KR20050018625A - Small Diameter High Strength Optical Fiber - Google Patents

Small Diameter High Strength Optical Fiber

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KR20050018625A
KR20050018625A KR10-2004-7005125A KR20047005125A KR20050018625A KR 20050018625 A KR20050018625 A KR 20050018625A KR 20047005125 A KR20047005125 A KR 20047005125A KR 20050018625 A KR20050018625 A KR 20050018625A
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KR
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optical fiber
coated
microns
coating
optical fibers
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Application number
KR10-2004-7005125A
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Korean (ko)
Inventor
크리스토퍼 비. 주니어 워커
제임스 더블류. 로머
제스퍼 케이. 마클런드
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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    • GPHYSICS
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract

피복된 광학 섬유, 바람직하게는 GGP 광학 섬유는 광학 섬유 코어 및 상기 광학 섬유 코어 위의 실리카 클래딩을 포함하여 실리카 클래드 코어를 제공한다. 비-가수분해성 광개시제를 함유하는 광경화성 조성물의 자외선 조사 도중 상기 실리카 클래딩 상에 영구적인 중합체 피복을 형성한다. 피복된 광학 섬유는 120 미크론 내지 160 미크론의 직경을 가지며 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 내지 63.3 x 103 kg/cm2 (900 kpsi) 사이의 동력학적 피로 측정의 경우 85% 이상의 상대적 빈도수 분포를 갖는다.The coated optical fiber, preferably GGP optical fiber, provides a silica clad core comprising an optical fiber core and a silica cladding on the optical fiber core. A permanent polymer coating is formed on the silica cladding during ultraviolet irradiation of the photocurable composition containing the non-hydrolyzable photoinitiator. The coated optical fiber has a diameter of 120 microns to 160 microns and is at least 85% for dynamic fatigue measurements between 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) and 63.3 x 10 3 kg / cm 2 (900 kpsi). Have a relative frequency distribution.

Description

직경이 작고 높은 강도를 갖는 광학 섬유{Small Diameter High Strength Optical Fiber}Small Diameter High Strength Optical Fiber

본 발명은 일반적으로 실리카 광학 섬유, 더욱 구체적으로는 작은 평균 직경을 갖지만 종래의 광학 섬유에 필적할 만한 강도를 갖는 얇은, 영구적으로 피복된 광학 섬유에 관한 것이다.The present invention relates generally to silica optical fibers, more particularly to thin, permanently coated optical fibers having a small average diameter but comparable in strength to conventional optical fibers.

거의 무한한 정보의 양을 공급 및 공유하기 위해 현대의 통신 네트워크가 구성되어 왔다. 통신 시스템의 현재 용량과는 무관하게 더 많은 정보와 통신 서비스가 요구되고 있다. 이러한 요구는 추가의 신호 담체, 즉 광학 섬유를 이용하여 만족될 수 있었다. 각각의 추가 담체는 광학 섬유와 관련 광학전자 장치 사이의 연결을 형성하기 위해 필요한 공간을 추가한다. 이것은 현재의 시스템에 비하여 적은 공간을 차지하는 차세대의 신호 담체에 대한 일반적인 동향에 반대된다.Modern communication networks have been constructed to supply and share an almost infinite amount of information. Regardless of the current capacity of the communication system, more information and communication services are required. This need could be met using additional signal carriers, ie optical fibers. Each additional carrier adds the space needed to form a connection between the optical fiber and the associated optoelectronic device. This is in opposition to the general trend for the next generation of signal carriers, which occupy less space than current systems.

광학 섬유의 제조 방법은 보다 낮은 굴절율의 실리카 클래딩으로 둘러싸인 보다 높은 굴절율의 파동-유도장치를 포함하는 예비-형태의 제조를 필요로 한다. 상기 예비-형태를 로(furnace)에서 가열하여 그 온도를 상승시킴으로써 용융시키고, 이어서 상기 용융된 예비-형태로부터 광학 섬유를 연신한다. 일반적으로 상기 유리 섬유는 완충 피복이라고도 알려진, 광학 섬유의 외경, 또는 클래딩에 일렬로 적용된 하나 이상의 중합체 피복을 포함한다. GGP 섬유라고도 알려진 피복된 광학 섬유는 전술한 바와 같은 추가의 완충 피복의 적용 이전에 실리카 클래딩 위에 적용된 영구적 중합체(P-피복)를 포함한다.The method of making optical fibers requires the preparation of a pre-form comprising a higher refractive index wave-inducing device surrounded by a lower refractive index silica cladding. The pre-form is melted by heating in a furnace and raising its temperature, and then the optical fibers are drawn from the molten pre-form. The glass fibers generally comprise one or more polymer coatings applied in line to the outer diameter, or cladding, of the optical fibers, also known as buffer coatings. Coated optical fibers, also known as GGP fibers, include permanent polymers (P-coated) applied over silica cladding prior to the application of additional buffer coatings as described above.

미국 특허 U.S. 5,381,504 호 및 U.S. RE 36,146 호는 도핑된 실리카 코어, 실리카 클래딩 및 상기 클래딩을 감싸는 영구적 중합체 피복 또는 P-피복을 포함하는, 통상적으로 사용되는 상업적으로 시판되는 GGP 섬유(유리(Glass), 유리(Glass), 중합체(Polymer))를 기재하고 있다. 시판되는 GGP 섬유를 포함하는 재료 층의 치수는, 실리카 코어 및 환원된 실리카 클래딩이 100 미크론을 기여하는 약 250 미크론의 누적 섬유 직경을 생성한다. P-피복을 추가하는 것은 상기 직경을 약 125 미크론까지 증가시킨다. 두 가지 표준 완충 피복(첫째는 미세굴곡 보호를 제공하기 위한 것이고, 두번째는 내마모성을 제공하기 위한 것임)의 적용 후, 상기 피복된 광학 섬유는 약 250 미크론의 최종 직경에 도달한다. 표준 섬유라고 불리우는 여타 종류의 섬유는 영구적 중합체 층을 포함하지 않는다; 즉, 그들은 비-GGP 섬유이다. 통상의 비-GGP 섬유는 합한 직경이 125 미크론인 실리카 코어와 클래딩을 포함하며, 두 개의 표준 완충 피복이 약 250 미크론의 최종적인 피복된 광학 섬유 직경을 제공한다. 내부의 또는 1차적인 완충은 전형적으로 외부 또는 2차적 완충에 비하여 보다 낮은 쇼어 D 경도를 갖는다.US Pat. Nos. 5,381,504 and US RE 36,146 disclose commonly used commercially available GGP fibers ( G lass), including doped silica cores, silica cladding and permanent polymer coatings or P-coats surrounding the cladding. It describes a glass (G lass), polymer (P olymer)). The dimension of the material layer comprising commercially available GGP fibers produces a cumulative fiber diameter of about 250 microns in which the silica core and the reduced silica cladding contribute 100 microns. Adding P-coating increases the diameter to about 125 microns. After application of two standard buffer coatings (first to provide microbend protection and second to provide wear resistance), the coated optical fibers reached a final diameter of about 250 microns. Other types of fibers called standard fibers do not include a permanent polymer layer; That is, they are non-GGP fibers. Typical non-GGP fibers comprise a silica core and cladding with a combined diameter of 125 microns, with two standard buffer coatings providing a final coated optical fiber diameter of about 250 microns. Internal or primary buffers typically have lower Shore D hardness compared to external or secondary buffers.

미국 특허 U.S. 5,644,670 호는 광학 섬유 코어, 클래딩 및 중합체 덮개를 포함하는 노출된(bare) 광학 섬유의 형성을 기재하고 있다. 반복된 언급이 상기 노출된 광학 섬유는 바람직하게는 128 미크론 미만의 직경을 가지며 상기 중합체 덮개는 D55 또는 그 이상의 쇼어 경도를 갖는다는 것을 지적한다. 노출된 섬유의 직경에 대한 제한은 전형적으로 125 미크론의 단면적 크기를 갖는 광학 섬유 커넥터와 조화될 필요성과 관계가 있다. 높은 쇼어 경도를 갖는 중합체 피복의 사용은 크림프 커넥터에 의해 노출된 광학 섬유의 클래딩에 대한 손상을 방지한다. 노출된 광학 섬유의 말단 부위에 크림프 커넥터를 부착하는 것은 먼저, 노출된 광학 섬유가 파동-유도장치 요소로서 사용하는 재킷으로 싸인 넓은 밴드폭의 광학 섬유 케이블로부터 보호성 1차 및 2차 피복을 제거할 것을 요구한다. 유사한 보호된 125 미크론 파동-유도장치 요소가 유럽 특허 출원 EP0953857 A1에 기재되어 있다. 이러한 경우에, 광학 섬유 리본은 일렬로 배열된 복수의 광학 섬유를 포함한다. 각각의 광학 섬유는 코어, 클래딩 및 상기 클래딩 주위에 피복된 2 미크론 내지 15 미크론 두께의 합성 수지로 만들어진 벗겨지지 않는 얇은 피복을 포함한다. 벗겨지지 않는 얇은 피복은 광학 섬유 커넥터 또는 평면 광파동 회로(PLC)에 대한 섬유 연결 도중 아래에 있는 클래딩과 유리 코어에 대한 보호를 제공한다. 광학 섬유 리본은 광학 섬유 직경의 두 배에 달하는 두께를 갖는 1차 피복 및 20 미크론 내지 100 미크론 두께일 수 있는 2차 피복을 포함한다. U.S. 5,644,670 호 및 EP0953857 A1은 모두 1차 및 2차 피복이 그로부터 제거되는 광학 섬유의 말단 상에 크림프 커넥터를 고정시키는 동안, 중합체 덮개 또는 벗겨지지 않는 피복의 두께가 상기 클래딩 층에 대한 손상의 발생에 미치는 영향을 피력한다. 노출된 광학 섬유의 총체적인 기계 강도에 관계된 정보는 없다.U.S. Patent U.S. 5,644,670 describes the formation of bare optical fibers comprising an optical fiber core, cladding and a polymer sheath. Repeated mention indicates that the exposed optical fiber preferably has a diameter of less than 128 microns and the polymer sheath has a Shore hardness of D55 or greater. Restrictions on the diameter of the exposed fiber relate to the need to match optical fiber connectors, which typically have a cross-sectional size of 125 microns. The use of a polymer coating with high shore hardness prevents damage to the cladding of the optical fibers exposed by the crimp connector. Attaching the crimp connector to the distal end of the exposed optical fiber first removes the protective primary and secondary sheaths from a wide bandwidth optical fiber cable wrapped with a jacket that the exposed optical fiber uses as a wave-guided element. Ask to do Similar protected 125 micron wave-inducing device elements are described in European patent application EP0953857 A1. In this case, the optical fiber ribbon includes a plurality of optical fibers arranged in a line. Each optical fiber comprises a core, cladding and an unpeeled thin coating made of 2 micron to 15 micron thick synthetic resin coated around the cladding. The thin, non-peeling coating provides protection for the underlying cladding and glass core during fiber connection to the fiber optic connector or planar lightwave circuit (PLC). The optical fiber ribbon includes a primary coating having a thickness up to twice the diameter of the optical fiber and a secondary coating which may be from 20 microns to 100 microns thick. U.S. 5,644,670 and EP0953857 A1 both describe the effect of the thickness of the polymer sheath or unpeeled sheath on the occurrence of damage to the cladding layer, while the crimp connector is fixed on the ends of the optical fibers from which the primary and secondary sheaths are removed therefrom. To influence. There is no information related to the overall mechanical strength of the exposed optical fibers.

많은 광학전자 장치 및 광학 섬유 함유 구조에서는, 전술한 바와 같이 1차 및 2차 피복된 층을 포함하는 큰 직경의 섬유를 수용하기에는 공간이 제한되어 있다. 이는 보다 미세한, 바람직하게는 통신 응용의 범위를 위한 작은 직경 주변에서의 굴곡을 견딜 수 있는 광학 섬유에 대한 요구를 불러 일으켰다. 언급한 바와 같이 통신 응용은 표준 광학 섬유 커넥터를 이용하는 상호 접속을 필요로하는 광학 섬유 네트워크를 나타낸다. 표준 커넥터는 전형적으로 125 미크론 페룰(ferrule)을 포함하며, 그 안에 광학 섬유가 삽입되어 또다른 광학 섬유 또는 관련된 광학전자 장치와 정렬되어 안정하게 고정된다. 표준 피복된 광학 섬유는 전술한 바와 같이 전형적으로 약 250 미크론의 직경을 갖는다. 섬유-간 접속은 피복을 제거 한 후 이들 섬유로써만 제조되어 표준 페룰 내에 삽입되도록 충분히 작은 직경을 갖는 벗겨진 섬유를 제공할 수 있다. 섬유 손상은 통상적으로 벗기는 공정 도중 일어나 광학 섬유로부터 완충 피복을 제거한다. 그러한 손상은 표준 125 미크론 페룰을 가진 커넥터에 편안하게 맞도록 완충 피복의 벗겨짐을 요구하지 않는 강한 광학 섬유의 사용에 의해 방지될 수 있었다. 또다른 장점은 상기 섬유가 마모 또는 화학적 공격에 의해 마모나 붕괴의 조짐을 나타내지 않는데 있을 것이다.In many optoelectronic devices and optical fiber containing structures, space is limited to accommodate large diameter fibers including primary and secondary coated layers as described above. This has created a need for optical fibers that can withstand finer, preferably bending around small diameters for a range of communication applications. As mentioned, communication applications represent fiber optic networks that require interconnection using standard fiber optic connectors. Standard connectors typically include 125 micron ferrules, in which optical fibers are inserted to align and securely align with another optical fiber or related optical and electronic devices. Standard coated optical fibers typically have a diameter of about 250 microns as described above. Inter-fiber connections can be made with only these fibers after removing the sheath to provide stripped fibers with a diameter small enough to be inserted into standard ferrules. Fiber damage typically occurs during the stripping process to remove the buffer coating from the optical fiber. Such damage could be prevented by the use of strong optical fibers that do not require peeling of the cushioning coating to comfortably fit into connectors with standard 125 micron ferrules. Another advantage would be that the fibers do not show signs of wear or collapse by wear or chemical attack.

