KR20120089645A - 다층 코팅 시스템을 함유한 광섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 섬유 및 상기 유리 섬유를 캡슐화하는 3개 이상의 코팅을 포함하는 광섬유에 관한 것으로, 상기 3개 이상의 코팅은 상기 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 상기 1차 코팅을 감싸는 하나 이상의 중간 코팅, 및 상기 중간 코팅들을 감싸는 2차 코팅을 포함한다. 3층-코팅 및 4층-코팅 시스템 모두 마이크로벤드 개선된 성능을 제공하는 것이 기술된다.

Description

다층 코팅 시스템을 함유한 광섬유{OPTICAL FIBER CONTAINING MULTI-LAYERED COATING SYSTEM}
본 발명은 2009년 8월 12일 출원되어 "다층 코팅 시스템을 함유한 광섬유"로 명칭된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/233273호에 대한 혜택 및 우선권을 주장하며, 그 내용은 본원에 전부 참조로서 의존 및 병합된다.
본 발명은 일반적으로 광섬유 코팅 시스템들, 상기 코팅 시스템들을 함유하는 광섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광섬유는 전형적으로 적어도 두 개의 코팅, 예컨대, 1차(또는 내부) 코팅 및 2차(또는 외부) 코팅을 함유한다. 상기 1차 코팅은 유리 섬유에 직접 적용되며, 경화시 상기 유리 섬유를 캡슐화하는 연성(soft), 탄성(elastic) 및 컴플라이언트(compliant) 물질을 형성한다. 상기 1차 코팅은 상기 섬유가 구부러지거나 꼬이거나 감길 때 상기 유리 섬유 코어를 완충하거나 보호하는 버퍼로서의 역할을 한다; 그 외에도 이는 장애를 야기하는 크랙 성장(crack growth)을 촉진시키고 정적 피로(static fatigue)를 증가시킬 수 있는 수분 흡착으로부터 상기 유리 표면을 보호한다. 상기 2차 코팅은 상기 1차 코팅 위에 적용되며 공정단계 및 사용 동안 상기 유리 섬유에 손상을 막기 위한 강한 보호 외층으로 기능 한다.
소정의 특성들은 상기 2차 코팅에 바람직하다. 경화(curing) 전, 상기 2차 코팅 조성물은 적당한 점성(viscosity)을 가져야 하며 상기 광섬유를 신속히 처리하게 하기 위한 경화가 가능해야 한다. 경화 후, 상기 2차 코팅은 다음과 같이 상기 캡슐화된 유리 섬유를 보호하기 위해 충분히 강성(stiffness)이면서도 상기 광섬유의 핸들링을 가능하게 하는 핸들링(이를 테면, 영률), 저 수분 흡착(low water absorption), 저 끈적임(low tackiness)을 위한 충분한 가요성(flexibility), 화학적 저항성 및 상기 1차 코팅에 대한 충분한 접착성을 가져야 한다.
소정의 특성들은 상기 1차 코팅에 바람직하다. 경화 전, 상기 1차 코팅 조성물 또한 적당한 점성을 가져야 하며 상기 광섬유를 신속히 경화시킬 수 있어야 한다. 경화 후, 상기 1차 코팅은 마이크로벤딩 및 그로 인한 비효율적 신호 전송을 유발할 수 있는 상기 섬유에 쉽게 스트레스를 경감시킴으로써 상기 섬유를 완충 및 보호하기 위해 충분히 낮은 영률을 가져야 한다. 또한, 상기 1차 및 2차 코팅들 간의 다른 열 팽창 속성들 때문에, 상기 1차 코팅은 상기 1차 코팅을 사용 온도 범위 내내 탄성으로 있도록 하는 예측가능한 가장 낮은 사용 온도보다 더 낮은 유리전이온도(Tg)를 가져야 한다. 결국, 상기 1차 코팅이 우수한 유리 접착 속성들을 가지면서도, 비실질적인 잔여물(아마도 아무것도 없는)이 남아 있는 동안 적당한 힘으로 개별 섬유로부터 또는 리본으로부터 기계적으로 제거 가능하게 되도록 하는 것이 중요하다.
이러한 조건들은 코팅, 특히 1차 코팅에 대해 서로 상충하는 제약들을 둔다. 상기 1차에 대한 리본 스프립핑(ribbon stripping) 성능 및 기계적 손상은 상기 1차 코팅이 연화되어 두껍게 될 때, 예를 들어, 마이크로벤딩 저항성이 동일한 상태에서 향상되는 동안 약화된다. 정적 피로에 대항하는 보호도 일반적으로 상기 코팅이 매우 연화될 때 악화된다.
