KR20000064769A - 벗겨낼 수 있는 제 1차 코팅을 구비하는 코팅된 광섬유 및 이를제조하고 이용하는 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은, 올리고머들을 포함하는, 방사선으로 경화 가능한 제 1차 코팅을 구비한 코팅된 광섬유들에 관한 것이다. 특히, 상기 제 1차 코팅은, 하나 이상의 (메스)아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들; 모노머 희석액들; 및 선택적인 실란 부착 프로모터, 광개시제 및 안정제들을 포함할 수 있다. 제 1차 코팅들은 경화될 경우, 유리에 대한 낮은 부착력, 높은 인장강도 및, 적어도 75%인 인장신장을 나타내는 물질로 제조된다. 이러한 코팅된 광섬유들을 제조하기 위한 방법 및 그 코팅도 또한 개시되어 있다.

Description

벗겨낼 수 있는 제 1차 코팅을 구비하는 코팅된 광섬유 및 이를 제조하고 이용하는 방법
연신으로서 빛을 전달하는 광섬유는 특별히 강하며 내부 결함이 거의 없다. 그러나, 표면의 작은 흠집이 이러한 섬유를 약하게 해서 쉽게 부서지게 할 수도 있다. 그래서, 이러한 섬유들은, 통상, 보호용의 제 1차 및 선택적인 제 2차 코팅에 의해 코팅되어 있으며, 이것은 본 명세서에 전체적으로 언급되어 있는, Shustack의 미국특허 제 5,352,712, 5,527,835 및, 5,538,791에 개시되어 있다. 그러나, 광섬유들을 접합(splicing)하려고 할 때는, 이러한 코팅들을 벗겨내어서 광섬유들을 노출시켜야지, 이들을 접합할 수 있다. 이러한 코팅들의 제거는, 접합 전에 행해지는 전 단계로서, 광섬유에 상처를 내거나 그렇지 않으면 손상을 줄 위험이 있다.
A. 광섬유의 구조
제 1차 코팅을 유리섬유에 직접 가해서, 경화하면, 완충제로서 작용하는 부드럽고, 탄력 있으며, 유순한 물질을 형성해서, 섬유를 구부리고, 케이블을 형성하고, 스풀을 행할 때 생기는 스트레스를 완화해서, 섬유의 충격을 완화하고 보호한다. 그러나, 이러한 스트레스는 섬유의 미세한 구부러짐을 유도해서, 섬유를 통한 빛의 전파를 감소시켜서, 신호전달의 효과를 저감시킨다. 제 2차 코팅은 상기 제 1차 코팅 위에 가해지며, 이것은 단단하고, 튼튼하며 보호적인 외부층으로서 기능해서, 제조 및 사용 동안 유리섬유의 손상을 방지한다. 하나 이상의 광섬유들은 결합해서 매트릭스에 매립될 수 있다.
제 1차 코팅층에는 소정의 특징들이 필요하다. 예를 들어, 열적 및 가수분해적 노화 동안, 유리섬유에 대한 적절한 부착력을 유지해야만 하지만, 섬유들의 접합을 위해서는 섬유로부터 벗겨질 수 있어야 한다. 제 1차 코팅의 인장 모듈러스는, 미세한 구부러짐을 유도해서 결과적으로 신호전파를 비효율적으로 만들 수 있는 섬유에 대한 스트레스를 쉽게 완화하는 것에 의해 섬유의 충격을 완화하고 보호하기 위해서, 낮아야만 한다. 이러한 충격완화효과(cushioning effect)는 섬유가 전 생애 동안 노출될 수도 있는 온도범위동안 유지되어야만 한다. 그래서, 제 1차 코팅은 낮은 유리전이온도(glass transition temperature; Tg)를 가질 필요가 있다. 낮은 유리전이온도에 의해, 사용 가능한 온도 범위 동안, 코팅은 탄력적인 상태로 유지된다.
또, 제 1차 코팅은 상대적으로 높은 굴절률, 즉, 코팅될 섬유의 클래딩 물질보다 더 큰 굴절률을 가져야할 것이다. 이런 높은 굴절률에 의해, 글래스 클래딩과 제 1차 코팅 사이에 굴절률의 차이가 생기며, 이 차이에 의해, 돌아다니는 빛 신호들이 글래스 코어로부터 굴절될 수 있다.
제 1차(버퍼) 코팅에 필요한 또 다른 특성은, 습기나 또는 탄화수소와 같은 다른 용매들에 대한 저항성이다. 습기는 스트레스 하에 유리섬유를 놓이게 할뿐만 아니라 코팅 그 자체의 강도를 재빨리 저하시킬 것이다.
광섬유 코팅의 또 다른 중요한 특성은, 경화될 때, 낮은 함량의 비결합물질을 가진다는 것이다. 자외선으로 경화 가능한 물질들이 종종 100%고체로서 언급되지만, 이것들은, 자외선 경화 후에도, 여전히 많은 양의 화학적으로 비결합된 물질을 함유할 수 있다. 이런 비결합물질은 용매나 물로 추출할 수 있거나, 또는 소정의 조건하에서 휘발시킬 수 있다. 광섬유물에서, 추출 가능하거나 또는 휘발하는 성분의 존재로 인해, 섬유에게 해가 될 수 있다는 문제가 있다. 이러한 잠재적인 문제들은 광섬유의 전 생애 동안 명백하게 나타날 것이다.
B. 광섬유 벗김(stripping)이 일으킬 수 있는 문제들
코팅된 광섬유들이 매우 잘 제조될 수 있음에도 불구하고, 이러한 섬유들을 함께 접합할 필요가 종종 있다. 접합은, 섬유로부터 코팅을 벗겨낼 것을 요구하며, 그래서, 섬유들이 상술한 것과 같은 위험에 노출된다. 코팅을 벗겨낸 후에 섬유에 남아 있는 잔류물들에 의해 위험이 생긴다. 그래서, 광섬유 분야에서는, 거의 잔여물을 남기지 않고 깨끗하게 벗겨질 수 있는 광섬유 코팅을, 광섬유들, 특히, 평행한 광섬유 리본에 제공하여서, 접합을 행할 필요성이 크다.
리본 벗김에 있어서, 가열된 도구의 블레이드는 섬유의 매트릭스, 잉크층, 제 2차 코팅 및 제 1차 코팅의 대부분을 유리섬유에서 절단한다. 잉크는 선택적인 것이며, 또는, 착색된 제 2차 코팅을 사용하는 것에 의해 회피할 수 있다는 것이 주목된다. 그리고 나서, 광섬유의 리본에서부터 세로방향으로 블레이드를 당겨서, 리본의 유리 부분을 둘러싸고 있는 매트릭스, 제 2차 코팅 및, 제 1차 코팅을 제거한다. 그러나, 유리 상에 제 1차 코팅의 일부 잔류물을 남기지 않고, 매트릭스 및 코팅들을 제거하는 것은 곤란하다. 때때로, 알코올을 묻힌 천이나 종이조각, 예를 들어, CHEMWIPE냅킨으로 유리를 닦는 것에 의해, 잔류물들을 제거할 수 있다. 그러나, 이 잔류물들은, 가해진 접합용의 코팅이 광섬유에 직접적으로 부착되어야 하므로, 제거되어야만 한다. 유리로부터 잔류물을 기계적으로 닦는 것에 의해, 유리에 흠집을 내어서, 유리를 약하게 할 위험이 있다.
이런 잔류물은, 완전한 박리 물질이 제공되는 경우, 섬유의 광리본에 있어서 특히 중요하다. 섬유의 광리본은 매트릭스에 의해 함께 묶이는 복수의 평행한 광섬유들로 구성된다. 완전한 박리물질은, 광섬유로부터 쉽게 박리 되므로, 쉽게 제거할 수 있다. 그러나, 통상, 완전한 박리 매트릭스를 사용하는 경우, 광섬유 리본들을 깨끗하게 벗겨내는 것은 더 어렵다.
완전한 박리 매트릭스는, 이것들이 (ⅰ) 제 2차 코팅 또는 (ⅱ) 제 1차 코팅에 부착된 제 2차 코팅에 부착되어 있는 잉크에 강하게 부착되지 않기 때문에, 쉽게 박리 된다. 불완전한 박리물질을 사용하는 실시형태들에서는, 매트릭스에 용매를 가한 후, 코팅과 물질들이 분리된다. 또한 불완전한 박리물질들을 구비한 광리본의 경우에도, 잔류물의 문제는 존재한다.
매트릭스, 제 2차 및 제 1차 코팅이 동시에 벗겨지게 하고, 벗겨진 글래스코어에 잔류물을 거의 또는 전혀 남기지 않는, 제 1차 코팅을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 방사선으로 경화 가능한 제 1차 코팅을 광섬유로부터 깨끗하고 용이하게 벗길 수 있는 코팅된 광섬유에 관한 것이다.
도 1a는 광섬유리본의 일부의 측단면도이며,
도 1b는, 분리를 위해 절단되는, 도 1a의 광섬유리본의 코팅된 광섬유의 단면도이며,
도 2a는 180°박리테스트를 측정하기 위한 샘플들을 제조하는 테스트 슬라이드 장치를 도시하며,
도 2b는 제 1차 및 제 2차 코팅으로 코팅된 도 2a의 장치를 도시하며,
도 2c는 도 2b의 코팅된 장치로부터 절단된 샘플을 도시하며,
도 2d는 도 2c의 샘플로부터 얻은 테스트 샘플을 도시하며,
도 2e는 INSTRON테스트기의 턱부(jaw) 내의 도 2d의 샘플을 도시하며,
도 2f는 도 2e의 INSTRON테스트기의 샘플을 측정한 결과인, 보통의 박리력 차트를 모식적으로 도시하며,
도 3, 4, 5, 6 및, 7은 분리(stripping) 데이터 도이다.
본 발명의 목적
본 발명의 목적은 깨끗하게 벗겨질 수 있는 코팅된 광섬유를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 광섬유 코팅용의 깨끗하게 벗겨질 수 있는 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 코팅된 광섬유를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 코팅된 광섬유를 접합하기 위해 미리 조건을 조절하는데 있다.
본 발명의 요약
본 발명의 상기 및 다른 목적들은 이하의 설명으로 분명해질 것이다. 본 발명은, 다음의 3가지 변수들: (1) 유리섬유에 대한 낮은 고유 부착력; (2) 높은 파단시 신장%; 및 (3) 높은 인장강도를 만족하는 물질로 제조된 제 1차 코팅층을 구비하는 코팅된 광섬유를 포함한다.
코팅의 낮은 고유 부착력은, 50%의 상대습도로 180°박리테스트(180°peel back test)로 측정할 때, 박리력이 약 50g력 미만, 바람직하게는 20g력 미만, 더 바람직하게는 15g력 미만인 경우의, 유리에 대한 코팅의 부착력으로서 정의된다. 이 고유 부착력은, 코팅 및 기판의 화학적 결합력 이라기 보다는 주로 물리적 부착력이다. 물질의 파단시 신장%(percent elongation to break)은 적어도 75%, 바람직하게는 80%, 더 바람직하게는 적어도 90%이며, 더욱 바람직하게는 적어도 100%이다, 인장강도는 적어도 80psi정도, 바람직하게는 적어도 100psi정도, 더욱 바람직하게는 적어도 120psi정도이다.
상술한 물질을 사용하는 것에 의해, 제 1차 코팅을 광섬유 상에 코팅할 때, 종래의 고온의 벗김 온도에서, 노스캐롤라이나, 리서치 트라이앵글 파크의 스미토모(Sumitomo) 전자공업 주식회사가 제작한 JR4A도구와, 사우스캐롤라이나, 스파르탄버그(Spartanburg)의 알코 후지쿠라(Alcoa Fujikura) 주식회사에 의해 제조된 HJS-01기구와 같은, 종래의 분리도구로, 벗겨진 광섬유 상에 전혀 또는 거의 제 1차 코팅의 잔류물을 남기지 않고, 제 1차 코팅을 광섬유로부터 벗겨낼 수 있다.
일반적으로, 제 1차 코팅은 약 40°∼약 200℃의 온도범위의 적어도 일부의 온도에서 광섬유의 일부로부터 벗겨질 수 있다. 벗김은, 광섬유에 잔존하는 제 1차 코팅의 일부로부터 떨어져 있는 유리섬유의 세로축과 평행한 방향으로, 제 1차 코팅의 일부에 힘을 가해서 행한다. 이 잔류물은, 벗겨진 광섬유를 2배 확대하여 눈으로 관찰해서, 벗겨진 광섬유 표면의 잔류물의 입자 수, 또는 다른 형태들을 결정해서 측정한다. 바람직하게, 이 잔류물은 벗김 도구에 의해 직접적으로 제거된다. 그러나, 제 1차 코팅의 대부분이 벗김 도구에 의해 제거되고, 거의 미량 부분이 잔존하는 경우도 괜찮다. 미량 부분이라는 것은, 2배 확대 시에, 벗겨진 섬유의 30밀리미터당 20입자미만이 관찰되는 것을 의미하며, 이러한 입자들은 에탄올 또는 이소프로판올과 같은 알코올이 묻은 천이나 종이 조각, 예를 들어, CHEMWIPE냅킨과 같은 한 번의 와이프(wipe)에 의해 제거될 수 있다. 한 번의 와이프에 의해 20개 이상의 입자들이 제거되는 것을, 청결등급의 크기가 3이라 한다. 벗김도구를 사용한 후에, 잔류물을 제거하기 위해 한 번 이상 닦는 것을 필요로 하는 것은, 기계적 와이핑이 광섬유에 손상을 줄 수 있기 때문에 해롭다.
본 발명에 따른 제조방법에서는, 이하의 성분들:
(ⅰ) 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들과;
(ⅱ) 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들과;
(ⅲ) 경화동안 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3.0중량%의 유기작용의 실란 부착프로모터; 및
(ⅳ) 약 0∼약 10.0중량%의 광개시제의 혼합을 포함하는 제 1차 코팅 조성물층을 광섬유에 가하는 단계를 포함하는 코팅된 광섬유의 제조방법을 포함한다. 상기 모든 %는 모든 성분들의 중량에 기초한 중량%들이다.
이어서, 상기 코팅을 인 슈트(in situ)로 방사선(예를 들어, 빛 또는 전자빔)-경화를 행한다. 경화된 제 1차 코팅은, 약 40°∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 한 부분의 온도에서, 유리섬유의 세로축과 평행한 방향에 있는 제 1차 코팅의 일부에 힘을 가하는 것에 의해, 광섬유의 일부로부터 벗겨질 수 있다. 힘을 가하고 난 후, 알코올이 묻은 천 또는 종이조각으로 광섬유의 벗겨진 부분을 선택적으로 한 번 닦는 하는 것에 의해, 2배 확대로 광섬유의 벗겨진 부분을 조사할 때, 제 1차 코팅의 잔류물이 거의 없다.