GGP 섬유의 P-피복은 전형적으로, 바람직하게는 액틴계 조사의 적절한 형태에 노출됨으로써, 양이온적으로 경화될 수 있는 에폭시 수지를 포함한다. 여타의 알려진 양이온적으로 경화될 수 있는 수지는 그 구조 중에 지환족 에폭시 기 또는 비닐 에테르를 포함한다. GGP 피복된 광학 섬유의 제조는 로(furnace)에서 연신된 실리카 클래드 섬유의 고체화 직후 P-피복의 적용을 필요로 한다. P-피복은, 적절한 조사선과 상호작용하여 중합체를 경화시키는 양이온성 광개시제로서 요오도늄 염을 전형적으로 함유한다. 경화된 P-피복 위에 적용된 하나 이상의 보호 완충 피복은 GGP 섬유 구조의 총 직경을 약 250 미크론까지 증가시키면서 보호 및 내마모성을 제공한다.P-coatings of GGP fibers typically comprise an epoxy resin that can be cationicly cured, preferably by exposure to the appropriate form of actin based irradiation. Other known cationic curable resins include alicyclic epoxy groups or vinyl ethers in their structure. The production of GGP coated optical fibers requires the application of P-coating immediately after solidification of the stretched silica clad fibers in a furnace. P-coats typically contain iodonium salts as cationic photoinitiators that interact with appropriate radiation to cure the polymer. One or more protective buffer coatings applied on the cured P-coat provide protection and wear resistance while increasing the total diameter of the GGP fiber structure to about 250 microns.

이후의 기재는 여타 양이온성 광개시제에 관한 것이며, 대부분은 피복된 광학 섬유 제조에 무관한 응용에 사용되어 온 것이다. 미국 특허 U.S. 5,340,898 호, U.S. 5,468,902 호, U.S. 5,550,265 호 및 U.S. 5,668,192 호는 광개시제로서 다양한 붕산 요오도늄 및 유기금속 붕산염을 기재하고 있다. 그러나 상기 특허는 광학 섬유에 적용되는 중합체 물질을 위한 경화제로서의 광개시제를 함유하는 붕산염 음이온을 언급하고 있지 않다. 미국 특허 U.S. 6,011,180 호는 산 기 작용성을 갖는 단량체 조성물의 광중합에 적합한 유기붕소 광개시제를 개시하고 있다. 상기 광개시제는 화학식 G+ (R)4B-로 표시되며, 여기에서 G+는 오늄 양이온, 특히 술포늄 양이온 또는 요오도늄 양이온을 포함하고, (R)4는 치환된 알킬 및 아릴 기를 나타낸다.Subsequent substrates relate to other cationic photoinitiators, most of which have been used in applications independent of the production of coated optical fibers. US 5,340,898, US 5,468,902, US 5,550,265 and US 5,668,192 describe various iodonium borate and organometallic borate salts as photoinitiators. However, the patent does not mention borate anions containing photoinitiators as curing agents for polymeric materials applied to optical fibers. US Pat. No. 6,011,180 discloses organoboron photoinitiators suitable for photopolymerization of monomer compositions having acid group functionality. The photoinitiator has the formula G + (R) 4 B -, and represented by, where the G + include an onium cation, especially a sulfonium cation or iodonium cation, and, (R) 4 represents a substituted alkyl and aryl.

몇 개의 참고문헌이 "폴리붕산염" 음이온을 포함하는 광개시제를 기재하고 있으며, 예를 들면 EP 775706, U.S. 5,807,905 호 및 WO 9852952 호이다. 유럽 특허 EP 834492 호는 폴리요오도늄 양이온-함유 광개시제를 기재하고 있지만 상기 물질의 광학 섬유 피복에 대한 응용은 언급하고 있지 않다. Several references describe photoinitiators comprising "polyborate" anions, see for example EP 775706, U.S. 5,807,905 and WO 9852952. European patent EP 834492 describes polyiodonium cation-containing photoinitiators but does not mention the application of such materials to optical fiber coating.

미국 특허 U.S. 4,655,545 호는 섬유 광학 송신 네트워크를 위한 유리 섬유를 개시하고 있다. 상기 참고문헌은 플루오르 함유 수지로 피복된 광학 섬유 압출을 기재한다. 플루오르 함유 수지 피복은 플루오르를 함유하지 않는 수지를 사용하여 피복된 유사한 광학 섬유에 비하여 광학 섬유의 기계적 강도의 감소를 일으키는 것으로 알려져 있다. 상기 문헌은 기계적 강도의 저하를 용융 압출 시 플루오르 기체 또는 플루오르화 수소의 생성으로 인한 것으로 기재하고 있다. 상기 문헌에 따르면, 이들 산성 기체는 첫번째 소부된 층을 통과하여 유리 표면에 도달하여 유리의 부식 또는 소부된 압출된 피복과 유리 표면 사이의 화학적 결합의 간섭에 의해 상기 유리 섬유를 약화시킨다. 미국 특허 U.S. 5,181,269 호는 예를 들면 헥사플루오로비산염 및 헥사플루오로인산염 음이온과 같은 가수분해성 성분을 함유하는 산성 양이온성 광경화된 피복을 이용하는 광학 섬유 강도 개선을 시사함으로써 반대의 발견을 제시한다. 물질 및 피복 방법을 포함하지만, 상기 특허(U.S. 5,181,269 호)는 광학 섬유 강도에 관한 지지 데이터를 제공하고 있지 않다.U.S. Patent U.S. 4,655,545 discloses glass fibers for a fiber optical transmission network. This reference describes optical fiber extrusion coated with fluorine containing resins. Fluorine containing resin coatings are known to cause a reduction in the mechanical strength of optical fibers as compared to similar optical fibers coated using resins that do not contain fluorine. The document describes the decrease in mechanical strength due to the production of fluorine gas or hydrogen fluoride during melt extrusion. According to this document, these acid gases pass through the first baked layer to reach the glass surface, weakening the glass fiber by corrosion of the glass or interference of chemical bonds between the baked extruded coating and the glass surface. U.S. Patent U.S. 5,181,269 presents the opposite finding by suggesting optical fiber strength improvements using acidic cationic photocured coatings containing hydrolyzable components such as, for example, hexafluorobisate and hexafluorophosphate anions. Although the materials and coating methods are included, the patent (U.S. 5,181,269) does not provide supporting data regarding optical fiber strength.

미국 특허 U.S. 5,554,664 호는 플루오로카본 음이온을 갖는 에너지 활성화된 염을 기재하고 있다. 상기 참고문헌은 접착제 및 전자제품 응용에 사용되는 관련 피복을 위한 비-가수분해성 음이온을 갖는 촉매의 이점을 기재한다. 헥사플루오로인산염(PF6 -) 및 헥사플루오로안티몬산염(SbF6 -) 이온으로 예시되는 가수분해성 음이온은 습기의 존재 하에 반응하여 부식성 플루오르화 수소산을 생성한다. 상기 문헌은 다른 면에서 메타이드(methide) 및 이미드 음이온을 함유하는 오늄 염을 기재하며 붕산염 음이온 개시제의 예를 제공한다.US Pat. No. 5,554,664 describes energy activated salts with fluorocarbon anions. This reference describes the advantages of catalysts with non-hydrolyzable anions for related coatings used in adhesives and electronics applications. Hydrolyzable anions, exemplified by hexafluorophosphate (PF 6 ) and hexafluoroantimonate (SbF 6 ) ions, react in the presence of moisture to produce corrosive hydrofluoric acid. This document describes onium salts containing methide and imide anions in other respects and provides examples of borate anion initiators.

피복된 광학 섬유의 기계적 성질 및 수명은 중합체 섬유 피복을 경화시키기 위한 광개시제의 부적절한 선택에 의해 역 영향을 받을 수 있다. 플루오르화 광개시제의 전술한 기재는 습기의 존재 하에 플루오르화수소 산의 형성을 기술한다. 플루오르화수소 산과 같은 부식성 물질의 존재 하에, 어떤 GGP 섬유는 동력학적 피로 시험에서 나타나듯이, 고온/고습도 환경에 놓일 경우, 섬유 강도의 감소를 나타낸다. 불행하게도, 고온 및 고습 조건은 광학 섬유 및 관련 장비를 현재 사용하거나 사용할 잠재성이 있는 잠수함 및 관련 군함, 우주선, 항공기 및 여타 응용을 포함하는 차량의 작동 도중 비교적 일반적이다. 이러한 경우에 부식성 물질을 피하는 것이 중요하다.The mechanical properties and lifespan of the coated optical fibers can be adversely affected by the inappropriate choice of photoinitiators for curing the polymer fiber coating. The above description of fluorinated photoinitiators describes the formation of hydrofluoric acid in the presence of moisture. In the presence of corrosive materials such as hydrofluoric acid, some GGP fibers show a decrease in fiber strength when placed in a high temperature / high humidity environment, as shown in the kinetic fatigue test. Unfortunately, high temperature and high humidity conditions are relatively common during the operation of vehicles, including submarines and related warships, spacecraft, aircraft and other applications that currently use or have the potential to use optical fibers and related equipment. In this case it is important to avoid corrosive substances.

보다 큰 강도 보유를 갖는 시그널 담체를 사용하여 통신 네트워크를 통해 전달되는 정보의 양을 증가시키고자 하는 관점에서, 높은 온도 및 높은 습도에 노출된 후에도 그 강도를 유지하는 작은 직경의 피복된 광학 섬유가 요구된다. 작은 직경의 피복된 광학 섬유는 250 미크론의 직경까지 피복된 섬유를 사용하는 현재의 장치에 비하여 더 많은 신호 담체 접속을 함유하는 섬유 광학 장치를 제조하기 위한 가능성을 제공한다. In view of increasing the amount of information transmitted through a communication network using signal carriers with greater strength retention, small diameter coated optical fibers that retain their strength even after exposure to high temperatures and high humidity are Required. Small diameter coated optical fibers offer the possibility to fabricate fiber optic devices containing more signal carrier connections than current devices using fibers coated up to 250 microns in diameter.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 실리카 섬유가 영구적인 중합체 층으로 120 미크론 내지 160 미크론의 총 직경에 이르도록 피복되는, 실리카-클래드를 이용하는 작은 직경의, 기계적으로 강한 피복된 광학 섬유에 대한 요구를 충족시킨다. 피복된 광학 섬유의 바람직한 구현예는 약 125 미크론의 마무리된 광학 섬유 직경에 기여하는 하나 이상의 영구적 피복의 타워-내(in-tower) 적용 전에 80 내지 85 미크론의 직경으로 연신된 실리카 클래드 실리카 코어를 갖는다. 수득되는 피복된 광학 섬유는 응력 부식(stress corrosion)에 대한 내성을 나타내며 표준 시험법 FOTP-28(동력학적 피로)에 의해 측정할 경우 놀랍게도 높은 강도를 나타낸다. 본 발명에 따라 가공된 절단가능한 광학 섬유는 다수의 표준 섬유 광학 커넥터와 벗기지 않고 쉽게 접속되어 상기 광학 섬유가 굴곡 응력에 대하여 높은 내성을 갖는 접속을 제공한다. 이는 광학 섬유를 적절한 커넥터에 접속하는 데 요구되는 시간을 감소시킴으로써 유용한 이점을 제공한다. 벗기는 단계가 없는 것도, 접속을 위해 섬유의 노출된(bare) 유리를 노출시킬 필요가 없으므로, 광학 섬유의 신뢰도를 증가시킨다. 본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유의 추가의 신뢰도는 잠재적으로 부식성인 부산물을 생성하지 않는 광개시제를 이용하여 GGP 섬유의 영구적인 중합체 피복을 중합시킴으로부터 발생한다. 부식성 부산물의 부재 하에, 피복된 광학 섬유는 고온 다습한 조건에 노출되는 것을 포함하는 응용에 사용할 경우에도 그 강도를 유지한다. The present invention satisfies the need for small diameter, mechanically strong coated optical fibers utilizing silica-clads, wherein silica fibers are coated with a permanent polymer layer to reach a total diameter of 120 microns to 160 microns. Preferred embodiments of the coated optical fibers incorporate a silica clad silica core drawn to a diameter of 80 to 85 microns prior to in-tower application of at least one permanent coating that contributes to a finished optical fiber diameter of about 125 microns. Have The coated optical fiber obtained exhibits resistance to stress corrosion and surprisingly high strength as measured by standard test method FOTP-28 (kinetic fatigue). The cleavable optical fibers processed according to the present invention are easily connected without stripping with a number of standard fiber optical connectors to provide a connection in which the optical fibers are highly resistant to flexural stress. This provides a useful advantage by reducing the time required to connect the optical fiber to the appropriate connector. No stripping step also increases the reliability of the optical fiber since there is no need to expose the bare glass of the fiber for the connection. Further reliability of the coated optical fibers according to the present invention arises from polymerizing permanent polymer coatings of GGP fibers with photoinitiators that do not produce potentially corrosive byproducts. In the absence of corrosive byproducts, the coated optical fibers retain their strength even when used in applications involving exposure to high temperature and high humidity conditions.