지금까지, 제조자들은 이러한 속성들 간 절충해서 나온 코팅들만을 주문해왔다. 고밀도 또는 초소형 케이블들에서의 섬유들에 대한 더 많은 마이크로벤드-방지 코팅들을 위한 조건들에 응답하여, 상업용 코팅들은 10년 전보다 더 연화되나 섬유 코팅의 기본 2층(two-layer) 구조는 변하지 않았다. 케이블러들(cablers)은 추가 개선을 위해 압력을 가하는 것을 계속하고 있으나, 2층 구성은 더 이상 적절하지 않을 수 있다. 따라서, 종래 2층 코팅 시스템에 의해 달성되는 피로로 인한 마이크로벤드 성능 및 실패율 이상으로 개선하는 반면 또한 코팅 스트립성(coating stripability)을 유지하거나 개선하는 광섬유 코팅 시스템을 발전시키는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술분야에서 이러한 결점들을 극복하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 제1 양태는 유리 섬유 및 상기 유리 섬유를 캡슐화하는 3층 이상의 코팅을 포함하는 광섬유에 관한 것으로, 상기 3층 이상의 코팅은 상기 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 상기 1차 코팅을 감싸는 하나 이상의 중간 코팅, 및 상기 하나 이상의 중간 코팅을 감싸는 외부 코팅을 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 상기 광섬유는 약 300㎛ 미만의 외부 코팅 직경(또는 단면 크기)을 갖는다.
바림직한 일 실시예에 따르면, 상기 1차 코팅은 약 0.025 내지 약 3MPa, 더 바람직하게는 약 0.05 내지 약 3MPa의 영률(Young's modulus) 및/또는 약 -100℃ 내지 약 -25℃의 Tg를 가지며, 상기 중간 코팅은 상기 1차 코팅의 영률과 실질적으로 같거나 더 낮은 영률 및 상기 1차 코팅과 실질적으로 같거나 더 낮은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 갖는다.
또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 광섬유는 상기 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 상기 1차 코팅을 감싸는 제1 중간 코팅, 상기 제1 중간 코팅을 감싸는 제2 중간 코팅, 및 상기 제2 중간 코팅을 감싸는 외부 코팅을 포함한다. 상기 제1 중간 코팅은 상기 1차 코팅의 영률보다 더 높은 영률, 및 상기 1차 코팅의 유리전이온도(Tg)보다 더 높은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 가지며; 상기 제2 중간 코팅은 상기 제1 중간 코팅의 영률보다 더 낮은 영률, 및 상기 제1 중간 코팅의 Tg보다 더 낮은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 가지며; 그리고 상기 외부 코팅은 상기 제2 중간 코팅의 영률보다 더 높은 영률, 및 상기 제2 중간 코팅의 Tg보다 더 높은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 갖는다. 바람직하게, 본 발명의 광섬유는 약 300㎛ 미만의 외부 코팅 직경(또는 단면 크기)을 갖는다.
본원에 사용된 바와 같이, 경화된 1차 또는 제2 중간 코팅 물질의 영률은 52회 국제 와이어 및 케이블 심포지움(IWCS, 필라델피아, USA, 2003년 11월 10-13일)의 Proc.에서 스티먼(Steeman) 등의 "Mechnical Analysis of the in-situ Primary Coating Modulus Test for Optical Fibers", Paper 41에 기술된 바와 같은 영률 테스트에서 풀-아웃 타입(pull-out type)을 사용하여 측정된다. 경화된 제1 중간 또는 외부 코팅 물질의 영률은 (상기 유리 섬유로부터 상기 조성물을 스트립핑 한 후) 1Hz의 주파수에서 동적 기계 분석 또는 1차/2차 코팅 조성물 구조의 3지점 굴곡법(three point bending)을 사용하여 결정될 수 있다. 상기 2차 코팅의 영률이 상기 1차 코팅의 영률보다 크기가 대략 3 차수 더 크기 때문에, 상기 1차의 기여도(contribution)은 무시될 수 있다. "실질적으로 같은"이란 경화된 제품의 영률 값이 상대적인 폴리머 물질의 경화된 제품의 영률 값보다 단지 약 20% 더 높거나 더 낮고, 또는 더 바람직하게 약 17.5% 더 높거나 더 낮으며, 또는 가장 바람직하게 약 15% 더 높거나 더 낮다는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 상기 코팅 물질의 유리전이온도(Tg)는 그 열팽창 영률이 샤프하게(sharply) 변하는(이를 테면, 손실 탄젠트(tan δ)가 온도 함수에 따라 최대인) 지점을 말한다. 이러한 온도 아래에서 상기 물질은 불안정하며, 이러한 온도 이상에서 상기 물질은 가요성이 있다. Tg는 1Hz 주파수에서 동적 기계 분석에 의해 결정될 수 있다. "실질적으로 같은"이란 상기 Tg가 상대적인 폴리머 물질의 측정된 Tg보다 단지 약 10℃ 더 높거나 더 낮고, 또는 더 바람직하게 약 5℃ 더 높거나 낮으며, 또는 가장 바람직하게 약 2℃ 더 높거나 낮다는 것을 의미한다.
