KR20120063504A

KR20120063504A - 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하는 방법

Info

Publication number: KR20120063504A
Application number: KR1020127008622A
Authority: KR
Inventors: 시아오송 우; 스티븐 로버트 슈미드; 티모시 에드워드 비숍; 존 먼로 짐머만; 웬델 웨인 카트론; 에드워드 조셉 머피; 프래틱 샤; 마가렛 브럼
Original assignee: 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-06-15
Also published as: KR20120066679A; JP2014095923A; US8731366B2; JP5691066B2; KR101450413B1; EP2484647A1; RU2013132675A; KR101494058B1; BR112012007660A2; KR101395483B1; US20140064692A1; RU2012112926A; US20140079367A1; EP2479156A1; CN102548924B; CN103755130A; RU2013132679A; RU2539444C1; KR20120066678A; RU2013132677A

Abstract

본원에서 청구된 발명의 제 1 양태는, 전기통신망에 사용되는 광섬유에 적용하기 위한 복사선-경화성 슈퍼코팅의 배합 방법이다. 복사선-경화성 슈퍼코팅의 배합 방법에 유용한 다층 필름 드로우다운 방법도 기재되고 청구된다. 구체적인 복사선-경화성 슈퍼코팅으로 코팅된 단일모드 광섬유도 기재되고 청구된다.

Description

다층 필름 드로우다운 방법{MULTI-LAYER FILM DRAWDOWN METHOD}

본 발명은 다층 필름 드로우다운 방법에 관한 것이다.

관련 특허출원

본원은, 2009년 10월 9일자로 출원된 미국 가출원 제 61/272596 호, 2009년 10월 9일자로 출원된 미국 가출원 제 61/250329 호, 2009년 12월 17일자로 출원된 미국 가출원 제 61/287567 호 및 2010년 7월 13일자로 출원된 미국 가출원 제 61/363965 호를 우선권으로 주장하며, 상기 가출원 모두를 본원에 참고로 인용한다.

광섬유는 그의 길이를 따라 광을 수송하는 유리섬유이다. 광섬유는, 다른 형태의 통신 수단에 비해 보다 장거리 및 보다 높은 대역폭(데이타 속도)에서의 전송을 허용하는 섬유-광학 통신(fiber-optic communications)에서 폭넓게 사용되고 있다. 섬유가 금속 와이어 대신 사용되며, 그 이유는, 신호가 덜 손실되면서 섬유를 따라 이동하고 섬유가 전자기 간섭의 영향을 받지 않기 때문이다.

광은, 내부 전반사에 의해 광섬유의 핵 내에 머문다. 이는, 섬유가 도파관으로서 작용하도록 한다. 많은 전파 경로 또는 횡방향 모드를 지원하는 섬유는 다중-모드 섬유(multi-mode fibers; MMF)로 지칭되고, 단일-모드만을 지원할 수 있는 섬유는 단일-모드 섬유(single-mode fibers; SMF)로 지칭된다. MMF는 일반적으로 보다 큰 핵 직경을 갖고, 단거리 통신 회선이나 높은 파워가 전송되어야만 하는 용도에 사용된다. SMF는 550미터(1,800피트)보다 긴 대부분의 통신 회선에 사용된다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 전송 손실(transmission loss)로 공지된 섬유-광학 감쇠는, 전송 매체를 통해 이동하는 거리에 대한 광속(light beam)(또는 신호) 세기의 감소로서 정의된다. 광섬유내 감쇠 손실 계수는 일반적으로 킬로미터 당 데시벨(약어로 dB/km)의 단위로 보고된다.

감쇠는 장거리에 걸친 디지털 신호의 전송을 제한하는 중요한 인자이다. 따라서, 감쇠를 제안하고 광학 신호의 증폭을 최대화하도록 많은 연구가 수행되어 왔다. 실험적인 연구는, 광섬유내 감쇠가 주로 산란 및 흡수에 의해 유발됨을 보여주었다.

1965년에, 챨스 케이. 카오(Charles K. Kao)("광학 통신을 위한 섬유내 광의 전송과 관련된 획기적인 성취"에 대해 물리학 분야에서 2009년에 노벨상을 수상한 3명 중 한명) 및 브리티쉬 컴퍼니 스탠다드 텔레폰 앤드 케이블(British company Standard Telephones and Cables; STC))의 조지 에이. 호크함(George A. Hockham)은, 광섬유내 감쇠를 20 dB/km 미만으로 낮춰야만 광섬유가 통신을 위한 실용적인 매체가 될 수 있다는 아이디어를 촉진시킨 최초의 인물이다. 이들은, 그 당시에 이용가능한 섬유내 감쇠가 기본적인 물리적 영향(예컨대, 산란)보다는 제거될 수 있는 불순물에 의해 야기됨을 제안하였다. 20 dB/km 이하의 결정적인 감쇠 수준은, 최초로 1970년에 미국 유리 메이커인 코닝 글래스 웍스(Corning Glass Works, 현재 코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)) 직원인, 연구원 로버트 디. 모러(Robert D. Maurer), 도날드 케크(Donald Keck), 피터 씨. 슐츠(Peter C. Schultz), 및 프랭크 지머(Frank Zimar)에 의해 달성되었다. 이들은 티타늄으로 실리카 유리를 도핑함으로써 17 dB/km 감쇠를 갖는 섬유를 보여주었다. 몇 년 후, 이들은 코어 도판트로서 게르마늄 다이옥사이드를 사용하여 단지 4 dB/km 감쇠를 갖는 섬유를 제조하였다. 이러한 낮은 감쇠의 달성으로 광섬유 전기통신이 도입되고 인터넷이 가능해졌다.

2000년 1월 11일자로 허여된 미국특허 제 6,014,488 호 전체를 본원에 참고로 인용한다.

마이크로벤드는, 수 마이크로미터의 국소 축방향 변위 및 수 밀리미터의 공간 파장을 갖는 광섬유내 뾰족하지만 미세한 만곡부이다. 마이크로벤드는 열적 스트레스 및/또는 기계적 횡압에 의해 유도될 수 있다. 마이크로벤드가 존재하는 경우, 이는 코팅된 광섬유의 신호 전송능을 감쇠시킨다. 따라서, 전기통신망의 성공을 위해, 각각의 전기통신 시스템이 광섬유에 대한 감쇠 허용 증가량에 대한 한계를 가지며 이러한 한계에 도달하는 것을 피하기 위해 마이크로벤딩을 전체적으로 감소시키고자 한다는 점이 공지되어 있으며, 그 이유는, 마이크로벤딩 감소가 감쇠 증가를 감소시키기 때문이다.

광섬유 코팅 기술의 개발을 위한 중요한 구동력 중 하나는, 영상(video)에 대한 증가된 사용자 요구이다. 광섬유 코팅의 현존하는 기술의 경우, 2G 네트워크 적용이 충분하다. 그러나, 미래의 네트워크, 예를 들어 3G, 4G, 및 IPTV, 고화질 텔레비전(HDTV), 화상 회의 및 기타 높은 대역폭 적용례는, 광섬유 성능에 대한 보다 높은 요구사항들을 부과하여, 광섬유 코팅의 성능에 대한 요구사항은 보다 높아질 것이다.

인터넷에 대한 영상 용도의 많은 요구를 충족시키기 위해서, 차세대 전기통신망는, 보다 더 큰 용량, 보다 장거리 및 보다 넓은 스펙트럼 영역의 전송에 대한 지원을 요구하며, 광섬유의 현 세대인 G652의 성능은 장기간 직선 정렬의 유틸리티를 위해 개발되어서, G562는 파이버 투 더 홈(Fiber to the Home; FTTH) 과제에 대한 요구사항을 충족시키기에는 적당하지 않다.

통신 신호의 광학적 수송이 가정 및 MDU(다세대 거주 시설)까지 도달함에 따라, 광 유리 섬유는 보다 센 벤딩에 직면하게 되며, 이는 광섬유 제조사들이 G657 마이크로벤딩 내성 섬유를 제공할 것을 요구한다. 동시에, 대역폭에 대한 증가하는 요구사항은, 배치된 네트워크내 마진율(available margin)에 부담을 주고 있다.

광섬유용 복사선-경화성인 드솔라이트 복사선-경화성 슈퍼코팅(DeSolite Radiation curable Supercoating; 상표)(디에스엠 아이피 어세츠 비.브이(DSM IP Assets B.V.)의 상표)의 1세대는, 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226916 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955935 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 10월 23일자로 제 US 20080241535 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955838 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226912 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955547 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226914 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955614 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226913 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955604 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 25일자로 제 US 20080233397 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955721 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고, 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226911 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955525 호; 2007년 12월 13일자로 출원되고, 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226915 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955628 호; 및 2007년 12월 13일자로 출원되고 2008년 9월 19일자로 제 US 20080226909 호로 공개된 미국 특허출원 제 11/955604 호에 기술되고 주장되고 있으며, 상기 출원들 전체를 본원에 참고로 인용한다.

2007년 12월 13일자로 출원되고, 2009년 9월 18일자로 미국 특허 공개공보 제 20080226909 호로 공개되고, 제목이 "광섬유용 D1381 복사선-경화성 슈퍼코팅"을 제목으로 하는 미국 특허출원 제 11/955541 호는, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 하기와 같이 기술 및 주장한다:

광섬유를 코팅하기에 적합한 슈퍼코팅으로서,

상기 슈퍼코팅이 2개 이상의 층들을 포함하되, 여기서 제 1 층은 광섬유의 외면과 접촉하는 1차 코팅이고, 제 2 층은, 상기 1차 코팅의 외면과 접촉하는 2차 코팅이고,

광섬유 상의 경화된 1차 코팅은, 초기 경화 후 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 한달 에이징 후에,

A) 약 84% 내지 약 99%의 %RAU;

B) 약 0.15 MPa 내지 약 0.60 MPa의 인-시튜 모듈러스(in-situ modulus); 및

C) 약 -25℃ 내지 약 -55℃의 튜브 Tg

를 갖고,

여기서 광섬유 상의 경화된 2차 코팅은 초기 경화 후 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 한달 에이징 후에,

A) 약 80% 내지 약 98%의 %RAU;

B) 약 0.60 GPa 내지 약 1.90 GPa의 인-시튜 모듈러스; 및

C) 약 50℃ 내지 약 80℃의 튜브 Tg

를 갖는다.

디에스엠 드소테크(DSM Desotech)에 의한 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅인 드솔라이트 슈퍼코팅(상표) 라인의 최근 런칭으로(www. Supercoating.com 참조), 슈퍼코팅의 사용은 광섬유의 마이크로벤딩 특성에 큰 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보고되었다. 따라서, 슈퍼코팅을 사용하면, 광섬유내 마이크로벤딩의 양을 감소시키는 것으로 공지되어 있고, 마이크로벤딩의 양을 감소시키면, 전기통신망내 감쇠양을 감소시킨다.