더욱 특별하게는 본 발명은 피복된 광학 섬유, 바람직하게는 광학 섬유 코어, 및 상기 광학 섬유 코어 위의 실리카 클래딩을 포함하여 실리카 클래드 코어를 제공하는 GGP 광학 섬유를 제공한다. 영구적 중합체 피복은 비-가수분해성 광개시제를 함유하는 광경화성 조성물의 액틴계 조사에 노출되는 도중 실리카 클래딩에 적용된다. 피복된 광학 섬유는 120 미크론 내지 150 미크론의 직경, 및 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 내지 63.3 x 103 kg/cm2 (900 kpsi) 사이의 동력학적 피로 측정에 대한 85% 이상의 상대적 빈도수 분포를 갖는다. 본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유는 비-삽입되거나 그렇지 않으면 1차 또는 2차 완충, 관련 피복, 캡슐화제 등과 같은 물질에 의해 지지되지 않는다.More particularly the present invention provides GGP optical fibers that provide a silica clad core, including coated optical fibers, preferably optical fiber cores, and silica cladding on the optical fiber cores. Permanent polymer coatings are applied to silica cladding during exposure to actin-based irradiation of photocurable compositions containing non-hydrolyzable photoinitiators. The coated optical fibers have a diameter of 120 microns to 150 microns, and at least 85% for kinetic fatigue measurements between 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) and 63.3 x 10 3 kg / cm 2 (900 kpsi). Have a relative frequency distribution. The coated optical fibers according to the invention are non-inserted or otherwise not supported by materials such as primary or secondary buffers, associated coatings, encapsulants and the like.

정의Justice

"벗김" 또는 "완충 벗김" 또는 "피복 벗김" 등 용어의 사용은 피복된 광학 섬유로부터 피복을 제거하는 것을 의미한다. 벗김은 전선 스트리퍼와 유사한 도구를 사용하여 기계적으로 수행되거나, 진한 황산 같은 공격적인 액체 조성물을 사용하여 보호 피복을 용해시킴으로써 화학적으로 수행될 수 있다.The use of terms such as "peel" or "peel off" or "peel off" means removing the coating from the coated optical fiber. Peeling can be performed mechanically using tools similar to wire strippers or chemically by dissolving the protective coating using aggressive liquid compositions such as concentrated sulfuric acid.

"광학 섬유 코어"라는 용어는 섬유의 중심 원기둥을 의미한다. 신호는 섬유의 하향으로 이동하고, 총체적인 내부 반사로 인하여 코어에서 대부분 압박된다.The term "optical fiber core" means the central cylinder of a fiber. The signal travels downward in the fiber and is mostly compressed at the core due to the overall internal reflection.

"완충" 또는 "완충 피복"이라는 용어는 용융된 예비-형태로부터 광학 섬유로 연신한 후, 제조 공정 도중 광학 섬유에 적용되는 하나 이상의 외부 피복을 의미한다. 전형적으로, 광학 섬유 접속의 형성은 광학 섬유 말단을 커넥터 내로 삽입하기 전에 완충의 제거를 필요로 한다.The term "buffer" or "buffer coating" means one or more outer coatings applied to the optical fibers during the manufacturing process after stretching from the molten pre-form to the optical fibers. Typically, the formation of an optical fiber connection requires removal of the buffer before inserting the optical fiber ends into the connector.

여기에서 사용된 "클래딩"이라는 용어는 광학 섬유 코어 주위에 전형적으로 실리카인 물질의 층을 의미한다. 바람직하게는 상기 클래딩은 광 신호를 코어로 실질적으로 한정시키기 위해 코어 보다 낮은 굴절율을 갖는다.As used herein, the term "cladding" refers to a layer of material that is typically silica around the optical fiber core. Preferably the cladding has a lower refractive index than the core to substantially limit the optical signal to the core.

"중합체 피복" 또는 "P-피복" 또는 "보호 피복" 등과 같은 용어는 실리카, 예를 들면 광학 섬유 클래딩에 강하게 부착되어 쉽게 제거되지 않는 피복을 의미한다. 상기 피복은 수증기, 먼지 및 유리 광학 섬유를 기계적 또는 화학적으로 공격하는 다른 물질들에 대하여 장벽을 나타낸다. 또한, 중합체 피복은 광학 섬유를 광학 섬유 커넥터에 고정시키기 위해 사용되는 접착제와 강한 접착을 형성한다. "영구적 중합체 피복"이라는 중합체 피복의 표현은 광학 섬유 접속이 P-피복을 제거하지 않고 수행될 수 있다는 사실에 관한 것이다. 중합체 피복 물질은 바람직하게는 디아릴 요오도늄 메타이드 개시제를 사용하는 양이온적으로 경화된, 비-에스테르 함유 에폭시류 및 폴리올을 포함하는 것이 바람직하다. 적절한 조성물은 희석제로서 단일- 및 다-작용성 에폭시류 및 폴리올을 포함한다.The terms "polymeric coating" or "P-coating" or "protective coating" and the like refer to a coating that is strongly attached to silica, for example an optical fiber cladding, which is not easily removed. The coating presents a barrier against water vapor, dust, and other materials that mechanically or chemically attack glass optical fibers. The polymer coating also forms a strong bond with the adhesive used to secure the optical fibers to the optical fiber connectors. The expression of the polymer coating as "permanent polymer coating" relates to the fact that the optical fiber connection can be carried out without removing the P-coat. The polymer coating material preferably comprises cationic cured, non-ester containing epoxys and polyols using a diaryl iodonium methoxide initiator. Suitable compositions include mono- and multi-functional epoxys and polyols as diluents.

"GGP 섬유"라는 용어는 단면에서 볼 때 도핑된 실리카(Glass) 코어, 실리카(Glass) 클래딩 및 적어도 하나의 영구적 보호 중합체 피복(P-피복)을 포함하는 광학 섬유 구조를 의미한다. 본 발명에 따르는 GGP 섬유는 그 두 배 직경에 가까운 GGP 광학 섬유 구조에 필적할 만한 인장 강도를 유지하면서, 바람직하게는 120 미크론 내지 160 미크론, 가장 바람직하게는 125 미크론의 단면 직경을 갖는다.The term "GGP fiber" is a doped silica when viewed in cross-section (G lass) a core of silica (G lass) cladding and the at least one permanent protective polymer coating; means an optical fiber structure comprising a (P-coated). The GGP fibers according to the present invention preferably have a cross-sectional diameter of 120 microns to 160 microns, most preferably 125 microns, while maintaining a tensile strength comparable to the GGP optical fiber structure close to twice its diameter.

"비-삽입된" 또는 "지지되지 않은"이라는 용어 및 여타 실질적으로 유사어인 용어는 여기에서 1차 또는 2차 피복, 완충, 포팅(potting) 수지 또는 관련된 캡슐화 형태의 조성물 같은 물질에 의한 더 이상의 보호를 필요로 하지 않는 피복된 광학 섬유를 의미한다. 리본 케이블은 캡슐화된 섬유에 지지를 가하고 손상을 방지하는, 전형적으로 중합체 캡슐화제로 둘러싸인 광학 섬유를 함유하는 섬유 광학 접속 구조의 한 형태를 나타낸다.The terms "non-inserted" or "unsupported" and other substantially similar terms are used herein to refer to any further substances such as primary or secondary coatings, buffers, potting resins or compositions in related encapsulated forms. It means a coated optical fiber that does not require protection. Ribbon cables represent a form of fiber optic splice structure that typically contains optical fibers surrounded by a polymer encapsulant that supports and prevents damage to the encapsulated fibers.

"동력학적 피로"는 실질적으로 광학 섬유를 파열시키는 데 요구되는 응력을 측정하는 파열까지의 인장 시험인 기술이다. 본 발명에 따르는 동력학적 피로 측정은 1 분 당 9%의 변형 속도 및 주위 조건 하에 4 미터의 게이지 길이를 포함하는 수정된 EIA/TIA-455-28B 표준 시험법을 사용한다. 상기 시험은 다르게는, "광학 섬유의 동력학적 인장 강도의 측정 방법"(즉, EIA/TIA-455-28B - EIA = Electronic Industries Association and TIA = Telecommunications Industry Association)이라는 제목의 섬유 광학 시험 방법(FOTP) 28로도 일컬어진다."Kinematic fatigue" is a technique that is a tensile test up to rupture that substantially measures the stress required to rupture the optical fiber. Kinetic fatigue measurements according to the present invention use a modified EIA / TIA-455-28B standard test method that includes a strain rate of 9% per minute and a gauge length of 4 meters under ambient conditions. The test is otherwise a fiber optic test method (FOTP) entitled "Measurement of Kinetic Tensile Strength of Optical Fibers" (ie EIA / TIA-455-28B-EIA = Electronic Industries Association and TIA = Telecommunications Industry Association). It is also called 28.

"일관된 성능" 또는 "일관된 강도" 등 용어의 사용은 동력학적 피로 시험을 행했을 때 본 발명에 따르는 광학 섬유의 성질을 의미한다. 일관된 성능은 시험 결과의 상대적 빈도수 분포가 주어진 광학 섬유의 경우 복수 시험 시료의 >85%가 좁은 범위의 값 내의 인장 응력 하에 그들의 파열점에 도달할 것을 요구한다. 바람직하게는, 동력학적 피로 시험의 경우, 피복된 광학 섬유는 3.5 x 103 kg/cm2 (50 kpsi) 내지 7.0 x 103 kg/cm2 (100 kpsi)의 범위 내에서 49.2 x 103 kg/cm 2 (700 kpsi)의 요건에 부합된다. 90%를 넘는 상대 빈도수 분포가 바람직하다. 95%를 넘는 동력학적 피로 값은 가장 높은 수준의 일관된 성능을 나타낸다.The use of terms such as "consistent performance" or "consistent strength" refers to the properties of the optical fibers according to the invention when subjected to kinetic fatigue tests. Consistent performance requires that for optical fibers given the relative frequency distribution of the test results,> 85% of the plural test samples reach their burst point under tensile stress within a narrow range of values. Preferably, for the dynamic fatigue test, the coated optical fiber is 49.2 x 10 3 kg in the range of 3.5 x 10 3 kg / cm 2 (50 kpsi) to 7.0 x 10 3 kg / cm 2 (100 kpsi). / cm 2 (700 kpsi). Relative frequency distributions above 90% are preferred. Dynamic fatigue values above 95% represent the highest levels of consistent performance.

"피복된 광학 섬유 직경"이라는 용어 또는 관련 용어는 광학 섬유 주위의 가장 바깥쪽 피복의 외표면의 최대 직경 거리를 나타낸다. 상기 직경은 두께 조절 및 광학 섬유 코어에 대한 상대적 집중도에 있어서 피복의 도포 정밀성에 의존하여 약간 변화할 수 있다.The term "coated optical fiber diameter" or related term refers to the maximum diameter distance of the outer surface of the outermost sheath around the optical fiber. The diameter may vary slightly depending on the coating precision of the coating in terms of thickness control and relative concentration to the optical fiber core.

여기에서 사용된 "디아릴요오도늄 메타이드"라는 용어는 오늄 염으로 일반적으로 알려진 물질의 부류에 속하는 광개시제를 의미한다. 바람직한 디아릴요오도늄 메타이드는 비스(도데실페닐)요오도늄 트리스(트리플루오로메틸술포닐)메타이드이다.As used herein, the term "diaryliodonium metaide" refers to a photoinitiator belonging to the class of materials commonly known as onium salts. Preferred diaryliodonium metades are bis (dodecylphenyl) iodonium tris (trifluoromethylsulfonyl) methides.

바람직한 구현예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment

전술한 설명은 광학 섬유 구조의 직경을 약 125 미크론으로 유지하기 위해 코어, 클래딩 및 중합체 피복을 포함하는 광학 섬유의 형성에 대하여 고려하였음을 보여준다. 상기 직경은 크림프 커넥터 같은 125 미크론 커넥터 내에 맞도록 광학 섬유 말단을 쉽게 삽입하기 위해 중요한 것이었다. 내구성 중합체 피복은 접속 구조에 의한 침투에 저항하여 클래딩의 긁힘, 균열 등에 의한 손상을 방지하였다. 커넥터의 적용 도중 측면 압력에 대한 보호를 위한 염려가 있었으나, 광학 섬유의 일반적인 강도 특성에 대하여는 고려되지 않았다.The foregoing description shows that consideration has been given to the formation of optical fibers, including cores, claddings, and polymeric coatings, to maintain the diameter of the optical fiber structure at about 125 microns. This diameter was important for easy insertion of optical fiber ends to fit within 125 micron connectors such as crimp connectors. The durable polymer coating resisted penetration by the splice structure and prevented damage due to scratching, cracking, and the like of the cladding. There has been concern for protection against side pressures during the application of the connector, but no consideration has been given to the general strength properties of the optical fibers.