본 발명의 제2 양태는 본 발명의 제1 양태에 따르는 다수의 광섬유 및 상기 다수의 광섬유를 캡슐화하는 매트릭스 물질을 포함하는 광섬유 리본 또는 다발(bundle)에 관한 것이다.
본 발명의 제3 양태는 본 발명의 제1 양태에 따르는 광섬유 또는 본 발명의 제2 양태에 따르는 광섬유 리본 또는 다발을 포함하는 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 제4 양태는 본 발명의 제1 양태에 따른 광섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 3개 이상의 중합성 조성물로 된 유리 섬유를 제조하는 단계, 및 상기 3개 이상의 중합 조성물이 중합하도록 하고, 이로써 상기 유리 섬유를 캡슐화는 상기 3개 이상의 코팅을 형성하도록 하여 광섬유를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 광섬유 코팅의 구성은 많은 이점을 제공한다. 한가지 중요한 이점은 그 속성들을 제어하기 위해 종종 고가의 추가 또는 훨씬 주요한 구성성분을 포함하는 최내측(1차) 및 최외측(2차) 코팅의 크기가 섬유 단위 길이당 그러한 추가/구성 성분의 소비를 감소하도록 조절될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 상기 최내측 코팅의 크기를 조절함으로써 사용된 유리 접착 촉진제 및 계면활성 캐리어의 양이 단위 섬유 길이당 감소될 수 있으며, 상기 최외측 코팅의 크기를 조절함으로써 광자 포획 효율(photon capture efficency)(광증백제)을 향상시키는 점착 부여제(tackifier), 윤활유(lubricant), 슬립 첨가제(slip additives), 왁스(waxes) 및 첨가제(additives)의 양이 단위 섬유 길이당 감소될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 중간 코팅에서 더 적은 올리고머 또는 광개시제의 사용은 또한 단위 섬유 길이당 총 올리고머 또는 광개시제 함량을 줄일 것이다. 결국, 본 발명의 소정 실시 예들에서, 3개 이상의 코팅은 오늘날 이용가능한 상업용 섬유에 이용가능한 코팅 시스템들에 비례하여 감소되는 총 두께를 가질 수 있다. 이러한 모든 변화는 상당한 비용 절감을 허용할 것이다. 한 예를 들면, 접착 촉진제는 주로 상기 코팅 비용에 20% 만큼 추가되는 고가이나 상기 코팅의 벌크(bulk) 속성들에 대한 작은 이점을 제공하므로, 접착 촉진제의 전체 비용은 상기 코팅의 총 비용의 10% 더 적게, 훨씬 더 바람직하게는 5% 더 적게 감소될 수 있다.
또 다른 상당한 이점은 상기 최내측(1차) 및 최외측 코팅의 속성들이 종래 2층 구성에서 발생 되었던 바와 같은 그러한 코팅들 간의 바람직하지 않은 상호작용들로부터 방해 없이 그들 각 기능들에 대해 향상될 수 있다는 점이다. 예를 들면, 2층 구성에서 상기 2차 코팅의 영률 및 Tg는 그것이 상기 1차 코팅을 상기 유리로부터 떨어져 당길 수 있을 것이기 때문에 제약된다(제51회 국제 와이어 및 케이블 심포지움, pp. 738-747(2002)의 기록에서 알로이시오(Aloisio) 등의 "Optical Fiber Coating Delamination Using Model Coating Materials"; 제44회 국제 와이어 및 케이블 심포지움, pp. 139-145(1955)의 기록에서 알로이시오(Aloisio) 등의 "A Viscoelastic Analysis of Thermally Induced Residual Stresses in Dual Coated Optical Fibers", 그 각각은 그 전체가 참조로서 본원에 병합됨). 하지만, 본 발명의 다층 구조에 있어서, 이러한 2층 코팅은 더 이상 직접 접촉하지 않기 때문에 이러한 속성들을 선택함에 있어 더욱 융통성이 있다. 그 결과, 훨씬 더 높은 영률의 외부 코팅이 사용될 수 있다. 결국, 4(또는 그 이상의)중 구성에 대해, 상대적으로 더 높은 영률과 Tg를 갖는 제1 중간 코팅의 존재는 상기 외부 2차 코팅이 절충될 경우에 상기 섬유에 대한 소정의 보호를 제공한다.