또한, 본 발명은, 광섬유 상에 코팅될 때, 약 40°∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 한 부분의 온도에서, 광섬유에 잔존하는 제 1차 코팅의 부분과 떨어져 있는 유리섬유의 세로축과 평행한 방향에 있는 일부 광섬유 주변의 제 1차 코팅 부분에 힘을 가하는 것에 의해, 광섬유의 일부로부터 벗겨질 수 있고, 힘을 가하고 난 후, 알코올이 묻은 천 또는 종이조각으로 광섬유의 벗겨진 부분을 선택적으로 한 번 닦는 것에 의해, 광섬유의 벗겨진 부분을 2배 확대해서 조사할 때, 제 1차 코팅의 잔류물이 거의 없는 물질을 포함하는, 경화 가능한 조성물을 제공한다. 바람직하게, 경화 전의 코팅은, 거의 60℃정도의 응고점을 가진다. 더욱이, 이 응고점은 거의 25℃정도이다. 보통, 제 1차 코팅은, 50%의 상대습도와 실온에서 180°박리테스트에 의해 측정될 때, 50g력미만의 박리력에 의해 유리기판으로부터 제거될 수 있으며, ASTM D-882로 측정할 때, 파단시 신장이 적어도 80%정도이며, ASTM D-882로 측정할 때, 인장강도가 적어도 80psi정도인 물질로 제조된다.
본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적들은 이하의 설명으로부터 분명해진다.
바람직한 실시형태들의 설명:
본 발명은 특히 방사선으로 경화된 제 1차 코팅층 조성물로 코팅된, 코팅된 광섬유와 관련 있다. 코팅되는 섬유들은, 예를 들어, 글래스코어 및 글래스 클래딩층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어는 게르마늄 또는 인 산화물로 도핑된 실리카를, 상기 클래딩은 순수한 또는 플루오로실리케이트와 같이 도핑된 실리케이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 섬유들은, 폴리머-클래머 실리카 글래스코어를 포함할 수 있다. 이러한 폴리머 클래딩들의 예로서는, 폴리디메틸실록산 또는 불소화 아크릴성 폴리머와 같은 유기실록산들이 있다.
도 1a에 도시하듯이, 보통의 코팅된 섬유(10)는, 복수의 코팅된 광섬유들을 함께 붙들어서 광리본을 형성하기 위해, 글래스코어(12), 클래딩(13), 제 1차 코팅(14), 제 2차 코팅(16), 잉크(17) 및, 매트릭스(18)를 가진다. 도 1b는 블레이드(19)에 의해 벗겨지기 전에 절단되는 도 1a의 코팅된 광섬유를 도시한다.
일반적으로, 제 1차 코팅(14)과 제 2차 코팅(16)의 두께는 각각 1밀 정도이다. 만일 잉크가 층(17)으로서 존재한다면, 그 두께는 3-5미크론 이며, 매트릭스(18)와 제 2차 코팅(16)의 외면과의 사이에 위치할 것이다.
제 1차 코팅은 상기 정의한 부착력, 신장 및, 인장강도를 만족하는 어떤 제 1차 코팅으로 구성된다. 또, 이 제 1차 코팅층은 다른 특성들 중에서, 다음의 특성들: 습기 저항성; 용이한 코팅 및 벗김; 낮은 휘발물 함량; 섬유의 전 생애동안의 낮은 모듈러스(즉, 신호감쇠가 미세하게 구부러지는 것을 방지하기 위해, 25℃에서 약 500psi 미만임); 낮은 유리전이온도; 및 긴 셀프 라이프(self life)를 가져야 할 것이다.
제 2차 코팅은 단단한 보호층을 형성할 것이며; 비교적 높은 모듈러스 및 유리전이온도를 가지고; 또한 습기 저항성을 가져야 할 것이다. 이 두 코팅들은 투명해야 하고; 고약한 냄새가 나지 않고; 빨리 경화하며; 고온 및 습한 환경에서 노화하는 경우에도 부착해서 남아있어야 할 것이다.
A. 제 1차 코팅
제 1차 코팅은, 약 40°∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 어느 한 온도범위에서 제 1차 코팅이 광섬유의 일부로부터 벗겨질 수 있도록, 경화된 물질로 제조된다. 일부 광섬유 주변에 있는, 제 1차 코팅의 일부에 힘을 가해서 벗김을 행한다. 이 힘은 광섬유에 잔류하는 제 1차 코팅과 떨어져 있는, 유리섬유의 세로축과 평행한 방향으로 발휘한다. 힘을 가한 후, 알코올이 묻어 있는 천이나 종이조각으로 광섬유의 벗겨진 부분을 선택적으로 한 번 닦은 결과, 2배 확대 시에, 광섬유의 벗겨진 부분에 제 1차 코팅의 잔여물이 거의 관찰되지 않는다.
특히, 제 1차 코팅의 경화된 물질은, 50%의 상대습도와 실온에서 180°박리 테스트로 측정한 경우, 50g력 미만의 박리력에 의해 유리기판에서 제거할 수 있고, 파단시 신장이, ASTM D882로 측정할 경우, 적어도 75%정도, 바람직하게는 80%정도이며, 인장강도는, ASTM D882로 측정할 경우, 적어도 80psi인 물질로 제조된다. 바람직하게, 상기 박리력은 20g력 미만, 더 바람직하게는 15g력 미만이다. 가장 바람직하게는, 박리력은 약 5∼약 15g력의 범위를 가진다. 또한, 더욱 바람직하게, 파단시 신장%는, 적어도 90%정도이며, 더욱 바람직하게는 적어도 100%정도이다. 보통, 파단시 신장%는 약 100∼약 150%의 범위이다. 바람직하게, 인장강도는 적어도 100psi정도이며, 더 바람직하게는 적어도 120psi정도이다. 보통, 인장강도는 약 100∼약 200psi의 범위를 가진다.
상기와 같은 바람직한 특성들을 가지는 조성물 중 한 조성물은, 경화될 때, 본 발명의 제 1차 코팅층을 형성하는 제 1차 코팅층 조성물을 구성하는 다음의 성분들:
(1) (메스)아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머;
(2) 모노머 희석액;
(3) 선택적인 부착프로모터;
(4) 선택적인 광개시제; 및
(5) 선택적인 안정제
을 포함한다.
(1) (메스)아크릴레이트-말단형 우레탄 올리고머[(meth)acrylate-terminated urethane oligomer]
본 발명에 따른 한 실시형태에서, 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 올리고머들은 본 발명의 제 1차 코팅층을 형성하기 위해 단일중합할 수 있다. 보다 상세하게는, 이 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 성분은 전(wholly) 지방족 우레탄 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 올리고머이다.
이 올리고머 성분은, 상술한 부착력, 인장강도 및 파단시 신장%를 만족하는, 경화된 제 1차 코팅물질을 획득하는데 중요한 역할을 한다. 또, 이 구성성분은 경화된 코팅에 우수한 열적 및 가수분해 특징을 부여하고, 다소 황화(yellowing)되지 않게 하기 위해 선택된다.
이 우레탄 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 올리고머는, 조성물의 총 중량에 기초해서, 약 10∼약 80중량%의 비경화된 제 1차 코팅물질(조성물)을 포함한다. 바람직하게, 이 올리고머 성분은, 모든 성분들의 총 중량에 기초해서, 조성물의 약 15%∼약 70중량%, 더 바람직하게는 약 20∼약 60중량%이다. 만일 이 구성성분을 약 10중량% 미만으로 사용한다면, 유연성, 파단시 신장력 및, 전체적인 강인함이 곤란해질 것이다. 또, 만일 80중량% 보다 많이 사용한다면, 이 조성물의 점도는 높아서 바람직하지 않을 것이며, 그래서, 어플리케이터 다이(applicator die)를 가열하는 등의 특별한 처리를 하지 않으면, 액체의 조성물을 가하기가 곤란하다.
본 발명에서 이용하는 상기 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머는, (ⅰ) 지방족 폴리올; (ⅱ) 지방족 폴리이소시아네이트; 및 (ⅲ) 반응말단인, 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트를 공급할 수 있는 엔드캡핑(endcapping) 모노머의 반응산물이다.
상기 (ⅰ) 폴리올은, 경화될 경우, 상기 조성물의 특성에 역효과를 끼치지 않는 지방족 폴리올인 것이 좋다. 예를 들어, 폴리에테르 폴리올들; 탄화수소 폴리올들; 폴리카보네이트 폴리올들; 폴리이소시아네이트 폴리올들; 및 이들의 혼합물들이 포함된다. 폴리올 중 제한되거나 또는 제한되는 것이 바람직한 것에는, 폴리에스테르 또는 에폭시 골격을 가지는 것이 포함된다. 그러나, 일반적으로, 폴리에테르 폴리올 골격이, 우수한 용매저항성을 가지고 비교적 저렴하기 때문에, 바람직하다. 보통, 폴리에테르 폴리올은, 알킬그룹이 1∼12개 정도의 탄소원자들을 함유하는, 직선사슬, 가지형 또는 환형 알킬렌 산화물에 기초를 둔다. 폴리에테르 디올 및 트리올이, 우수한 용매저항성을 부여하고 비교적 저렴하기 때문에, 바람직하다. 이러한 폴리에테르 폴리올들에는, 폴리테트라메틸렌 폴리올, 폴리메틸렌 산화물, 폴리에틸렌 산화물, 폴리프로필렌 산화물, 폴리부틸렌 산화물, 이들의 이성질체, 및 이들의 혼합물들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 폴리에테르 폴리올은 적어도 몇몇의 폴리테트라메틸렌 산화물 및/또는 폴리프로필렌 산화물 단위를 포함한다.
이 올리고머성 구성성분은 매우 적은 양의 폴리에스테르 기재의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 것이 좋으나, 최적의 오랜 안정성 기간을 위해서는, 단지 상기 종류의 올리고머들만을 포함하는 것이 바람직하다.
대표적인 폴리에테르 폴리올은, 알킬그룹이 1∼12개 정도의 탄소원자들을 함유하는, 직선사슬, 환형 또는 가지형의 알킬렌 산화물에 기초한 것이다. 이 폴리에테르 폴리올은 종래에 알려진 방법으로 제조할 수 있다. 이것은, ASTM D-3592에 의해 증기압식 분자량측정장치(VPO)로 결정한 경우, 전체 올리고머가, 약 6,000달톤보다 크지 않는, 바람직하게는 약 5,000달톤보다 크지 않는, 더 바람직하게는 약 4,000달톤보다 크지 않는 분자량을 가지기에 충분한 수평균분자량(Mn)을 가진다. 이러한 폴리에테르 폴리올들에는, 폴리테트라메틸렌 폴리올, 폴리메틸렌 산화물, 폴리에틸렌 산화물, 폴리프로필렌 산화물, 폴리부틸렌 산화물, 이들의 이성질체들 및, 이들의 혼합물들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
사용할 수 있는 대표적인 탄화수소 폴리올들에는, 완전히 또는 부분적으로 수소화된 1,2폴리부타디엔; 9∼21의 요오드가 수소화된 1,2-폴리부타디엔; 및 완전히 또는 부분적으로 수소화된 폴리이소부틸렌과 같이, 600∼4000의 분자량을 가지는, 선형 또는 가지형의 탄화수소 폴리머가 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 불포화 탄화수소 폴리올들은, 경화될 때, 이것들로 만들어지는 올리고머들이 산화될 염려가 있으므로, 바람직하지 않다.
대표적인 폴리카보네이트 폴리올들에는, 디알킬 카보네이트와 알킬렌 디올의 반응산물, 선택적으로는 디알킬 카보네이트가 알킬렌 에테르 디올과 공중합된 것들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 (ⅱ) 폴리이소시아네이트 성분은 비방향족이다. 방향족 폴리이소시아네이트 기재의 올리고머들은 경화된 코팅에서 황화효과를 나타낸다. 4∼20개의 탄소원자들을 가진 비방향족 폴리이소시아네이트들을 사용할 수 있다. 적절하게 포화된 지방족 폴리이소시아네이트들에는, 이소포론 디이소시아네이트; 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트; 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트; 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트; 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 1,7-헵타메틸렌 디이소시아네이트; 1,8-옥타메틸렌 디이소시아네이트; 1,9-노나메틸렌 디이소시아네이트; 1,10-데카메틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸-1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트; 2,2'-디메틸-1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트; 3-메톡시-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 3-부톡시-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 오메가, 오메가'-디프로필에테르 디이소시아네이트; 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트; 1,3-시클로헥실 디이소시아네이트; 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산; 1,4-디이소시아나토-부탄; 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 뷰렛; 노르보르난 디이소시아나토메틸 2,5(6)-비스(이소시아나토메틸)비시클로(2,2,1)헵탄 및, 이들의 혼합물이 포함되지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
이소포론 디이소시아네이트가 바람직한 지방족 폴리이소시아네이트이다. 적절한(좀 덜 바람직함에도) 방향족 폴리이소시아네이트들에는, 톨루엔 디이소시아네이트; 디페닐메틸렌 디이소시아네이트; 테트라메틸 크시리렌 디이소시아네이트; 1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠; p,m-페닐렌 디이소시아네이트; 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트; 디아니시딘 디이소시아네이트(즉, 4,4'-디이소시아나토-3,3'-디메톡시-1,1'-비페닐 디이소시아네이트); 토리딘 디이소시아네이트(즉, 4,4'-디이소시아나토-3,3'-디메틸-1,1'-비페닐 디이소시아네이트); 및 이들의 혼합물이 포함된다. 방향족 폴리이소시아네이트들 중, 톨루엔 디이소시아네이트가 바람직하다. 매우 적은 양의 방향족 폴리이소시아네이트들을 사용하는 것이 좋다. 그러나, 노화시, 오랜 기간의 안정성이 다소간 좋지 않다.