본 발명은 그 직경이 두 배인 피복된 광학 섬유와 필적할 만한 강도 특성을 유지하면서 160 미크론 미만, 바람직하게는 130 미크론 미만의 외경을 갖는 미세 필라멘트로서의 피복된 유리 섬유를 제공한다. 굴곡 응력의 힘 아래에서, 본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유는 6 mm(0.25 인치) 반경의 굴곡을 견딘다. 다른 유익한 성질은 내마모성, 및 광학 섬유 커넥터에서 유지되도록 벗겨지지 않고 삽입 및 부착되는 것을 포함한다. 벗겨낼 외부 완충 피복이 없음에도 불구하고, 섬유의 커넥터로의 안전한 부착은 통상적으로 접착제를 필요로 한다.The present invention provides coated glass fibers as fine filaments having an outer diameter of less than 160 microns, preferably less than 130 microns, while maintaining strength properties comparable to coated optical fibers that are twice the diameter. Under the force of flexural stress, the coated optical fiber according to the present invention withstands 6 mm (0.25 inch) radius of curvature. Other beneficial properties include abrasion resistance, and insertion and attachment without peeling off to remain in the optical fiber connector. Although there is no external buffer coating to peel off, secure attachment of the fiber to the connector typically requires an adhesive.

전형적인 상업적인 GGP 섬유 구조는 실리카 코어 및 100 미크론 직경의 구조를 형성하는 감소된 실리카 클래딩을 갖는다. 12.5 미크론 두께의 영구적인 중합체 피복 또는 P-피복, 및 각각이 약 31.0 미크론 두께인 2 개의 표준 완충 피복이 GGP 섬유에 약 250 미크론의 최종 직경을 부여한다. 제1 완충 피복은 미세굴곡 보호를 제공하고 제2 완충 피복은 내마모성을 제공한다. 적합한 피복 조성물로서 DSM Desotech, Elgin, IL로부터 시판되는 아크릴화 우레탄 중합체를 들 수 있다.Typical commercial GGP fiber structures have a silica core and a reduced silica cladding forming a structure of 100 micron diameter. Permanent polymer coating or P-coating of 12.5 microns thick, and two standard buffer coatings, each about 31.0 microns thick, give the GGP fiber a final diameter of about 250 microns. The first buffer coating provides microflex protection and the second buffer coating provides wear resistance. Suitable coating compositions include acrylated urethane polymers available from DSM Desotech, Elgin, IL.

본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유 구조는 바람직하게는 160 미크론 미만의 총 외경을 갖는 광학 섬유의 단면 구조에 관련하여 변화하는 강도 특성을 나타낸다. 본 발명의 구별되는 특징은 1차 및 2차 피복, 또는 완충의 보호가 없음에도 불구하고 일관된 강도 특성을 갖는 광학 섬유의 제조에 있다. 예를 들면 U.S. 5,644,670 호 및 EP 0953857 A1에서 알려주는 것과 같은 1차 및 2차 피복이 당 분야에 통상적이며 외관상으로는 필수불가결한 것으로 생각된다. 일관된 강도 성능은 즉시 명백하지는 않았지만 수많은 시험 시료를 수반하는 동력학적 피로 측정의 주의깊은 통계적 분석을 필요로 하였다. 상기 분석은 양이온성 광개시제, 바람직하게는 디아릴 요오도늄 염을 사용하여 중합된 광경화성 피복을 이용하는 피복된 실리카 클래드 섬유가 바람직함을 나타냈다. 통계적 결과의 비교는 또한 본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유는 디아릴 요오도늄 염의 음이온에 의존하여 강도 특성이 변화됨을 나타내었다. 비-가수분해성, 디아릴 요오도늄 메타이드 광개시제를 함유하는 피복 조성물로 피복된 광학 섬유는 헥사플루오로안티몬산 음이온 같은 가수분해성 음이온을 함유하는 피복 조성물을 사용한 유사 광학 섬유에 비하여 일반적으로 더 높은 일관된 강도 성능을 나타내었다(표 3 및 표 4 참고). 1차 또는 2차 완충, 또는 관련된 피복을 포함하는 공지의 광학 섬유와는 대조적으로, 본 발명의 광학 섬유는 250 미크론 이상의 직경까지 피복으로 보호된 공지의 광학 섬유와 적어도 동등한 일관된 강도를 유지하면서 120 미크론 내지 160 미크론의 직경을 갖는 "비-삽입된" 또는 "지지되지 않은" 것으로 생각될 수 있다. 비교예 C1A 내지 C1E(표 1)는 그 표면에 단일의 영구적 중합체 피복(P-피복)이 적용된 실리카 클래드 광학 섬유 코어를 포함하는 피복된 GGP 광학 섬유를 제공한다. 상기 실리카 클래드 광학 섬유 코어는 100 미크론의 직경을 가지며, 상기 피복은 12.5 미크론의 두께를 가져서 125 미크론의 외경을 갖는 피복된 광학 섬유를 생성한다. 비교예 C1A 내지 C1D에서, 상기 피복은 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티몬산염(SbF6-) 광개시제 용액 및 95 중량%의 에폭시 작용성, 광경화성 수지를 포함하였다. 상기 경화성 수지는 90 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 10 중량%의 TONE 0301(Union Carbide, Danbury CT로부터 시판되는 히드록실 작용기를 갖는 카프로락톤 트리올 기재 중합체)을 함유하였다. 광개시제 용액은 38.5 중량%(40부)의 요오도늄 헥사플루오로안티몬산염, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유하였다. 상기 피복된 섬유의 동력학적 피로 시험(FOTP - 28)을 이용하는 측정은 14.1 x 103 kg/cm2 (200 kpsi)에서 파열되는 충분한 섬유를 갖는 52.7 x 103 kg/cm2 (750 kpsi)의 최대 강도를 나타내었고, 상기 유형의 피복된 섬유가 일관된 강도 특성을 가짐을 지적하였다.The coated optical fiber structure according to the invention preferably exhibits varying strength properties in relation to the cross-sectional structure of the optical fiber having a total outer diameter of less than 160 microns. A distinguishing feature of the present invention lies in the production of optical fibers having consistent strength properties in the absence of protection of primary and secondary coatings, or buffers. Primary and secondary coatings, such as, for example, US Pat. No. 5,644,670 and EP 0953857 A1, are conventional in the art and are believed to be indispensable in appearance. Consistent strength performance was not immediately apparent but required careful statistical analysis of kinetic fatigue measurements involving numerous test samples. The analysis indicated that coated silica clad fibers using a photocurable coating polymerized with a cationic photoinitiator, preferably a diaryl iodonium salt, were preferred. Comparison of the statistical results also showed that the coated optical fibers according to the present invention changed in strength properties depending on the anion of the diaryl iodonium salt. Optical fibers coated with a coating composition containing a non-hydrolyzable, diaryl iodonium amide photoinitiator are generally higher than similar optical fibers using coating compositions containing hydrolyzable anions such as hexafluoroantimonate anions. Consistent strength performance was shown (see Table 3 and Table 4). In contrast to known optical fibers, including primary or secondary buffers, or associated coatings, the optical fibers of the present invention can maintain a consistent strength that is at least equivalent to that of known optical fibers protected with coatings up to a diameter of 250 microns or more. It can be thought of as "non-inserted" or "unsupported" having a diameter of from micron to 160 micron. Comparative Examples C1A to C1E (Table 1) provide coated GGP optical fibers comprising a silica clad optical fiber core with a single permanent polymer coating (P-coating) applied to its surface. The silica clad optical fiber core has a diameter of 100 microns and the coating has a thickness of 12.5 microns to produce coated optical fibers having an outer diameter of 125 microns. Comparative Example C1A to C1D, the coating is bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoro-antimonate (SbF6 -) of 5 wt% of an epoxy action of a photoinitiator solution and 95% by weight property, photo-curing resin. The curable resin includes 90% by weight of EPON 828 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 10% by weight of TONE 0301 (union carbide, available from Danbury CT. Caprolactone triol based polymer). The photoinitiator solution contained 38.5 wt% (40 parts) iodonium hexafluoroantimonate, 57.7 wt% (60 parts) decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) isopropyl thioxanthone. Measurements using the kinetic fatigue test (FOTP-28) of the coated fibers were carried out at 52.7 x 10 3 kg / cm 2 (750 kpsi) with sufficient fibers bursting at 14.1 x 10 3 kg / cm 2 (200 kpsi). It showed maximum strength and indicated that this type of coated fiber had consistent strength properties.

비교예 C1E는 5 중량%의 비스(도데실페닐) 요오도늄 메타이드 광개시제 용액 및 95 중량%의 에폭시 작용성 광경화성 수지를 포함하는 P-피복을 사용하여 제조되었다. 이 경우의 광경화성 수지는 60 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX) 및 40 중량%의 GP 554 (Genesee Polymers Inc., Flint MI)를 함유하였다. 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유하였다. 동력학적 피로 시험(FOTP - 28)을 이용하는 비교예 C1E의 피복된 섬유의 측정은 최대 강도 52.7 x 103 kg/cm2(750 kpsi)를 나타내었다. 충분한 섬유는 16.2 x 103 kg/cm2 (230 kpsi)에서 파열되어 일관된 강도 특성을 나타내었다. 비교예 C1A 내지 C1D와 비교할 때 측정값 범위의 하한에서 약간의 개선이 관찰되었다.Comparative Example C1E was prepared using a P-coat comprising 5% by weight bis (dodecylphenyl) iodonium metaide photoinitiator solution and 95% by weight epoxy functional photocurable resin. The photocurable resin in this case contained 60% by weight of EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX) and 40% by weight of GP 554 (Genesee Polymers Inc., Flint MI). The photoinitiator solution contained 38.5 wt% (40 parts) bis (dodecylphenyl) iodonium amide, 57.7 wt% (60 parts) decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) isopropyl thioxanthone. . Measurement of the coated fibers of Comparative Example C1E using the kinetic fatigue test (FOTP-28) showed a maximum strength of 52.7 x 10 3 kg / cm 2 (750 kpsi). Sufficient fibers were ruptured at 16.2 x 10 3 kg / cm 2 (230 kpsi), showing consistent strength characteristics. A slight improvement was observed at the lower end of the measured range when compared to Comparative Examples C1A to C1D.

17.5 미크론 두께의 우레탄-아크릴레이트 완충 층을 비교예 C1A 내지 C1E와 유사한 두께의 P-피복 위에 도포하는 것은 피복된 섬유의 강도를 증가시키고 동력학적 피로의 하한을 약 28.1 x 103 kg/cm2 (400 kpsi)까지 상승시킨다. 피복된 광학 섬유의 외경도 160 미크론(실시예 1A 내지 1C)에 달하고, 이는 본 발명에 따르는 바람직한 GGP 피복된 광학 섬유의 상한을 향한다.Applying a 17.5 micron thick urethane-acrylate buffer layer on P-coated with a thickness similar to Comparative Examples C1A to C1E increases the strength of the coated fibers and lowers the lower limit of dynamic fatigue to about 28.1 x 10 3 kg / cm 2. Raise to (400 kpsi). The outer diameter of the coated optical fiber reaches 160 microns (Examples 1A-1C), which is towards the upper limit of the preferred GGP coated optical fiber according to the present invention.

실시예 1A 및 1B의 피복된 160 미크론 광학 섬유는 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티몬산염 광개시제를 이용하여 광경화된 P-피복 중합체를 포함하였다. 상기 광경화성 수지는 75 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 25 중량%의 GP 554 (Genesee Polymers Inc., Flint MI로부터 시판되는 높은 수준의 에폭시 작용성을 갖는 실리콘)를 함유하였다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 요오도늄 헥사플루오로안티몬산염, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유하였다.The coated 160 micron optical fibers of Examples 1A and 1B included P-coated polymers photocured using bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate photoinitiator. The photocurable resin is 75% by weight of EPON 828 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 25% by weight of GP 554 (highly available from Genesee Polymers Inc., Flint MI). Silicone with a level of epoxy functionality). The photoinitiator solution contained 38.5 wt% (40 parts) iodonium hexafluoroantimonate, 57.7 wt% (60 parts) decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) isopropyl thioxanthone.

실시예 1A 및 1B에서 헥사플루오로안티몬산염 광개시제를 도데실페닐 요오도늄 메타이드 광개시제(실시예 1C)로 대체한 것은 동력학적 피로 측정의 일관성에 현저한 개선을 제공하였다. 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제의 선택으로 인한 이와 같은 개선은 약 130 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유의 개발을 허용하였다(실시예 2A-2D 참조). 이러한 경우에, 피복된 섬유는 약 12.5 미크론 두께의 P-피복 및 또한 약 12.5 미크론 두께의 우레탄-아크릴레이트 완충으로 피복된 80 미크론의 실리카 클래드 광학 섬유를 포함한다. 보다 두꺼운 160 미크론 피복된 광학 섬유와 비교할 때, 실시예 2A - 2D의 피복된 광학 섬유는 42.2 x 103 kg/cm2 (600 kpsi) 이상에서 종종 파열되지만 56.2 x 103 kg/cm2 (800 kpsi)의 보다 높은 최대 응력을 일관되게 견디었다. 이는 160 미크론 섬유가 100 미크론 실리카 클래드 섬유, 및 약 130 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유보다 더 두꺼운 완충 층을 포함한다는 것을 고려할 때 경이적이다.The replacement of the hexafluoroantimonate photoinitiator with dodecylphenyl iodonium amide photoinitiator (Example 1C) in Examples 1A and 1B provided a significant improvement in the consistency of the kinetic fatigue measurement. This improvement due to the selection of bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator allowed the development of coated optical fibers having a diameter of about 130 microns (see Examples 2A-2D). In this case, the coated fiber comprises 80 micron silica clad optical fiber coated with about 12.5 micron thick P-coated and also about 12.5 micron thick urethane-acrylate buffer. Compared to the thicker 160 micron coated optical fibers, the coated optical fibers of Examples 2A-2D often rupture above 42.2 x 10 3 kg / cm 2 (600 kpsi) but are 56.2 x 10 3 kg / cm 2 (800 kpsi) and consistently withstand the higher maximum stress. This is phenomenal considering that the 160 micron fiber comprises a thicker buffer layer than the 100 micron silica clad fiber, and the coated optical fiber having a diameter of about 130 microns.