증가하는 광대역에 대한 요구가 인터넷 및 최근 전기통신 장비에서 발달됨에 따라, 감쇠-내성인 광섬유에 대한 요구도 증가할 것이다. 따라서, 복사선-경화성 슈퍼코팅에 대한 요구는 증가될 것이다. 감쇠-내성 광섬유 및 복사선-경화성 슈퍼코팅에 대한 요구가 증가함에 따라, 광섬유에 대한 복사선-경화성 슈퍼코팅을 선택 및 배합하기 위한 방법을 보유하는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본원에서 주장된 발명의 제 1 양태는, 전기통신망에 사용되는 광섬유에 적용하기 위한 복사선-경화성 슈퍼코팅의 배합 방법에 관한 것으로, 상기 슈퍼코팅은 2개 이상의 층들을 포함하되, 여기서 제 1 층은 광섬유의 외면과 접촉하는 1차 코팅이고, 제 2 층은 상기 1차 코팅의 외면과 접촉하는 2차 코팅이고,

광섬유 상의 경화된 1차 코팅은 초기 경화 후 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 적어도 한달 에이징 후에,

1) 약 84% 내지 약 99%의 %RAU;

2) 약 0.15 MPa 내지 약 0.60 MPa의 인-시튜 모듈러스; 및

3) 약 -25℃ 내지 약 -55℃의 튜브 Tg

를 갖고,

여기서 광섬유 상의 경화된 2차 코팅은 초기 경화 후 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 적어도 한달 에이징 후에,

4) 약 80% 내지 약 98%의 %RAU;

5) 약 0.060 GPa 내지 약 1.90 GPa의 인-시튜 모듈러스; 및

6) 약 50℃ 내지 약 80℃의 튜브 Tg

를 갖고,

상기 방법은,

a) 광섬유가 설치될 전기통신망를 위한 감쇠 요구사항에서의 최대 허용가능 증가분을 결정하는 단계;

b) i) 광섬유에 사용될 유리의 유형을 선택하고, ii) 슈퍼코팅의 1차 코팅 위에 슈퍼코팅의 2차 코팅을 웨트-온-드라이(wet-on-dry) 또는 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 중 어느 방식으로 적용할지를 결정하고, iii) 광섬유 상의 슈퍼코팅을 경화시키는데 사용되는 연신탑(draw tower) 생산 라인을 따라 위치되는 광의 유형, 개수 및 위치를 선택하고, iv) 슈퍼코팅이 적용될 라인 속도를 선택함을 포함하는, 슈퍼코팅의 현장 적용 환경(field application environment)을 결정하는 단계;

c) 미경화된 액체 상태로 1차 코팅 조성물을 배합하는 단계;

d) 미경화된 액체 상태로 2차 코팅 조성물을 배합하는 단계;

e) 도 2, 3 및 4에서 도시한 바와 같이, 3차원 레이스화 방법(three-dimensional laced methodology)을 사용하여, i) 슈퍼코팅의 1차 코팅 및 2차 코팅을 시험하여, 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6이 달성되는지 여부를 결정하되, 만약 슈퍼코팅 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성되면, 하기 단계 f)로 진행하고; 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성되지 않으면, 슈퍼코팅의 1차 코팅 또는 2차 코팅 중 하나 또는 둘다를 재배합하여 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성될 때까지 하기 단계 ii)를 반복하고, 그다음, ii) 다른 배합물에 대해 및 모든 슈퍼코팅 파라미터 1) 내지 6)에 대해 각각의 배합물의 변화를 평가함으로써, 슈퍼코팅의 1차 코팅 및 2차 코팅의 재배합의 완전성을 확인하는 단계; 및

f) 상기 단계 e)의 i) 내지 ii)의 결과를 이용하여, 코팅된 광섬유의 감쇠의 최대 허용가능 증가분을 달성하기 위한 슈퍼코팅의 선택을 마무리하는 단계

를 포함한다.

본원에서 주장하는 발명의 제 2 양태는, 제 1 양태의 방법에 관한 것으로, 여기서 3차원 레이스화 방법은, 복합체인 복사선-경화성 슈퍼코팅의 접합된 1차 코팅층과 2차 코팅층을 평가하기 위한 다층 필름 드로우다운 방법(Multi-Layer Film drawdown method)의 사용을 포함한다.

본원에서 주장하는 발명의 제 3 양태는,

a) 시험용 기판을 선택하는 단계;

b) 한정된(defined) 두께의 드로우다운 바(drawdown bar)를 사용하여 기판에 1차 코팅을 적용하는 단계;

c) 선택적으로 상기 1차 코팅을 경화시키는 단계;

d) 한정된 두께의 드로우다운 바를 사용하여 상기 1차 코팅에 2차 코팅을 적용하되, 여기서 2차 코팅을 적용하는 드로우다운 바의 한정된 두께가 상기 1차 코팅을 적용하기 위해서 사용된 드로우다운 바의 한정된 두께보다 큰, 단계;

e) 1차 및 2차 코팅 둘다를 접합된 복합 필름으로 경화시키기에 충분하도록 다층 필름에 복사선을 적용하는 단계;

f) 상기 기판으로부터 상기 필름을 제거하는 단계; 및

g) 경화된 필름의 기능 특성들을 평가하는 단계

를 포함하는 다층 필름 드로우다운 방법에 관한 것이다.

본원에서 주장하는 발명의 제 4 양태는, 슈퍼코팅으로 코팅된 단일-모드 광섬유에 관한 것으로, 여기서 상기 슈퍼코팅은 1차 코팅층과 2차 코팅층을 포함하고, 여기서 상기 1차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 1PA2, 1PB3, 1PC1, 1PD5, 2알파, 및 2베타의 배합물들로 구성된 군 중에서 선택되고; 제 2 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 2SA4, 2SB3, 3SA1 및 5SA1의 배합물들로 구성된 군 중에서 선택된다.

본원에서 주장하는 발명의 제 5 양태는, 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 포함하는 복사선-경화성 코팅으로 코팅된 다중-모드 광섬유에 관한 것으로, 여기서 1차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 1PD5의 배합물로 구성된 군 중에서 선택되고; 2차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 2SA4, 2SB3, 3SA1 및 5SA1의 배합물로 구성된 군 중에서 선택된다.

도 1은, 광섬유 코팅을 위한 전형적인 배합이 어떻게 수행되었는지에 대한 배합 다이어그램의 시간순서적(historical)-설명의 다이어그램이다(종래의 기술을 도시한 것임). 이는 비교예이지, 본원에서 주장하는 발명의 실시예는 아니다.
도 2는, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하기 위한 3차원 레이스화 방법을 설명하는 제 1 실시양태이다.
도 3은, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하기 위한 3차원 레이스화 방법을 설명하는 제 2 실시양태이다.
도 4는, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하기 위한 3차원 레이스화 방법을 설명하는 제 3 실시양태이다.
도 5는, 다층 필름 드로우다운 방법의 결과를 도시한 것으로, 이는, 슈퍼코팅의 1차 필름을 1.5 밀 바로 드로우다운하고, 그다음 갈색 층으로서 관찰되는 슈퍼코팅의 2차 층의 후보물질을 3밀 바로 1차 층 위에 드로우다운하고, 그다음 전체 판을 경화시킨 것의 칼라 사진을 도시한다.
도 6은, 서로의 상부(top)에 놓인 2개씩의 2개의 세트에 대해 상응하는 외관을 갖는 4개의 스펙트럼들을 도시한, "모든" 스펙트럼이다.
도 7은, 단지 착색된 2차 부분, 및 이중 드로우다운 부분 중 상부를 도시한 "갈색" 스펙트럼이다. 2개의 스펙트럼들은 꽤 잘 부합된다.
도 8은, 이중 층의 유리측을 나타내는 "실시예 1PC1로부터의 슈퍼코팅 1차 층에 대한" 스펙트럼이며, 여기서 단일 3밀 실시예 1PC1 슈퍼코팅은 유리측에 드로우다운되어 있다. 다시, 스펙트럼은 꽤 잘 부합된다.
도 9는, 1차 PMoct 슈퍼코팅 후보물질의 드로운다운된 평평한 필름의 DMA 플롯으로서, 이는 본원에서 주장한 시험 방법의 비교예이지, 실시예가 아니다.
도 10은, 2차 PMoct 슈퍼코팅 후보물질의 드로우다운된 평평한 필름의 DMA 플롯으로서, 이는 본원에서 주장한 시험 방법의 비교예이지, 실시예가 아니다.
도 11은, 연신탑 시뮬레이터를 사용함으로써 와이어 위에 놓인, 1차 PMoct 슈퍼코팅 위의 2차 PMoct 슈퍼코팅 후보물질의 튜브의 DMA 플롯으로서, 이는 본원에서 주장한 시험 방법의 비교예이지, 실시예가 아니다.
도 12는 웨트-온-웨트(약어로 W-O-W)로 적용된 PMoct 2차 층(실시예 2SB3)으로 덮힌 PMoct 1차 층(실시예 1PB3)의 복합 층의 동적 기계적 분석(Dynamic Mechanical Analysis; "DMA") 플롯이다.
도 13은, 웨트-온-드라이(약어로 W-O-D)로 적용된 PMoct 2차 층(실시예 2SB3)으로 덮힌 PMoct 1차 층(실시예 1PB3)의 복합 층의 DMA 플롯이다.

본원에서 주장한 발명의 제 1 양태는, 전기통신망에 사용되는 광섬유에 적용하기 위한 복사선-경화성 슈퍼코팅의 배합 방법에 관한 것으로, 여기서 상기 슈퍼코팅은 2개 이상의 층들을 포함하되, 여기서 제 1 층은 광섬유의 외면과 접촉하는 1차 코팅이고, 제 2 층은, 1차 코팅의 바깥층 표면과 접촉하는 2차 코팅이고,

1) 약 84% 내지 약 99%의 %RAU;

2) 약 0.15 MPa 내지 약 0.60 MPa의 인-시튜 모듈러스; 및

3) 약 -25℃ 내지 약 -55℃의 튜브 Tg

를 갖고,

4) 약 80% 내지 약 98%의 %RAU;

5) 약 0.060 GPa 내지 약 1.90 GPa의 인-시튜 모듈러스; 및

6) 약 50℃ 내지 약 80℃의 튜브 Tg

를 갖고,

상기 방법은,

b) i) 광섬유에 사용될 유리의 유형을 선택하고, ii) 슈퍼코팅의 1차 코팅 위에 슈퍼코팅의 2차 코팅을 웨트-온-드라이 또는 웨트-온-웨트 중 어느 방식으로 도포할지를 결정하고, iii) 광섬유 상의 슈퍼코팅을 경화시키는데 사용되는 연신탑 생산 라인을 따라 위치되는 광의 유형, 개수 및 위치를 선택하고, iv) 슈퍼코팅이 적용될 라인 속도를 선택함을 포함하는, 슈퍼코팅의 현장 적용 환경을 결정하는 단계;

c) 미경화된 액체 상태로 1차 코팅 조성물을 배합하는 단계;

d) 미경화된 액체 상태로 2차 코팅 조성물을 배합하는 단계;

e) 도 2, 3 및 4에서 도시한 바와 같이, 3차원 레이스화 방법을 사용하여, i) 슈퍼코팅의 1차 코팅 및 2차 코팅을 시험하여, 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6이 달성되는지 여부를 결정하되, 만약 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성되면, 하기 단계 f)로 진행하고; 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성되지 않으면, 슈퍼코팅의 1차 코팅 또는 2차 코팅 중 하나 또는 둘다를 재배합하여 슈퍼코팅 파라미터 1 내지 6 중 각각 및 모든 사항이 달성될 때까지 하기 단계 ii)를 반복하고, 그다음, ii) 다른 배합물에 대해 및 모든 슈퍼코팅 파라미터 1) 내지 6)에 대해 각각의 배합물의 변화를 평가함으로써, 슈퍼코팅의 1차 코팅 및 2차 코팅의 재배합의 완전성을 확인하는 단계; 및

를 포함한다.

상기 방법의 제 1 단계는, 광섬유가 설치될 전기통신망에 대한 감쇠의 최대 허용가능 증가분 요구사항을 결정하는 것이다. 전기통신망에 대한 감쇠 요구사항의 결정은, 광섬유 네트워크를 위한 디자인 기준을 포함한다. 디자인에서의 일부 고려사항은, 얼마나 많은 네트워크가 단일-모드 광섬유의 파이버 투 더 홈(약어로 FTTH) 시설인지에 비해, 얼마나 많은 네트워크가 다중-모드 광섬유의 직선 시설인지에 대한 이해를 포함한다. 광섬유 네트워크의 디자인에 관한 분야에서 당분야의 숙련자들에게 공지된 광섬유 네트워크에 대한 많은 다른 디자인 기준이 있다.

광섬유 네트워크의 디자인에서의 구체적인 고려사항은 하기 사항들을 포함한다:

전통적인 직선 광섬유 장거리 네트워크와는 대조적으로, FTTH 적용례는 적어도 3개의 파장인

1310nm(데이타/보이스 업스트림)

1490nm(데이타/보이스 다운스트림)

1550nm(비디오 신호)

에서 작동해야만 한다는 점이 현재 공지되어 있다.