하이드록실-말단화 폴리올과 디이소시아네이트간의 반응속도는, 양이 100∼200ppm인 촉매제를 사용하는 것에 의해 증가시킬 수 있다. 적절한 촉매제에는, 디부틸 틴 디라울레이트, 디부틸 틴 산화물, 디부틸 틴 디-2-헥소에이트, 올레인산염 제 1주석, 옥토에이트 제 1주석, 옥토에이트 납(lead octoate), 아세토아세테이트 제 1철 및, 트리에틸아민, 디에틸메틸아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸에틸아민, 모르포린, N-에틸 모르포린, 피페라진, N,N-디메틸 벤질아민, N,N-디메틸 라우릴아민 및 이들의 혼합물과 같은 아민들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 (ⅲ) 엔드캡핑 모노머는, 적어도 하나의 반응말단을 제공할 수 있고, 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 말단을 바람직하게 제공할 수 있는 것이어야 좋다. 엔드캡핑 모노머로서 사용될 수 있는 적절한 하이드록실-말단화 화합물에는, 하이드록시알킬 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트가 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트 기재의 조성물과 유사한 시스템이나, 어떤 반응 말단기들을 포함하는 것이 또한 적절하다. 우수한 코팅 실행을 제공하기 위해, 유리 라디컬 개시 또는 카티온 경화에 의해, 방사선 또는 다른 수단들과 반응할 수 있는 다양한 다른 예들에는, 티오렌 시스템과 같은 유리 라디컬 시스템(다작용의 티올과, 비닐 에테르; 비닐 설파이드; 아릴 에테르 및 바이사이클리센(bicyclicenes)과 같은 불포화 폴리엔들의 반응에 기초함); 아민-엔(amine-ene) 시스템(다작용의 아민과 불포화 폴리엔들의 반응에 기초함); 아세틸렌성 시스템; 상기 구성성분의 반응부위가 말단보다는 내부인 시스템; 다른 비닐성(예를 들어, 스틸렌) 시스템; 아크릴아미드 시스템; 아릴성 시스템; 이타콘산 시스템과 크로톤산 시스템; 및 링을 개방하는 것에 의해 반응하는 오니움염-유도성 비닐에테르 시스템과 에폭시-말단화 시스템과 같은 카티온 경화 시스템; 및 반응말단을 포함하는 화합물에 기초한 다른 시스템들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 사실, 방사선 또는 다른 수단들에 의해 경화되나 경화된 조성물의 바람직한 특성들(즉, 산화, 열적 및 가수분해 안정성 및 습기저항성)에게는 악영향을 미치지 않는 어떤 말단기들을 실질적으로 생각할 수 있다. 유사한 시스템들이 Shustack의 미국특허 제 5,352,712에 개시되어 있으며, 본 명세서에 전체적으로 언급되어 있다.
보통의 아크릴레이트 및 메스아크릴레이트들에는, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메스아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시프로필 메스아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 하이드록시부틸 메스아크릴레이트 등이 포함된다.
특히 바람직한 엔드캡핑 모노머는, 하이드록시에틸 아크릴레이트 또는 하이드록시에틸 메스아크릴레이트이다.
폴리올, 디이소시아네이트 및, 엔드캡핑 모노머의 몰비는 1:2:2정도가 바람직하다.
상업적으로 이용할 수 있는 올리고머들은, 이것으로 제조한 경화된 제 1차 코팅 물질이 필수기준인 180°박리력, 파단시 신장% 및, 인장강도를 만족하는 한, 본 발명의 (메스)아크릴레이트화 올리고머 성분으로 적절하다. 본 명세서에 개시된 기술에 기초한 테스트 과정에 의해, 본 기술분야의 기술자들이 필수조건에 대해서 경화된 물질을 테스트할 수 있을 것이다. 잠재적인 수지에는 이하의 수지들이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
1. 에코(Echo)수지 ALU-350계열의 수지들, 즉, 350, 351, 352, 353 및, 354: MO, 베르사유의 에코수지 및 연구소의 제품으로서, 이 계열의 수가 증가함에 따라서 분자량 및 점도는 증가하고 모듈러스는 감소하는, 폴리테트라메틸렌 폴리올 기재의 아크릴레이트화 지방족 우레탄 올리고머들. 이 수지 계열의 물리적 특성의 일부를 표 1에 정리한다.
표 1
ALU-350 ALU-351 ALU-352 ALU-353 ALU-354
밀도＠20℃(g/㎤)(lbs/gal)굴절률점도＠78°F(cps)＠140°F(cps) 1.0528.761.496320,0007,300 1.0488.731.492120,0005,400 1.0278.551.478왁스8,900 1.0198.491.468왁스21,750 1.0198.491.460왁스30,000-40,000
칼라, 가드너작용기 <12 <12 <12 <12 <22
경화될 때의 수축% 3.6 2.8 1.7 1.3 1.1
수평균분자량(VPO) 1,390 1,410 2,300 3,550 4,880
이런 올리고머들에 있어서, 수평균분자량은, 벤질, 테트라코세인(tetracosane) 및, 폴리스틸렌을 기준으로 하고, 용매로서 톨루엔을 사용하여, 40℃에서 3분간, 9와 8에 수치를 맞춘 제로발란스로, 유니버설 프로브(probe)를 사용하는, Knauer VPO를 사용해서, 증기압식 분자량측정장치(VPO)에 의해 결정하였다.
일반적으로, 상기 계열들 중 저분자량을 가지는 것이, 덜 부드러워서, 다루기가 용이하고, 이들을 포함하는 조성물들이 이들이 충돌할 수도 있는 용매와 접촉할 경우 덜 부풀기 때문에, 바람직하다.
상기 올리고머들의 메스아크릴레이트 당량은 동등한 것이 적절하다.
2. PURELAST: 플로리다, 올랜도, 폴리머 시스템 주식회사의 제품으로서, 폴리에테르 골격에 기초한 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머들이다. 적절한 PURELAST올리고머에는, 566, 566A, 569, 569A, 569V, 586, 586A, 586V, 590, 590A, 595 및, 595A가 포함되며, 590 및 590A가 바람직하다. 이 계열의 올리고머들은 계열 번호가 증가할수록 모듈러스가 증가한다. 이 올리고머들은 작용기가 2개(말단기 없음) 또는 작용기가 1개(말단기)이다. 이런 올리고머들은 모두 순수한 상태로 판매된다.
이러한 올리고머들과 비슷한 메스아크릴레이트도 또한 적절하다.
3. SARTOMER CN 980 및 981: 펜실베니아, 엑스톤(Exton), 사르토머(Sartomer)사의 제품으로서, 이것들은 모두 폴리에테르-골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트들이다.
4. BR-372, BR-543, BR-571, BR-582, BR-5824, BR-5825, STC3-149: 코네티컷, 윈스티드의 보머상사(Bomer Specialities)의 제품으로서, 특히 여기에서, 올리고머 성분의 66-100%가 BR-582이며, 이것들은 폴리에테르-골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트들이다.
5. RX 01203, RX 01099, RX 01336, RX 01071, RX 01218, IRR 245, EBECRYL 8800, EBECRYL 270 및, EBECRYL 4826올리고머들: 조지아, 스미르나(Smyrna)의 UCB화학주식회사의 제품으로서, 이들은 모두 폴리에테르 기재의 지방족 우레탄 디아크릴레이트 올리고머들이다.
EBECRYL 8800올리고머는, 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트로 10% 희석되며; 65℃에서 8,000-18,000cps의 점도와 2max의 가드너 칼라 표시(Gardner Color Index)를 가진다. 이것의 밀도는 갤런당 8.75파운드이며, 이론적인 분자량은 1,700이다. 이 올리고머는 경화될 때, 인장강도가 3,150psi이며; 인장신장률이 83%이고, 유리전이온도는 48℃이다.
EBECRYL 270올리고머는, 이전에 EBECRYL 4826올리고머로 판매된 것으로서, 어떠한 희석 모노머도 포함하지 않으며; 60℃에서 2,500-3,500cps의 점도와 2max의 가드너 칼라 표시를 가진다. 이것의 밀도는 갤런당 8.91파운드이다. 그리고, 이론적인 작용기는 2이며, 이론적인 분자량은 1,500이다. 이것이 경화할 때는, 인장강도가 1,200psi이고, 인장신장률은 87%이고, 유리전이온도는 -27℃이다.
이러한 올리고머들과 등가의 메스아크릴레이트를 사용해도 좋다.
6. UVITHANE ZL-1178올리고머: 이 올리고머는 뉴저지, 프린스톤의 모톤화학계열의 모톤 티오콜 주식회사의 제품이며, 폴리에테르 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트이다. 이 올리고머는 120°F에서 55-75포아즈와 78°F에서 700-800포아즈의 점도를 가지며, 순수한 상태에서 경화될 때, 인장강도가 325psi이고 최종 신장률은 45%이다.
이 모노머와 유사한 메스아크릴레이트도 또한 사용할 수 있다.
7. EBECRYL 4842와 EBECRYL 19-6264: 전자는 실리콘-변형의 폴리에테르 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트이며, 순수한 상태로 판매되고, 후자는 실리콘-변형은 아니나, 폴리에테르 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트이고, 반응용매로서 약 15중량%의 1,6-헥산디올 디아크릴레이트를 포함한다. 이들은 조지아, 스미르나의 UCB화학주식회사의 제품이다.
8. Shustack의 미국특허 제 5,146,531에 개시된 것과 같은 탄화수소 폴리올 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머들. 이 특허의 내용은 본 명세서에 전반적으로 인용되어 있다. 이들 올리고머들은 완전히 또는 부분적으로 수소화된 1,2-폴리부타디엔; 9-21의 요오드가 수소화된 1,2-폴리부타디엔; 및 완전히 또는 부분적으로 수소화된 폴리이소부틸렌과 같이, 600-4000의 분자량을 가지며, 선형 또는 가지형의 탄화수소 폴리머에 기초를 둔다.
9. Shustack의 미국특허 제 5,527,835의 폴리에테르 폴리올 기재의 올리고머도, 역시 제 1차 코팅을 형성하는데 사용할 수 있고, 본 명세서에서 전체적으로 언급된다.
10. 또한, 상기 예로 든 형태의 지방족 우레탄 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 올리고머 중 몇몇이, 청구되는 조성물들의 바람직한 특성들에 역효과를 주지 않는 한, 적절하다고 생각된다.
본 발명의 경화된 제 1차 코팅은, 약 5중량% 미만, 바람직하게는 약 3중량% 미만의 물 흡수 값을 가진다. 또한, 경화된 물질을, 실온에서 약 4시간 동안 가솔린에 담그는 경우, 40% 미만의 길이로 부풀 것이며, 일부 실시형태에서는, 30%미만의 길이로 부풀 것이다.
(2) 모노머 희석액(monomer diluent)
본 발명의 제 1차 코팅층을 제조할 때, 상술한 올리고머와 반응하는 모노머 희석액 성분은, 상기 올리고머들과 양립할 수 있는 것이 선택된다. 이것은 상술한 올리고머들과 반응할 수 있어야 하고, 바람직하게는, 모노머당 하나 이상의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트의 모이어티(moieties)를 가진다. 이 모노머 희석액은, 이것을 포함하는 경화된 조성물의 Tg(유리전이온도)를 낮출 수 있을 것이며, 브룩필드 점도계인, 모델 LVT로, 스핀들 속도를 #34로 하여, 25℃에서 측정할 때, 경화되지 않은(액체) 조성물의 점도를 약 1,000∼약 10,000cps(센티포아즈), 바람직하게는 약 4,000∼약 8,000cps정도의 범위 내로 낮출 수 있는 것이 좋다. 만일 점도가 약 10,000cps보다 높으면, 희석액을 포함하는 액체(비경화) 조성물은, 소정의 변형처리(예를 들어, 액체 코팅 조성물을 가한 다이를 가열함)를 가한다면, 여전히 유용할 것이다.
이 모노머 희석액은, 조성물(모든 성분들)의 총 중량에 대해서 약 10∼75중량%정도, 바람직하게는 약 15∼약 70중량%, 더욱 바람직하게는 약 20∼약 65중량%의 비경화된(액체) 조성물을 포함한다. 만일 모노머가 약 10%미만으로 존재한다면, 점도는 너무 높을 것이다. 반대로, 75%보다 높게 존재한다면, 점도는 너무 낮을 것이다.
적절한 모노머 희석액들의 예에는, 페녹시알킬 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트(예를 들어, 페녹시에틸(메스)아크릴레이트); 페녹시알킬 알콕실레이트 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트(예를 들어, 페녹시에틸 에톡실레이트(메스)아크릴레이트 또는 페녹시에틸 프로폭시레이트(메스)아크릴레이트); 파라-큐밀페놀 에톡시레이티드(메스)아크릴레이트; 3-아크릴오일옥시프로필-2-N-페닐카바메이트와 같은 방향족 함유 모노머들; 또는 이 모노머를 포함하는 조성물의 굴절률을 조절하는 것으로 알려진 모노머 희석액들 중 하나가 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 하나 이상의 상기 모노머들의 포함하는 혼합물도 또한 적절하다. 후자의 부류에 속하는 모노머 희석액들이, 본 명세서에서 언급되는, Shustack의 미국특허 제 5,146,531에 개시되고 기재되어 있으며, 예를 들어, (1) 방향족 모이어티; (2) 반응(예를 들어, 아크릴성 또는 메스아크릴성)기를 제공하는 모이어티; 및 (3) 탄화수소 모이어티를 포함할 수 있다.
부가적으로 탄화수소 특성과 비닐기를 포함하는 방향족 모노머 희석액들의 샘플에는, 폴리에틸렌 글리콜 노닐페닐에테르 아크릴레이트 또는 폴리프로필렌 글리콜 노닐페닐에테르 아크릴레이트와 같은 폴리알킬렌 글리콜 노닐페닐에테르 아크릴레이트; 폴리에틸렌 글리콜 노닐페닐에테르 메스아크릴레이트 또는 폴리프로릴펜 글리콜 노닐페닐에테르 메스아크릴레이트와 같은 폴리알킬렌 글리콜 노닐페닐에테르 메스아크릴레이트; 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 모노머들은, 예를 들어, 일본, 도쿄의 토가세이(Toagasei) 화학공업 주식회사의 제품인, ARONIX M110, M111, M113, M114 및, M117이나, PA, 엠블러(Ambler)의 헨켈(Henkel) 주식회사의 제품인, PHOTOMER4003을 이용할 수 있다. 특히, M114M, 즉 노닐 페놀 8(EO)아크릴레이트가 바람직하다.
다른 부가적인 적절한 모노머 희석액들에는, 직선사슬 또는 가지형이며, 헥실 아크릴레이트; 헥실 메스아크릴레이트; 에틸헥실 아크릴레이트; 에틸헥실 메스아크릴레이트; 이소옥틸 아크릴레이트; 이소옥틸 메스아크릴레이트; 옥틸 아크릴레이트; 옥틸 메스아크릴레이트; 데실 아크릴레이트; 데실 메스아크릴레이트; 이소데실 아크릴레이트; 이소데실 메스아크릴레이트; 라우릴 아크릴레이트; 라우릴 메스아크릴레이트; 트리데실 아크릴레이트; 트리데실 메스아크릴레이트; 미리스틸 아크릴레이트; 미리스틸 메스아크릴레이트; 팔미틱 아크릴레이트; 팔미틱 메스아크릴레이트; 스테아릴 아크릴레이트; 스테아릴 메스아크릴레이트; 세틸 아크릴레이트; 세틸 메스아크릴레이트; C14-C15 탄화수소 디올 디아크릴레이트; C14-C15 탄화수소 디올 디메스아크릴레이트; 및 이들의 혼합물과 같이, 알킬 모이어티에 8-18개의 탄소원자를 포함할 수 있는 탄화수소 알킬 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트가 포함된다. 이들 중 세틸, 라우릴 및 스테아릴 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트가 매우 바람직하다.