본 발명의 추가 특징들 및 이점들은 상세 설명에서 제시될 것이며, 그 설명으로부터 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면들에 따르는 상세 설명을 포함하여 본원에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시함으로써 본 기술분야의 당업자들에게 쉽게 명백해지거나 인식될 것이다.
상술한 일반적인 설명 및 하기 상세 설명은 단지 본 발명의 예시일분이며 청구된 바와 같이 본 발명의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 수반하는 도면들은 본 발명의 이해를 더 제공하기 위해 포함되며 본 명세서의 일부에 병합되고 구성된다. 도면들은 본 발명의 다양한 실시 예들을 도시하고 그와 함께한 서술은 본 발명의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유의 4-층 코팅의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광섬유의 3-층 코팅의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 광섬유를 함유하는 본 발명의 광섬유 리본의 단면도이다.
도 4는 4층-코팅 시스템으로 광섬유를 인발 및 코팅하는 공정의 개략도이다.
도 5는 2개의 상업용 G652 컴플라이언트 광섬유 대 4-층 코팅 시스템을 함유하는 광섬유에 대한 코어의 예측된 간격을 비교하여 도시하는 그래프이다.
도 6은 -60 내지 70℃에서의 열순환 동안 1310㎚, 1550㎚, 및 1625㎚에서의 감쇠 손실을 갖는 테스트 섬유 1의 마이크로벤드 성능을 도시하는 그래프이다.
도 7은 -60 내지 70℃에서의 열순환 동안 1310㎚, 1550㎚, 및 1625㎚에서의 감쇠 손실을 갖는 테스트 섬유 2의 마이크로벤드 성능을 도시하는 그래프이다.
본 발명은 기본 섬유를 캡슐화하는 3개 이상의 코팅을 함유하는 광섬유, 뿐만 아니라 그들의 제조방법 및 광섬유 리본/케이블과 통신 시스템 내 사용에 관한 것이다.
본 발명의 광섬유는 기본 섬유를 캡슐화하는 3개 이상의 코팅을 함유한다. 상기 3개 이상의 코팅은 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 하나 이상의 중간 코팅, 및 외부 코팅을 포함한다. 상기 하나 이상의 중간 코팅의 존재에 의해서, 상기 1차 및 외부 코팅의 속성들을 다른 속성의 해로운 효과들 없이 그들의 의도된 목적으로 더욱 좋게 재단하는 것이 가능해진다.
이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 광섬유(10)는 섬유(12) 및 상기 섬유(12)를 캡슐화하는 4개의 코팅(14, 15, 16 및 18)을 포함한다. 바람직하게, 섬유(12)는 유리 코어를 포함한다. 코팅(14)은 1차(최내측) 코팅이고, 이는 상기에 기술된 바와 같은 1차 코팅의 전통적인 목적을 제공한다. 코팅(18)은 외부 코팅이며, 이는 상기에 기술된 바와 같은 2차 코팅의 전통적인 목적을 제공한다. 상기 1차 및 2차 코팅 사이에 제1 중간 코팅(15)과 제2 중간 코팅(16)이 있다. 이러한 코팅들을 준비하는데 사용된 물질 및 성분들이 하기에 기술된다.
섬유(12)는 전형적으로 유리, 주로 석영 유리로 형성되며, 클래딩층(cladding layer)으로 알려진 유리 코어 및 유리 코팅 모두를 포함한다. 유리 섬유는 본 발명에 속하는 기술분에 공지된 많은 공정들에 따라 형성될 수 있다. 많은 애플리케이션에 있어서, 상기 유리 코어 및 클래딩층은 식별가능한 코어-클래딩 경계를 갖는다. 대안적으로, 상기 코어 및 클래딩층은 분명한 경계가 부족할 수 있다. 하나의 이러한 유리 섬유는 스텝-인텍스 섬유(step-index firber)이다. 대표적인 계단형 굴절률 섬유는 창(Chang)의 미국 특허 번호 제4,300,930호 및 제4,402,570호에 기술되며, 이로써 그 각각이 본원에 전부 참조로서 병합된다. 또 다른 이러한 섬유는 그래디드-인덱스 섬유(graded-index fiber)이며, 이는 굴절률이 상기 섬유 중심으로부터의 거리에 의해 변화하는 코어를 갖는다. 그래디드-인덱스 섬유는 기본적으로 상기 유리 코어와 클래드층을 서로 확산시킴으로써 형성된다. 대표적인 그래디드-인덱스 섬유는 카리토(Garito) 등의 미국 특허 번호 제5,729,645호, 주르만(Joormann) 등의 미국 특허 번호 제4,439,008호, 마르카틸리(Marcatili) 등의 미국 특허 번호 제4,176,911, 및 디마르셀로(DiMarcello) 등의 미국 특허 번호 제4,076,380호에 기술되며, 이로써 그 각각이 본원에 전부 참조로서 병합된다. 또한, 상기 유리 섬유는 관심 파장, 예컨대, 1310 또는 1550㎚에서 단일 또는 다중-모드형일 수 있다. 본 발명의 광섬유는 이러한 또는 현재 공지된 또는 이후 발전된 다른 종래 코어-클래드층 구성을 함유할 수 있다.