전통적인 광섬유 네트워크는 1310nm 내지 1550nm 사이의 기준 단일-모드 파장을 사용하였고, 상기 시스템의 시험을 위해서 1625 nm의 파장이 유용하다. 현재, 신호 전송을 위한 요구가 증가함에 따라, 미래의 광섬유 네트워크는 1310 nm, 1550 nm 및 1625 nm에서 실제 데이타-함유 신호를 전송할 수 있어야 할 것임이 예상된다. 3개의 모든 이러한 파장들을 전송할 수 있는 섬유를 포함한 광섬유 네트워크는 마크로벤딩 및 마이크로벤딩 둘다에 보다 취약한 것으로 공지되어 있다. 마이크로벤딩은 1625 nm 파장에서의 전송에 대해 보다 손상을 끼치는 것으로 공지되어 있다.

전기통신 산업에서의 감쇠에 대한 기준의 몇몇의 공급원이 있다. 하나인 이러한 기준 설정 기관은 전기통신 산업 연합회(The Telecommunications Industry Association; TIA)로서, 이는 기준 개발, 시황 제공, 공무 지침서, 광섬유와 광섬유-포함 네트워크의 증명, 및 전세계 환경 규범 준수와 관련된 충고와 같은 활동을 통해 세계적 정보 및 통신 기술(information and communications technology; ICT) 산업을 대표하는 선도하는 무역 연합회이다. TIA의 미국 기술 자문 기관(United States Technical Advisory Groups; USTAG)은 또한 국제 전자기술 위원회(International Electrotechnical Commission; IEC)와 같은 국제 기준-설정 활성에도 참여한다.

전기통신 산업에서 감쇠에 대한 기준의 또다른 공급원은 IEC이다. 국제 전자기술 위원회(IEC)는, 전기, 전자 및 관련 기술에 대한 국제 기준을 준비 및 발표하는 선도하는 세계적 기관이다. 이들은, 국제적인 입찰 견적서 및 계약서의 초안을 만들 때, 국가 기준을 위한 근거 및 참고로 작용한다.

텔코디아(Telcordia)는, 광섬유 매체 및 성분 분석 및 컨설팅 서비스를 제공하는 미국계 기업이다. 이는 또한 광섬유에 대한 포괄적인 요구사항에 대한 저서를 기술하고 보관한다.

모든 이러한 기관들은 광섬유 네트워크를 디자인하는 당분야의 숙련자들에 의해 사용되는 것으로 공공연하게 입수가능한 문헌들, 보고서들 및 기준들을 보유한다.

마이크로벤딩 감도에 대해 시험하기 위해 사용되는 방법은 IEC TR 62221, 제1판 10-2001에 기술되어 있다. dB/km의 감쇠 단위로 보고되는 마이크로벤딩 감도를 측정하기 위해 사용되는 4가지의 시험 방법이 현재 존재한다.

방법 A - 확장성 드럼은, 상기 드럼 표면 위로 고정된 조도의 물질로 확장성 드럼 주변을 최소의 장력으로 감을 수 있도록 적어도 400m의 섬유를 요구한다. 방법 B - 고정-직경 드럼은, 상기 드럼 표면 위로 고정된 조도의 물질로 고정-직경 드럼 주변을 3N 장력으로 감을 수 있도록 적어도 400m의 섬유를 요구한다. 방법 C - 와이어 메쉬는, 시험 중에 섬유에 와이어 메쉬(하중하)의 적용을 요구한다. 방법 D - 바스켓 위브(Basketweave)는, "바스켓 위브" 랩을 통과하여 고정된 직경의 드럼에 적용되도록 2.5km의 섬유를 요구한다.

이러한 4개의 시험 방법 중에, 단지 방법 D는 온도의 함수로서 섬유의 마이크로벤딩 감도를 측정하는 절차를 구체적으로 기술하고, 넓은 온도 영역에서의 마이크로벤딩 감도를 제공하고, 온도 사이클이 예를 들어 -60℃와 같은 저온을 포함해야 함을 제안한다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 시험 방법 D-바스켓위브를 사용하는 마이크로벤딩 감도는, 특정화된 파장 및 온도에서 dB/Km 단위로 언급될 것이다.

현재, 마이크로벤딩 감도를 시험하는데 사용되는 적어도 4가지의 상이한 유형의 시험법이 존재하며, 시험 결과는 dB/km의 감쇠 단위로 보고된다. 4가지의 구체적인 마이크로벤딩 감도 시험 방법은 IEC TR 62221, 제1판 10-2001에 기술되어 있다.

이들은 하기와 같다:

방법 A - 확장성 드럼은, 상기 드럼 표면 상에서, 고정된 조도(roughness)의 물질로 확장성 드럼 주변을 최소의 장력으로 감기 위해 적어도 400 m 이상의 섬유가 필요하다.

방법 B - 고정-직경 드럼은, 상기 드럼 표면 상에서, 고정된 조도의 물질로 고정-직경 드럼 주변을 3N 장력으로 감기 위해 적어도 400 m 이상의 섬유가 필요하다.

방법 C - 와이어 메쉬는, 시험 하에 와이어 메쉬(하중하)를 섬유에 적용하는 것이 필요하다.

방법 D - 바스켓위브(Basketweave)는, "바스켓위브" 랩을 통해, 고정-직경 드럼에 적용하기 위해 2.5 km의 섬유가 필요하다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 방법 D로 측정된 마이크로벤딩 감도가 논의될 것이고, 구체화된 파장 및 온도에서, dB/Km 수의 측면에서 언급될 감쇠 단위로 보고될 것이다. 어떠한 마이크로벤딩 감도가 제공되든지, 제공된 수치는 소정의 전기통신망에서 광섬유에 대해 허용되는, 최대 허용가능 감쇠 증가분임이 이해된다.

산업상, 전기통신망내 광섬유가 -60℃ 정도의 저온에 일상적으로 노출될 것 같지는 않을 것으로 이해된다. 그러나, 최근 중국에서의 현장 고장 이후에, 약 25℃인 상온에서의 전기통신망내 광섬유에 대한 마이크로벤딩 감도에 대한 사양을 갖는 것이, 장기간 동안 온도가 어느점(0℃ 또는 32℉) 미만인 겨울동안 "다크 화이버(dark fiber)" 발달로부터 전기통신망를 보호하기에 충분하지 않다는 이해가 시작되었다.

출원인은, IEC 절차 마다 기준선으로부터의 감쇠 변화로서 마이크로벤딩 감도를 보고하기로 선택하였다: 이 절차는 특정 파장 및 -60℃의 온도에서 보고되는 감쇠의 변화를 보고할 것을 요구한다. 출원인들은 이러한 극단적인 온도 조건에서의 마이크로벤딩 감도 데이타의 보고가, 현장내 코팅된 광섬유의 마이크로벤딩 감도에 대한 "최악의 시나리오"의 하나의 유형의 가능성을 제공할 것으로 믿는다.

-60℃ 수준에서의 광섬유의 마이크로벤딩 감도 특성들이 허용가능하다면, 동일한 수준의 기계적 스트레스를 가정하는, 상온에서의 광섬유의 성능도 허용가능할 것이라는 가정이 합리적일 것이라는 것이, 출원인의 입장이다.

이러한 논점 이외에, 상온에서의 마이크로벤딩 감도 시험시, 기준물질로 코팅된 광섬유와, "비-슈퍼코팅" 코팅 사이의 마이크로벤딩 감도 차이를 확인하는 것이 가능하거나 또는 가능하지 않을 수 있는데, 이는 슈퍼코팅 또는 비-슈퍼코팅 중 어느 것도 상온에서의 1차 코팅층의 경우 그의 유리 전이 온도(Tg) 부근의 근처 어디도 아니기 때문이다.

기준 "비-슈퍼코팅"으로 코팅된 광섬유와 슈퍼코팅으로 코팅된 광섬유 사이의 차이는, 극도로 저온에서의 마이크로벤딩 감도 시험으로 나타나는데, 그 이유는 기준 "비-슈퍼코팅" 1차 층이 극도의 저온에서 그의 유리 전이 온도를 넘어가서, 고무형 상태로부터 유리 상태로 전이되기 때문이다. 유리 상태인 광섬유 코팅의 1차 층을 갖는 것은, 마이크로벤딩 감도의 증가를 유발하는 것으로 공지되어 있다. 대조적으로, 슈퍼코팅의 1차 층의 Tg는 보다 낮고 따라서 슈퍼코팅의 1차 층은 마이크로벤딩 감도에 대해 보다 우수한 고무형 상으로 남아있다.

광섬유용 기준 "비-복사선-경화성 슈퍼코팅"과 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅의 차이를 설명하는 또다른 방법은, 1차 코팅층에서의 완전히 경화된 낮은 모듈러스의 낮은 Tg 코팅과, 슈퍼코팅의 2차 코팅층내 완전히 경화된, 높은 모듈러스의 높은 Tg 코팅의 조합이 극단적인 온도 또는 기계적 스트레스 중 하나의 스트레스 하에서 또는 온도 및 기계적 스트레스 둘다의 스트레스 하에서 허용가능한 성능을 유도한다는 것이며, 이때 허용가능한 성능은, 보고된 감쇠의 허용가능 증가분을 갖는 섬유에 반영되는 마이크로벤딩 감도의 하한치에 의해 측정된다.

현재 실무에서, 전기통신망는 일반적으로, 광섬유에 1310nm 및 상온에서 공지된 최대 감쇠가 제공되는 것을 요구하는 것으로 이해된다. 이러한 감쇠의 최대 허용가능 수준은 전기통신망에 대한 디자인 기준 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.

복사선-경화성 슈퍼코팅으로 코팅된 광섬유의 경우, 3개의 개별적인 파장 및 매우 낮은(-60℃) 온도에서 마이크로벤딩 감도를 보고하는 것이 가능하고 바람직하다. 그다음, 이러한 데이타는 네트워크 디자이너가 한계치를 이해하는데 사용될 수 있고, 상기 네트워크의 고장 모드를 예측할 수 있다. 출원인의 입장은, 기준 "비-슈퍼코팅"으로 코팅된 광섬유를 함유하는 네트워크는, 복사선-경화성 슈퍼코팅으로 코팅된 광섬유를 함유하는 네트워크보다 온도 극한 및 기계적 힘의 케이블 환경으로부터 동반되는 스트레스에 대해 다소 덜 내성을 가질 것이라는 점이다. 또다른 인자는, 광섬유를 코팅하기 위해서 복사선-경화성 슈퍼코팅을 사용하면 광섬유를 코팅하기 위해서 기준 "비-복사선-경화성 슈퍼코팅"을 사용하여 축조되는 것과 동일한 "안전 마진"을 요구하지 않으면서 디자인될 수 있도록 충분한 데이타를 전기통신망에 제공할 것이라고 여겨진다는 점이다.

상기 공정의 다음 단계는, 광섬유가 설치될 전기통신망를 위한 슈퍼코팅 요구사항의 현장 적용 환경을 결정하는 것이다. 현장 적용 환경은, 하기의 4가지 인자에 대한 이해를 포함한다:

i) 광섬유에 사용되는 유리의 유형,

ii) 슈퍼코팅의 1차 코팅 위에 슈퍼코팅의 2차 코팅을 웨트-온-드라이 또는 웨트-온-웨트 중 어느 방식으로 도포할지,

iii) 광섬유 상의 슈퍼코팅을 경화시키는데 사용되는 연신탑 생산 라인을 따라 위치되는 광의 유형, 개수 및 위치,

iv) 슈퍼코팅이 적용될 라인 속도.

요소 i)과 관련하여: 광섬유는, 장거리 직선 케이블 시설용 기준 등급을 갖는 것으로 알려져 있다. 최근에 다양한 등급의 "내굽힘성"광섬유가 광섬유 공급처, 예를 들어 코닝(Corning), 드라카(Draka), OFS, YOFC 및 다른 공급처에서 개발되어 왔다. 이러한 내굽힘성 광섬유가, 파이버 투 노드(Fiber to the Node) 및 파이버 투 더 홈(FTTH) 적용례에 배치된다.