또, 적절한 사이클릭 모노머들은, 이소보르닐 아크릴레이트; 이소보르닐 메스아크릴레이트; 디시클로펜테닐 아크릴레이트; 디시클로펜테닐 메스아크릴레이트; 디시클로펜테닐 에톡실레이트 아크릴레이트; 디시클로펜테닐 에톡실레이트 메스아크릴레이트; 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트; 테트라하이드로푸르푸릴 메스아크릴레이트; 및 이들의 혼합물과 같은 것이 있다. 또한, 코네티컷, 덴버리(Danbury)의 유니온 카바이드(Union Carbide) 주식회사의 카프로락톤 아크릴레이트인 TONE M-100모노머, 스위스, 취리히, 한스 라한(Hans Rahn)의 2-프로페논산인 GENORAD 1122모노머, 2-{[(부틸)아미노]카보닐옥시}에틸에스테르 및, N-비닐 카프로락탐도 적절하다.
부적절한 모노머에는, n-비닐 피롤리돈 및 n-비닐 포름아미드와 같은 친수성 모노머들이 포함된다. 종래에 광섬유 코팅분야에서 널리 사용되어 온 것은 N-비닐 피롤리돈이다. 그러나, 이것은 친수성이며, 오랜 기간 물에 담기면, 매우 불량한 물 저항성을 부여하기 때문에, 특히 바람직하지 않다. 더욱이, 최근에는 이것이 발암성이라는 것이 발견되었다. 그래서, 이 조성물에는 이러한 모노머들이 실제로 없어야 한다.
바람직한 모노머들에는, 이하에 개시되는, 라우레이트 아크릴레이트와 같이 알킬(메스)아크릴레이트와 혼합하거나 또는 단독으로 사용되는 굴절률 변형형 모노머들이 포함된다.
(3) 부착 프로모터(adhesion promoter)
일부 실시형태들에서는, 제 1차 코팅층을 만드는 조성물에 부착 프로모터가 포함될 수 있다. 부착력은, 얕은 층으로 갈라질 위험이 더 높은, 습기가 높고 온도가 높은 환경에서 특히 문제가 된다. 이러한 환경으로부터 보호하기 위해, 부착 프로모터가 필요할 것이다.
유리에 대한 수지의 부착을 촉진하기 위해, 종래에는 산-작용 물질 또는 유기작용 실란을 사용하는 것으로 알려졌다. 여기에서는 산-작용의 물질로 실시하는 반면, 유기작용의 실란이 바람직하다. 그러나, 산-작용의 물질은, 물질에 대해 부식의 가능성이 있고, 습기에 노출될 때 부착성을 잃는 경향이 있기 때문에, 덜 바람직하다(일반적으로, 산-작용의 물질은 본 발명의 조성물에서는 피해야 할 것이다). 이러한 점에서는 실란이 훨씬 더 적절할 것이므로, 부착 프로모터로서 선택한다. 또한, 경화 동안 시스템과 결합해서 비결합 휘발물의 양을 재차 최소화하는 작용기를 가지는 부착 프로모터를 사용하는 것이 유용하다. 각종의 적절한 유기작용의 실란에는, 아크릴레이트-작용기 실란; 아미노-작용기 실란; 멀캅토-작용기 실란; 메스아크릴레이트-작용기 실란; 아크릴아미도-작용기 실란; 아릴-작용기 실란; 및 비닐-작용기 실란이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 부착 프로모터는 메톡시- 또는 에톡시-치환된 것이 또한 바람직하다. 바람직한 유기작용의 실란에는, 멀캅토알킬 트리알콕시 실란, (메스)아크릴옥시알킬 트리알록시 실란, 아미노알킬 트리알콕시 실란, 이들의 혼합물 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 메스아크릴레이트화 실란이, 경화된 시스템과 잘 결합하기 때문에 바람직하다. 그러나, 이들은 시스템의 경화속도를 느리게 하는 경향이 있다. 멀캅토-작용기 부착 프로모터들이 또한 경화동안 화학적으로 결합하나, 시스템의 경화속도를 크게 느리게 하지는 않는다.
습한 상태에서 부착을 촉진하는 일부 바람직한 유기작용의 실란에는, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 비닐-트리스(2-메톡시에톡시실란), 3-메스아크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, 3-멀캅토프로필 트리메톡시 실란 및, 3-멀캅토프로필 트리에톡시 실란 및, 이들의 혼합물이 포함된다. 특히 바람직한 부착 프로모터는 3-아크릴옥시프로필트리메톡시 실란이다.
이 실란성분은, 경화되어서 제 1차 코팅층을 형성하는 조성물 내로, 적은 양이나 기판의 표면에 이 조성물을 부착시키는 것을 촉진하는데 효과적인 양으로 삽입되어야 할 것이다. 실란성분은, 모든 성분의 총 중량에 기초해서, 조성물의 약 0.1∼약 3.0중량%로 구성된다. 바람직하게, 실란은 조성물의 총중량에 기초해서 약 0.2∼약 2.0%, 더 바람직하게는 약 0.3∼약 1%로 구성된다.
(4) 광개시제(photoinitiator)
제 1차 코팅층을 만드는 조성물의 또 다른 구성성분은 광개시제일 것이다. 이 구성성분은 계획된 조성물의 경화형태에 따라 필요하다. 조성물이 자외선으로 경화된다면 광개시제가 필요할 것이나, 경화가 전자빔에 의해 이루어진다면, 실질적으로 물질은 광개시제를 포함하지 않을 것이다.
자외선 경화의 실시형태에서는, 광개시제가 적은 양이나 방사성 경화를 촉진할 만큼의 양으로 사용되는 경우, 조성물의 조기 겔화를 일으키지 않고, 적절한 경화속도를 제공해야만 한다. 또한, 경화된 코팅의 광학상의 투명함을 방해해서는 안된다. 또한, 광개시제는 그 자체가 열적으로 안정하고, 황화 되지 않고, 효과적 이여야 한다.
적절한 광개시제에는, 다음: 하이드록시시클로헥실페닐 케톤; 하이드록시메틸-페닐프로판온; 디메톡시페닐아세토페논; 2-메틸-1-(4-메틸(티오)페닐)-2-모르포리노-프로판온-1; 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온; 1(4-도데실페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온; 4-(2-하이드록시에톡시)페닐-(2-하이드록시-2-프로필)케톤; 디에톡시아세토페논; 2,2-디-섹(sec)-부톡시아세토페논; 디에톡시-페닐 아세토페논; 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광개시제의 바람직한 부류는, 트리메틸벤조일디페닐-포스핀 산화물(노스캐롤라이나, 카르롤트(Charlotte)의 화학계열의 BASF주식회사의 LUCIRIN TPO를 이용할 수 있음), 트리메틸벤조일에톡시페닐포스핀 산화물(BASF의 LUCIRIN 8893를 이용할 수 있음); 비스-(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 산화물(뉴욕, 알드시리(rdseley)의 시바-조지 주식회사의 제품을 이용할 수 있음); 비스-(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸 펜틸 포스핀 산화물(뉴욕, 알드시리의 시바-조지주식회사의 CGI1700 또는 CGI1800성분으로서 판매됨); 비스-(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 산화물; 및 이들의 혼합물과 같은 트리아크릴포스핀 산화물이다. LUCIRIN TPO 및 LUCIRIN 8893 상표명의 BASF포스핀 산화물이, 단독 또는 특히, 혼합된 것이 바람직하다.
광개시제는, 사용될 경우, 총조성물의 중량에 기초해서, 비경화된 조성물의 약 0.5∼약 10.00중량%를 구성한다. 바람직하게, 광개시제의 양은 약 1.0∼약 6.0%이다. 광개시제는, 도즈에 대한 모듈러스 곡선으로 측정할 때, 경화속도가 0.7J/㎠ 미만, 바람직하게는 0.5J/㎠ 미만이 되는 수준으로 사용해야 할 것이다.
(5) 안정제(stabilizer)
경화된 제 1차 코팅층의 열적 및 산화 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라, 비경화된 제 1차 코팅 조성물의 셀프 라이프(저장 안정성)를 향상시키기 위해, 하나 이상의 안정제를 조성물에 포함시키는 것이 좋다. 적절한 안정제의 예로는, 디에틸에탄올아민과 트리헥실아민과 같은 제 3아민, 힌더드 아민, 유기 인산염, 힌더드 페놀, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 특히, 사용될 수 있는 항산화제의 일부 예들에는, 옥타데실-3-(3',5'-디-터트(tert)-부틸-4'-하이드록시페닐)프로피오네이트, 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시)하이드로시나메이트 및, 테트라키스(메틸렌(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시하이드로시나메이트))메탄이 포함된다. 또한, 소정의 실란을 적은 양, 예를 들어 0.0001∼0.1중량% 정도의 적은 양을 안정제로서 사용할 수 있다. 이러한 실란의 적절한 예는 3-아미노프로필 트리메톡시 실란이다.
안정제를 사용할 때는, 조성물의 중량에 기초해서, 약 0.0001∼약 3.0%를 첨가하는 것이 좋다. 바람직하게는, 모든 성분의 총 중량에 기초해서, 약 0.25∼약 2.0중량%, 더 바람직하게는 약 0.5∼약 1.5중량%의 범위로 포함된다. 바람직한 안정제의 특성에는 (1) 비-이동성(아마도 저 극성에 의해 촉진됨) 및 (2) 염기도(조기 중합을 개시할 수 있는 잔류 산을 중화시킴)가 있다. 바람직한 안정제들은, 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시)하이드로시나메이트와 3-아미노프로필 트리메톡시실란이다.
B. 제 2차 코팅
본 발명의 제 1차 코팅을 만드는 조성물은, 종래에 알려진 것과 같이, 일반적으로 제 2차 코팅으로 상부가 코팅된다. 그러나, 일부의 경우에서는, 적절하게 만들기 위해, 제 1차 코팅만이 필요한 곳에서는 제 1차 코팅이 단일층인 것이 좋다. 적절한 제 2차 광섬유 코팅은, 사용되는 경우, 우수한 열적, 산화적 및 가수분해적 안정성; 경도; 높은 모듈러스; 높은 유리전이온도; 및 유리 굴절률을 최상으로 지닌다.
본 발명에서, 적절한 제 2차 코팅은 제 1차 코팅의 최상층에 가해지며, 이는 Shustak의 미국특허 제 5,352,712(본 명세서에 언급되어 있음)에 개시되어 있는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는 기술분야에 알려져 있다.
이러한 제 2차 코팅은, 예를 들어, 약 10∼약 90중량%의 폴리에스테르 및/또는 폴리에테르 기재이고 반응말단을 함유하는 지방족 우레탄 올리고머의 반응산물; 약 20∼약 60중량%의 상기 올리고머의 반응말단과 반응할 수 있는 하이드로카본과 같이 점도를 조절하는 구성성분; 및 선택적으로 약 0.05∼약 10.0중량%의 광개시제의 반응산물을 포함할 수 있다.
어떤 바람직한 제 2차 코팅은, 약 40∼약 80중량%의 폴리에테르 골격 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 혼합물; 약 25∼약 50중량%의 이소보르닐 아크릴레이트와 헥산디올 디아크릴레이트의 혼합물; 및 약 2.0∼약 7.0중량%의 하이드록시시클로헥실페닐 케톤 광개시제의 반응산물을 포함할 수 있다.
C. 코팅된 광섬유의 제조
본 발명은 또한 깨끗하게 벗겨질 수 있는 코팅된 광섬유를 제조하는 방법과도 관련이 있다.
바람직하게, 상기 방법은 다음의 성분들:
(A) (ⅰ) 폴리에테르 폴리올들, 탄화수소 폴리올들, 폴리카보네이트 폴리올들 및, 폴리이소시아네이트 폴리올들로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 폴리올; (ⅱ) 전 지방족 폴리이소시아네이트; 및 (ⅲ) 반응말단을 공급하는 엔드캡핑 모노머의 반응산물인, 약 10∼약 90중량%의 반응적으로 말단화된 우레탄 올리고머;
(B) (A)의 반응말단과 반응할 수 있는 적어도 하나의 말단기로 말단화된 약 5∼약 80중량%의 모노머 희석액;
(C) 약 0∼약 10중량%의 광개시제; 및
(D) 경화 동안 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
를 포함하는 제 1차 코팅 조성물층을 광유리섬유에 가하는 단계를 포함한다.
상기에서, 모든 언급한 %는 (A), (B), (C) 및 (D)의 총 중량에 기초한 중량%를 의미한다. 보통, 경화된 코팅 조성물의 굴절률은 1.48이상이다.
바람직하게, 상기 방법은 다음의 성분들:
(1) 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들;
(2) 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들;
(3) 약 0∼약 10중량%의 광개시제들; 및
(4) 경화 동안, 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
를 포함하는 제 1차 코팅 조성물층을 광유리섬유에 가하는 단계를 포함한다.
상기 모든 %는 (1), (2), (3) 및 (4)의 성분의 중량에 기초한 중량%이다. 더욱이, 코팅성분들은, 상술한 것과 같이, 180°박리 테스트에 의해 측정할 경우의 유리에 대한 낮은 부착력, 높은 인장강도 및, 높은 파단시 신장력을 만족시키기 위해 선택된다.
바람직하게, 경화전의 제 1차 코팅물질은, 거의 약 60℃, 바람직하게는 거의 약 25℃의 응고점, 즉, 결정이 개시되는 온도를 가진다. 응고점에서 형성된 결빙입자들은, 확대 또는 확대 없이 관찰할 수 있다. 보통은, 이 응고점은 약 0∼약 60℃, 바람직하게는 약 0℃∼약 25℃의 범위 내에 있다. 이런 응고점을 달성하기 위해, 올리고머와 모노머들의 혼합물은 5∼25℃에서 액체인 것이 바람직하며, 적어도 실온에서는 액체인 것이 바람직하다. 액체를 사용하면 이런 성분들의 혼합을 용이하게 한다. 이 액체는 액체 올리고머로 개시해도 달성할 수도 있다. 일반적으로, 이 모노머들은 액체이다. 그러나 이러한 액체 혼합물은, 모노머와 혼합할 때 액체화하는 고체 올리고머로도 제조할 수 있다.
상기 물질이 결빙하면, 균질하지 않다. 그러나, 가열에 의해 균질하게 되돌릴 수 있다.
상기 조성물을 혼합하고 이것을 광섬유 상에 코팅한 후, 이 코팅물을 인 슈트(in-suit)로 방사선 경화를 행한다. 일 실시형태에서, 상기 방법은, 본 발명의 제 1차 코팅 조성물만을 광섬유에 가하는 단계 및 이 코팅을 인 슈트로 방사선 경화하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시형태에서는, 제 2차 코팅 조성물을 본 발명의 제 1차 조성물의 최상부에 가하고, 이어서 두 번 코팅하거나 또는 동시에 방사선으로 경화할 수 있다.