2중 피복된 구조를 계속 사용하지만 외경을 125 미크론까지 낮춤으로써 바람직한 피복된 광학 섬유를 향한 진보가 이루어졌다. 적합한 피복된 광학 섬유는 시판되는 우레탄-아크릴레이트의 11.5 미크론 층으로 이어서 덧-피복되는 11 미크론 두께의 P-피복으로 피복된 80 미크론 직경 실리카 클래드 광학 섬유를 포함하여 상기 이중 피복된 섬유에 125 미크론의 외경을 제공한다. 수득되는 피복된 광학 섬유(실시예 3 참고)는 45.7 x 103 kg/cm2 (650 kpsi)에서 드물게 파열되지만 51.3 x 103 kg/cm2 (730 kpsi)에 이르는 동력학적 피로 시험을 일관되게 견디었다. 45.7 x 103 kg/cm2 (650 kpsi) 부터 51.3 x 103 kg/cm2 (730 kpsi)까지 동력학적 피로의 범위는, 그 상한(즉 51.3 x 103 kg/cm2 (730 kpsi))이 이미 초과되었음에도 불구하고, 전술한 피복된 광학 섬유 구조의 경우보다 좁다.Advances towards desirable coated optical fibers have been made by continuing to use the double coated structure but by reducing the outer diameter to 125 microns. Suitable coated optical fibers were 125 microns in the double coated fibers, including 80 micron diameter silica clad optical fibers coated with 11 micron thick P-coated followed by a 11.5 micron layer of commercially available urethane-acrylate. Gives the outer diameter. The coated optical fibers obtained (see Example 3) rupture rarely at 45.7 x 10 3 kg / cm 2 (650 kpsi) but consistently undergo a dynamic fatigue test up to 51.3 x 10 3 kg / cm 2 (730 kpsi). Endured The range of dynamic fatigue, from 45.7 x 10 3 kg / cm 2 (650 kpsi) to 51.3 x 10 3 kg / cm 2 (730 kpsi), is its upper limit (ie 51.3 x 10 3 kg / cm 2 (730 kpsi)). Although this has already been exceeded, it is narrower than in the case of the coated optical fiber structure described above.

125 미크론의 외경을 갖는 바람직한 피복된 광학 섬유는 영구적 중합체 피복 또는 P-피복 만으로 피복된 80 미크론 직경을 갖는 실리카 클래드 섬유를 포함한다. 125 미크론의 외경을 갖는 피복된 광학 섬유를 제공하기 위해 P-피복의 두께는 약 22.5 미크론이다. 바람직한 단일 피복된 섬유를 위한 중합체 피복 조성물은 자유 라디칼 광개시제를 이용하여 경화된 시판되는 아크릴화 우레탄 조성물을 포함한다(실시예 4). 적절한 보호 피복은 DSM Desotech, Elgin, IL로부터 특히 광개시제를 포함하는 DSM 3471-2-136으로 식별되는 조성물로 입수가능하다. 그렇지 않으면, 예를 들어 디아릴 요오도늄 메타이드 광개시제와 가교가능한 에폭시 작용성 단량체를 함유하는 양이온적으로 광경화가능한 P-피복이 사용될 수 있다(실시예 5). 동력학적 피로 시험의 결과는, 동일 두께의 우레탄 아크릴레이트 수지와 비교할 때 경화된 에폭시드 수지로 피복된 125 미크론 광학 섬유의 개선된 강도 특성을 시사한다. 상기 상대적 결과와는 무관하게 두 피복된 광학 섬유 모두는 49.2 x 103 kg/cm2(700 kpsi)의 일반적으로 만족스러운 동력학적 피로 값을 초과한다.Preferred coated optical fibers having an outer diameter of 125 microns include silica clad fibers having 80 micron diameter coated with permanent polymer coating or P-coating only. The thickness of the P-coat is about 22.5 microns to provide a coated optical fiber having an outer diameter of 125 microns. Preferred polymer coated compositions for single coated fibers include commercially available acrylated urethane compositions cured with free radical photoinitiators (Example 4). Suitable protective coatings are available from DSM Desotech, Elgin, IL, in particular as compositions identified as DSM 3471-2-136 comprising photoinitiators. Otherwise, a cationic photocurable P-coating containing, for example, an epoxy functional monomer crosslinkable with a diaryl iodonium amide photoinitiator can be used (Example 5). The results of the kinetic fatigue test suggest improved strength properties of 125 micron optical fibers coated with cured epoxide resin when compared to urethane acrylate resins of the same thickness. Regardless of the relative results, both coated optical fibers exceed a generally satisfactory kinetic fatigue value of 49.2 × 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi).

본 발명에 따르는 바람직한 광학 섬유는 120 미크론 내지 160 미크론의 외경을 갖는 GGP 섬유를 포함한다. 이들 피복된 광학 섬유는 강도 하락의 문제점을 극복하여, 피복된 섬유 직경을 250 미크론으로 상승시키는 2중 완충을 포함하는 GGP 섬유에 필적할 만한 동력학적 피로 성능을 일관되게 유지한다. 디아릴 요오도늄 메타이드와 같은 바람직한 비-가수분해성 광개시제를 포함하는 P-피복 조성물의 사용은 플루오르-함유 잔기의 존재 하에서도 가수분해의 문제점을 제거한다.Preferred optical fibers according to the present invention include GGP fibers having an outer diameter of 120 microns to 160 microns. These coated optical fibers overcome the problem of drop in strength, consistently maintaining kinetic fatigue performance comparable to GGP fibers including double buffers that raise the coated fiber diameter to 250 microns. The use of P-coated compositions comprising preferred non-hydrolyzable photoinitiators such as diaryl iodonium amide eliminates the problem of hydrolysis even in the presence of fluorine-containing moieties.

비-가수분해성 광개시제의 예로서 C(SO2CF3)3 -, B(C6 F5)4 - 및 N(SO2CF3)2 -에서 선택된 음이온을 포함하는 디아릴 요오도늄 염을 들 수 있다. 플루오르화 이온을 함유함에도 불구하고 본 발명에 따르는 양이온성 광개시제의 음이온의 바람직한 부류는 플루오르화된 트리스 알킬- 또는 아릴술포닐 메타이드 및 상응하는 비스 알킬- 또는 아릴술포닐 이미드를 포함한다. 하기 화학식(I) 및 (II)는 각각 "메타이드" 및 "이미드" 음이온을 나타내는 일반식을 제공한다.By way of non-example of the hydrolyzable photoinitiator C (SO 2 CF 3) 3 -, B (C 6 F 5) 4 - , and N (SO 2 CF 3) 2 - the iodonium salt is also diaryliodonium containing selected anions from Can be mentioned. Although it contains fluorinated ions, a preferred class of anions of cationic photoinitiators according to the present invention include fluorinated tris alkyl- or arylsulfonyl amides and the corresponding bis alkyl- or arylsulfonyl imides. The following formulas (I) and (II) provide general formulas representing “methide” and “imide” anions, respectively.

(RfSO2)3C- (R f SO 2) 3 C -

(RfSO2)2N- (R f SO 2) 2 N -

각각의 Rf는 고도로 플루오르화된 또는 과플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 아릴 기로 구성된 군에서 독립적으로 선택된다. 상기 메타이드 및 이미드는 임의의 두 Rf 기가 한데 결합하여 가교를 형성함으로써 고리형일 수도 있다. 전형적으로, Rf 알킬쇄는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 함유한다. Rf 알킬쇄는 분지쇄 또는 고리형일 수 있지만, 바람직하게는 직쇄이다. 2가의 산소, 3가의 질소 또는 6가의 황과 같은 헤테로원자 또는 기가 골격쇄를 방해할 수 있다. Rf가 고리형 구조이거나 고리형 구조를 함유할 경우, 상기 구조는 바람직하게는 1 또는 2 개의 헤테로원자를 포함하는 5 또는 6 개의 고리 원자를 갖는다. 알킬 기 R은 또한 에틸렌계 또는 여타의 탄소-탄소 불포화를 갖지 않으며, 예를 들면 그것은 포화 지방족, 지환족 또는 헤테로고리형 기이다. "고도로 플루오르화된"이란 사슬 상의 플루오르화 정도가 과플루오르화된 사슬과 유사한 성질을 갖는 사슬을 제공하기에 충분한 것을 의미한다. 더욱 특별하게는, 고도로 플루오르화된 알킬 기는 사슬 상의 총 수소 원자수의 반을 넘는 수가 플루오르 원자로 치환될 것이다. 수소 원자가 사슬 상에 남아있을 수도 있지만, 모든 수소 원자가 플루오르로 치환되어 과플루오로알킬 기를 형성하는 것이 바람직하다. 브롬 또는 염소 원자가 플루오르로 치환되지 않은 임의의 수소 원자를 치환할 수 있다. 상기 알킬 기 상의 3 개의 수소 중 적어도 2 개가 플루오르로 치환되는 것이 더욱 바람직하며, 4 개의 수소 원자 중 적어도 3 개가 플루오르로 치환되는 것이 더더욱 바람직하며, 모든 수소 원자가 플루오르로 치환되어 과플루오르화된 알킬 기를 형성하는 것이 가장 바람직하다.Each R f is independently selected from the group consisting of highly fluorinated or perfluorinated alkyl or fluorinated aryl groups. The metade and the imide may be cyclic by the combination of any two R f groups to form a bridge. Typically, the R f alkyl chain contains 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. The R f alkyl chain may be branched or cyclic, but is preferably straight chain. Heteroatoms or groups such as divalent oxygen, trivalent nitrogen or hexavalent sulfur may interfere with the skeletal chain. When R f is a cyclic structure or contains a cyclic structure, the structure preferably has 5 or 6 ring atoms comprising 1 or 2 heteroatoms. The alkyl group R also has no ethylenic or other carbon-carbon unsaturations, for example it is a saturated aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic group. By “highly fluorinated” it is meant that the degree of fluorination on the chain is sufficient to provide a chain having properties similar to the perfluorinated chain. More particularly, highly fluorinated alkyl groups will have more than half of the total number of hydrogen atoms on the chain replaced by fluorine atoms. Although hydrogen atoms may remain on the chain, it is preferred that all hydrogen atoms be replaced with fluorine to form perfluoroalkyl groups. The bromine or chlorine atom may be substituted for any hydrogen atom not substituted with fluorine. More preferably, at least two of the three hydrogens on the alkyl group are replaced with fluorine, even more preferably at least three of the four hydrogen atoms are replaced with fluorine, and all hydrogen atoms are substituted with fluorine to make the perfluorinated alkyl group Most preferably.

화학식 (I) 또는 (II)의 플루오르화된 아릴 기는 6 내지 22 개의 고리 탄소 원자, 바람직하게는 6 개의 고리 탄소 원자를 함유할 수 있고, 여기에서 각 아릴 기의 적어도 1 개, 바람직하게는 적어도 2 개의 고리 탄소 원자는 플루오르 원자 또는 상기 정의된 예를 들면 CF3 같은 고도로 플루오르된 또는 과플루오르화된 알킬 기로 치환된다.The fluorinated aryl groups of formula (I) or (II) may contain 6 to 22 ring carbon atoms, preferably 6 ring carbon atoms, wherein at least one, preferably at least of each aryl group Two ring carbon atoms are substituted with a fluorine atom or a highly fluorinated or perfluorinated alkyl group such as for example CF 3 as defined above.

본 발명의 실시에서 유용한 음이온의 구체적인 예로서 (C2F5SO2)2 N-, (C4F9SO2)2N-, (C8F17SO 2)3C-, (CF3SO2)3C-, (CF 3SO2)2N-, (C4F9SO2)3 C- 등을 들 수 있다. 더욱 바람직한 음이온은 R이 1 내지 4 개의 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 기, 특히 트리스(트리플루오로메틸술포닐)메타이드 음이온인 식 (I)로 표현되는 것들이다. 이러한 종류의 음이온 및 이들의 제조 방법은 U.S. 4,505,997 호, U.S. 5,021,308 호, U.S. 4,387,222 호, U.S. 5,072,040 호, U.S. 5,162,177 호 및 U.S. 5,273,840 호 및 문헌[Turowsky and Seppelt, Inorg. Chem., 27, 2135-2137 (1988)]에 기재되어 있다. Turowsky 및 Seppelt는 CF3SO2F 및 CH3MgCl로부터 (CF3SO2)3C- 음이온을, CF3SO2F를 기준으로 20% 수율, CH3MgCl을 기준으로 19% 수율로 직접 합성하는 것을 기재한다. U.S. 5,554,664 호는 요오도늄 메타이드를 합성하는 개선된 방법을 기재하고 있다.(C 2 F 5 SO 2) As a specific example of a useful anion in the practice of the invention 2 N -, (C 4 F 9 SO 2) 2 N -, (C 8 F 17 SO 2) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, ( CF 3 SO 2) 2 N -, (C 4 F 9 SO 2) 3 C - , and the like. More preferred anions are those represented by formula (I) wherein R is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, especially tris (trifluoromethylsulfonyl) methide anion. Anions of this kind and methods for their preparation are described in US 4,505,997, US 5,021,308, US 4,387,222, US 5,072,040, US 5,162,177 and US 5,273,840 and Turowsky and Seppelt, Inorg. Chem., 27, 2135-2137 (1988). Turowsky and Seppelt is from CF 3 SO 2 F, and CH 3 MgCl (CF 3 SO 2 ) 3 C - anions to, CF 3 SO 2 F 20% yield, CH based on the 3 MgCl directly synthesized in 19% yield with respect Describe what you do. US 5,554,664 describes an improved method of synthesizing iodonium metaides.