본 발명의 광섬유에 사용된 다양한 코팅들은 하기에 언급된 것을 제외하고, 전형적으로 보전 처리 공정 동안 가교 결합(crosslinked)된다. 이러한 코팅들은 하나 이상의 올리고머 또는 폴리머, 하나 이상의 모노머, 중합 개시제(필요한 경우), 및 하나 이상의 선택적 첨가제로 형성될 수 있다.
상기 올리고머 성분은, 존재시, 바람직하게 에틸렌성 불포화 올리고머(ethylenically unsaturated oligomer), 더 바람직하게 (메타)아크릴레이트 올리고머((meth)acrylate oligomer)이다. (메타)아크릴레이트란 용어는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 둘 모두는 물론 그 조합도 포함하는 것을 말한다. 이러한 올리고머들에서 상기 (메타)아크릴레이트 단말기(terminal groups)은 모노하이드릭 폴리(메타)아크릴레이트 캐핑 성분(monohydric poly(meth)acrylate capping component)에 의해, 또는 공지된 방식으로 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate)와 같은 모노(메타)아크릴레이트 캐핑 성분(mono(meth)acrylate capping component )에 의해 제공될 수 있다.
우레탄 올리고머들(Urethane oligomers)은 종래에 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트(aliphatic or aromatic diisocyanate)와 디하이드릭 폴리에테르(dihydric polyether) 또는 폴리에스테르(polyester), 가장 전형적으로는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)과 같은 폴리옥시알킬렌 글리콜(polyoxyalkylene glycol )을 반응시킴으로써 제공된다. 이러한 올리고머는 전형적으로 4-10 우레탄기를 가지며 예컨대 2000-8000인 초고분자량으로 되어 있을 수 있다. 하지만, 500-2000 범위 내의 분자량을 가지는 더 낮은 분자량 올리고머들이 또한 사용될 수 있다. 그 각각이 본원에 참조로서 병합된 코디(Coady) 등의 미국 특허 번호 제4,608,409호 및 비숍(Bishop) 등의 미국 특허 번호 제4,609,718호는 그러한 합성물을 상세히 기술한다.
내습성 올리고머를 사용하는 것이 바람직할 경우, 그들은 극성 폴리에테르(polar polyether) 또는 폴리에스테르 글리콜(polyester glycols)이 대부분 포화되고 대부분 비극성 지방족 디올(nonpolar aliphatic diols)을 위해 방지된다는 점만 제외하면 아날로그 방식으로 합성될 수 있다. 이러한 디올은 예를 들어, 2-250 탄소 원자로 된 알칸(alkane) 또는 알킬렌 디올(alkylene diols)을 포함하며, 바람직하게는 에테르 또는 에스테르기가 사실상 없다. 이러한 시스템에서 획득가능한 올리고머 점성 및 분자량의 범위는 불포화된 극성 올리고머 시스템에서 획득가능한 것과 유사하여 상기 점성 및 그 코팅 특성은 사실상 변함없이 유지될 수 있다. 이러한 코팅들의 감소된 산소 함유량은 코팅되어 있는 상기 유리 섬유의 표면에 대한 코팅의 점착 특성들을 허용될 수 없게 저하되지 않는다는 것을 발견했다.
잘 알려진 바와 같이, 폴리우레아(polyurea) 성분은 단지 합성 과정에서 디올(diols) 또는 폴리올(polyols)을 디아민(diamines) 또는 폴리아민(polyamines)으로 대체함으로써, 이러한 방법들에 의해 준비된 올리고머에 병합될 수 있다. 본 코팅 시스템에서 폴리우레아 성분의 부속성(minor proportions)의 존재는 상기 합성에 사용된 디아민 또는 폴리아민이 충분히 비극성이고 상기 시스템의 내습성을 위태롭게 하는 것을 피하기 위해 포화될 경우에만 코팅 성능에 해로운 것으로 간주되지 않는다.