제 1차 및/또는 제 2차 코팅은, 종래에 알려진 어떤 방법에 의해 적용될 수 있고 경화될 수 있다. 두 번의 코팅을 왯-온-왯(wet-on-wet)으로 가하는 바람직한 방법이, AT＆T 벨 연구소의 C.Taylor의 미국특허 제 4,474,830에 개시되어 있다. 그리고 나서, 이 코팅 또는 코팅들을 자외선 방사선에 의해 인 슈트로 경화해서, 경화된 중합코팅을 획득할 수 있다. 또한, 제 1차 코팅을 가하고 경화한 후, 제 2차 코팅을 가하고 경화해도 좋다.
D. 본 발명의 제 1차 코팅 조성물
바람직한 일 실시형태에서, 본 발명은 다음의 성분들:
(1) 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들;
(2) 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들;
(3) 경화 동안 제 1차 코팅 조성물과 결합하는 약 0∼약 3.0중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터; 및
(4) 약 0∼약 10.0중량%의 광개시제
의 경화된 반응산물을 포함하는 광섬유용의 제 1차 코팅 조성물과 관련된다.
이러한 모든 %는 모든 성분들의 중량에 기초한 중량%이다. 그러나, 이런 코팅 성분들은, 상술한 것과 같이, 180°박리테스트에 의해 측정할 경우의 유리에 대한 낮은 부착력, 높은 인장강도 및, 높은 파단시 신장%를 만족시키기 위해 선택한다.
E. 광리본 매트릭스(Optical ribbon matrix)
광리본을 제조할 때, 상술한 복수의 코팅된 광섬유를 복수의 섬유를 함께 붙드는 매트릭스에 의해 코팅한다. 이 매트릭스는, 섬유 상에 코팅되고 나서 경화되는 폴리머 물질이다. 바람직한 매트릭스 물질은, 1995,12,20일자로 접수된 미국특허출원 제 08/575,637번(완전한 박리형)과, 공개된 유럽특허출원 0 407 004 A2(불완전한 박리형)에 개시되어 있으며, 양 문헌은 본 명세서에 전체적으로 언급되어 있다.
이 매트릭스 조성물은 방사선-경화 가능한 액체 매트릭스 조성물, 예를 들어, 코팅되고 잉크가 칠해진 광섬유들을 리본 또는 다른 바람직한 구조로 부착하기 위한 매트릭스 조성물이다. 이 매트릭스 조성물은, 경화될 때, 그 중에서도 특히, 다음의 특성들: 습기 저항성; 용매 저항성; 대단히 용이한 벗김; 파단 실패에 대한 저항성; 낮은 휘발성, 추출성 및 삼출성분; 미립자의 부존재; 인체 또는 경화된 조성물에 해로운 성분의 부존재; 조사될 때의 빠른 경화; 및 긴 열적, 산화적 및 가수분해적 안정성 기간을 가져야 한다. 이것은 황화 되어서는 안된다. 이것은, 다소 격렬하게 경화해야 하며, 높은 파단시 신장력을 가져야만 하고, 최상의 해리 특성을 가져야만 한다. 이것은, 경화될 때, 용해되지 않고 그리고, 아래에 놓인 섬유로부터 잉크를 제거하지 않고서, 아래에 놓인 섬유로부터 벗겨질 수 있어야만 한다. 또한, 이것은 "케이블링(cabling)"동안 파손에 대한 저항성을 가져야만 한다. 이 케이블링이라는 용어는, 복수의 리본을 함께 모아서 케이블을 형성하기 위한 과정을 설명하기 위해 사용한다.
1. 불완전한 박리 매트릭스 조성물(non-full peel matrix composition)
불완전한 박리형 매트릭스 조성물은 적어도 3가지의 기본적인 성분들을 포함하며, 자외선으로 경화하려고 하면, 적어도 다음:
(a) 폴리에테르 기재의 우레탄 아크릴레이트;
(b) 복수의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 기들을 가지는 모노머;
(c) 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메스아크릴레이트 모노머; 및
(d) UV로 경화 가능한 조성물인 경우에는, 선택적으로 광개시제
의 4가지 성분을 포함한다.
제 1의 구성성분은 특정한 우레탄 아크릴레이트이다. 특히, 이것은 지방족 폴리에테르 폴리올에 기초하며, 지방족 폴리이소시아네이트와 반응하고 아크릴레이트화 된다.
바람직한 일 실시형태에서, 이 구성성분은 실리콘-변형, 예를 들어, 골격 중의 폴리에테르 부분 내에서 함께 반응되는 실리콘을 포함할 수 있는 올리고머이다. 또한, 이 실리콘-변형물은, 잉크에 관해서, 가장 바람직한 해리 특성들을 부여할 수 있다(즉, 비-실리콘-함유 우레탄 아크릴레이트는 낮은 부착력을 나타낼 것임).
매트릭스 물질의 제 2의 구성성분은, 복수의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 모이어티를 가지는 모노머이다. 이 성분은, 2개 이상의 작용기를 가질 수 있으나, 3개의 작용기를 가지는 것이 바람직하며, 경화된 코팅물의 교차결합 밀도를 증가시키는 작용을 하며, 그래서, 용매 저항성을 향상시켜서(매트릭스 내로의 용매 부착을 방지하는 것에 의함), 모듈러스를 증가시킨다.
매트릭스 물질의 제 3의 구성성분은, 7∼18개의 탄소원자들을 포함하는 알킬 모이어티를 가지는 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 모노머이다.
매트릭스의 주요 특징 중 하나는, 부착정도를 최상으로 한다는 것이다. 즉, 상기 부착정도는, 사실상 사용하는 모든 조건하에서 부착되어서 잔류되게 하는 충분히 높은 부착정도이나, 접합을 위해서는 용이하게 벗겨질 수 있을 만큼의 충분히 낮은 부착정도를 말한다. 또한, 코팅되고 잉크가 채워진 섬유에 대한 매트릭스의 부착 정도는 다른 사용하는 조건들을 만족하기 위해 다양해 질 수 있다.
제 3의 구성성분은, 코팅되고, 잉크가 채워진 광섬유와 마주하고 있는 매트릭스 물질에 해리 특성을 부여하기 위한 도구이다. 이것은, 섬유들을 올바르게 함께 접합하기 위해, 아래에 놓여 있는 코팅된 광섬유들을 구분하는 잉크를 제거하지 않고, 현장 연구자들이 매트릭스 물질을 벗겨낼 수 있기 위해 필요하다. 또한, 제 3의 구성성분을 포함하는 것에 의해, 이것을 포함하지 않는 조성물에 비해서 매트릭스 물질의 가수분해적 안정성을 증가시킨다. 그래서, 증가된(감소한 것보다는) 부착력이 요구되는 실시형태에서도, 이 부착력이 감소하는 성분이 이 부착력 감소의 특성을 무시할 수 있는 다른 성분에 덧붙여서 사용될 수 있으며, 부착력이 증가하는 성분은 상술한 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 성분의 일부를 대신할 수 있다.
매트릭스 물질의 제 4의 구성성분은 광개시제이다. 이 성분에 대한 필요성은, 계획되는 매트릭스 물질의 경화 형태에 의존한다. 즉, 자외선으로 경화하는 경우는, 광개시제가 필요하며; 전자빔으로 경화하는 경우는, 상기 물질은 어떠한 광개시제도 거의 포함하지 않는다.
또한, 상기 매트릭스 물질은, 부착력 증가제와 안정제 등의 하나 이상의 선택적인 성분들을 포함할 수 있다.
2. 완전한 박리 결합형 리본 및 완전한 박리 매트릭스 조성물
완전한 박리 매트릭스 물질은 적어도 3가지의 기본적인 성분을 포함하며, 만일 자외선으로 경화할 경우라면, 적어도 4가지:
(a) 전 지방족의 우레탄 아크릴레이트;
(b) 이것과 반응하는 하나 이상의 모노머들;
(c) 해리제; 및
(d) UV-경화 가능한 조성물의 경우에는, 선택적으로 광개시제를 포함한다.
제 1의 구성성분은 전 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머이다. 바람직하게, 이것은 지방족 폴리에테르 폴리올에 기초하며, 지방족 폴리이소시아네이트와 반응하고 아크릴레이트화 된다. 이 전 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 성분들의 총 중량에 기초해서, 매트릭스 물질(조성물)의 약 20∼약 90중량%를 구성한다. 또한, 이 물질은 실온에서 약 4시간 동안 가솔린에 담겨질 때, 40%미만, 적어도 일부의 실시형태에서는 바람직하게 10%미만의 길이로 부풀 것이다.
이 조성물의 제 2의 구성성분은, 모노머 분자당, 하나 이상의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 모이어티를 가지는 반응 모노머이고, 실시 조건들에 대한 적절한 점도를 가지는, 격렬한 경화(높은 모듈러스) 코팅의 결과를 낳는다.
매트릭스 조성물의 제 3의 구성성분은, 경화될 때, 잉크를 채운 기판으로부터 경화된 조성물이 해리 되게 하는 하나 이상의 구성성분들이다. 종래의 일부 기술과는 다르게, 이 해리제는 즉각적으로 매트릭스의 나머지 성분들과 혼합해서, "하나의 부분(one-part)"인 균질한 시스템을 가능하게 한다.
이 해리제의 필수적인 특성은, 전체적인 매트릭스 조성물에 대체로 미립자 물질이 없기 때문에, 미립자 형태가 아닌 점에 있다. "대체적으로 미립자가 없음"이라는 것은, 레이저 미립자 카운터로 측정할 때, 액체시료의 그램당, 5-25미크론 크기의 10부 이하, 25-50미크론 크기의 2부 이하, 50미크론 크기의 1부 이하, 50미크론 이상을 1부 이하를 검출할 수 있다는 것을 의미한다.
이 해리제(C)는 미반응 또는 반응성분이나 이 둘의 혼합을 포함할 수 있다. 전체적으로, 약 0.05%미만의 해리제(C)가 사용된다면, 부착력은 너무 커서 불량한 해리 및 불량한 벗김의 결과를 나타낼 것이다. 그러나, 만일 15.0%보다 많은 양의 (C)성분을 반응 해리제로서 사용한다면, 액체와 양립할 수 없어서, 경화된 매트릭스 조성물에서 결점이 나타날 것이다. 미반응 해리제를 사용할 경우, 경화된 조성물에서 휘발, 추출 및, 삼출물의 양을 가능한 한 적은 양으로 유지하기 위해, 매우 적은 양, 즉, 조성물의 2.0%미만을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
실리콘 해리제는 스풀링 및 케이블링을 용이하게 만드는 마찰계수를 개선하기 때문에 바람직하다. 또 다른 바람직한 해리제는, 알킬-펜던트(alkyl-pendant) 실리콘 코폴리머와 같은 미반응 해리제와, 아크릴레이트 작용의 폴리에스테르-변형된 디메틸 실록산과 같은 반응 해리제를 약 1:4의 비율로 혼합한 것이나 또는 (반응)아크릴레이트화 실리콘만이 될 수 있다.
매트릭스 조성물의 제 4의 성분은 광개시제이다. 이 성분은, 매트릭스 조성물의 예상되는 경화 형태에 따라서 필요하다. 그 경화형태가 자외선에 의한 경화이면, 광개시제는 필요하나, 경화가 전자빔에 의해 이루어지면, 물질은 실제적으로 광개시제를 포함하지 않을 것이다.
또한, 매트릭스 물질은 안정제 또는 항산화제와 같은 하나 이상의 선택적인 성분들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 제조하고 경화한, 완전한 박리 매트릭스 물질의 인장 모듈러스는, 25℃에서, 약 10,000psi∼약 200,000psi(약 70MPa∼약 1,400MPa); 바람직하게는 약 25,000psi∼약 175,000psi(약 170MPa∼약 1,200MPa); 더 바람직하게는 약 40,000psi∼약 150,000psi(약 275MPa∼약 1,000MPa)(ASTM D-882에 의함)이며; 유리전이온도는 약 110℃(피크)미만이고; 파단시 신장력은 적어도 20%이며 바람직하게는 적어도 40%(ASTM D-882에 의함)이고; 인장(단절)강도는 적어도 약 1,000psi이며, 바람직하게는 적어도 약 2,000psi(ASTM D-882에 의함)이고; 잉크로부터의 우수한 해리(즉, 일반적으로 약 1 또는 2g를 필요로 하거나, 180°박리 테스트를 수행하기 위한 힘을 요구함); 낮은 표면 태크; 빠른 경화; 및 오랜 기간에 걸친 높은 열적, 산화 및 가수분해 안정성을 가진다.
상술한 높은 모듈러스 및 높은 파단시 신장력을 혼합한 특성이, 상기 바람직한 실시형태에서 섬유로부터 코팅이 박리될 때, 그대로이고, 하나의 구조이며, 부서지지 않는 코팅을 가능하게 하고, 코팅을 우선 분해하지 않고도 용이하고 완전하게 제거되게 하는 "완전한 박리"매트릭스 물질의 결과를 낳는 요소라고 생각된다.
F. 광섬유리본의 조합
본 발명은 광섬유리본의 조합에 또한 관계된다. 일반적으로, 리본조합은 고정된 관계, 예를 들어, 평행하고 평평하거나 또는 다른 미리 정해진 배열로 유지되어 있는, 복수의 코팅되고 잉크가 채워진 광섬유와, 이 섬유가 파묻히고 소망하는 배열로 섬유를 결합하는 방사선으로 경화 가능한 매트릭스 물질을 포함한다. 이 매트릭스 물질은, 사용동안 섬유에 부착되어 잔류할 수 있을 정도이나, 코팅된 광섬유상의 잉크층의 상태를 실질적으로 손상하지 않고 그 곳에서부터 용이하게 벗겨질 수 있을 정도의 섬유에 대한 충분한 부착력을 가진다. 상술한 바와 같이, 잉크는 선택적이다. 칼라링은 전체적으로 생략할 수 있으며, 잉크에 의해 제공하거나 또는 착색된 제 2차 코팅을 사용하는 것에 의해 제공할 수 있다.
리본의 일부인 광섬유는 종래에 잘 알려진 것이며, 매트릭스 물질에 결합되기 전에 1번 또는 2중으로 코팅되며, 리본에서 각각의 다른 섬유들을 구분할 수 있게 하는 잉크층을 표면상에 포함한다.
상술하듯이, 광섬유리본을 합당하고 용이한 방법으로 접합하기 위해서는, 개개의 섬유들을 색으로 코딩하여서 구분하는 것이 바람직하다. 착색제를 섬유 코팅층의 가장 바깥쪽에 부가할 수 있으나; 코팅을 하기 위해 사용되는 장치에 색을 첨가하고, 사용되는 잉크의 각각의 색깔을 수용하기 위해 수많은 드로잉장치 및 코팅설비를 필요로 하기 때문에 실용적이지 않다.