일반적으로 오늄 염으로 알려진 전술한 음이온의 염은 술포늄 및 요오도늄 양이온을 포함할 수 있다. 이들 염은 액틴계 조사선 또는 열에 의해 활성화될 수 있거나 액틴계 조사에 이어 가열을 수반하는 2 단계 활성화를 필요로 할 수 있다. 적절한 염은 200 nm 내지 800 nm의 파장을 갖는 충분한 에너지에 노출될 경우 P-피복 조성물의 중합을 위한 반응성 화학종을 생성하는 것들을 포함한다. 열, 가속화된 입자 빔(전자 빔) 또는 전자기 조사원을 포함하는 다양한 공급원으로부터 에너지에 노출되는 도중 개시가 일어날 수 있다.Salts of the foregoing anions, commonly known as onium salts, may include sulfonium and iodonium cations. These salts may be activated by actinic radiation or heat or may require two stages of activation with actinic radiation followed by heating. Suitable salts include those that generate reactive species for the polymerization of the P-coated composition when exposed to sufficient energy with a wavelength between 200 nm and 800 nm. Initiation can occur during exposure to energy from various sources, including heat, accelerated particle beams (electron beams), or electromagnetic radiation sources.

실험Experiment

다음 부분은 본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유의 제조를 위한 일반적인 방법의 기재를 제공한다.The following section provides a description of a general method for the production of coated optical fibers according to the present invention.

섬유 연신 과정 (Fiber Drawing Process)Fiber Drawing Process

본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유를 위한 광학 연신 타워로서 Nokia-Maillefer 섬유 연신 타워(Vantaa, Finland)를 사용하였다. 섬유 연신 과정은 광학 예비-형태의 15KW Lepel Zirconia 유도 로(Lepel Corp., Maspeth, NY) 내로의 공급 속도를 제어하기 위해 하향공급 계를 사용하였다. 적절한 예비-형태는 개질된 화학적 증기 침착(MCVD)에 의해 생성된 것들을 포함한다. 광학 섬유를 요구되는 치수로 연신하기 위해, 로 내의 예비-형태를 가열함으로써 그 온도를 2200℃ 내지 2250℃ 사이로 상승시켰다. 열원의 아래에 위치한 레이저 원격계측 측정 계 (LaserMikeTM)가 상기 타워 내 섬유의 위치를 모니터링하면서 연신된 섬유 직경을 측정하였다.Nokia-Maillefer fiber stretching tower (Vantaa, Finland) was used as the optical stretching tower for the coated optical fibers according to the invention. The fiber drawing process used a down feed system to control the feed rate into an optical pre-formed 15KW Lepel Zirconia induction furnace (Lepel Corp., Maspeth, NY). Suitable pre-forms include those produced by modified chemical vapor deposition (MCVD). In order to stretch the optical fibers to the required dimensions, the temperature was raised between 2200 ° C. and 2250 ° C. by heating the pre-form in the furnace. A laser telemetry meter (LaserMike ) located underneath the heat source was used to measure the stretched fiber diameter while monitoring the position of the fiber in the tower.

영구적 보호 피복을 적용하기 위해 새로이 형성된 섬유를 1차 피복 스테이션에 통과시켰다. 상기 피복 스테이션은 피복 다이 조립품, Fusion Systems R Corp. 마이크로웨이브 UV 경화 시스템, 집중 모니터 및 또다른 레이저 원격계측 측정 계를 포함하였다. 상기 피복 다이 조립품은 크기분류 다이, 및 피치 및 틸트 제어 및 피복 집중을 위한 x-y 번역을 갖는 조절가능한 단상에 놓여진 수납 틀 내에 역 압력 다이를 포함하였다. 보호 피복 물질을 광학 섬유에 적용하기 위한 가압 용기로부터 피복 다이 조립품으로 공급한 다음 상기 피복을 경화시키고 상기 1차 피복 스테이션 내 피복된 섬유 치수를 측정하였다. 바람직하게는 상기 UV 원천은 254 nm 내지 365 nm의 파장 범위에서 액틴계 조사선을 방출하는 H+ 전구를 갖는 Fusion Systems UV 램프이다. UV 조사에 대한 노출 시간은 광학 섬유의 연신 속도에 의존하며 전형적으로 1초 미만이다.The newly formed fibers were passed through a primary coating station to apply a permanent protective coating. The sheath station is a sheath die assembly, Fusion Systems R Corp. It included a microwave UV curing system, a concentrator monitor and another laser telemetry system. The cladding die assembly included a sorting die and a back pressure die in a receiving frame placed on an adjustable stage with x-y translation for pitch and tilt control and cladding concentration. The protective coating material was fed from the pressure vessel for application to the optical fiber into the coating die assembly, then the coating was cured and the fiber dimensions measured in the primary coating station were measured. Preferably the UV source is a Fusion Systems UV lamp with an H + bulb that emits actin-based radiation in the wavelength range of 254 nm to 365 nm. The exposure time for UV irradiation depends on the stretching speed of the optical fiber and is typically less than 1 second.

바람직한 경우, 2차 피복 스테이션에서 상기 피복된 섬유에 완충을 적용하여 제2 영구적 피복을 갖는 2중 피복된 광학 섬유를 제공한다. 이러한 유형의 이중 피복은 별도의 가압된 용기로부터 재료가 공급된 추가의 크기 분류 다이의 사용을 필요로 한다. 상기 피복을 전술한 바와 같이 경화시키고, 상기 피복된 섬유 외경을 측정하였다. 상기 피복된 광학 섬유를 통상적인 형태의 원통형 감는 장치를 이용하여 수거하였다. If desired, a buffer is applied to the coated fiber at a secondary coating station to provide a double coated optical fiber having a second permanent coating. This type of double sheathing requires the use of an additional sized die supplied with material from a separate pressurized container. The coating was cured as described above and the coated fiber outer diameter was measured. The coated optical fibers were collected using a cylindrical winding device of conventional type.

동력학적 피로 시험 방법Dynamic Fatigue Testing Method

본 발명에 따르는 피복된 광학 섬유의 동력학적 피로는 수정된 EIA/TIA-455-28B를 이용하여, 주위 조건 하에 분당 9% 변형율 및 4 미터의 게이지 길이를 사용하여 측정되었다. 상기 시험 방법을 달리 표현하면, 섬유 광학 시험 방법("FOTP") 28의, "광학 섬유의 동력학적 인장 강도의 측정 방법"이라는 표제라는 문구, 즉, EIA/TIA-455-28B(이는 EIA-455-28A의 개정임. EIA는 전자산업협회(Electronic Industires Association)를 나타내고 TIA는 텔레콤산업협회(Telecommunications Industry Association)를 나타낸다)를 사용한다.The kinematic fatigue of the coated optical fibers according to the invention was measured using a modified EIA / TIA-455-28B using a strain rate of 9% per minute and a gauge length of 4 meters under ambient conditions. Another way of expressing this test method is the phrase “Measurement of the Dynamic Tensile Strength of Optical Fibers” of the Fiber Optics Test Method (“FOTP”) 28, ie EIA / TIA-455-28B (which is EIA- Revision of 455-28A, EIA stands for Electronic Industires Association, and TIA stands for Telecommunications Industry Association).

물질matter

중합체 피복 A는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티몬산염(SbF6 -) 광개시제 용액, 및 90 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 10 중량%의 TONE 0301 (Union Carbide, Danbury CT로부터 시판되는 히드록실 작용기를 갖는 카프로락톤 트리올 기재 중합체)를 함유하는 광경화성 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제는 38.5 중량%(40 부)의 요오도늄 헥사플루오로안티몬산염, 57.7 중량%(60 부)의 도데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다.5% by weight of polymer coating A is bis (dodecyl phenyl) iodonium antimonate as iodonium hexafluoro (SbF 6 -) a photoinitiator solution, and 90% by weight of EPON 828 (bisphenol A commercially available from Shell Chemical Co., Houston, TX Diglycidyl ether resin) and 10% by weight of TONE 0301 (Union Carbide, a caprolactone triol based polymer having hydroxyl functionality commercially available from Danbury CT). The photoinitiator contains 38.5 wt% (40 parts) of iodonium hexafluoroantimonate, 57.7 wt% (60 parts) of dodecyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) of isopropyl thioxanthone.

중합체 피복 B는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제 용액, 및 60 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 40 중량%의 GP 554(Genesee Polymers Inc., Flint MI로부터 시판되는 높은 수준의 에폭시 작용기를 갖는 실리콘)을 함유하는 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다. Polymer coating B comprises 5% by weight of bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator solution, and 60% by weight of EPON 828 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 95 weight percent resin containing 40 weight percent GP 554 (silicones with high levels of epoxy functionality commercially available from Genesee Polymers Inc., Flint MI). The photoinitiator solution contains 38.5 wt% (40 parts) of bis (dodecylphenyl) iodonium methoxide, 57.7 wt% (60 parts) of decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) of isopropyl thioxanthone do.

중합체 피복 C는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제 용액, 및 80 중량%의 EPON 830 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 20 중량%의 TERATHANE 2000 (Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI로부터 시판되는 폴리테트라히드로푸란 디올)을 함유하는 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다. Polymer coating C comprises 5% by weight of bis (dodecylphenyl) iodonium amide photoinitiator solution, and 80% by weight of EPON 830 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 95 weight percent resin containing 20 weight percent TERATHANE 2000 (polytetrahydrofuran diol sold from Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI). The photoinitiator solution contains 38.5 wt% (40 parts) of bis (dodecylphenyl) iodonium methoxide, 57.7 wt% (60 parts) of decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) of isopropyl thioxanthone do.

중합체 피복 D는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제 용액, 및 40 중량%의 EPON 830 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 30 중량%의 2,2'-옥시비스(6-옥사비시크로[3.1.0]헥산)(Sigma-Aldrich, Milwaukee WI로부터 시판) 및 30 중량%의 Terathane 2900 (Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI로부터 시판되는 폴리테트라히드로푸란 디올)을 함유하는 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다. Polymer coating D is 5% by weight of bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator solution, and 40% by weight of EPON 830 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 30% by weight of 2,2'-oxybis (6-oxabicyclo (3.1.0] hexane) (available from Sigma-Aldrich, Milwaukee WI) and 30% by weight of Terathane 2900 (Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI 95 wt% of a resin containing commercially available polytetrahydrofuran diol). The photoinitiator solution contains 38.5 wt% (40 parts) of bis (dodecylphenyl) iodonium methoxide, 57.7 wt% (60 parts) of decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) of isopropyl thioxanthone do.

중합체 피복 E는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티몬산염(SbF6 -) 광개시제 용액, 및 75 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 25 중량%의 GP 554 (Genesee Polymers Inc., Flint MI로부터 시판되는 높은 수준의 에폭시 작용기를 갖는 실리콘)를 함유하는 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티몬산염(SbF6 -), 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다. Polymer coating E is in Fig iodonium hexafluoro 5% of bis (dodecylphenyl) weight iodo antimonate (SbF 6 -) bisphenol available from photo-initiator solution, and EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston , TX 75% by weight Diglycidyl ether resin) and 95% by weight of a resin containing 25% by weight of GP 554 (Genesee Polymers Inc., silicone with high levels of epoxy functionality available from Flint MI). The photoinitiator solution comprises 38.5 wt% (40 parts) of bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate (SbF 6 ), 57.7 wt% (60 parts) of decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) Isopropyl thioxanthone.

중합체 피복 F는 5 중량%의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제 용액, 및 75 중량%의 EPON 828 (Shell Chemical Co., Houston, TX로부터 시판되는 비스페놀 디글리시딜 에테르 수지) 및 25 중량%의 GP 554 (Genesee Polymers Inc., Flint MI로부터 시판되는 높은 수준의 에폭시 작용기를 갖는 실리콘)를 함유하는 수지 95 중량%를 포함한다. 상기 광개시제 용액은 38.5 중량%(40 부)의 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드, 57.7 중량%(60 부)의 데실 알코올 및 3.8 중량%(4 부)의 이소프로필티오크산톤을 함유한다. Polymer coating F is 5% by weight bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator solution, and 75% by weight EPON 828 (bisphenol diglycidyl ether resin available from Shell Chemical Co., Houston, TX) and 95 weight percent resin containing 25 weight percent GP 554 (Genesee Polymers Inc., silicone with high levels of epoxy functionality available from Flint MI). The photoinitiator solution contains 38.5 wt% (40 parts) of bis (dodecylphenyl) iodonium methoxide, 57.7 wt% (60 parts) of decyl alcohol and 3.8 wt% (4 parts) of isopropyl thioxanthone do.

중합체 피복 G는 DSM 3471-2-136로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복이다(DSM Desotech, Elgin, IL로부터 입수). Polymer coating G is an acrylated urethane coating identified as DSM 3471-2-136 (obtained from DSM Desotech, Elgin, IL).

중합체 피복 H는 DSM 3471-2-137로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복이다(DSM Desotech, Elgin, IL로부터 입수). Polymer coating H is an acrylated urethane coating identified as DSM 3471-2-137 (available from DSM Desotech, Elgin, IL).