적합한 에틸렌성 불포화 올리고머는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(펜실베니아, 웨스트 체스터의 사토머 컴퍼니 인코포레이티드(Sartomer company, Inc.) 社로부터 구입 가능한 CN986 및 코네티컷, 윈스테드의 보머 스페셜티 컴퍼니(Bomar Specialty Co.) 社로부터 구입 가능한 BR 3731, BR 3741 및 STC3-149), 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트계 아크릴레이트 올리고머(acrylate oligomers based on tris(hydroxyethyl)isocyanurate), (메타)아크릴레이티드 아크릴릭 올리고머((meth)acrylated acrylic oligomers), 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(polyester urethane acrylate oligomers )(예컨대, 짐머맨(Zimmerman) 등의 미국 특허 번호 제4,690,502호 및 제4,798,852호, 비숍(Bishop)의 미국 특허 번호 제4,609,718호 및 비숍(Bishop) 등의 미국 특허 번호 제4,629,287호에 개시된 올리고머로서, 그 각각은 본원에 전부 참조로서 병합됨), 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머(스위스, 취리히의 란 AG(Rahn AG) 社로부터 구입 가능한 Genomer 3456), 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머(조지아, 아틀란타의 UCB 라드큐어(UCB Radcure) 社로부터 구입 가능한 Ebecryl 80,584 및 657), 폴리우레아 아크릴레이트 올리고머(예컨대, 짐머맨(Zimmerman) 등의 미국 특허 번호 제4,690,502호 및 제4,798,852호, 비숍(Bishop)의 미국 특허 번호 제4,609,718호 및 비숍(Bishop) 등의 미국 특허 번호 제4,629,287호로서, 그 각각은 본원에 전부 참조로서 병합됨), 에폭시 아크릴레이트 올리고머(사토머 컴퍼니 인코포레이티드(Sartomer company, Inc.) 社로부터 구입 가능한 CN120 및 UCB 라드큐어(UCB Radcure) 社로부터 구입 가능한 Ebecryl 3201 및 3604), 수소화된 폴리부타디엔 올리고머(미주리, 베르사이유의 에코 레진즈 앤 래버러토리(Echo Resins and Laboratory) 社로부터 구입 가능한 Echo Resin MBNX) 및 그 조합을 포함한다.
대안적으로, 상기 올리고머 성분은 또한 쉬쎌(Schissel) 등의 미국 출원 공개 번호 제2007100039호에 기술된 바와 같은 비-반응성 올리고머 성분을 포함할 수 있으며, 이는 본원에 전부 참조로서 병합된다. 이러한 비-반응성 올리고머 성분들은 매우 불안정하지 않은 고탄성률 코팅을 달성하는데 사용될 수 있다. 이러한 비-반응성 올리고머 물질은 특히 더 높은 탄성률 코팅에 바람직하다.
상기 올리고머 성분(들)은 전형적으로 코팅 조성물에 약 0 내지 약 90 중량 퍼센트, 더 바람직하게 약 25 내지 약 75 중량 퍼센트 사이, 그리고 가장 바람직하게 약 40 내지 65 중량 퍼센트 사이의 양으로 존재한다.
또한, 상기 코팅 조성물(들)은 올리고머 성분의 대체물로서든 또는 올리고머 성분과의 조성물이든 하나 이상의 폴리머 성분을 포함할 수 있다. 폴리 성분의 사용은, 예를 들어, 퓨크스(Fewkes) 등의 미국 특허 번호 제6,869,981호에 기술되며, 이는 본원에 전부 참조로서 병합된다.
상기 폴리머는 적어도 하나의 하드 블록(hard block) 및 적어도 하나의 소프트 블록(soft block)을 포함하는 블록 코폴리머(block copolymer)일 수 있으며, 이때 상기 하드 블록은 상기 소프트 블록의 Tg보다 더 큰 Tg를 갖는다. 바람직하게 상기 소트프 블록 백본(backbone)은 지방족이다. 적합한 지방족 백본은 폴리(부타디엔), 폴리이소프렌, 폴리에틸렌/부틸렌, 폴리에틸렌/프로필렌, 및 디올 블록을 포함한다. 블록 코폴리머의 일례에는 A-B의 일반적 구조를 가지는 디-블록 코폴리머(di-block copolymer)가 있다. 적합한 코폴리머의 또 다른 예에는 일반적 구조 A-B-A를 가지는 트리-블록(tri-block)이 있다. 바람직하게 미드 블록(mid block)은 적어도 약 10,000, 더 바람직하게 약 20,000보다 더 큰, 훨씬 더 바람직하게 약 50,000보다 더 큰, 그리고 가장 바람직하게 약 100,000보다 더 큰 분자량을 갖는다. 트리-블록 코폴리머(A-B-A)의 경우, 상기 미드-블록(본원에 규정된 바와 같은 SBS 코폴리머에서의 부타디엔과 같은 B)은 약 20℃보다 작은 Tg를 갖는다. 3 블록 이상을 가지는 미드-블록 코폴리머의 예로는 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane; TPU)을 포함한다. TPU의 원료는 BASF 社, B.F 社. 구드리치(goodrich) 社 및 베이어(Bayer) 社를 포함한다. 상기 블록 코폴리머는 많은 다중 블록을 가질 수 있다.