그래서, 개개의 섬유를 구분하기 위해, 광섬유코팅 전체에 잉크를 채우거나 또는 다른 색의 잉크를 함유하는 층을 종래에 알려진 방법으로 코팅하는 것이 더 효과적이다. 사용되는 잉크 조성물은 본래 다양할 것이나, 일반적으로 비닐성이며, 예를 들어 하나 이상의 유기 또는 무기 안료; 비닐 코폴리머; 합성 실리카; 및 유기 용매를 포함하는 것이 좋다. 상술한 바와 같이, 잉크 조성물의 바로 그 성질에 의해, 매트릭스에서 부착력에 영향을 주는 성분의 양과 성질이 규정될 것이다. 이 잉크는 UV경화성 잉크 또는 다른 방법에 의해 경화 가능한 잉크가 좋다.
본 발명을 구성하는 섬유를 결합하는 매트릭스 물질은 다음:
(a) 약 35∼약 98중량%의 지방족 폴리에테르 기재의 우레탄 아크릴레이트;
(b) 복수의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 모이어티를 가지는, 약 0.5∼약 35중량%의 모노머;
(c) 알킬 모이어티가 7∼18개의 탄소원자들을 포함하는 약 0.5∼약 20중량%의 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트 모노머; 및
(d) 약 0∼약 10중량%의 광개시제를 포함한다. 상기 모든 중량%는 (a), (b), (c) 및 (d)의 총 중량에 기초한 것이다.
어느 한 종류의 리본구조 및, 이러한 리본으로 제조된 케이블이, Genahr의 미국특허 제 3,411,010에 개시되어 있으며, 이 특허는 본 명세서에 언급되어 있다.
G. 광섬유리본의 제조방법
본 발명의 또 다른 특징은, 광섬유리본의 제조방법이다. 이 방법은, 넓게는, 코팅되고 잉크가 채워진 섬유를 소망하는(즉, 대체로 평면이고 대체로 평행함) 구성으로 기계적으로 배열하는 단계; 매트릭스 물질 조성물을 이 섬유 둘레에 가하는 단계; 및 경화하는 단계를 포함한다. 상기와 같이, 잉크는 선택적이다. 착색은 전체적으로 생략할 수 있으며, 잉크나 또는 착색된 제 2차 코팅을 사용하는 것에 의해 공급할 수 있다.
매트릭스 물질을 섬유에 가하는 적절한 방법은 아래와 같으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 섬유들, 예를 들어, 12섬유는 단일면에 평행하게 배열되어 있다. 각각의 섬유들은 다른 색깔을 가진다. 그리고 나서, 이 배열된 섬유들을 다이를 통해 함께 잡아당겨서 매트릭스 물질을 가한다. 이 배열된 섬유들은 다이를 통해 젖은 매트릭스 물질의 코팅과 함께 배출된다. 이 젖은 매트릭스는 방사선으로 경화되며, 경화는 바람직하게 자외선 조사나 전자빔을 통해 행한다. 결과적으로, 리본은 소망의 배열로 결합되고 고정된 섬유를 포함한다(즉, 대체로 평행하고 대체로 평평함). 코팅되고 잉크가 채워진 섬유에 대한 경화된 매트릭스 물질의 부착성 결합은, 논의되고, 앞서 말한, 예를 들어, 폴리에스테르 기재의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 형태의 부착성 결합을 증가시킬 수 있는 구성성분의 비경화된 조성물 내로의 삽입에 의해, 조절할 수 있을 것이다.
H. 부착력, 인장강도 및 파단시 신장력의 측정
1. 180°박리 테스트(180°peel back test)로 측정한 부착력
유리에 대한 본 발명의 제 1차 코팅 물질의 부착력은, 180°박리 테스트로 측정한다. 이 박리 테스트는 다음과 같이 행한다.
테이프(42)(도 2a)를 깨끗한 유리판(38)의 가장자리를 따라서 현미경의 슬라이드(도시되지 않음)상에 부착한다. 이 테이프(42)는 유리 슬라이드를 완전하게 덮어야 한다. 이런 슬라이드들은 버드 어플리케이터(bird applicator)용의 러너(runner)(41)로서 작용한다. 그리고 나서, 유리판(38)과 테이프(42)의 러너를 세척한다.
도 2a에 도시하듯이, 러너들(41) 사이에 있는 유리판(38)상의 스페이서 슬라이드(43, 44, 46)로서의 현미경 슬라이드와 테스트 슬라이드(50)를 정렬한다. 러너들(41)간의 상태는 빈틈이 없어야 하고, 슬라이드들(43, 44, 46 및 50)은 유리판(38)에 대해서 평평하게 놓여져 있어야 한다. 이를 확실하게 한 후, 슬라이드들(46)을 유리판(38)의 말단상에 테이프(40)를 사용하여 붙인다. 테스트의 결과에 영향을 끼칠 수 있는, 테스트 표면상의 슬라이드들(50)을 건드리지 않도록 주의해야만 한다. 이들은 가장자리에서만 조절될 수 있다.
3밀의 버드 어플리케이터를 사용하여 제 1차 코팅을 슬라이드 위에 펴 바르고, 0.7J/㎠ UV도즈의 분위기에서 제 1차 코팅을 경화한다. 그리고 나서, 제 1차 코팅을 완전하게 덮고, 제 1차 코팅에 의해 덮여지지 않는 슬라이드(46)상으로 연장하도록 제 2차 광섬유 코팅을 펴 바른다. 그리고 나서, 제 2차 코팅을 0.7J/㎠ UV도즈의 분위기에서 경화한다. 그 후에, 폭이 1인치인 가늘고 긴 조각을, 슬라이드들(43, 46 및 50)상의 경화된 코팅을 통해서, 세로로 절단한다.
도 2b는, 제 1차 코팅(60), 제 2차 코팅(62)으로 코팅되고, 스트립(66)이 절단된 곳을 표시하는 절단선들(64)을 가지는, 유리판(38)상의 상기 처리에 의한 슬라이드들(44, 46 및 50)을 도시한다.
그리고 나서, 상기 판(38)과 슬라이드들(44 및 46)에서 슬라이드들(43, 44, 46 및 50)을 들어올려서 절단해 낸다. 그러나, 슬라이드(46)상의 제 2차 코팅(62)의 탭은 절단하지 않는다. 그리고 나서, 도 2b의 선들(50A, 50B)을 따라서 코팅들을 절단해서, 탭을 가진 4개의 2중 슬라이드를 만든다. 이러한 한 슬라이드를 도 2c에 도시한다. 그리고 나서, 도 2c의 스페이서 슬라이드(43)를 제거해서(보통은 면도기의 블레이드로 행함), 도 2d에 도시하듯이, 절단된 제 2차 코팅(62)의 "탭"(70)을 가지는 샘플(71)을 형성한다. 슬라이드(50)상의 모든 경화된 물질은 제자리에 남아있다.
180°박리력을 측정하기 위해, 클립(도시되지 않음)을 제 2차 코팅 탭(70)과는 반대측의 말단상에 있는 샘플(71)의 슬라이드(50)에 부착한다. 그리고 나서, 이 샘플(71)의 슬라이드(50)를, 23℃, 50%의 상대습도를 가지는 컨디셔너에서, 16∼24시간 동안, 아래를 향하는 탭으로 매단다. 이러한 조건을 설정한 후, 이 샘플(71)을 인스트론(INSTRON) 인장 테스트기의 환경 챔버 내의 INSTRON 인장 테스트기의 턱부(72, 74)내로 적재한다. 이 챔버를 25℃와 50%의 상대습도로 유지한다. INSTRON테스트기를 다음:
a. 총 적재규모-0.1㎏
b. 차트속도-20㎜/min
c. 게이지 길이-3.25인치
d. 크로스헤드-20㎜/min
e. 적재 셀-2㎏
과 같이 설정한다.
샘플(71)을, INSTRON테스트기 내에서 수직으로 배열되고, 제 2차 코팅 탭이 INSTRON테스트기의 최상측 턱부(74) 근처의 슬라이드(50)를 건들이지 않도록 위치시킨다. 탭(62)을 붙들기 위해 턱부들(74)을 함께 닫고, 슬라이드(50)를 붙들기 위해 턱부들(72)을 닫는다. 샘플(71)상에는 미리 적재된 인장은 없어야 한다.
요구되는 습도 및 온도에 도달한 때, INSTRON차트상의 기준선이 균일한지를 확인하기 위해 체크한다. 이 때, 샘플(71)을 끌어당긴다. 상측 제한 스위치에 도달할 때까지 상기 잡아당김을 계속한다. 그 결과로서, INSTRON차트를 판단한 것을 도 2f에 도시한다. 이 차트를 읽는 것에 의해, 평균 박리력을 눈으로 측정할 수 있다. 기준선의 값을 가시적으로 측정한 평균 박리력에서 빼서, 최종적인 평균 박리력을 구한다.
2. 인장강도
제 1차 코팅에 대한 재질의 인장강도는, 이 물질의 경화된 샘플을, 약 2인치의 게이지 길이, 1/2인치의 폭 및, 6밀의 두께를 가지는 스트립의 형태로 만드는 것에 의해 측정한다. 그리고 나서, 이 샘플을 ASTM D-882에 따라서 테스트한다.
3. 파단시 신장%
제 1차 코팅용의 물질의 파단시 신장%를 인장강도와 동시에 측정한다.
실시예들
다음의 실시예들은 본 발명을 더욱 설명하기 위한 것이다. 이런 실시예들 및 다른 응용에서는, 특별한 설명이 없는 한, 모든 부와 %는 건조 고체에 기초한 중량당 부 및 %이며, 모든 온도는 섭씨온도이다. 모든 실시예들에서, 경화량은 국제 라이트 IL 390라디오미터로 측정하였다. 보통, 샘플들은, 특별한 설명이 없는 한, 인치당 200와트의 중압 수은등을 사용하여 0.7J/㎠의 분위기에서 자외선으로 경화하였다. 달리 언급이 없는 한, 실시예들 및 본 명세서의 나머지 전부에서, "모듈러스"는 인스트론 모델 1122 인장 테스트기를 사용하여 ASTM-D882에 따라 측정한, 25℃에서의 2.5%인장 모듈러스를 언급한다. 180°박리력, 인장강도 및, 파단시 신장%의 파라미터는 상술한 것과 같이 측정한다.
본 출원의 나머지 부분에서, 실시예들에서의 중량부는, 모든 성분들을 포함해서, 실시예에서 설명되는 총 조성물에 관한 것이다. 실시예들이 모두 자외선 경화를 사용한다는 것을 주목해야 할 것이다.
실시예 1
다음의 조성물들은 표 2에 기입한 성분들로 1회에 50g제조되었다.
표 2
성분 중량%
IRR 245올리고머1 48.00
ARONIX M-114 모노머 희석액2 31.99
AGEFLEX FA-12 모노머 희석액3 12.00
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 0.50
A189 부착 프로모터7 0.50
A1110 안정제8 0.01
각주:
1조지아, 스미르나, UCB 화학주식회사의 폴리에테르 기재의 아크릴레이티드 지방족 우레탄 올리고머.
2일본, 도교, 토가세이(Togasei) 화학공업주식회사의 노닐페놀 에톡실레이트 아크릴레이트 모노머 희석액.
3뉴저지, 올드브릿지, CPS화학주식회사의 라우릴 아크릴레이트 모노머 희석액.
4뉴욕, 알드시리, 시바-조지의 하이드록시시클로헥실페닐 케톤 광개시제.
5뉴욕, 알드시리, 시바-조지의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시)하이드로시나메이트 안정제.
6메사추세스, 렉싱톤, W.R. 그레이스주식회사의 이속틸-3-멀캅토프로피오네이트 연쇄이동제(chain transfer agent).
7코네티컷, 덴버리의 OSi상사의 3-멀캅토프로필 트리메톡시실란 + 15중량%의 불순물; 부착 프로모터와 같은 불순물들.
8코네티컷, 덴버리의 OSi상사의 3-아미노프로필트리메톡시실란 안정제.
상기 성분들로 실험 배치를 제조하기 위해, 고체(올리고머)인 48.00g의 IRR245, 파우더인 6.00g의 IRGACURE184, 1.00g의 IRGANOX 및, 12.00g의 AGEFLEX모노머를 첨가해서 혼합하였다. 그리고 나서, 이 혼합물을 핫 플레이트에 놓고, 파우더를 용해시키기 위해 데웠으나, 60℃보다 높게는 데우지 않았다. 이 혼합물이 투명하고 균질해질 때까지 나이프로 혼합하였다(제 1차 코팅이 투명하나 노란 빛깔을 가질 것임). 그리고 나서, 이 혼합물을 핫 플레이트에서 제거해서, 90°F이하로 냉각시켜서, 나이프로 혼합하였다. 그 후, IOMP액체 및 A189액체를 첨가해서, 균질해질때까지 혼합하였다. 상기 비경화 조성물의 점도는 브룩필드 34번 스핀들로 25℃에서 측정할 경우 7510cps였다.
6밀의 상기 조성물의 코팅을 버드 어플리케이터를 사용하여 평평한 유리시트에 가하여서, 인치당 200와트의 콘래드 하노비아(Conrad Hanovia) 중압 수은등을 사용하여 0.7J/㎠의 분위기에서 경화하였다. 이 코팅의 인장 모듈러스는 ASTM-D882에 따라 측정할 경우 210.8psi였다. 굴절률(RI)은 1.4772로 측정되었다.
본 실시예의 물질을 제조하는 경우에는 실험의 규모 및 플랜트의 크기에 따라 차이가 있었다. 특히, 55갤런의 드럼에서는 더 많은 1회분의 제 1차 코팅 물질이 제조되었다. 그리고 나서, 122.50 lbs.M-114, 152.25 lbs.IRR245, 45.50 lbs.AGEFLEX FA-12라우릴 아크릴레이트 모노머, 21.00 lbs.IRGACURE 184 및, 3.50 lbs.IRGANOX1035를 첨가해서, 1/2시간 동안 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 우선 모노머를 첨가하고 나서, 올리고머를 고속의 믹서에 첨가하였다(이 올리고머는 부드럽고/액화하기 위해 약 140°F에서 예열됨). 그리고 나서, 8.05g의 A1110을 이 혼합물에 첨가하고, 5분 동안 혼합하였다. 그리고, 3.50 lbs.IOMP 및 1.93 lbs.A189를 첨가해서 10분 동안 혼합하였다. 이 혼합물의 점도는 8250cps였다. 그리고 나서, 3.50 lbs의 AGEFLEX FA-12를 첨가해서 점도를 7500cps로 낮추었다.
이 플랜트 규모정도의 물질이 제 1차 코팅으로서 유리광섬유 상에 코팅되었다. 여기에 종래의 제 2차 코팅을 가하였다. 제 2차 코팅은 본 명세서에 전체적으로 삽입된, Shustack의 미국특허 제 5,352,712의 실시예 13의 것과 비슷하였다(그러나 이소보르닐 아크릴레이트가 주로 부족함). 이 제 2차 코팅은 다음의 조성물: PHOTOMER 6008올리고머 35중량%와, PHOTOMER 6010올리고머 35중량%(양 올리고머들은 펜실베니아, 엠블러의 헨켈주식회사의 것을 이용함); IRGACURE184광개시제44중량%; IRGANOX1035 안정제51중량%; (표 2의 각주를 참조); HDODA(헥산디올디아크릴레이트) 24.995중량%; 및 DC57실리콘 첨가제 0.005중량%(미시건, 미들랜드의 다우-코닝사의 것을 이용함)의 혼합물로 제조하였다.