기준 등급 및 마이크로벤드 내성 광섬유에 대한 세부사항은 공급처 소유의 문헌 및 웹사이트로부터 입수가능하다.

현재 시판중으로 구입가능한 광섬유로는, 코닝(Corning, 등록상표), 인피니코르(InfiniCor, 등록상표) 광섬유, 코닝(등록상표) 클리어커브(ClearCurve, 등록상표) OM2/OM3/OM4 다중모드 광섬유, 코닝(등록상표) 클리어커브(등록상표) 단일모드 광섬유, 코닝(등록상표) SMF-28e(등록상표) XB 광섬유, 코닝(등록상표) SMF-28(등록상표) ULL 광섬유, 코닝(등록상표) LEAF(등록상표) 광섬유, 코닝 배스케이드(Vascade, 등록상표) 광섬유 및 코닝(등록상표) 특수 섬유, 드라카 벤드브라이트 단일모드(BB), 드라카 테라라이트 단일모드(TM), 드라카 테라라이트 울트라 단일모드 (TU), 드라카 벤드브라이트-XS(BX), 드라카 어드핸스드 단일모드, 드라카 NZDSF-LA 단일모드(LA), OFS 올웨이브(AllWave, 등록상표) 제로 워터 피크(Zero Water Peak; ZWP) 및 새롭게 소개된 OFS 올웨이브 FLEX EWP 섬유, OFS 레이저웨이브(LaserWave, 등록상표) 섬유, OFS 액세스 어드밴티지(ADVANTAGE, 상표) 시스템을 포함한다. OFS HCS(등록상표), OFS 화이버와이어(FiberWire, 등록상표), 및 OFS 파이로코트(PYROCOAT, 등록상표) 브렌드 테크놀로지, YOFC 하이밴드 GIMM 섬유, YOFC 하이 템퍼러쳐 화이버(High Temperature Fibre, HTF) 시리즈, YOFC 하이밴드 그레이디드-인덱스 다중모드 광섬유(50/125 & 62.5/125 ㎛) 및 기타를 포함한다.

전형적으로 직선 적용례에 배치되는 섬유는, FTTX 및 FTTH 적용례에 배치될 섬유에 비해 적은 스트레스 및 적은 마이크로벤딩을 경험한다. 따라서, FTTX 및 FTTH 적용례를 위해 섬유에 적용될 복사선-경화성 슈퍼코팅의 선택은, FTTX 및 FTTH 광섬유의 성능에 있어서 중요하다. 따라서, 코팅될 광섬유가 FTTX 및 FTTH 적용례를 위해 디자인될 때마다, 슈퍼코팅은 마이크로벤딩에 대해 매우 내성이어야만 한다.

슈퍼코팅을 배합하는데 있어서 특이사항은, 6가지의 요구 특성들을 달성하기 위한 배합 요구사항들 중 얼마나 많은 것이 광섬유의 코팅의 기계적 양태에 좌우되는지 여부이다. 예를 들어, 슈퍼코팅으로 기준 등급의 광섬유를 코팅하고 목적하는 감쇠 특성들을 갖는 코팅된 광섬유를 수득하는 것이 가능하지만, 기준 "비-슈퍼코팅"으로 "내굽힘성" 프리미엄 등급의 광섬유를 코팅하여, 그 결과 감쇠의 시스템 요구 허용 수준을 달성하는 것에 대한 실패를 유도하는 허용불가 마이크로벤딩 감도를 갖는 코팅된 광섬유를 수득하는 것도 가능하다. 따라서, 목적하는 감쇠 특성들을 갖는 광섬유를 제조하기 위해서, 슈퍼코팅의 배합물 제조사들은 광섬유 생산 공정의 세부사항들에 대한 이해를 갖는 것이 바람직하고, 선택적으로는 필수적이다. 이러한 세부사항으로는, 유리의 유형, 가공 온도, 코팅 적용 주변의 대기, 라인 속도, 전형적으로 "경화 램프"로 기술되는 복사선 공급원의 유형; 가공 라인을 따라 존재하는 경화 램프의 위치와 개수; 및 1차 코팅 위에 2차 코팅이 웨트-온-웨트 또는 웨트-온-드라이 중 어느 방식으로 도포할지를 포함한다. 유리 가공과 관련된 이러한 유형의 기계적 양태는, 과거에는, 광섬유 코팅의 배합물 제조사들에게 흥미가 없었는데, 그 이유는 배합물 제조사는 광섬유 코팅에만 집중하고, 유리 제조사는 유리에만 집중했기 때문이다. 앞서 언급한 바와 같이, 유리의 가공과 관련된 적당한 양의 정보 없이, 기준 등급의 광섬유를 슈퍼코팅으로 코팅하고, 목적하는 마이크로벤딩 감도 특성들을 갖는 코팅된 광섬유를 수득하는 것이 가능하지만, "내굽힘성" 프리미엄 등급의 광섬유를, 기준 비-슈퍼코팅으로 코팅하고, 그 결과 목적하는 마이크로벤딩 감도 특성들이 없는 코팅된 광섬유를 수득하는 것도 가능하다.

요소 iii)인 광섬유 상의 슈퍼코팅을 경화시키기 위해 사용되는 연신탑 제조 라인을 따른 광의 유형, 개수 및 위치에 관해; 광섬유에 적용된 복사선-경화성 코팅을 경화시키기에 적합한 자외선을 방출하는 통상적인 자외선 수은 아크 램프의 사용은 공지되어 있다. 자외선 아크 램프는, 경화를 유발하는 자외선을 발생시키기 위해, 비활성 가스(예를 들어, 아르곤) 환경 내부에 놓인 수은을 여기하기 위해 전기 아크를 사용함으로써 광을 방출한다. 선택적으로, 불활성 가스 매질 내부에 수은 램프를 여기시켜 자외선을 발생시키기 위해서, 초음파 에너지도 사용할 수 있다. 본 특허출원 전반에 걸쳐서, 아크 여기되거나 초음파 여기된 수은 램프, 뿐만 아니라 이러한 수은 램프의 다양한 첨가물(철 금속, 갈륨, 등)의 개질된 형태도 수은 램프로서 인정된다. 통상적인 자외선 수은 아크 램프는, 광섬유용 복사선-경화성 코팅을 경화시키는 경우, "최신식"이다.

그러나, 복사선 공급원으로서 자외선 수은 램프를 사용하면, 부산물로서 오존의 발생 및 수은으로 인한 환경 문제를 비롯한 몇몇의 단점들이 문제시된다. 추가로, 수은 램프는 전형적으로 낮은 에너지 전환율을 갖고, 예열 시간을 요구하고, 작동시 열을 발생시키고, 발광 다이오드("LED")에 의해 발생되는 광에 비해 다량의 에너지를 소비한다.

복사선-경화성 슈퍼코팅의 경화시 어떠한 유형의 광이 사용되는지를 아는 것은 중요한 정보인데, 그 이유는 코팅이 휘발성 물질의 존재를 배제하도록 배합되지 않은 경우, 이러한 휘발성 물질이 여기되어 석영 튜브 표면에 침착되어 UV광이 유리 섬유 상의 액체 코팅을 조사하는 것을 차단하여, 고체로의 액체 코팅의 경화를 억제한다는 측면에서, 코팅된 광섬유의 생산에서, UV 수은 램프에 의해 발생하는 열이 액체 코팅에 부정적으로 영향을 미치기 때문이다.

자외선 수은 램프와는 대조적으로, 발광 다이오드(LED)는 광을 발생시키는 전기발광의 현상을 사용하는 반도체 소자이다. LED는, 전압이 인가되는 경우, 양의 정공이 음의 전자와 조합되면 발광할 수 있는 p-n 접합을 생성하는 불순물로 도핑된 반도체 물질로 구성된다. 발광된 광의 파장은, 반도체의 활성 영역에 사용되는 물질에 의해 결정된다. LED의 반도체에 사용된 전형적인 물질은, 예를 들어, 주기율표의 13(III)족 내지 15(V)족의 원소를 포함한다. 이러한 반도체는 III-V 반도체로서 지칭되고, 예를 들어 GaAs, GaP, GaAsP, AlGaAs, InGaAsP, AlGalnP 및 InGaN 반도체를 포함한다. LED에 사용된 반도체의 다른 예는 14(IV-IV 반도체) 및 12-16(II-VI) 족으로부터의 화합물이다. 물질의 선택은, 발광의 목적하는 파장, 성능 파라미터, 및 비용을 비롯한 여러 가지 인자들에 기초한다.

초기 LED는 적외선(IR) 복사선 및 낮은 세기의 적색광을 발광하는 비소화 갈륨(GaAs)을 사용하였다. 재료 과학에서의 진보는, 보다 높은 세기 및 보다 짧은 파장을 갖는 광(다른 색상의 가시광 및 UV광 포함)을 방출할 수 있는 LED의 개발을 유도하였다. 약 100nm의 최저치 내지 약 900nm의 최고치 중 임의의 지점의 파장의 광을 방출하는 LED를 만드는 것이 가능하다. 현재, 공지된 LED UV광 공급원은 약 300 내지 약 475 nm의 파장의 광을 방출하되, 365 nm, 390 nm 및 395 nm는 공통의 피크 스펙트럼 출력이다(문헌["Light-Emitting Diodes" by E. Fred Schubert, 2 ^nd Edition, E. Fred Schubert 2006, published by Cambridge University Press] 참조).

LED 램프는 경화 적용시 통상적인 수은 램프를 능가하는 이점을 제공한다. 예를 들어, LED 램프는 UV광을 발생시키기 위해 수은을 사용하지 않고, 전형적으로 수은 UV 아크 램프에 비해 덜 부피감이 있다. 추가로, LED 램프는, LED 램프의 낮은 에너지 소모로 인해 어떠한 예열 시간도 요구하지 않는 인스턴트 온/오프 공급원이다. LED 램프는 또한 보다 적은 열을 발생시키고, 보다 높은 에너지 전환 효율로, 보다 긴 램프 수명을 갖고, LED에 사용되는 반도체 물질의 선택에 의해 좌우되는 목적하는 파장의 광을 방출하는, 본질적으로 단색성이다.

몇몇의 제조사들은 상업적인 경화 적용례를 위한 LED 램프를 제공한다. 예를 들어, 포세온 테크놀로지(Phoseon Technology), 서밋 UV 호늘 UV 아메리카 인코포레이티드(Summit UV Honle UV America, Inc.), IST 메츠 게엠베하(IST Metz GmbH), 젠톤 인터내셔날 리미티드(Jenton International Ltd.), 루미오스 솔루션 리미티드(Lumios Solutions Ltd.), 솔리드 UV 인코포레이티드(Solid UV Inc.), 서울 옵토디바이스 캄파니 리미티드(Seoul Optodevice Co., Ltd), 스펙트로닉스 코포레이션(Spectronics Corporation), 루미너스 디바이스 인코포레이티드(Luminus Devices Inc.), 및 클리어스톤 테크놀로지(Clearstone Technologies)는 잉크-젯 프린팅 조성물, PVC 바닥 코팅 조성물, 금속 코팅 조성물, 플라스틱 코팅 조성물 및 부착제 조성물을 경화시키기 위한 LED 램프를 현재 제공하는 몇몇 제조사들이다.

요소 iv) 슈퍼코팅이 적용될 라인 속도와 관련하여: 제목이 "광섬유용 D 1381 복사선-경화성 슈퍼코팅"인, 2007년 12월 13일자로 미국 특허출원 제 11/955541호로 출원되고, 미국 특허 공개공보 제 20080226909 호로 2009년 9월 18일자로 공개된 문헌에서, 슈퍼코팅이 약 750미터/분 내지 약 2100미터/분의 라인 속도로 단일모드 광섬유에 적용될 수 있음이 언급되어 있다. 2010년 10월 8일자의 본 특허출원의 데이타와 같이, 2100미터/분 초과의 라인 속도로 단일-모드 광섬유를 인출하는 것이 가능한 지점까지 광섬유 산업이 현재 진보되었다. 또한, 2200미터/분 초과의 라인 속도로 단일모드 광섬유를 인출하는 것도 가능하다. 또한, 2300미터/분 초과의 라인 속도로 단일모드 광섬유를 인출하는 것도 가능하다. 이로서 한정하고자 하는 것은 아니지만, 2350미터/분 초과의 라인 속도로 단일모드 광섬유를 인출하는 것도 가능할 수 있는 것으로 고려된다. 이로서 한정하고자 하는 것은 아니지만, 2400미터/분 초과의 라인 속도로 단일모드 광섬유를 인출하는 것은 가능하지 않을 수 있다.