표 1은 표2에 나타낸 본 발명에 따르는 실시예의 광학 섬유에 사용되는 것과 유사한 방법을 사용하여 제조된 피복된 광학 섬유의 비교예를 제공한다. 두 표는 모두 실리카 클래드 광학 섬유의 직경, 거기에 적용된 피복의 두께, 및 피복된 광학 섬유의 총 직경을 나타내는 정보를 포함한다.Table 1 provides a comparative example of coated optical fibers prepared using a method similar to that used for the optical fibers of the examples according to the invention shown in Table 2. Both tables contain information indicating the diameter of the silica clad optical fiber, the thickness of the coating applied thereto, and the total diameter of the coated optical fiber.

비교예 C1A - C1EComparative Example C1A-C1E

비교예 C1A - C1E는 실질적으로 동일한 연신 타워 조건 하에 물질의 개별적인 진행을 이용하여 제조된 피복된 광학 섬유를 나타낸다. 비교예 C1A - C1D에서 사용된 중합체(P-피복) 피복은 헥사플루오로안티몬산염 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시 수지였다. 비교예 C1E는 메타이드 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하였다. 표 3은 비교예 C1A - C1D의 광학 섬유의 강도는 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi)를 초과하는 시료의 작은 백분율로써만 변화될 수 있음을 보여준다. 실시예 C1E의 상이한 광개시제의 사용은 일관된 강도 요건을 만족시키지 않으면서 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 위에서 파열되는 섬유의 백분율을 향상시킨다.Comparative Examples C1A-C1E represent coated optical fibers made using separate runs of materials under substantially the same stretching tower conditions. The polymer (P-coated) coating used in Comparative Examples C1A-C1D was an epoxy resin cured using a cationic photoinitiator with hexafluoroantimonate anion. Comparative Example C1E used a cationic photoinitiator with metaide anion. Table 3 shows that the strength of the optical fibers of Comparative Examples C1A-C1D can only be changed with a small percentage of samples exceeding 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi). The use of different photoinitiators of Example C1E improves the percentage of fibers bursting above 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) without satisfying consistent strength requirements.

비교예 C2Comparative Example C2

비교예 C2는 2중의 영구적 피복을 실리카 클래드 광학 섬유에 연신 타워 적용함으로써 제조된 피복된 광학 섬유이다. 상기 중합체(P-피복) 피복은 메타이드 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 이용하여 경화된 에폭시 수지이다. 이는 라디칼 중합 메카니즘에 의해 경화되는 DSM 3471-2-136(DSM Desotech, Elgin, IL로부터 시판)으로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복으로 덧피복되었다. 비교예 C2의 여러 시료의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장)의 결과는 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 내지 56.2 x 103 kg/cm2 (800 kpsi)의 범위에서 분포되었다(표 3). 비교예 C2의 피복된 광학 섬유의 구조는 본 발명의 실시예 3의 것과 유사하였다. 실시예 3보다 약간 높은 값을 나타내었지만, 비교예 C2의 동력학적 피로 시험은 실시예 3보다 더 많은 변동성을 나타내었다. 결과는 상기 비교예 및 본 발명 실시예 3에서 사용된 피복 물질의 변화로 인한 성능의 변화를 시사한다.Comparative Example C2 is a coated optical fiber prepared by stretching tower application of a double permanent coating to a silica clad optical fiber. The polymer (P-coated) coating is an epoxy resin cured using a cationic photoinitiator with metaide anion. It was overlaid with an acrylated urethane coating identified as DSM 3471-2-136 (commercially available from DSM Desotech, Elgin, IL) that cures by radical polymerization mechanism. The results of the dynamic fatigue (tension to rupture as in FOTP-28) of several samples of Comparative Example C2 ranged from 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) to 56.2 x 10 3 kg / cm 2 (800 kpsi) It was distributed in the range of (Table 3). The structure of the coated optical fiber of Comparative Example C2 was similar to that of Example 3 of the present invention. Although slightly higher than Example 3, the dynamic fatigue test of Comparative Example C2 showed more variability than Example 3. The results suggest a change in performance due to a change in the coating material used in the comparative example and inventive example 3.

비교예 C3Comparative Example C3

비교예 C3은 실리카 클래드 광학 섬유에 영구적 피복을 연신 타워 적용함으로써 제조된 피복된 광학 섬유이다. 상기 중합체(P-피복) 피복은 메타이드 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시/폴리올 수지 조합이었다. 비교예 C3의 여러 시료의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장) 결과는 45.7 x 103 kg/cm2 (650 kpsi) 내지 52.7 x 103 kg/cm2 (750 kpsi) 범위에서 분포되었고, 그 대부분은 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 아래였다(표 3).Comparative Example C3 is a coated optical fiber prepared by stretching tower application of a permanent coating to silica clad optical fiber. The polymer (P-coated) coating was an epoxy / polyol resin combination that was cured using a cationic photoinitiator with metaide anion. The dynamic fatigue (tensile to rupture as in FOTP-28) of several samples of Comparative Example C3 ranged from 45.7 x 10 3 kg / cm 2 (650 kpsi) to 52.7 x 10 3 kg / cm 2 (750 kpsi) And most of them were below 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) (Table 3).

실시예 1A - 1CExample 1A-1C

실시예 1A - 1C는 실질적으로 동일한 연신 타워 조건 하에 물질의 개별적인 수행을 이용하여 제조된, 약 160 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유를 나타낸다. 실시예 1A 및 실시예 1B에서 사용된 중합체(P-피복) 피복은 헥사플루오로안티몬산염 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시 수지였다. 실시예 1C의 중합체 피복을 경화하기 위해 요오도늄 메타이드 광개시제가 사용되었다. 각 경우에, 상기 P-피복은 라디칼 중합 메카니즘으로 경화되는 DSM 3471-2-136(DSM Desotech, Elgin, IL로부터 입수)으로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복으로 덧피복되었다. 실시예 1A 및 1B의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장) 결과는 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 내지 52.7 x 103 kg/cm2 (750 kpsi)의 합리적인 일관성을 나타내었다. 실시예 1C는 56.2 x 103 kg/cm2 (800 kpsi)에 근접한 일관되고 향상된 성능을 제공하였다. 실시예 1C는 P-피복을 경화시키기 위하여 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제를 사용한 점에서만 다른 것들과 다르다.Examples 1A-1C represent coated optical fibers having a diameter of about 160 microns, prepared using separate runs of materials under substantially the same stretching tower conditions. The polymer (P-coated) coating used in Examples 1A and 1B was an epoxy resin cured using a cationic photoinitiator with hexafluoroantimonate anion. Iodonium amide photoinitiator was used to cure the polymer coating of Example 1C. In each case, the P-coated was overlaid with an acrylated urethane coating identified as DSM 3471-2-136 (obtained from DSM Desotech, Elgin, IL) that cures with a radical polymerization mechanism. The dynamic fatigue (tensile to rupture as in FOTP-28) of Examples 1A and 1B resulted in a reasonable ratio of 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) to 52.7 x 10 3 kg / cm 2 (750 kpsi). Consistency was shown. Example 1C provided consistent and improved performance close to 56.2 × 10 3 kg / cm 2 (800 kpsi). Example 1C differs from others only in that it uses bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator to cure the P-coat.

실시예 2A - 2DExample 2A-2D

실시예 2A - 2D는 실질적으로 동일한 연신 타워 조건 하에 물질의 개별적인 수행을 이용하여 제조된, 약 130 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유를 나타낸다. 중합체(P-피복) 피복은 메타이드 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시 수지였다. 이는 라디칼 중합 메카니즘으로 경화되는 아크릴화 우레탄 피복으로 덧피복되었다. 실시예 2A - 2D의 여러 시료의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장)는 56.2 x 103 kg/cm2 (800 kpsi)에 근접하는 결과로서 가장 높은 일관성 및 강도를 나타내었다.Examples 2A-2D represent coated optical fibers having a diameter of about 130 microns, prepared using separate runs of materials under substantially the same stretching tower conditions. The polymer (P-coated) coating was an epoxy resin cured using a cationic photoinitiator with metaide anion. It was overlaid with an acrylated urethane coating that cured with a radical polymerization mechanism. The dynamic fatigue (tensile to rupture as in FOTP-28) of several samples of Examples 2A-2D showed the highest consistency and strength as a result of approaching 56.2 x 10 3 kg / cm 2 (800 kpsi). .

실시예 3Example 3

실시예 3은 등급화된 지수 다중모드 (graded index multimode) 실리카 클래드 광학 섬유에 대하여 피복을 연신 타워 적용함으로써 제조된 약 125 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유이다. 중합체(P-피복) 피복은 메타이드 음이온을 갖는 양이온성 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시 수지였다. 이는 라디칼 중합 메카니즘으로 경화되는 DSM 3471-2-136(DSM Desotech, Elgin, IL로부터 입수)로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복으로 덧피복되었다. 실시예 3의 여러 시료의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장)는 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi) 주위에 집중되는 결과를 나타내었다.Example 3 is coated optical fibers having a diameter of about 125 microns made by stretching tower application of the coating to graded index multimode silica clad optical fibers. The polymer (P-coated) coating was an epoxy resin cured using a cationic photoinitiator with metaide anion. It was overlaid with an acrylated urethane coating identified as DSM 3471-2-136 (obtained from DSM Desotech, Elgin, IL) that cures with radical polymerization mechanisms. Kinetic fatigue (tensile to rupture as in FOTP-28) of several samples of Example 3 resulted in concentration around 49.2 × 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi).

실시예 4 및 실시예 5Example 4 and Example 5

실시예 4 및 5는 등급화된 지수 다중모드 (graded index multimode) 실리카 클래드 광학 섬유에 대하여 단일의 영구적 피복을 연신 타워 적용함으로써 제조된 약 125 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유를 나타낸다. 라디칼 중합 메카니즘에 의해 경화되는 DSM 3471-2-137(DSM Desotech, Elgin, IL)로 식별되는 아크릴화 우레탄 피복이 실시예 4의 중합체(P-피복) 피복으로 사용되었다. 실시예 5의 중합체(P-피복) 피복은 메타이드 음이온을 갖는 오늄 광개시제를 사용하여 경화된 에폭시 수지였다. 실시예 4의 여러 시료의 동력학적 피로(FOTP-28에서와 같은 파열까지의 인장)는 51.3 x 103 kg/cm2 (730 kpsi) 주위에 집중된 결과를 나타내었다. 실시예 5의 시험은 56.2 x 103 kg/cm2 (730 kpsi) 주위에 집중된 동력학적 피로 값을 갖는 보다 강한 피복된 광학 섬유 구조를 나타내었다.Examples 4 and 5 show coated optical fibers having a diameter of about 125 microns made by stretching tower application of a single permanent coating to graded index multimode silica clad optical fibers. An acrylated urethane coating, identified as DSM 3471-2-137 (DSM Desotech, Elgin, IL), cured by radical polymerization mechanism, was used as the polymer (P-coated) coating of Example 4. The polymer (P-coated) coating of Example 5 was an epoxy resin cured using an onium photoinitiator with metaide anion. Kinetic fatigue (tensile to rupture as in FOTP-28) of several samples of Example 4 resulted in a concentration around 51.3 × 10 3 kg / cm 2 (730 kpsi). The test of Example 5 showed a stronger coated optical fiber structure with kinetic fatigue values concentrated around 56.2 x 10 3 kg / cm 2 (730 kpsi).

비교예 C1A-E, C2 및 C3에 대한 광학 섬유 구조 및 동력학적 피로Fiber Optic Structure and Kinetic Fatigue for Comparative Examples C1A-E, C2 and C3 실시예Example 유리 직경미크론Glass diametermicron P-피복 (유형)미크론P-coated (Type) micron 완충 (유형)미크론Shock Absorbing (Type) Micron 총 직경미크론Total diameter C1AC1A 100100 12.5 (A)12.5 (A) -- 125125 C1BC1B 100100 12.5 (A)12.5 (A) -- 125125 C1CC1C 100100 12.5 (A)12.5 (A) -- 125125 C1DC1D 100100 12.5 (A)12.5 (A) -- 125125 C1EC1E 100100 12.5 (B)12.5 (B) -- 125125 C2C2 8080 11.0 (C)11.0 (C) 11.5 (G)11.5 (G) 125125 C3C3 9090 15.5 (D)15.5 (D) 121121

실시예 1A-C, 2A-D, 3, 4 및 5에 대한 광학 섬유 구조 및 동력학적 피로Fiber Optic Structure and Kinetic Fatigue for Examples 1A-C, 2A-D, 3, 4, and 5 실시예Example 유리 직경미크론Glass diametermicron P-피복 (유형)미크론P-coated (Type) micron 완충 (유형)미크론Shock Absorbing (Type) Micron 총 직경미크론Total diameter 1A1A 100100 12.5 (E)12.5 (E) 17.5 (G)17.5 (G) 160160 1B1B 100100 12.5 (E)12.5 (E) 17.5 (G)17.5 (G) 160160 1C1C 100100 12.5 (F)12.5 (F) 17.5 (G)17.5 (G) 160160 2A2A 8080 12.5 (B)12.5 (B) 12.5 (G)12.5 (G) 130130 2B2B 8080 12.5 (B)12.5 (B) 12.5 (G)12.5 (G) 130130 2C2C 8080 12.5 (B)12.5 (B) 12.5 (G)12.5 (G) 130130 2D2D 8080 12.5 (B)12.5 (B) 11.5 (H)11.5 (H) 128128 33 8080 11 (B)11 (B) 11.5 (G)11.5 (G) 125125 44 8080 -- 22.5 (H)22.5 (H) 125125 55 8080 22.5 (B)22.5 (B) -- 125125

표 3은 비교예 C1A - C1E, 비교예 C2 및 비교예 C3의 피복된 광학 섬유의 동력학적 피로 시험 결과를 포함한다. 표 4는 실시예 1A - 1C, 실시예 2A - 2D 및 실시예 3-5의 결과를 제공한다. 상기 정보는 시험 되는 피복된 광학 섬유에 따라 10 내지 25 개 사이의 다수의 중복 시료에 대하여 상대적 빈도수 분포를 제공한다. 주어진 수준의 동력학적 피로에서 섬유 성능은 그 수준을 통과하는 섬유 시료의 백분율로 주어진다.Table 3 contains the results of the kinetic fatigue test of the coated optical fibers of Comparative Examples C1A-C1E, Comparative Examples C2 and Comparative Examples C3. Table 4 provides the results of Examples 1A-1C, Examples 2A-2D, and Examples 3-5. This information provides a relative frequency distribution for a number of duplicate samples between 10 and 25, depending on the coated optical fiber being tested. Fiber performance at a given level of kinetic fatigue is given as a percentage of the fiber sample passing through that level.