그리고 나서, 섬유 광 잉크를 가하였다. 그리고 나서, 잉크가 채워진 섬유들을 평행한 배열로 함께 묶어서, 광리본을 형성하였다. 리본의 섬유들을 UV경화된 매트릭스 물질을 사용하여 함께 붙들었다.
그리고 나서, 이 광리본을 어떤 온도범위에서 스미토모 공구 JR-4A로 벗겼다. 도 3은 깨끗한 정도를 나타내는 데이트들이다. 도 3의 제 1차 코팅물질은 상기 기재한 플랜트 스케일 런의 물질이었다. 표 3에 도 3에서의 깨끗한 정도를 1∼5로 정의하였다. 표 3은, 입자의 깨끗함의 등급을, 청결성(cleanliness)과 "튜브 오프(tube off)"로서 기재한다. 표 3의 튜브 오프는 유리로부터 물질이 벗겨진 상태이다. 물질을 하나의 튜브로서 벗기는 것이 바람직하다.
표 3
청결성 튜브 오프
1. 2배 확대시, 미립자가 관찰 안됨 튜브로서 물질이 제거됨, 변형 없음
2. 2배 확대시, 벗겨진 30㎜길이당 20입자 미만이 관찰됨 1단위로서 물질이 제거됨, 블레이드에서 약간의 변형이 있음
3. 2배 확대시, 벗겨진 30㎜길이당 20입자 보다 많이 관찰되었으나, 1알코올 와이프로 제거됨 단위로서 물질이 제거됨, 블레이드에서 상당한 변형이 있음
4. 2배 확대시, 벗겨진 30㎜길이당 20입자 보다 많이 관찰되었으나, 너무 많아서 1와이프로 제거되지 않음 조각으로서 제거됨
5. 섬유에 입자들이 부착해서 와이프로 제거되지 않음 파우더로서 제거됨
도 3은 60∼120℃의 온도범위에서 벗김을 행한 경우에 우수한 청결성을 나타낸다.
도 4는, 도 3의 데이터를 얻기 위해 테스트한 리본에 사용한 것과 같이, 동일한 제 1차 코팅, 동일한 매트릭스 및, 동일한 잉크로 코팅되었으나, 다른 제 2차 코팅을 사용한 광섬유의 광리본에 대한 청결 등급을 도시한다. 도 4의 제 1차 코팅 물질은 상술한 플랜트 스케일 런의 물질이다. 도 4는 60℃와 120℃ 사이에서 벗김을 행한 경우에 우수한 청결성을 나타낸다.
실시예 2
실시예 1에서 사용한 것과 비슷한 과정에 의해, 표 4에 기재한 성분들로부터 본 발명의 조성물을 제조하였다.
표 4
성분 중량%
IRR 245올리고머1 48.00
Ph 4003모노머9 31.99
AGEFLEX FA-12모노머 희석액3 12.00
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 0.01
IOMP 연쇄이동제6 0.50
A189 부착 프로모터7 0.50
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 2를 참조
9펜실베니아, 앰블러의 헨켈사의 것을 이용할 수 있는, 에톡실레이티드 노닐페놀 아크릴레이트 모노머.
제 1차 코팅 물질의 배치를 제조하기 위해, 112 lbs.Ph4003, 168 lbs.IRR245, 21 lbs.IRGACURE184, 3.5 lbs.IRGANOX1035 및, 42 lbs.AGEFLEX FA-12 라우릴 아크릴레이트를 55갤런 드럼에서 1/2시간 동안 혼합하였다. 그리고 나서, 8.30g의 A1110을 와류상태의 상기 혼합물에 첨가하였다. 이 혼합물을 5분 더 혼합하였다. 그리고 나서, 와류상태의 이 혼합물에 2.28 lbs. IOMP 및 1.96 lbs. A189를 첨가하였다. 그 점도는 9600cps였다. 그리고 나서, 1 lb. AGEFLEX FA-12 및 7 lbs. Ph4003을 첨가하였다. 이것의 점도는 9000cps였다. 그리고 나서, 이 혼합물에 3.5 lbs. AGEFLEX FA-12 및 7 lbs. Ph4003을 첨가하였다. 이것의 점도는 8100cps였다. 마지막으로, 9.02gm의 A1110, 0.58 lbs. IOMP, 0.14 lbs. A198 및, 7.00 lbs. AGEFLEX FA-12를 이 혼합물에 첨가하였다. 비경화된 조성물의 점도는, 상술한 파라미터의 브룩필드 점도계를 사용하여 측정할 때, 약 6950cps였다.
실시예 1의 방식으로 경화한 경우, ASTM-D882에 따른 인장 모듈러스는 204.2psi로 기록되었으며, 굴절률은 1.4779였다. 또, 180°박리력은 4.9gms이고, 파단시 신장%는 140.6%였고, 인장강도는 153.8psi로 측정되었다.
도 5는 본 실시예에 따라 제조한 제 1차 코팅 물질과 도 4의 데이터를 얻기 위해 테스트한 샘플에 적용한 것과 같은 제 2차 코팅, 잉크 및, 매트릭스를 입힌 유리섬유를 포함하는 광리본을 벗길 경우의 청결함을 도시한다. 도 5는 60∼120℃의 벗김 온도에서 우수한 청결등급을 나타낸다.
실시예 3
표 5에 기재한 성분들로 제조한 본 발명의 또 다른 제 1차 코팅과, 도 3의 데이터를 얻기 위해 테스트한 샘플에 사용한 것과 동일한 제 2차 코팅, 잉크 및, 매트릭스를 사용해서 리본을 제조하였다.
표 5
성분 중량%
IRR 245올리고머1 42.00
Ph 4003모노머 희석액9 50.00
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 0.50
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 2 및 4 참조
코팅물질을 다음과 같이 제조하였다. 깨끗한 55갤런의 드럼에, 91.00 lbs. Ph4003모노머, 70.00 lbs. IRR245올리고머, 10.50 lbs. IRGACURE184 광개시제 및, 1.75 lbs. IRGANOX 1035안정제를 첨가하였다. 이것을 믹서에서 1/2시간동안 혼합하였다. 그리고 나서, 0.88 lbs. IOMP연쇄이동제와 0.96 lbs. A189 부착 프로모터를 와류상태의 믹서에 첨가해서 10분 동안 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 여과하였다.
이 산물의 점도는 5810cps였다. 또한, 180°박리력은 4.0g력이었고, 인장강도는 246.4psi이었고, 파단시 신장%는 115.0%였다.
도 6은 상술한 제 1차 코팅 물질과, 도 3의 데이터를 얻기 위해 사용한 제 2차 코팅, 잉크 및, 매트릭스로 코팅된 광섬유를 포함하는 리본을 벗긴 경우의 청결 데이터를 도시한다. 도 6은 약 60∼100℃의 온도에서 리본을 벗긴 경우에 우수한 청결함을 나타낸다.
실시예 4
본 발명의 조성물을 표 6에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 6
성분 중량%
IRR 245올리고머1 37.00
Ph 4003모노머 희석액9 54.00
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
A039710 0.50
각주:
표 2 및 4 참조
10펜실베니아, 유나이티드 케믹컬 테크놀러지-브리스톨의 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란.
실시예 5
본 발명의 또 다른 조성물을 표 7에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 7
성분 중량%
IRR 245올리고머1 38.00
Ph 4003올리고머9 55.50
LUCIRIN LR 889311 3.05
LUCIRIN TPO12 0.95
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
A039710 0.50
각주:
표 2, 표 4 및, 표 6 참조
11노스캐롤라이나, 카르롤트의 BASF화학계열 주식회사의 트리메틸벤조일에톡시페닐포스포린 산화물.
12노스캐롤라이나, 카르롤트의 BASF화학계열 주식회사의 트리메틸벤조일디페닐-포스포린 산화물.
도 7은, 약 50∼약 130℃의 온도에서 벗김을 행한 경우에, 우수한 청결성을 보이는, 실시예 3의 제 2차 코팅, 잉크 및, 매트릭스뿐만 아니라, 표 6, 7의 성분들로 각각 제조한 경화된 제 1차 코팅으로 코팅된 광섬유들을 포함하는 리본을 나타낸다. 이러한 벗김은 스미토모 JR-4A스트립퍼로 행하였다.
실시예 6
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅 물질의 샘플을 표 8에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 8
성분 중량%
IRR 245올리고머1 24.00
PURELAST 590A 올리고머13 12.00
Ph 4003모노머9 56.50
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 2 및 4 참조
13플로리다, 올랜도의 폴리머 시스템 주식회사의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머.
경화 후의 이 물질은 138.0psi의 0.7J/㎠ 모듈러스와 101.7psi의 0.2J/㎠모듈러스를 가졌다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 인장강도는 182.3psi였고, 3개의 경화된 샘플들의 평균 파단시 신장%는 135.7%였다. 평균 180°박리력은 10.5g력으로 측정되었다.
실시예 7
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅 물질의 샘플을 표 9에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 9
성분 중량%
BR 582올리고머14 18.00
RX 0120315 18.00
Ph 4003모노머9 56.50
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 2 및 4 참조
14코네티컷, 윈스티드의 보머상사의 폴리에테르-골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머.
15조지아. 스미르나의 UCB화학사의 폴리에테르-골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머.
상기 비경화된 물질의 점도는 8310cps였다. 경화 후의 이 물질의 모듈러스는 255.0이였으며, 파단시 신장력은 84.6%였다. 180°박리력은 3.0g력이였다.
실시예 8
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅 물질의 샘플을 표 10에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 10
성분 중량%
IRR 245올리고머1 18.00
BR 582 올리고머14 18.00
Ph 4003모노머9 56.50
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 9 참조
비경화된 물질의 점도는 8120cps였다. 경화 후의 이 물질은, 307.7psi의 0.7J/㎠모듈러스 및 267.9psi의 0.2J/㎠ 모듈러스를 가졌다. 이 제조물에 IOMP를 0.75중량% 첨가하였다. 그리고 나서, 모듈러스를 측정하면 227.7psi였다. 파단시 신장%는 86.7%였고, 인장강도는 180.3psi였다. 180°박리력은 2.4g력이였다.
실시예 9
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅 물질의 샘플을 표 11에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 11
성분 중량%
PURELAST 569올리고머16 20.00
IRR 245올리고머1 20.00
Ph 4003모노머9 51.54
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 0.01
A189 부착 프로모터7 0.49
A0397 부착 프로모터10 0.95
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 10 참조
16플로리다, 올랜도의 폴리머 시스템 주식회사의 지방족 아크릴레이트 올리고머.
경화 전의 이 혼합물의 25℃에서의 점도는 5865센티푸아즈였다. 경화 후의 이 물질은 153.8psi의 0.7J/㎠와 105.9psi의 0.2J/㎠모듈러스를 가졌다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 180°박리력은 9.1g력으로 측정되었다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 파단시 신장%는 110.3%였다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 인장강도는 117.8psi였다.
이 물질을 유리광섬유 상에 코팅하였다. 여기에 종래의 제 2차 코팅을 가하였다. 제 2차 코팅은 Shustack의 미국특허 제 5,352,712의 것과 비슷하였으며, 52.5중량%의 PHOTOMER 6019 올리고머, 21.40%의 PHOTOMER 6010올리고머, 3.05%의 IRGACURE184 광개시제, 0.95중량%의 LUCERIN TPO광개시제, 1중량%의 IRGANOX1035 안정제, 20중량%의 HDODA, 1중량%의 BYK371 실리콘 첨가제(코네티컷, 윌링포드의 BYK화학의 것을 이용함) 및, 0.1중량%의 TEGORAD 2200실리콘 첨가제(버지니아, 호프웰의 테고 화학의 것을 이용함)를 포함하였다.
그리고 나서, 섬유의 광잉크를 가하였다. 잉크가 채워진 섬유들을 평행한 배열로 함께 붙여서 광리본을 형성하였다. 상기 실시예들에서와 같이 UV경화된 매트릭스 물질을 사용하여, 리본의 섬유들을 함께 붙였다.
그리고 나서, 광리본을 스미토모 공구 JR-4A로 벗겼다. 이 공구는 100℃에서 5초간의 휴지시간(dwell time)을 갖도록 설정하였으며, 리본을 손으로 벗겼다.
그 결과, 3.0의 청결등급과 1.0의 튜브 오프가 측정되었다.
실시예 10
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅물질을 표 12에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 12
성분 중량%
RX 0109917 55.00
Ph 4003모노머9 30.55
N-비닐 카프로락탐18 9.00
IRGACURE 184 광개시제4 2.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 1.00
A189 부착 프로모터7 0.49
A0397 부착 프로모터10 0.95
A1110 안정제8 0.01
각주:
표 11 참조
17코네티컷, 윈스티드의 보머상사의 폴리에테르 골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머.
18모노머.
경화 전의 이 혼합물의 25℃에서의 점도는 10320센티푸아즈 였다. 경화 후의 이 물질은 190.8psi의 0.7J/㎠모듈러스와 179.8psi의 0.2J/㎠모듈러스를 가졌다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 180°박리력은 32.0g력으로 측정되었다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 파단시 신장%는 100.5%였다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 인장강도는 215.8psi였다.
상술한 물질에 실시예 9의 광리본을 제조하고 테스트하기 위한 과정과 동일한 과정을 적용시켰다. 사용된 매트릭스 물질은 실시예 9와 같았다. 그러나, 제 2차 코팅은, 펜실베니아, 엑스톤의 사라토머 주식회사의 36중량% CN983올리고머, MO, 베르사유의, 에코 레진 및 연구소의 36중량% ALU351올리고머, 3.05중량% IRGACURE184, 0.95중량% LUCERIN TPO, 1중량%의 IRGANOX 1035, 1중량% BYK371, 0.1중량%의 TEGORAD 2200 및, 21.9중량%의 HDODA를 포함하였다.
그 결과, 3.0의 청결등급과 4.0의 튜브 오프가 측정되었다.
실시예 11
본 발명의 또 다른 제 1차 코팅물질을 표 13에 기재한 성분들로 제조하였다.
표 13
성분 중량%
STC3-149올리고머19 50.00
Ph 4003모노머9 41.99
IRGACURE 184 광개시제4 6.00
IRGANOX 1035 안정제5 1.00
IOMP 연쇄이동제6 0.01
A189 부착 프로모터7 0.49
A0397 부착 프로모터10 0.50
A1110 안정제8 0.01
각주:
19코네티컷, 윈스티드의 보머상사의 폴리에테르-골격의 지방족 우레탄 아크릴레이트.