상기 공정의 다음 단계는, 복사선-경화성 슈퍼코팅 1차 층 및 2차 층을 평가함에 의한 후보물질 복사선-경화성 슈퍼코팅의 3차원 레이스화 방법 평가를 사용함을 포함한다. 시간순서적 광섬유용 1차 및 2차 코팅은, 배합의 2차원 다이아그램화 방식에 따라 배합 및 재배합되었다. 도 1은, 종래의 기술을 도시하는 것으로 광섬유 코팅을 위한 전형적인 배합이 어떻게 수행되는지에 대한 배합 다이아그램의 시간순서적 묘사의 다이아그램이다.

도 1에서, 의사결정도(10)는 광섬유 코팅을 배합하기 위한 2차원 종래 기술 접근법을 도시한다. 도 1에서, 바람직한 기능 특성 A는 원 A로 도시하고, 검토 포인트 B는, 광섬유 상의 관형 코팅 형태 또는 평평한 필름 형태인, 액체 광섬유 코팅 또는 경화된 코팅이 목적하는 기능 특성을 갖는지 여부를 결정하기 위한 시험을 나타낸다. 광섬유 코팅이 판단사항에 비해 바람직한 기능 특성을 갖는 경우, 분지도(tree)는 "yes"로 향하고 조사는 종료된다. 광섬유 코팅이 목적하는 기능 특성을 갖지 않는 경우, 배합물 제조사는 배합물에 대해 검토하고, 평행사변형 D에 의해 나타낸 바와 같이, 수행할 변화를 결정하고, 그다음 직사각형 C에서, 배합이 변한다. 기능 특성은, 검토 포인트 B에서 재시험되고, 목적하는 기능 특성이 수득되면, 조사는 종료된다. 목적하는 기능 특성이 수득되지 않으면, 의사결정 분지도는 상단으로 되돌아가고, 다음 가능한 배합이 결정될 때까지 배합물 제조사에 의한 또다른 재배합 옵셥이 고려되고, 그다음 배합을 변화시켜, 목적하는 기능 특성을 재시험한다.

코팅을 변화시키는 가능한 방식은, 표 1A, IB, 1C, 1D, 1E, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 1F, 2F, 1G, 2G, 1H, 2H, 1J, 및 2J에 의해 도시되어 있고, 상기 표는, 슈퍼코팅의 엄격한 기준을 충족시키는 광섬유 상의 1차 코팅층 및 2차 코팅층의 물리적 특성을 갖는 배합을 생성하는데 있어서, 광섬유용 1차 및 2차 복사선-경화성 코팅을 배합하기 위해서 사용되거나 사용되지 않을 수 있는 성분들에 대한 최신식의 이해를 요약하고 있다. 본원에 포함된 표들의 정보 이외에, 추가 정보는 허여된 특허, 특허 공개공보, 과학 논문 및 광섬유용 복사선-경화성 코팅의 분야의 숙련자들에게 일반적으로 공지된 다른 정보에서 발견될 수 있다.

[표 1A]

[표 1B]

[표 1C]

[표 1D]

[표 1E]

[표 2A]

[표 2B]

[표 2C]

[표 2D]

[표 2E]

[표 1F]

[표 2F]

[표 1G]

[표 2G]

[표 1H]

[표 2H]

[표 1J]

[표 2J]

도 1에 도시한 "2차원" 접근법과는 대조적으로, 도 2는, 단계 2가 광섬유용 슈퍼코팅을 배합하는 본원에서 주장한 발명 방법의 제 1 양태를 도시한다. 도 2는, 6개의 의사결정도(10, 20, 30, 40, 50 및 60)를 도시하고, 이들은 연결 레이스(307)에 의해 3차원 모델로 서로 연결되어 있다. 연결 레이스(307)는, 1차 코팅층 및 2차 코팅층의 하나 이상의 배합 변화가 1차 코팅층 및 2차 코팅층 중 하나 이상의 기능 특성에 부정적인 영향을 유발하지 않는지 여부를 확실하게 하기 위해서, 광섬유 슈퍼코팅의 1차 코팅층 또는 2차 코팅층에서 형성된 임의의 배합 변화가, 광섬유 슈퍼코팅의 다른 바람직한 특성들이 초기 변화가 수행된 이후에 시험되어야만 함을 의미함을 도시한다.

광섬유용 슈퍼코팅에 대한 6개의 필수 특성들은 하기와 같다.

광섬유 상의 경화된 1차 코팅은 초기 경화 후 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 한달 에이징 후에,

A) 약 84% 내지 약 99%의 %RAU;

C) 약 -25℃ 내지 약 -55℃의 튜브 Tg

를 갖고,

여기서 광섬유 상의 경화된 2차 코팅은 초기 경화 후, 및 85℃ 및 85%의 상대습도에서 한달 에이징 후에,

A) 약 80% 내지 약 98%의 %RAU;

B) 약 0.60 GPa 내지 약 1.90 GPa의 인-시튜 모듈러스; 및

C) 약 50℃ 내지 약 80℃의 튜브 Tg

를 갖는다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 본원에서 주장한 발명의 단계 ii)는, 이러한 6개의 특성들 중 하나에 영향을 미치기 위한 임의의 배합 변화는, 슈퍼코팅의 하나의 양태를 변화시키면 다른 5개의 양태들에는 영향을 미치지 않는 것을 보장하기 위해서 다른 5종의 기능 특성들 모두를 시험해야만 함을 의미한다.

도 3은, 광섬유용 슈퍼코팅의 배합을 위한 본원에서 주장한 방법의 단계 ii)의 제 2 실시양태를 도시한다. 도 3에서, 슈퍼코팅의 1차 코팅층 또는 2차 코팅층의 재배합을 포함하는 가능한 변화는, 목적하는 기능 특성을 달성하는 하나의 변화가 목적하는 기능 특성을 무효화하는 다른 변화를 야기할 수 있는지 여부를 조사하기 위해서, 서로에 대해 시험해야만 한다.

도 4는, 광섬유용 슈퍼코팅을 제조하기 위한 본원에서 주장한 방법의 단계 ii)의 제 3의 실시양태를 도시한다. 도 4에서, 가능한 변화들은, 6개의 필수적인 작용성 슈퍼코팅 특성들 중에서 수평으로 및 수직으로 레이스들을 연결함으로써 연결된다. 이러한 특성들의 연결은, 무엇이 광섬유용 슈퍼코팅이 단순히 2차 코팅층에 의해 덮힌 1차 코팅과 상이하게 만드는지에 대한 본질이다. 광섬유용 슈퍼코팅의 경우, 현실은, 서로 개별적인 1차 및 2차 코팅의 배합 대신에, 층들 중 하나의 임의의 배합 변화가 슈퍼코팅에서 요구되는 모든 특성들에 대해 시험되어야만 하는 것이다.

본원에서 주장한 발명의 제 2 양태는, 본원에서 주장한 발명의 제 1 양태의 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서, 3차원 레이스화 방법이 복사선-경화성 슈퍼코팅의 복합 접합된 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 평가하기 위해서 다층 필름 드로우다운 방법의 사용을 포함한다는 점이다.

본원에서 주장한 발명의 제 3 양태는,

a) 시험을 위한 기판을 선택하는 단계;

b) 한정된 두께의 드로우다운 바를 사용하여 상기 기판에 1차 코팅을 적용하는 단계;

c) 선택적으로 상기 1차 코팅을 경화시키는 단계;

d) 한정된 두께의 드로우다운 바를 사용하여 상기 1차 코팅에 2차 코팅을 적용하되, 여기서 2차 코팅을 적용하는 드로우다운 바의 한정된 두께가, 상기 1차 코팅을 적용하기 위해서 사용된 드로우다운 바의 한정된 두께보다 큰, 단계;

e) 상기 1차 및 2차 코팅 둘다를 접합된 복합 필름으로 경화시키기에 충분한 복사선을 다층 필름에 적용하는 단계;

f) 상기 기판으로부터 상기 필름을 제거하는 단계; 및

g) 경화된 필름의 기능 특성들을 평가하는 단계

를 포함하는 다층 필름 드로우다운 방법에 관한 것이다.

도 5는, 이러한 필름을 도시한다.

잠재적인 복사선-경화성 슈퍼코팅-1차 및 2차 층의 층들을 평가하기 위한 다층 필름 드로우다운 방법 평판 기판 방법은 하기 단계들을 포함한다:

1) 기준으로서, UV 경화를 위한 드로우다운 필름을 제조하기 위한 일반적인 방법은 스즘(Szum) 등의 문헌[43rd IWCS Proceedings (1994), p.59.]에 개시되어 있다.

2) 전형적인 수행은 깨끗한 단일-두께 창유리의 유리로 개시한다. 시험 코팅의 하나 이상의 작은 초벽을 유리판 자체 또는 유리판을 덮는 오버레이 폴리에스터 시트에 적용하고, 버드형(Bird type) 바로 드로우다운시켜, 25㎛ 내지 75㎛의 간섭성 박막으로 펼쳐놓았다. 제 1 층을 위한 하나의 이러한 버드형 바는 1.5밀의 필름 침착 높이를 갖는다. 이러한 시험 코팅은 가장 전형적인 내부 1차 코팅이다.

3) 이러한 첫 번째 드로우다운 이후에 곧바로, 두 번째 드로우다운은 첫 번째의 가장자리를 덮기에 충분하도록 넓게 그 위에 형성된다. 이러한 두번째 드로우다운은 또한 전형적으로 75㎛ 내지 254㎛의 필름을 침착시키도록 보정된 버드형 바를 사용하여 수행된다. 두 번체 층을 위한 하나의 이러한 버드형 바는, 3.0밀의 필름 침착 높이를 갖는다. 2개의 드로우다운부 및 그로 인한 복합 필름을 갖는 유리판은, 적합한 화학복사선에 노출되어 목적하는 정도의 경화를 달성한다. 이러한 방법은, 웨트-온-웨트 방법으로 공지되어 있다.

4) 웨트-온-드라이 방법으로 공지된 유사한 방법은, 전술한 웨트-온-웨트 방법과 유사한 방법으로 수행하되, 단 첫 번째 드로우다운 필름은 화학복사선에 노출시켜, 1차 코팅층의 경화를 유발한다. 이러한 복사선 노출 이후에, 두번째 드로우다운을 수행하고, 그다음 상기 판을 추가로 복사선에 노출시켜, 2차 층 및 1차 층을 접합 복합 필름으로 경화시킨다.

5) 이러한 절차는, 그의 표면에 구체화된 두께의 제 1 층, 및 제 2 오버코팅 드로우다운부를 위해 사용된 보정된 버드형 바의 공칭 두께로부터 뺀 제 1 층의 두께 차에 의해 계산된 두께의 제 2 층으로 구성된 경화된 복합 필름을 갖는 유리판을 유발한다. 그다음, 이러한 접합 복합 필름은 광섬유 적용례를 위해 의도된 복사선-경화성 슈퍼코팅에 바람직한 특징들과 관련된 전형적인 시험에 적합하다.

이 방법은, 유리판에 1차의 일부 작은 도트를 적용하고 1밀 또는 1.5밀 버드바로 드로우다운시키기 위해 사용된다. 1차가 여전히 미경화된 상태이지만, 착색된 2차 코팅층의 두 번째 드로우다운이 3밀 바를 사용하여 1차 코팅층 위에서 수행된다. 그 결과는, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같은 허용가능한 균일성을 갖는 것으로 관찰된다.