상기 폴리머 성분은 경화시 화학적으로 가교될 수 있거나 아닐 수 있다. 바람직하게, 상기 폴리머는 열가소성 엘라스토머 폴리머이다. 바람직하게, 상기 폴리머 성분은 적어도 2개의 열가소성 말단 엔드 블록(thermoplastic terminal end blocks) 및 상기 두 말단 블록 간에 스티렌계 블록 코폴리머(styrenic block copolymers)와 같은엘라스토메릭 백본(elastomeric backbone)을 갖는다. 적합한 미드 블록은 에틸렌프로필렌 디엔모노머(ethylene propylene diene monomer; "EPDM") 및 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene rubber)를 포함한다. 상기 엘라스토메릭 미드-블록은 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리에틸렌/부틸렌 및 폴리에틸렌/프로필렌일 수 있다.
상업용으로 구입 가능한 스티렌계 블록 코폴리머의 예들로는 KRATONTM(텍사스 휴스턴의 크래톤 폴리머즈(Kraton Polymers) 社), CALPRENETM(스페인의 렙솔 퀴미카 에스. 에이.(Repsol Quimica S.A.) 社), SOLPRENETM(필립스 페트롤리움 코포레이션(Phillips Petroleum Co) 社), STEREONTM(오하이오, 애크론의 파이어스톤 타이어 앤 루버 컴퍼니(Firestone Tire & Rubber Co.) 社), 스티렌-부타디엔 선형 블록 코폴리머(크래톤 폴리머즈 社)인 KARATONTMD1101, 스티렌-이소프렌 선형 블록 코폴리머(크래톤 폴리머즈 社)인 KRATONTMD1193, 약 2%w 무수 말레인산과 그라프트된 스티렌-에틸렌-부틸렌 블록 폴리머(크래톤 폴리머즈 社)인 KRATONTMFG1901X, 스티렌-이소프렌 선형 블록 코폴리머(크래톤 폴리머즈 社)인 KRATONTMD1107 및 액상 폴리이소프렌(뉴저지, 벨빌의 엘리멘티스 퍼포먼스 폴리머즈(Elementis Performance Polymers) 社)인 HARDMAN ISOLENETM400이 있다.
상기 폴리머 성분(들)은 사용시 코팅 조성물에 전형적으로 약 5 내지 약 90 중량 퍼센트, 바람직하게 약 10 중량 퍼센트에서 약 30 중량 퍼센트까지, 그리고 가장 바람직하게 약 12 중량 퍼센트에서 약 20 중량 퍼센트까지의 양으로 존재한다.
하나 이상의 모노머 성분은 바람직하게 에틸렌성 불포화물이다. 본 발명에 따라 사용된 에틸렌성 불포화 모노머에 적합한 작용기는 제한 없이, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, N-비닐 아미드, 스티렌, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 산성 에스테르 및 그 조합(이를 테면, 폴리작용기 모노머)을 포함한다. 이 중에서, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머들이 주로 바람직하다.
일반적으로, 저분자량(이를 테면, 약 120 내 600) 액상 (메타)아크릴레이트-작용기 모노머는 종래 액상 코팅 장비에 상기 코팅 조성물을 적용하기 위해 필요한 유동성(liquidity)을 제공하는 제제(formulation)에 추가된다. 이러한 시스템에 있어서 전형적인 아크릴레이트-작용기 액상은 모노작용기 및 폴리작용기 아크릴레이트(이를 테면, 두 개 이상의 아크릴레이트 작용기를 갖는 모노머)를 포함한다. 이러한 폴리작용기 아크릴레이트의 예로 두 개의 작용기를 갖는 이작용기(difunctional) 아크릴레이트; 3개의 작용기를 갖는 3작용기 아크릴레이트; 및 4개의 작용기를 갖는 4작용기 아크릴레이트가 있다. 모노작용기 및 폴리작용기 메타크릴레이트가 함께 사용될 수 있다.
내습성 성분을 사용하는 것이 바람직할 경우, 상기 모노머 성분은 선택된 내습성 올리고머와의 그 양립성(compatibility)에 근거하여 선택될 것이다. 그러한 올리고머는 매우 비-극성이기 때문에, 모든 그러한 액상 모노머가 성공적으로 혼합되고 상기 내습성 올리고머와 중합될 수 있는 것은 아니다. 충분한 코팅 양립성 및 내습성을 위해, 주 포화 지방족 모노- 또는 디-아크릴레이트 모노머 또는 알콕시 아클릴레이트 모노머를 포함하는 액상 아클릴레이트 모노머 성분을 사용하는 것이 바람직하다.