경화 전의 이 혼합물의 25℃에서의 점도는 7120센티푸아즈였다. 경화 후의 이 물질은 131.7psi의 0.7J/㎠모듈러스와 107.7psi의 0.2J/㎠모듈러스를 가졌다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 180°박리력은 26.4g으로 측정되었다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 파단시 신장%는 78.2%였다. 3개의 경화된 샘플들의 평균 인장강도는 124.8psi였다.
상술한 물질은 실시예 10의 광리본을 제조하고 테스트하기 위한 과정과 동일한 과정으로 실시하였다. 이것은 제 2차 코팅 및 매트릭스을 위해 실시예 10과 동일한 물질을 사용하였다.
그 결과, 3.0의 청결등급과 1.2의 튜브 오프가 측정되었다.
상술한 실시형태들에 있어서, 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하면서도 많은 변형들이 만들어질 수 있는 것은 분명하다. 그래서, 본 발명은 상술한 실시형태들에 한정되는 것이 아니라, 단지 첨부한 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (38)

  1. 광섬유; 및
    상기 광섬유 위의 경화된 제 1차 코팅을 포함하는 코팅된 광섬유에 있어서, 약 40∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 일 범위의 온도에서, 상기 광섬유 상에 존재하는 제 1차 코팅의 일부와 떨어져 있는 유리섬유의 세로축과 평행한 방향의 광섬유 부분의 주변에 있는 제 1차 코팅의 일 부분에 힘을 가하는 것에 의해, 상기 제 1차 코팅을 광섬유의 일부분에서 벗겨낼 수 있고, 이렇게 힘을 가하고 난 후, 벗겨진 광섬유 부분을 알코올이 묻은 천이나 종이 조각으로 선택적으로 한 번 닦으며, 그 결과, 2배 확대로 조사할 때, 상기 광섬유의 벗겨진 부분이 제 1차 코팅의 잔류물을 거의 가지지 않는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 코팅이, 상기 온도에서 상기 힘을 가한 경우에, 2배 확대 시에, 벗겨진 길이의 30밀리미터당 눈으로 볼 수 있는 입자들을 20입자 미만의 비율로 남기면서 벗겨질 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1차 코팅이, 상기 온도에서 상기 힘을 가한 경우에, 2배 확대 시에, 벗겨진 길이의 30밀리미터당 눈으로 볼 수 있는 입자들을 전혀 남기지 않으면서 벗겨질 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  4. 제 1항에 있어서, 경화전의 상기 코팅이 거의 약 60℃의 응고점을 가지는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 응고점이 거의 약 25℃인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 응고점이 약 0℃∼약 60℃의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 응고점이 약 5℃∼약 25℃의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 코팅이, 50%의 상대습도와 실온에서 180°박리 테스트로 측정한 경우, 50g력 미만의 박리력에 의해 유리기판에서 제거될 수 있고, 파단시 신장력이 ASTM D-882로 측정할 때 적어도 약 75%이고, 인장강도가 ASTM D-882로 측정할 때 적어도 약 80psi인 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 박리력이 20g력 미만인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 박리력이 15g력 미만인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 박리력이 약 5∼약15g력인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 파단시 신장력이 적어도 약 90%인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 파단시 신장력이 적어도 100%인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 파단시 신장력이 약 100%∼약 150%인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  15. 제 8항에 있어서, 상기 인장강도가 적어도 약 100psi인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 인장강도가 적어도 약 120psi인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 인장강도가 약 120∼약 300psi인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 코팅층이 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들의 경화된 반응산물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 제 1차 코팅층이 상기 아크릴레이트 또는 메스아크릴레이트-말단화 올리고머에 부가해서, 다음:
    (ⅰ) 알킬 모이어티에 6∼18개의 탄소원자를 가지는 알킬 아크릴레이트 및 알킬 메스아크릴레이트 모노머들;
    (ⅱ) (1) 방향족 모이어티, (2) 아크릴 또는 메스아크릴 불포화를 포함하는 모이어티 및, (3) 탄화수소 모이어티를 가지는 모노머들; 및
    (ⅲ) 상기 것들의 혼합물들
    로 구성되는 그룹에서 선택된 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들의 반응산물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 모노머 희석액이, 헥실 아크릴레이트; 헥실메스아크릴레이트; 에틸헥실 아크릴레이트; 에틸헥실메스아크릴레이트; 이소옥틸 아크릴레이트; 이소옥틸 메스아크릴레이트; 옥틸 아크릴레이트; 옥틸 메스아크릴레이트; 데실 아크릴레이트; 데실 메스아크릴레이트; 이소데실 아크릴레이트; 이소데실 메스아크릴레이트; 라우릴 아크릴레이트; 라우릴 메스아크릴레이트; 트리데실 아크릴레이트; 트리데실 메스아크릴레이트; 팔미틱 아크릴레이트; 팔미틱 메스아크릴레이트; 미리스틸 아크릴레이트; 미리스틸 메스아크릴레이트; 세틸 아크릴레이트; 세틸 메스아크릴레이트; 2-프로펜산, 2-(((부틸)아미노)카트보닐옥시)에틸에스테르, N-비닐 카프로락탐; 스테아릴 아크릴레이트; 스테아릴 메스아크릴레이트; C14-C15의 탄화수소 디올 디아크릴레이트; C14-C15의 탄화수소 디올 디메스아크릴레이트; 페녹시알킬 아크릴레이트; 페녹시알킬 메스아크릴레이트; 페녹시알킬 알콕실레이트 아크릴레이트; 페녹시알킬 알콕실레이트 메스아크릴레이트; 파라-큐밀페놀 에톡시레이티드 아크릴레이트; 파라-큐밀페놀 에톡시레이티드 메스아크릴레이트; 3-아크릴로일옥시프로필-2-N-페닐카바메이트; 이소보르닐 아크릴레이트; 이소보르닐 메스아크릴레이트; 디시클로펜테닐 아크릴레이트; 디시클로펜테닐 메스아크릴레이트; 디시클로펜테닐 에톡실레이트 아크릴레이트; 디시클로펜테닐 에톡실레이트 메스아크릴레이트; 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트; 테트라하이드로푸르푸릴 메스아크릴레이트; 폴리알킬렌 글리콜 노닐페닐에테르 아크릴레이트; 폴리알킬렌 글리콜 노닐페닐에테르 메스아크릴레이트; 카프로락톤 아크릴레이트; 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 제 1차 코팅층이 약 0.1∼약 3.0중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 부착 프로모터가, 아크릴레이트-작용기 실란들; 아미노-작용기 실란들; 멀캅토-작용기 실란들; 메스아크릴레이트-작용기 실란들; 아크릴아미도-작용기 실란들; 아릴-작용기 실란들; 비닐-작용기 실란들; 및 이들의 혼합으로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 부착 프로모터가, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시-실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, 3-메스아크릴옥시프로필-트리메톡시 실란, 3-멀캅토프로필트리메톡시 실란 및, 3-멀캅토프로필트리에톡시 실란 및, 이들의 혼합으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 제 1차 코팅층이 광개시제를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  25. 제 18항에 있어서, 상기 제 1차 코팅층이, 다음:
    유기 인산염들; 실란들; 힌더드 페놀들; 아민들 및 이들의 혼합으로 구성된 그룹에서 선택되는, 약 0.0001∼약 3.0중량%의 안정제를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 코팅이 다음의 성분들:
    (A) (ⅰ) 폴리에테르 폴리올들, 탄화수소 폴리올들, 폴리카보네이트 폴리올들 및, 폴리이소시아네이트 폴리올들로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 폴리올; (ⅱ) 전 지방족 폴리이소시아네이트; 및 (ⅲ) 반응말단을 공급하는 엔드캡핑 모노머의 반응산물인, 약 10∼약 90중량%의 반응적으로 말단화된 우레탄 올리고머;
    (B) (A)의 반응말단과 반응할 수 있는 적어도 하나의 말단기로 말단화된 약 5∼약 80중량%의 모노머 희석액;
    (C) 약 0∼약 10중량%의 광개시제; 및
    (D) 경화 동안 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
    의 방사선으로 경화된 반응산물을 포함하며, 상기에서 모든 언급한 %는 (A), (B), (C) 및 (D)의 총 중량에 기초한 중량%이며, 상기에서 경화될 경우의 상기 코팅조성물의 인장 모듈러스가 25℃에서 약 500psi미만이며, 상기에서 경화된 코팅조성물의 굴절률이 적어도 1.48인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  27. 제 1항에 있어서, 상기에서 제 1차 코팅이, 다음의 성분들:
    (1) 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 지방족 폴리에테르 우레탄 올리고머들;
    (2) 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들;
    (3) 약 0∼약 10중량%의 광개시제들; 및
    (4) 경화 동안, 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
    의 방사선으로 경화된 반응산물을 포함하며, 상기에서 모든 %는 상기 모든 성분들의 중량에 기초한 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 올리고머 및 하나 이상의 모노머 희석액들이, 상기 올리고머와 상기 하나 이상의 모노머 희석액들의 혼합물이 5∼25℃에서 액체가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  29. 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 코팅이, 지방족 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 라우릴 아크릴레이트 또는 노닐페놀 에톡시 아크릴레이트로 구성되는 그룹에서 선택된 모노머, 하이드록시시클로헥실페닐 케톤으로 구성되는 그룹에서 선택된 광개시제, 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시 하이드로시나메이트)로 구성되는 그룹에서 선택된 산화방지제, 이소옥틸-3-멀캅토프로피오네이트 연쇄이동제, 혼합중량에 기초해서 5중량% 미만의 3-멀캅토프로필 트리메톡시실란으로 구성되는 그룹에서 선택된 실란 결합제 및, 3-아미노프로필 트리메톡시실란으로 구성되는 그룹에서 선택된 안정제의 경화된 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유.
  30. 복수의 제 1항의 광섬유 및 매트릭스 물질을 포함하며, 상기 복수의 섬유들이 상기 매트릭스 물질에 의해 평행한 배열로 함께 묶여 있는 광리본.
  31. 광섬유 상으로 코팅된 제 1차 코팅을 포함하는 코팅된 광섬유에 있어서,
    약 40∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 일 범위의 온도에서, 상기 제 1차 코팅 내를 블레이드로 절단하고 나서, 상기 광섬유 부분과 떨어져 있는 제 1차 코팅을 밀어내기 위해 상기 광섬유와 평행한 방향에 있는 상기 제 1차 코팅 상에 블레이드로 힘을 가하는 것에 의해 상기 제 1차 코팅을 광섬유의 일 부분으로부터 벗겨내는 단계 및, 2배 확대로 조사할 때, 상기 벗겨진 부분의 30밀리미터 길이당, 상기 벗겨진 부분이 제 1차 코팅의 잔류물을 거의 또는 전혀 나타내지 않도록, 상기 힘을 가한 제 1차 코팅으로부터의 광섬유 부위를 알코올이 묻은 천 또는 종이조각으로 선택적으로 닦는 단계를 포함하는 접합용의 코팅된 광섬유를 제조하는 방법.
  32. 제 31항의 방법에 따른 접합용의 두개의 광섬유들을 제조하는 단계;
    상기 제조된 광섬유들의 벗겨진 부분들을 배열하는 단계; 및
    상기 제조된 광섬유들의 벗겨진 부분들을 연결하는 단계를 포함하는 코팅된 광섬유들의 접합방법.
  33. 제 32항의 방법에 의해 제조된 접합된 광섬유.
  34. 광섬유;
    상기 광섬유 상에 코팅되고, 50%의 상대습도와 실온에서 180°박리 테스트로 측정할 때, 50g력 미만의 박리력에 의해 유리기판에서 제거될 수 있고, 파단시 신장력이 ASTM D-882로 측정할 때 적어도 약 75%이며, 인장강도가 ASTM D-882로 측정할 때 적어도 약 80psi인 물질로 제조되는 제 1차 코팅을 포함하는 코팅된 광섬유.
  35. (1) 다음의 성분들:
    (A) (ⅰ) 폴리에테르 폴리올들, 탄화수소 폴리올들, 폴리카보네이트 폴리올들 및, 폴리이소시아네이트 폴리올들로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 폴리올; (ⅱ) 전 지방족 폴리이소시아네이트; 및 (ⅲ) 반응말단을 공급하는 엔드캡핑 모노머의 반응산물인, 약 10∼약 90중량%의 반응적으로 말단화된 우레탄 올리고머;
    (B) (A)의 반응말단과 반응할 수 있는 적어도 하나의 말단기로 말단화된 약 5∼약 80중량%의 모노머 희석액;
    (C) 약 0∼약 10중량%의 광개시제; 및
    (D) 경화 동안 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
    의 혼합물을 포함하는 제 1차 코팅 조성물층을 광섬유에 가하는 단계로서, 상기에서 모든 언급한 %들은 (A), (B), (C) 및 (D)의 총 중량에 기초한 중량%를 의미하며, 상기에서 경화될 경우의 코팅조성물의 인장 모듈러스는, 25℃에서 약 500psi미만이며, 상기에서 경화된 코팅조성물의 굴절률은 적어도 1.48인 단계; 및
    (2) 상기 코팅을 인 슈트로 방사선-경화하는 단계를 포함하며,
    상기에서 약 40∼약 200℃의 온도범위 중 적어도 일 범위의 온도에서, 상기 광섬유 상에 존재하는 제 1차 코팅의 일부와 떨어져 있는 유리섬유의 세로축과 평행한 방향의 광섬유 부분의 주변에 있는 제 1차 코팅의 일 부분에 힘을 가하는 것에 의해, 상기 제 1차 코팅을 광섬유의 일부분에서 벗겨낼 수 있고, 이렇게 힘을 가하고 난 후, 벗겨진 광섬유 부분을 알코올이 묻은 천이나 종이 조각으로 선택적으로 한 번 닦으며, 그 결과, 2배 확대로 조사할 때, 상기 벗겨진 부분의 30밀리미터 길이 당, 상기 광섬유의 벗겨진 부분이 제 1차 코팅의 잔류물을 거의 가지지 않는 코팅된 광섬유를 제조하는 방법.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 혼합물이 다음:
    (1) 약 10∼약 80중량%의 하나 이상의 아크릴레이트- 또는 메스아크릴레이트-말단화 우레탄 올리고머들;
    (2) 약 10∼약 75중량%의 하나 이상의 모노머 희석액들;
    (3) 약 0∼약 10중량%의 광개시제들; 및
    (4) 경화 동안, 제 1차 코팅 조성물에 결합하는, 약 0∼약 3중량%의 유기작용의 실란 부착 프로모터
    를 포함하며, 상기 모든 %가 상기 모든 성분들의 중량에 기초한 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅된 광섬유의 제조방법.
  37. 제 8항에 있어서, 상기 제 1차 코팅의 파단시 신장력이 약 80%인 것을 특징으로 하는 섬유.
  38. 제 34항에 있어서, 상기 제 1차 코팅의 파단시 신장력이 약 80%인 것을 특징으로 하는 섬유.
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