실무상, 슈퍼코팅 1차 층은 1.5밀 바로 드로우다운되고, 그다음 실시예 3SA3 칼라 2H(칼라 2H갈색)의, 갈색층으로 관찰되는, 슈퍼코팅 2차 층에 대한 후보물질이, 슈퍼코팅 1차 층에 3밀바로 드로우다운된다. 이러한 웨트-온-웨트 적용 이후에, 상기 판을 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 접합 복합 필름으로 경화시키기에 충분한 복사선에 노출시킨다.

도 5에서, 접합 복합 필름은, 매우 균일한 것으로 보이며, 여기서 보다 어두운 영역이 착색된 3밀의 2차 층이고, 보다 밝은 영역이 각각 1.5밀인 상부 위의 1차 및 착색된 2차이다. 접합 복합 필름은 광섬유용 슈퍼코팅의 층 둘다에 대한 중요한 척도인 두께 및 % RAU를 측정하기 위해 용이하게 제거가능하고, 취급가능하다.

후속적인 분석은, 이중-연신 방법 동안 층들이 매우 적게 혼합됨을 나타낸다.

간단한 w-o-w 드로우다운은, 하부 및 상부 층 둘다가 이들의 개별적인 독자성을 다치지 않으면서, 경화 동안 2개의 층들이 접합하여 접합 복합 필름을 형성함을 발견한 것은 놀라웠다.

층들 사이의 혼합의 부족은, 추가로 도 7, 8 및 9에 도시되어 있다.

도 7은, 서로의 상부(top)에 놓인 2개씩의 2개의 세트에 대해 상응하는 외관을 갖는 4개의 스펙트럼들을 도시한, "모든" 스펙트럼이다.

도 8은, 단지 착색된 2차 부분 및 이중 드로우다운 부분의 상부를 도시한 "갈색" 스펙트럼이다. 2개의 스펙트럼들은 꽤 잘 부합된다.

도 9는, 드로우다운된 하나의 3밀 실시예 3 슈퍼코팅 1차 층의 유리측, 및 이중층 중 유리측을 도시한, "실시예 3SA3 칼라 2H(칼라 2H갈색)로부터의, 슈퍼코팅 1차 층에 대한 배합 옵션 A"의 스펙트럼이다. 또다시, 스펙트럼들은 꽤 잘 부합된다.

그다음, 이러한 복합 필름은 광섬유 적용례를 위해 의도된 복사선-경화성 슈퍼코팅의 바람직한 특성들과 관련된 전형적인 시험에 대해 적합한다. 시험은 %RAU를 포함할 수 있다. 2차 층이 습식 1차 코팅층 위에 습식으로 적용되는 경우, 이는 특히 가치있고, 2차 층의 경화 속도가 1차 코팅층의 경화 속도보다 빠르지 않는 것이 중요해지는데, 그 이유는 2차 코팅이 1차 코팅보다 빠르게 경화되면, 경화된 2차 코팅층의 광 투과율이 액체인 미경화된 2차 코팅층의 것보다 낮기 때문에, 1차 코팅이 목적하는 %RAU까지 경화될 수 없을 것이기 때문이다.

흥미로운 관찰사항은, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅의 새로운 배합 방법을 사용하면, 1차 코팅층 및 2차 코팅층 둘다에 대해 약 100%의 상한치까지의 범위의 %RAU인 개선된 기능 특성을 갖는 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하는 것이 가능해진다.

이러한 방법은, 과거에 유용하지 않았던 방식으로 복합 슈퍼코팅으로서 1차 및 2차의 특성들을 평가하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방법에 의해, 연신탑 모의실험 장치를 사용해야만 하는 것 대신에, 용이하게 취급되는 필름들을 사용하여, 인장 특성, DMA 특성들, 환경 내구성 등에 대한 슈퍼코팅 후보물질 1차 층 위의 슈퍼코팅 후보물질 2차 층에 대한 실행가능성 연구를 수행하는 것이 가능하다. 필름 드로우다운은, 보다 기본적인 분석을 허용하도록 코팅 기능 인자로서의 라인 속도를 제거하고, 또한 배합자가 웨트-온 드라이 및 웨트-온-웨트 가공 단계 동안 층들간의 물질의 이동을 평가할 수 있도록 하는 등의(이에 국한되지 않음), 다층 필름 드로우다운 방법의 사용의 많은 이점들이 있다.

다층 필름 드로우다운 방법의 또다른 이점은, 웨트-온-웨트 가공 및 웨트-온-드라이 가공 둘다에 대해 중요한 것으로서, 코팅이 와이어 또는 광섬유에 적용되는 경우, 경화를 통해 충분히 1차 코팅을 요구사항인 %RAU까지 경화시킬 수 있다는 점이다. 실무상, 웨트-온-드라이 공정에서, 1차 코팅은, 복사선이 2차 코팅에 적용될 때 1차 코팅에서 경화가 마무리될 것이라는 예측을 가지고 라인 속도를 달성하도록 미경화(undercure)될 수 있다고 공지되어 있다. 따라서, 다층 필름 드로우다운 방법의 이용은, 웨트-온-드라이 적용에 비해 웨트-온-웨트 적용을 모의실험하고, 2차 코팅을 경유하여 1차 코팅의 경화의 측정까지 %RAU를 시험하는데 도움이 된다. 모의실험은, 배합물 제조사가 상이한 광개시제의 효율을 신속하게 평가하는 것을 가능하게 한다. 이러한 시험은, 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅의 경우, 바람직하고 요구되는 높은 수준의 %RAU를 달성하기 위해서, 이로서 한정하고자 하는 것은 아니지만, 1차 코팅층에 비해 2차 코팅층에서 상이한 화학 유형의 광개시제를 갖는 것이 보다 바람직할 것으로 생각된다는 가설에 이미 도달하였다. 이러한 방식으로, 둘다의 층들에서 목적하는 수준의 경화를 달성하기 위해, 하나의 광개시제를 사용하기 보다는, 층들에서 2개의 상이한 광 개시된 반응이 발생할 것이다.

다층 필름 드로우다운 방법의 또다른 이점은, 슈퍼코팅에서 정의될 수 있는 1차 및 2차 특성들과 상관관계를 가질 수 있는, 경화된 1차 코팅 위의 경화된 2차 코팅층의 복합 거동을 어림하는 것이다. 다르게는, DMA(동적 기계적 분석)으로 공지된 고체 필름 레올로지 시험을 사용하여 필름을 분석함으로써 각각의 코팅층의 기능성 특성을 평가하는 것이 가능하다.

결론은, 이중 드로우다운 공정 중에 거의 상호혼합이 없다는 점, 및 상기 방법은 슈퍼코팅 1차 코팅층, 및 슈퍼코팅 2차 코팅층에 대한 후보물질을 평가하는데 유용하다는 점이다.

하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하지만, 물론 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예

이러한 실시예에 기술된 성분들은, 하기의 상품명을 갖고, 기술된 공급원으로부터 입수가능하고, 나타낸 화학 조성을 갖는다.

본 발명은 추가로 다수의 실시예로 설명된다.

이러한 모든 실시예에서, 공정은 하기와 같다:

단계 1: 광섬유가 설치될 전기통신망를 위한 감쇠 요구사항에서의 최대 허용가능 증가분을 결정하는 단계;

단계 2: i) 광섬유에 사용될 유리의 유형,

ii) 슈퍼코팅 1차 코팅 위에 슈퍼코팅의 2차 코팅을 웨트-온-드라이 또는 웨트-온-웨트 중 어느 방식으로 도포할지,

iii) 광섬유 상의 슈퍼코팅을 경화시키는데 사용되는 연신탑 생산 라인을 따라 존재하는 광의 유형, 개수 및 위치,

iv) 슈퍼코팅이 적용될 라인 속도

를 이해함으로써, 슈퍼코팅의 현장 적용 환경을 결정하는 단계;

단계 3: i) 6개의 한정된 복사선-경화성 슈퍼코팅 파라미터에 대한 복사선-경화성 슈퍼코팅 1차 및 2차 층을 평가함으로서 후보물질인 복사선 경화서 슈퍼코팅을 평가하고,

ii) 슈퍼코팅의 요구되는 기능 특성이 달성되는지 여부를 결정하기 위해서, 복사선-경화성 슈퍼코팅 1차 층 및 2차 층을 시험하고; 여기서 슈퍼코팅의 요구되는 기능 특성이 달성되지 않으면, 1차 또는 2차 코팅 중 하나 또는 둘다를 재배합하고;

iii) 목적하는 기능 특성이 달성되는지 여부를 결정하기 위해서 재배합된 1차 또는 2차 코팅을 시험하고; 목적하는 기능 특성이 달성되면, 단계 d)로 진행되고; 여기서 목적하는 기능 특성이 달성되지 않으면, 목적하는 기능 특성이 달성될 때까지 ii) 및 iii) 단계를 반복하는,

3차원 레이스화 방법을 사용하는 단계; 그다음

단계 4: 슈퍼코팅의 모든 다른 정의된 기능 특성의 요구사항을 기준으로 배합의 변화를 평가함으로써 슈퍼코팅 1차 코팅층 및 슈퍼코팅 2차 코팅층의 재배합 효과를 통합하는 단계;

단계 5: 코팅된 광섬유의 감쇠의 최대 허용가능 증가분을 달성하기 위해 요구되는 특성들을 제공하도록 슈퍼코팅의 선택을 마무리하기 위해서, 3차원 레이스화 방법으로부터의 결과를 사용하는 단계.

실시예 1: 마이크로벤딩 내성 단일-모드 광섬유를 위한 슈퍼코팅의 요구사항

광섬유 제조사들은 복사선-경화성 슈퍼코팅을 그의 단일-모드 광섬유에 적용하는 것을 희망한다.

이러한 단일-모드 광섬유에 사용되는 유리는, 마이크로벤딩을 견딜 수 있는 대부분의 최신식 유형이다.

단계 1:

이러한 네트워크에 사용되는 광섬유의 요구되는 마이크로벤딩 감도는 1310nm 및 -60℃에서 약 0.06 dB/Km 미만,

1550nm 및 -60℃에서 약 0.11 dB/Km 미만,

1625nm 및 -60℃에서 0.15 dB/Km 미만

으로 보고되었다.

단계 2

시판중인 섬유 데이타

복사선-경화성인 복사선-경화성 슈퍼코팅을 웨트-온-드라이 방식으로 적용한다.

유용한 경화 광: 600w/10 인치 D 램프

경화 광의 개수: 1차 영역에 2개 및 2차 코팅 이후의 4개가 적용됨. 요구되는 경우 5개까지 가능하다.

슈퍼코팅이 적용될 라인 속도는 약 1400 m/분이다.

단계 3 - 슈퍼코팅 배합

4개의 상이한 배합물 제조사들에게 이러한 복사선-경화성 슈퍼코팅을 위한 잠재적인 1차 코팅에 대한 업무를 제시하였다.

각각의 1차 코팅 배합물 제조사들은 그들의 출발 올리고머를 위한 원료, 그다음 입수가능 정보에 기초하여 광개시제(들), 산화방지제, 하나 이상의 희석제 단량체 및 기타 첨가제를 선택한다. 일반적으로, 이론적으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 올리고머 합성은 하기와 같이 수행된다:

본 발명의 코팅 조성물에 적합한 올리고머는, 하나 이상의 폴리에터 폴리올, 하나 이상의 다이아이소시아네이트, 하나 이상의 하이드록시 말단 아크릴레이트 또는 (메트)아크릴레이트, 및 선택적으로 알콜의 반응에 의해 제조된다. 하기 올리고머 합성 방법은, 올리고머를 합성하기 위한 2개의 상이한 방법을 설명한다. 그러나, 당업계의 숙련자들이라면, 알케닐 기 또는 비닐 기와 같은 하나 이상의 말단 불포화 기와 함께 올리고머가 우레탄-주쇄를 포함하는 한, 다른 합성 방법도 사용될 수 있음을 알 것이다.

올리고머 합성 - 방법 A는, 아이소시아네이트를 하이드록실 말단 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 반응시키고, 그다음 폴리올과 반응시키는 "아웃사이드-인(outside-in)" 방법으로도 공지되어 있다.

