한 분자-를 첨가함(예컨대, 감마머캡토프로필 트리메톡시실레인, 3아크릴옥시프로필, 3메타크릴옥시프로필 트리메톡시실레인, 3아미노프로필 트리메톡시레인).
역으로, 점착은 다음에 의해 감소될 수 있다.
1. 극성을 낮춤[예를 들어, 우레탄이나, 에스테르나, 히드록실이나, 카복실릭 액시드 모이어티의 함유량을 감소시키거나, 상대적인 옥시겐 함유량을 감소시키거나(즉, 히드로카본 함유량을 증대시킴-본 명세서에 포함되어 있는 미국 특허공보 제5373578호 참조), 실록산니나 플루오르네이트 모이어티를 가산함]
2. 결합 작용제의 농도를 제로로 하거나 감소시킴
3. 계면 활성제나 윤활제를 첨가[예컨대, 상표명 Fluorad로 3M사가 판매하는 플루오르네이티드 계면 활성제나, 옥타덱실트리메틸옥실레인이나, 펑션화한 폴리디메틸실옥산이나, 폴리디메틸실록산 등].
상술한 바와 같이, 광섬유의 접착된 배열은 등록상표명이 AccuRibbon 광안내 케이블로 Lucent Technologies Inc.로부터 구매 가능하며, 이것은 스플라이싱 및 설비 생산성이 탁월한 루프 및 메트로폴리탄 애리어 네트워크에서의 높은 섬유 카운트 설비에 특히 유용하다. 각각의 리본은 용이한 식별을 위해 12색의 코드화된 섬유들을 포함하고, 12개의 리본들이 고밀도로 서로 적층되어 있다. 리본 스택은 외측 플랜트 응용에 있어 물의 침입을 방지하는 충전제를 또한 포함하는 코어 튜브에 의해 둘러싸여 있다. 도 6은 본 발명에 따른 실용 케이블의 구성과 관련하여 보다 상세히 도시하고 있다. 광섬유(60)는 상술한 바와 같이 리본(20)을 포함한다. 이러한 리본들은 폴리비닐 클로라이드나 폴리에틸렌 등의 유전체 재료로 만들어지는 관형상 부재(61)내에 배치된다. 관형상 부재(61)는 물흡수 테잎(63)과, 주름잡힌 금속 차폐부(64)와, 플라스틱 재킷(66)으로 둘러싸여 있다. Kevlar 플라스틱으로 만들어진 립코드(62)는 외장 제거를 용이하게 하고, 예컨대 폴리에틸렌 재료의 재킷(66)은 강도 부재(65-65)를 수납한다. 강도 부재는 처리중이나 통상의 서비스 도중에 광섬유에 인가되는 스트레스를 없애거나 감소시키는데 이용되고, 다수의 공지된 방식으로 케이블(60)내에 포함될 수도 있다. 통상적으로, 충전 재료는 포함된 섬유들을 완화시키도록 작용하는 관형상 부재(61)내에 배치되어 마이크로벤딩 손실에 대해 보호기능을 한다. 케이블(60) 및 적합한 충전 재료의 구성에 관한 보다 더 상세한 내용은 본 명세서에 포함되어 있는 미국 특허공보 제4,844,575호에 개시되어 있다.
본 발명의 여러 특정 실시예들에 대해 도시 및 기술하였지만 본 발명의 범위내에서 변형이 가능하다. 이러한 변형예들은 1차 코팅 재료의 평형 계수의 증감을 위한 재료 및 상이한 기술의 이용, 및 1차 코팅 재료의 점착력 증감을 위한 상이한 기술 및 재료의 이용에 국한되지 않는다.

Claims (9)

  1. 폴리머릭 재료의 방사 경화성 1차 코팅막(14)으로 코팅되고, 길이 방향을 따라 광파를 안내하는데 적합한 유리(12)의 연장된 스트랜드를 포함하는 광섬유(10)에 있어서,
    상기 폴리머릭 재료의 1차 코팅막은,
    섭씨 20도에서 120 내지 500psi의 범위내에 속하는 평형 계수와,
    1.2lb/cm이하의 인장력에 의해 특징지어지는 광섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인장력은 0.5 내지 1.0lb/cm 범위내에 있는 광섬유.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 1 차 코팅 재료(14)는 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 하나 이상의 모노머와, 광기폭제를 포함하는 광섬유.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 코팅 재료(14)는,
    중량비 25% 내지 85%인 양의 디펑션 아크릴레이트 올리고머와,
    중량비 70% 이하인 양의 아로마틱 모이어티를 갖는 모노펑션 아크릴레이트 모노머와,
    중량비 50%이하인 양의 모노펑션 알리파틱 아크릴레이트와,
    중량비 0.1% 내지 10%인 양의 광기폭제와,
    중량비 5%이하인 양의 점착 강화제를 포함하는 광섬유.
  5. 제 1 항에 있어서, 코팅 재료의 제 1 층(14)을 둘러싸는 코팅 재료의 제 2 층(15)을 더 포함하고, 상기 제 2 층은 1차 코팅 재료보다 실질적으로 더 높은 평형 계수를 갖는 광섬유.
  6. 제 1 항에 있어서, 복수의 상기 섬유들은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 길이축들을 갖는 길이 방향 배열(20)로 배치되고, 상기 배열을 수납하는 주변부로 연장되고 인접 광섬유들 간의 틈을 채우는 매트릭스 접착 재료(21)에 의해 둘러싸이는 광섬유.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 접착된 배열은 실질적으로 평탄한 광섬유.
  8. 제 1 항에 있어서, 복수의 섬유들이 케이블(60)의 길이 방향 축을 따라 연장되는 코어 튜브(61)에 배치되고, 상기 케이블은,
    상기 코어 튜브를 수납하는 플라스틱 재킷(66)과,
    상기 케이블에 인가된 부하를 받는 굳은 장력을 가진 장력 부재(65)를 포함하는 광섬유.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 섬유는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 길이축들을 갖는 길이 방향 배열(20)로 배치되고, 상기 배열을 수납하는 주변부로 연장되고 인접 광섬유들 간의 틈을 채우는 매트릭스 접착 재료(21)에 의해 둘러싸이는 광섬유.
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