비교예 C1A - C1D는 시료 섬유의 50% 미만이 경계값으로 고려되는 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi)를 넘는 동력학적 피로를 통과하여, 비교적 조악한 성능을 나타내는 것이 주목할 만하다. 이론에 구애되기를 원치 않지만, P-피복 조성물에 가수분해성 광개시제, 요오도늄 헥사플루오로안티몬산염을 사용하는 것이 피복된 광학 섬유의 유리를 공격하여 약화시키는 부식성 플루오라이드 화학종을 도입하는 것으로 생각된다. 이는 비-가수분해성 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드 광개시제를 사용하여 49.2 x 103 kg/cm2 (700 kpsi)보다 나은 결과를 나타내는 시험된 시료의 상대적 빈도수 분포 72%를 제공하는 비교예 C1E와 비교해 볼 때 가능한 것으로 나타난다. 피복된 섬유 강도 개선은 실시예 1A 및 1B와 실시예 1C의 비교로부터 명백한데, 여기에서 후자만이 비-가수분해성 메타이드 음이온을 함유하는 광개시제를 사용하여 경화된 P-피복을 갖는다.It is noteworthy that Comparative Examples C1A-C1D exhibited relatively poor performance, with less than 50% of the sample fibers passing through dynamic fatigue above 49.2 × 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi), which is considered a threshold. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the use of a hydrolyzable photoinitiator, iodonium hexafluoroantimonate in a P-coated composition introduces a corrosive fluoride species that attacks and weakens the glass of the coated optical fiber. . This is a comparison that provides 72% of the relative frequency distribution of the tested samples with results better than 49.2 x 10 3 kg / cm 2 (700 kpsi) using non-hydrolyzable bis (dodecylphenyl) iodonium methide photoinitiator. Example appears to be possible when compared to C1E. The coated fiber strength improvement is evident from the comparison of Examples 1A and 1B with Example 1C, where only the latter has a P-coated cured using a photoinitiator containing a non-hydrolyzable metaide anion.

실시예 2A - 2C, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 피복된 광학 섬유는 80 미크론 직경의 좁은 직경 실리카 클래드 광학 섬유, 대 100 미크론에 이르는 직경을 갖는 앞선 실시예의 섬유를 포함한다. 보다 작은 직경의 섬유는 또한 더욱 취약할 것이라는 예상을 고려할 때, 80 미크론 실리카 클래드 섬유 광학 코어를 포함하는 피복된 광학 섬유는 동력학적 피로에 의해 측정된 바와 같은 기계적 강도 특성의 양호한 보유를 일관되게 나타낸다. 160 미크론 미만의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유(GGP)의 경우 동력학적 피로 시험 결과(표 4)는 본 발명에 따르는 피복된 섬유의 일관된 강도를 나타낸다. P-피복 조성물을 경화시키기 위한 바람직한 광개시제로서 비스(도데실페닐)요오도늄 메타이드를 사용하는 것은, 거의 두 배의 직경을 갖는 앞선 GGP 피복된 섬유에 적어도 필적할 만한 강도 특성을 갖는 좁은 직경의 피복된 광학 섬유(바람직하게는 < 130 미크론)를 생성한다.The coated optical fibers of Examples 2A-2C, Examples 3, 4 and 5 include narrow diameter silica clad optical fibers of 80 microns in diameter, fibers of the previous examples having diameters up to 100 microns. Given the expectation that smaller diameter fibers will also be more fragile, coated optical fibers comprising an 80 micron silica clad fiber optical core consistently exhibits good retention of mechanical strength properties as measured by dynamic fatigue . For coated optical fibers (GGP) having a diameter of less than 160 microns, the results of the kinetic fatigue test (Table 4) show the consistent strength of the coated fibers according to the present invention. The use of bis (dodecylphenyl) iodonium amide as a preferred photoinitiator for curing P-coated compositions is such that a narrow diameter with strength properties at least comparable to the preceding GGP coated fibers having almost twice the diameter. Produces coated optical fibers (preferably <130 microns).

비교예 C1A-E, C2 및 C3에 대한 동력학적 피로 측정의 상대적 빈도수 분포Relative frequency distribution of kinetic fatigue measurements for comparative examples C1A-E, C2 and C3 동력학적 피로 측정 (kg/cm2)Dynamic Fatigue Measurement (kg / cm 2 ) 실시예Example 38.7 x 103~ 42.2 x 103 38.7 x 10 3 ~ 42.2 x 10 3 42.2 x 103~ 45.7 x 103 42.2 x 10 3 to 45.7 x 10 3 45.7 x 103~ 49.2 x 103 45.7 x 10 3 to 49.2 x 10 3 49.2 x 103~ 52.7 x 103 49.2 x 10 3 to 52.7 x 10 3 52.7 x 103~ 56.2 x 103 52.7 x 10 3 to 56.2 x 10 3 56.2 x 103초과More than 56.2 x 10 3 C1AC1A -- -- -- 18.2%18.2% -- -- C1BC1B -- 9.1%9.1% -- 27.3%27.3% 9.1%9.1% -- C1CC1C 20%20% 10%10% 20%20% 10%10% -- C1DC1D -- 5%5% -- 40%40% -- -- C1EC1E -- -- 4%4% 72%72% -- -- C2C2 4%4% 40%40% 56%56% C3C3 4%4% 4%4% 56%56% 36%36%

실시예 1A-C, 2A-D, 3, 4 및 5에 대한 동력학적 피로 측정의 상대적 빈도수 분포Relative frequency distribution of kinetic fatigue measurements for Examples 1A-C, 2A-D, 3, 4, and 5 동력학적 피로 측정 (kg/cm2)Dynamic Fatigue Measurement (kg / cm 2 ) 실시예Example 38.7 x 103~ 42.2 x 103 38.7 x 10 3 ~ 42.2 x 10 3 42.2 x 103~ 45.7 x 103 42.2 x 10 3 to 45.7 x 10 3 45.7 x 103~ 49.2 x 103 45.7 x 10 3 to 49.2 x 10 3 49.2 x 103~ 52.7 x 103 49.2 x 10 3 to 52.7 x 10 3 52.7 x 103~ 56.2 x 103 52.7 x 10 3 to 56.2 x 10 3 56.2 x 103초과More than 56.2 x 10 3 1A1A 5%5% -- 5%5% 90%90% -- -- 1B1B -- -- 5%5% 90%90% -- -- 1C1C 5%5% 95%95% 2A2A -- -- -- -- -- 100%100% 2B2B -- 5%5% -- -- 95%95% -- 2C2C -- -- -- -- 100%100% -- 2D2D -- -- -- -- 100%100% -- 33 -- 4%4% -- 96%96% -- -- 44 -- -- -- 96%96% -- -- 55 4%4% -- -- -- 92%92% --

피복된 GGP 광학 섬유는 바람직한 강도 특성을 보유하며 동시에 약 6 mm(0.25 인치)의 굴곡 반경과 관련된 응력을 견딘다. 본 발명에 따르는 광학 섬유는 미세굴곡에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는 섬유의 짧은 길이를 요구하는 응용 상의 요건에 부합한다. 그러한 응용은 보다 가는 광학 섬유 및 광학 스위치용의 보다 작은 상호접속, 판-상-섬유 접속, 광학적 배면-판 접속 및 광학적 교차 접속의 사용을 포함한다. Coated GGP optical fibers possess desirable strength properties and at the same time withstand stresses associated with a bending radius of about 6 mm (0.25 inch). The optical fiber according to the present invention meets the requirements of applications that require a short length of fiber that is not substantially affected by microbending. Such applications include the use of smaller interconnects for thinner optical fibers and optical switches, plate-on-fiber connections, optical back-plate connections and optical cross connections.

지지되지 않은, 작은 직경, 일관된 강도의 GGP 광학 섬유 및 그 요소들을 여기에 기재하였다. 당업자에 의해 잘 인지될 상기 및 다른 변화들도 이하에 청구된 본 발명의 의도된 범위 내에 있다. 전술하였듯이, 본 발명의 상세한 구현예가 여기에 개시되지만, 상기 개시된 구현예는 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 단순한 예시임이 이해되어야 한다.Unsupported, small diameter, consistent strength GGP optical fibers and their elements are described herein. These and other changes as will be appreciated by those skilled in the art are also within the intended scope of the invention as claimed below. As mentioned above, while detailed embodiments of the present invention are disclosed herein, it should be understood that the disclosed embodiments are merely illustrative of the present invention, which can be embodied in various forms.

Claims (8)

실리카 클래딩, 및 상기 클래딩에 적용되어 120 미크론 내지 150 미크론의 직경을 갖는 피복된 광학 섬유를 제공하는 피복을 포함하며,Silica cladding, and a coating applied to the cladding to provide a coated optical fiber having a diameter of 120 microns to 150 microns, 동력학적 피로 측정의 경우 49.2 x 103 kg/cm2 내지 63.3 x 103 kg/cm 2 사이에서 85% 이상의 상대적 빈도수 분포를 갖는,For kinetic fatigue measurements a relative frequency distribution of at least 85% between 49.2 x 10 3 kg / cm 2 and 63.3 x 10 3 kg / cm 2 , 피복된 광학 섬유.Coated optical fiber. 제 1 항에 있어서, 상기 상대적 빈도수 분포가 90% 이상인 피복된 광학 섬유.The coated optical fiber of claim 1, wherein the relative frequency distribution is at least 90%. 제 1 항에 있어서, 상기 직경이 128 미크론 내지 135 미크론이며, 상기 상대적 빈도수 분포가 95% 이상인 피복된 광학 섬유.The coated optical fiber of claim 1, wherein the diameter is from 128 microns to 135 microns, and wherein the relative frequency distribution is at least 95%. 제 1 항에 있어서, 상기 피복이 중합체 피복인 피복된 광학 섬유.The coated optical fiber of claim 1, wherein the coating is a polymer coating. 제 4 항에 있어서, 상기 중합체 피복이 헥사플루오로안티몬산염 및 화학식 (RfSO2)3C-을 갖는 메타이드 음이온으로 구성된 군에서 선택된 음이온 및 디아릴요오도늄 양이온을 함유하는 피복 조성물을 경화시킴으써 형성되는 것인 피복된 광학 섬유.The method of claim 4 wherein in said polymer coating is hexafluoro-antimonate and the general formula (R f SO 2) 3 C - anions and the diaryl selected from the group consisting of methide anion having an iodo a coating composition containing a cation The coated optical fiber formed by curing. 광학 섬유 코어,Fiber optic core, 상기 광학 섬유 코어 상에 클래딩되어 실리카 클래드 코어를 제공하는 실리카 및Silica clad on the optical fiber core to provide a silica clad core and 광개시제를 함유하는 광경화성 조성물을 액틴계 조사에 노출시킴으로써 상기 클래딩에 적용되는 영구적 중합체 피복을 포함하고, A permanent polymer coating applied to the cladding by exposing the photocurable composition containing the photoinitiator to actin based irradiation, 120 미크론 내지 150 미크론의 직경을 가지며,Has a diameter of 120 microns to 150 microns, 49.2 x 103 kg/cm2 내지 63.3 x 103 kg/cm2 사이의 동력학적 피로 측정에 대하여 85% 이상의 상대적 빈도수 분포를 갖는,With a relative frequency distribution of at least 85% for kinetic fatigue measurements between 49.2 x 10 3 kg / cm 2 and 63.3 x 10 3 kg / cm 2 , GGP 광학 섬유.GGP optical fiber. 제 6 항에 있어서, 상기 영구적 중합체 피복이 10 미크론 내지 25 미크론의 두께를 갖는 것인 GGP 광학 섬유.The GGP optical fiber of claim 6, wherein the permanent polymer coating has a thickness of 10 microns to 25 microns. 제 6 항에 있어서, 상기 광개시제가 헥사플루오로안티몬산염 및 화학식 (RfSO2)3C-을 갖는 메타이드 음이온으로 구성된 군에서 선택된 음이온 및 디아릴요오도늄 양이온을 갖는 디아릴 요오도늄 염을 포함하는 것인 GGP 광학 섬유.7. The aryl iodonium according to claim 6, wherein the photoinitiator has an anion selected from the group consisting of hexafluoroantimonate and a metaide anion having the formula (R f SO 2 ) 3 C - and a diaryliodonium cation. GGP optical fiber comprising a salt.
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