다이아이소시아네이트 및 억제제의 혼합물에, 온도가 40℃를 초과하지 않는 제어된 방식으로 HEA를 첨가한다. 혼합물을 2시간 동안 40℃에서 반응시켜, 목적하는 NCO 함량에 도달한다. 그다음, 폴리올 및 촉매를 첨가하고, NCO 함량이 0.10 이하일 때까지 혼합물을 2시간 이상 동안 80℃에서 반응시킨다.

올리고머 합성 - 방법 B는, 아이소시아네이트를 폴리올과 반응시키고, 그다음 하이드록실 말단 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 반응시키는, "인사이드-아웃" 방법으로도 공지되어 있다.

촉매를 다이아이소시아네이트, 폴리올 및 억제제의 혼합물에 첨가한다. 혼합물을 2시간 동안 60℃에서 반응시키고, 그다음 목적하는 NCO 함량에 도달한다. 그다음, HEA를 첨가하고, NCO 함량이 0.05 이하가 될 때까지, 혼합물을 1시간 이상 동안 85℃에서 반응시킨다.

본 발명에 따라 올리고머를 제조하기에 적합한 폴리에터 폴리올은, 바람직하게 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜로 구성된 군 중에서 선택된다. 하나의 실시양태에서, 폴리에터 폴리올이 폴리프로필렌 글리콜이다.

광섬유용 복사선-경화성 코팅에 사용하기 위한 우레탄계 올리고머를 합성하기 위한 촉매가 당업계에 공지되어 있다. 상기 촉매는, 구리 나프테네이트, 코발트 나프테네이트, 아연 나프테네이트, 트라이에틸아민, 트라이에틸렌다이아민, 2-메틸트라이에틸렌아민, 다이부틸 주석 다이라우레이트(DBTDL); 이로서 한정하는 것은 아니지만, 오가노비스무쓰 촉매, 예를 들어 비스무쓰 네오데카노에이트, CAS 34364-26-6; 아연 네오데카노에이트, CAS 27253-29-8; 지르코늄 네오데카노에이트, CAS 39049-04-2; 및 아연 2-에틸헥사노에이트, CAS 136-53-8를 비롯한 금속 카복실레이트; 이로서 한정하는 것은 아니지만, 도데실벤젠 설폰산, CAS 27176-87-0 및 메탄 설폰산, CAS 75-75-2을 포함한 설폰산; 이로서 한정하는 것은 아니지만 1,2-다이메틸이미다졸, CAS 1739-84-0을 포함한 아미노 또는 오가노-기반 촉매; 및 다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(DABCO), CAS 280-57-9(강염기); 및 트라이페닐 포스핀; 이로서 한정하는 것은 아니지만 지르코늄 부톡사이드, (3급부틸 지르코네이트) CAS 1071-76-7 및 티타늄 부톡사이드(3급 부틸 티타네이트) CAS 5593-70-4를 포함한 지르코늄 및 티타늄의 알콕사이드; 이로서 한정하는 것은 아니지만, 트라이헥실(테트라데실)포스포늄 헥사플루오로포스페이트, CAS No. 374683-44-0; 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트, CAS No. 284049-75-8; 및 N-부틸-4-메틸피리디늄 클로라이드, CAS No. 125652-55-3; 및 테트라데실(트라이헥실) 포스포늄을 포함한, 이온성 액체 포스포늄, 이미다졸륨 및 피리디늄 염으로 구성된 군 중에서 선택된다.

모든 이러한 촉매는 시판중이다.

하나의 실시양태에서, 촉매는 DBTDL 또는 오가노비스무쓰 촉매, 예를 들어 코스켐(CosChem)으로부터 입수가능한 "코스캐트(COSCAT) 83"의 상표가 붙은 오가노비스무쓰이다.

광개시제의 선택은:

1) 복사선 공급원, 세기, 코팅에 대한 근접성,

2) 코팅층 두께,

3) 배합물이 투명한지 여부 또는 배합물이 안료를 포함하는지 여부, 및 "안료-함유"형인 경우, 배합물에 존재하는 안료의 양 및 안료의 유형,

4) 조성물에 존재하는 올리고머의 유형,

5) 코팅 조성물이 1차 또는 2차 코팅층인지, 및 2차 코팅층이 웨트-온-웨트 또는 웨트-온-드라이 중 어느 방식으로 도포되는지

에 의해 결정된다.

2가지의 일반적인 부류의 광개시제가 있다:

유형 I: 조사시, 광개시제에서 단일-분자 결합이 절단되어 자유 라디칼이 수득된다.

유형 II: 광개시제에서 이분자 반응이 발생하여 광개시제의 여기 상태가 제 2 분자(공동-개시제)와 상호작용하여 자유 라디칼을 발생시킨다.

유형 I 및 유형 II의 UV 광개시제가 유용하다.

2종의 상이한 배합물 제조사들에게, 이러한 복사선-경화성 슈퍼코팅을 위한 잠재적인 2차 코팅층에 대한 연구 과제를 제공한다.

각각의 2차 코팅 배합물 제조사들은 그들의 출발 올리고머를 위한 원료, 그다음 입수가능 정보에 기초하여 광개시제(들), 산화방지제, 하나 이상의 희석제 단량체 및 기차 첨가제를 선택한다.

그들의 원료의 선택시, 각각의 2차 코팅 배합물 제조사는 하기 사항을 고려한다: TDI 유형 II가 고가이고, 빠른 반응성 아이소시아네이트이다. 2차 코팅에 사용하기 위한 TDI 유형 II의 선택 이외에, 그룹 기여 이론(기의 각각의 파트의 특성을 선택하여 기여함)은, 아이소시아네이트내 방향족 기가 2차 코팅내 높은 Tg 및 높은 모듈러스의 원인이며, 이것이 방향족 아이소시아네이트가 2차 코팅을 위해 선호되는 기술적 이유임을 교시한다.

BHT 식품 등급: 산화방지제는 유리 라디컬을 제거하며(이는, HEA(메틸 하이드로퀴논에 의해 억제됨)이 자가-중합될 수 있기 때문에 중요하다); 따라서, 합성 화학자는, HEA 이전에 반응 혼합물에 BHT를 갖는 합성을 계획한다. 소거 반응은 또한 산소의 존재를 요구하는데, 이는 일반적인 주변 공기내 산소가 이러한 목적을 위해 전형적으로 충분한 것으로 공지되어 있다.

2-HEA(2-하이드록시 에틸 아크릴레이트)는, 역사적으로 광섬유용 배합된 복사선-경화성 코팅으로 매우 우수한 경화 속도를 유발하는 단순한 아크릴레이트이다. HBA(하이드록시 부틸 아크릴레이트) 또는 HPA(하이드록실 에틸 아크릴레이트)는 합성에서 반응성이 아닌 것으로 공지되어 있다.

1차 코팅 배합물 제조사 및 2차 코팅 배합물 제조사 둘다는, 이들이 배합될 때, 하기 사항을 알고 있다; 2차 코팅층의 중합이 상기 층의 주름을 유발하고, 2차 코팅층의 주름이 1차 코팅층에 압력을 발생시킨다는 점, 및 2차 코팅층이 경화된 경우, 1차 코팅층이 이미 경화되어 있거나, 경화되는 과정인지 여부. 스트레스 이완은, 2차 코팅이 합성되는 경우, 2차 코팅의 주름에 의해 야기되는 1차 코팅 위의 스트레스 경감의 척도이다. 슈퍼코팅의 2차 코팅층의 중합 온도는 이러한 수축의 빠른 경감을 위해서 Tg보다 높어야 한다. 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 배합하는 경우, 1차 코팅층 및 2차 코팅층의 중합의 온도가 이들의 Tg보다 높음이 가정된다. 중합 온도가 Tg보다 낮으면, 스트레스 이완이 빠르지 않다. 스트레스 이완이 시기적절하게 발생하지 않으면, 광섬유에 대한 스트레스가 허용불가능한 감쇠를 유발할 수 있다.

웨트-온-웨트 공정은, 추가 스트레스 이완 문제에 대한 잠재능을 갖는데, 그 이유는 단지 임의의 중합 발생 전에 섬유가 2종의 액체로 코팅되는데, 이때 액체 둘다가 잠재적으로 섬유보다 차갑고, 그로 인해 이중 중합 열과 함께 동시 중합이 발생할 것이며, 경화가 발생함에 따라 코팅층들 사이의 온도 프로파일이 불균일하기 때문이다. 또다시, 배합물 제조사들은, 2차 코팅과 같이 1차 코팅에서 훨씬 작은 가교결합 밀도가 존재하기 때문에, 중합이 동시에 수행되는 경우, 가교결합 밀도의 차이가 또한 막대한 인자라는 사실을 알아야만 한다.

광섬유 제조 분야에서, 섬유 캐이블러(fiber cabler )는, 광섬유가 캐이블화 공정에서 추가로 처리되기 전에 광섬유가 이완된 상태인 것을 바란다고 공지되어 있다.

따라서, 모든 배합물 제조사들은 스트레스 이완 문제의 최소화가 중요하고, 다르게는, 코팅을 광섬유에 적용하여 광섬유를 캐이블화하기 위해 캐이블러가 보다 긴 시간 동안 기다려야 함에 따라 보다 큰 스트레스 이완을 발생시키기 위해 캐이블화 작업이 길어질 것임을 알고 있어야 한다. 배합물 제조사들이 잘못 배합하여 1차 코팅층 및 2차 코팅층이 적절하고 시기적절하게 이완되지 않는 경우, 캐이블화된 광섬유가 능가하지 못하는 것은 매우 매우 어려울 것이고, 감쇠의 최대 허용가능 증가분을 달성하지 못할 것이다.

스트레스 이완을 개선시키기 위해서, 배합물 제조사들은 2차 코팅에 보다 가요성인 물질들을 선택하지만, 이러한 가요성 물질들은, 부가적인 가요성이 높은 Tg 및 높은 강도의 목적화된 물리적 특성들과 함께 부정적으로 영향을 미치지 않도록 선택되어야만 한다.

실시예 1 내지 4

이러한 실시예들은 배합물 제조사인 알파(Alpha)의 후보물질인, 슈퍼코팅의 1차 코팅층의 배합물을 설명한다.

실시예 1PB1 내지 1PB4

이러한 실시예들은 배합물 제조사인 베타(Beta)의 후보물질인, 슈퍼코팅의 1차 코팅층의 배합물을 설명한다.

실시예 1PC1 내지 1PC4

이러한 실시예들은 배합물 제조사인 감마(Gamma)의 후보물질인, 슈퍼코팅의 1차 코팅층의 배합물을 설명한다.

실시예 2SA1 내지 2SA5: 이러한 실시예들은 배합물 제조사인 에피실론(Episilon)의 후보물질인, 2차 코팅층의 배합물을 설명한다.

실시예 2SB1 내지 2SB5: 이러한 실시예들은 배합물 제조사인 제타(Zeta)의 후보물질인, 슈퍼코팅의 2차 코팅층을 위한 배합물을 설명한다.

다층 필름 드로우다운 분석 결과, 가장 상용성인 잠재적 조합이 하기와 같음을 나타낸다:

1PA2 및 2SA4

1PA2 및 2SB3

1PB3 및 2SA4

1PB3 및 2SB3

1PC1 및 2SA4

1PC1 및 2SB3

1PD5 및 2SA4

1PD5 및 2SB3

그다음, 이러한 조합들은 연신탑 시뮬레이터에서 진행되었다

특정 조합물은, 약 750m/분 내지 약 2,100m/분의 라인 속도 중 전체가 아니라 일부에서 슈퍼코팅의 특성들을 달성하는 것으로 밝혀졌다.

이러한 조합은 하기의 경우 전체 라인 속도에서 슈퍼코팅인 것으로 밝혀졌다:

경화 전에, 1차 코팅층의 조성물이, 실시예 1PA2, 1PB3, 1PC1의 배합물로 구성된 군 중에서 선택되고, 경화 전에, 2차 코팅층의 조성물이 실시예 2SA4 및 2SB3의 배합물로 구성된 군 중에서 선택된다.

실시예 2

광섬유 제조사들은, 이들의 경화 광의 적어도 일부를 LED 광으로 전환시킴으로써 에너지 비용을 절약하기를 희망한다. 이들은 1차 코팅을 경화시키는 광들을 LED 광으로 변화시킴으로써 전환을 시작하는 것으로 결정하였다. 이들의 현 1차 코팅은 실시예 1PB3(실시예 1)이다.

단일-모드 광섬유는 마이크로벤딩을 견딜 수 있는 가장 최신의 유형이다.

단계 1:

이러한 네트워크에 사용되는 단일-모드의 광섬유의 요구되는 마이크로벤딩 감도는 1310nm 및 -60℃에서 약 0.02 dB/Km 미만,

1550nm 및 -60℃에서 약 0.03 dB/Km 미만,

1625nm 및 -60℃에서 0.05 dB/Km 미만

으로 보고되었다.

단계 2

1차 코팅을 위한 경화 광의 유형: 광섬유 제조사들은, 적어도 4W/㎠의 동력으로 395nm에서 임의의 LED 램프를 사용하는 작업의 유연성을 희망한다. 이러한 실시예의 목적을 위해, 선택된 LED 램프는, 395nm에서 피크 발광을 하는 8W/㎠ LED 유닛이다. 이러한 LED 램프의 유형은 RX 파이어라인(Fireline) LED 유닛으로서 포세온(Phoseon)에서 시판중이다.

경화 광의 개수는, 1차 코팅 영역에서 1 내지 3개이다.

2차 코팅층을 위한 경화 광의 유형은, 600w/10인치 D 램프이다.

경화 광의 개수는, 2차 코팅 영역에서 3개이다.

슈퍼코팅이 적용될 라인 속도는 약 1300ml/분이다.

LED 경화성 1차 코팅

따라서, 본원에서 주장하는 발명의 제 4 양태는, 슈퍼코팅으로 코팅된 단일-모드 광섬유이고, 여기서 상기 슈퍼코팅은, 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 포함하되, 경화 전에, 1차 코팅층의 조성물은 실시예 1PA2, 1PB3, 1PC1, 2알파, 2B베타의 배합물로 구성된 군 중에서 선택되고, 2차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 2SA4, 2SB3 및 5SA1의 배합물로 구성된 군 중에서 선택된다.

실시예 3

광섬유 제조사들은, 이들의 단일-모드 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 적용하기를 희망한다. 단일-모드 광섬유는 마이크로벤딩을 견딜 수 있는 가장 최신의 유형이다.

단계 1:

1550nm 및 -60℃에서 약 0.06 dB/Km 미만,

1625nm 및 -60℃에서 0.09 dB/Km 미만

으로 보고되었다.

단계 2

복사선-경화성인 복사선-경화성 슈퍼코팅을 웨트-온-웨트 방식으로 적용한다.

2차 코팅은 착색된 2차 코팅이고, 여기서 투명한 2차 베이스 코트는 칼라 농축물과 함께 혼합한다.

경화 광의 유형은, 접합 D 램프와 유사한 금속 할라이드 스펙트럼을 갖는, 등록상표의 램프이다.

경화 광의 개수는, 3개 램프/20인치이다.

슈퍼코팅이 적용될 라인 속도는 약 1700미터/분이다.

단계 3 - 슈퍼코팅의 배합:

1차 코팅층의 경우, 입수가능 정보에 기초하여 광개시제, 산화방지제, 2종의 희석제 단량체 및 기타 첨가제와 함께, 올리고머가 선택된다. 2차 코팅층의 경우, 투명한 2차 코팅을 배합하기 위해서 입수가능 정보에 기초하여 광개시제, 산화방지제, 2종의 희석제 단량체 및 기타 첨가제와 함께, 올리고머 브렌드가 선택된다. 착색제는, 인라인 혼합 동안 투명한 2차 코팅에 첨가하기 위해서 배합된다. 1625미터/분으로 작동하는 연신탑 시뮬레이터 상의 1차 코팅 및 2차 코팅을 수행하는 것 이외에, 다층 필름 드로우다운 시험 방법을 사용하여, 투명한 2차 코팅층의 오버코트와 함께, 1차 슈퍼코팅의 슈퍼코팅 필름을 형성한다. 상기 필름을 기판으로부터 제거하고, 슈퍼코팅내 특성에 대해 시험하였다.

투명한 2차 코팅층의 오버코트를 갖는, 1차 코팅층의 슈퍼코팅 필름을 생성하기 위해서 다층 필름 드로우다운 시험 방법을 사용하는 것 이외에, 다층 필름 드로우다운은, 1차 코팅층, 및 투명한 2차 코팅 및 착색제로 구성된 칼라 2차 코팅층으로 구성된다.

올리고머 M3^∴는 올리고머이다. 올리고머 M3을 제조하기 위해 조합된 성분들은 하기와 같다:

(실시예 3SA1 투명 1H, 실시예 3SA2 칼라 1H, 실시예 3SA3 칼라 2H, 첨가된 선택적 칼라 농축물을 갖는 후보물질 2차 코팅, 투명한 2차 코팅, 장미색, 장미색, 갈색, 갈색, 농축물, 2차, 농축물, 2차, 필터 유형, 총 베이스 2°수지, ⁺총 착색제, ^@총 건식 안료, ^*광개시제%)

실시예 4

광섬유 제조사들은, 이들의 다중-모드 광섬유용 복사선-경화성 슈퍼코팅을 적용하기를 희망한다. 다중-모드 광섬유는 마이크로벤딩을 견딜 수 있는 가장 최신의 유형이다.

단계 1:

이러한 네트워크에 사용되는 단일-모드 광섬유의 요구되는 마이크로벤딩 감도는, 850nm 및 1300nm에서의 평가에서는 여전히 본원에서 기술한 바와 같다. 세부사항이 개발되기 때문에, 추가의 마이크로벤딩 감도 시험을 수행할 것이다.

단계 2

다중-모드 광섬유는 마이크로벤딩을 견딜 수 있는 가장 최신의 유형이다.

복사선-경화성 2차 코팅을 1차 코팅 위에 웨트-온 웨트 방식으로 적용한다.

1차 코팅 및 2차 코팅이 적용될 라인 속도는 약 200미터/분이다.

2차 코팅은 투명한 2차 코팅이다.

경화 광의 유형은, 600w/ D 램프이다.

경화 광의 개수는, 1차 코팅 영역에서 3개이고, 2차 코팅 여역에서 3개이다.

단계 3:

1차 코팅층의 경우, 다중-모드 코팅을 제조하기 위해 입수가능 정보에 기초하여 광개시제, 산화방지제, 2종의 희석제 단량체 및 기타 첨가제와 함께, 올리고머가 선택된다. 2차 코팅층의 경우, 다중모드 코팅을 위한 투명한 2차 코팅을 배합하기 위해서 입수가능 정보에 기초하여 광개시제, 산화방지제, 2종의 희석제 단량체 및 기타 첨가제와 함께, 올리고머 브렌드가 선택된다.

실시예 4PD1 내지 4PD5

이러한 실시예는 1차 코팅층을 위한 배합물 제조사인 델타의 배합물을 서명한다.

본원에서 주장하는 발명의 제 5 양태는, 1차 코팅층 및 2차 코팅층을 포함하는 복사선-경화성 코팅으로 코팅된 다중-모드 광섬유이되, 여기서, 1차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 4PD5의 배합물로 구성된 군 중에서 선택되고, 2차 코팅층의 조성물은, 경화 전에, 실시예 2SA4 및 2SB3의 배합물로 구성된 군 중에서 선택된다.

실시예 5

이러한 슈퍼코팅 2차는, 최종 마무리된 코팅 섬유에서 동심도(concentricity)를 확보하기 위해 이것이 설치 장치에 사용될 수 있도록 높은 굴절률을 갖는 제품을 요구하는 소비자들의 요구를 충족시키도록 현존하는 슈퍼코팅 2차로부터 배합된다. 이전의 코팅으로부터의 변화는 하기와 같다:

a) 약 10% 수준의 SR-601의 사용을 포함하고,

b) 0.5% 내지 0.75%의 약간 많은 TPO를 사용하고,

c) 2% 내지 2.5%의 약간 많은 시바큐어(Chivacure) 184를 사용하고,

d) IBOA 및 SR-306를 배제하고, 이를 약 15%의 PEA로 대체한다.

올리고머 M3^∴는 올리고머이다. 올리고머 M3^∴을 제조하기 위해 조합된 성분들은 하기와 같다:

실시예 6

이는, 하기 표에 실린 슈퍼코팅 각각에서 1차 코팅 및 2차 코팅의 조합을 나타낸다.

본원에서 인용된 공개공보, 특허출원, 및 특허를 비롯한 모든 참고문헌은, 각각의 참고문헌이 참고로 인용되는 것으로 개별적으로 및 구체적으로 제시되고 그 전체가 본원에 개시되는 경우, 동일한 정도로 본원에 참고로 인용한다.

본원의 문맥(특히 첨부된 특허청구범위) 중 단수형 및 유사한 지시대상의 사용은, 본원에서 달리 언급하지 않거나 문맥에서 명백히 부정되지 않는 한, 단수형 및 복수형을 둘다 포함하는 것으로 해석된다. "포함하는", "갖는", "비롯한" 및 "함유하는"의 용어는, 달리 언급되지 않는 한, 개방형 용어로(즉, "이로서 한정하는 것은 아니지만, 포함한다"로) 해석된다. 본원의 수치 범위의 인용은, 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 상기 범주에 속하는 각각의 개별적인 값을 개별적으로 인용하는 약칭 방법으로서 작용하고자 하고, 이들이 본원에서 개별적으로 인용되는 경우에서와 같이, 각각의 개별적인 값들이 명세서에 도입된다. 본원에서 기술된 모든 방법은, 본원에서 달리 언급되지 않거나 또는 문맥에서 명백히 부정되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에서 제공된 임의의 및 모든 예 또는 예시적인 용어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은, 달리 언급되지 않는 한, 단지 본 발명을 보다 분명하게 하기 위한 것으로 의도되며, 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다. 명세서의 표현은, 임의의 청구되지 않은 구성요소가 본 발명의 수행에 있어서 필수적인 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명을 수행하기 하기 위해 발명자들에게 공지된 최적의 모드를 비롯한 본 발명의 실시양태의 실시양태가 본원에 기술되어 있다. 전술한 명세서를 읽음으로써, 상기 실시양태의 변형이 당분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다. 본 발명자들은, 숙련자들이 이러한 변형을 적절하게 사용할 것을 예상하며, 본 발명이 본원에서 구체적으로 기술된 것과 다르게 수행되는 것도 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법률에서 허용되는 바와 같이, 본원에 첨부된 청구의 범위에서 언급한 청구 대상의 모든 변형 및 균등물을 포함한다. 또한, 모든 가능한 변형에서의 전술한 성분들의 임의의 조합도, 본원에서 달리 언급되거나 달리 문맥에서 명백히 부정되지 않는 한, 본 발명에 포함된다.

Claims

a) 시험을 위한 기판을 선택하는 단계;
b) 한정된 두께의 드로우다운 바(drawdown bar)를 사용하여 상기 기판에 1차 코팅을 적용하는 단계;
c) 선택적으로, 상기 1차 코팅을 경화시키는 단계;
d) 한정된 두께의 드로우다운 바를 사용하여 상기 1차 코팅에 2차 코팅을 적용하되, 여기서 상기 2차 코팅을 적용하는 드로우다운 바의 한정된 두께가, 상기 1차 코팅을 적용하기 위해서 사용된 드로우다운 바의 한정된 두께보다 큰, 단계;
e) 상기 1차 및 2차 코팅 둘다를 접합된 복합 필름으로 경화시키기에 충분한 복사선을 다층 필름에 적용하는 단계;
f) 상기 기판으로부터 상기 필름을 제거하는 단계; 및
g) 경화된 필름의 기능 특성들을 평가하는 단계
를 포함하는 다층 필름 드로우다운 방법.