적합한 폴리작용기 에틸렌성 불포화 모노머는 제한 없이, 2 또는 그 이상, 바람직하게 2 내지 약 30의 범위에 있는 에톡실레이션(ethoxylation)을 갖는 에톡실레이티드 비스페놀 에이 디아크릴레이트(ethoxylated bisphenol A diacrylate)와 같은 알콕실레이티드 비스페놀 에이 디아크릴레이트(alkoxylated bisphenol A diacrylates)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR349와 SR601; 및 필라델피아, 앰블러, 코그니스 코포레이션(Cognis Corp.) 社로부터 구입 가능한 Photomer 4025와 Photomer 4028), 및 2 또는 그 이상, 바람직하게 2 내지 약 30의 범위에 있는 프로폭실레이션(propoxylation)을 갖는 프로폭실레이티드 비스페놀 에이 디아크릴레이트(propoxylated bisphenol A diacrylate); 3 또는 그 이상, 바람직하게 3 내지 약 30 범위에 있는 에톡실레이션을 갖는 에폭실레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(ethoxylated trimethylolpropane polyacrylates)와 같은 알콕실레이션(alkoxylation)을 갖거나 갖지 않는 메틸올프로판 폴리아크릴레이트(methylolpropane polyacrylates)(코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4149, 및 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR499), 3 또는 그 이상, 바람직하게 3 내지 30 범위에 있는 프로폭실레이션을 갖는 프로폭실레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(propoxylated trimethylolpropane triacrylate)(코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4072; 및 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR492), 및 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(ditrimethylolpropane tetraacrylate)(코니그스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4355); 3 또는 그 이상에 있는 프로폭실레이션을 갖는 프로폭실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트(propoxylated glyceryl triacrylate)와 같은 알콕실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트(alkoxylated glyceryl triacrylates)(코니그스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4096; 및 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR9020); 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate)와 같은, 알콕실레이션을 갖거나 갖지 않는 에리스리톨 폴리아크릴레이트(erythritol polyacrylates)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR295), 에톡실레이티드 펜타에릴스리톨 테트라아크릴레이트(ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)(사토머 넘퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR494), 및 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate)(코니그스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4399; 및 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR399); 트리스-(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아클릴레이트(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR368)와 트리스-(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 디아크릴레이트와 같은 적합한 작용기 이소시아누레이트와 아크릴산(acrylic acid) 또는 아크릴로일 클로라이드(acryloyl chloride)와 반응함으로써 형성된 이소시아누레이트 폴리아크릴레이트(isocyanurate polyacrylates); 트리사이클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(tricyclodecane dimethanol diacrylate)와 같은 알콕실레이션을 갖거나 갖지 않는 알코올 폴리아크릴레이트(alcohol polyacrylates)(사토머 넘퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 CD406) 및 2 또는 그 이상, 바람직하게 약 2 내지 30 범위에 있는 에톡실레이션을 갖는 에톡실레이티드 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(ethoxylated polyethylene glycol diacrylate); 비스페놀 에이 디글리시딜에테르(bisphenol A diglycidylether) 등에 아크릴레이트를 추가함으로써 형성된 에폭시아크릴레이트(epoxyacrylates)(코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 3016); 및 디사이클로펜타디엔 디아크릴레이트(dicyclopentadiene diacrylate)와 같은 싱글 및 멀티-링 사이클릭 아로마틱 또는 비-아로마틱 폴리아크릴레이트를 포함한다.
또한, 경화된 제품이 물을 흡수하거나, 다른 코팅 물질에 접착되거나, 또는 스트레스 하에서 반응하는 정도에 영향을 주기 위해 도입될 수 있는 소정 양의 모노작용기 에틸렌성 불포화 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 예시적인 모노작용기 에틸렌성 불포화 모노머는 제한 없이, 2-하이트록시에틸-아크릴레이트(2-hydroxyethyl-acrylate), 2-하이드록시프로필-아크릴레이트(2-hydroxypropyl-acrylate) 및 2-하이드록시부틸-아크릴레이트(2-hydroxybutyl-acrylate)와 같은 하이드록시알킬 아크릴레이트(hydroxyalkyl acrylates); 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 프로필 아크릴레이트(propyl acrylate), 이소프로필 아크릴레이트(isopropyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 아밀 아크릴레이트(amyl acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(isobutyl acrylate), t-부틸 아크릴레이트(t-butyl acrylate), 펜틸 아크릴레이트(pentyl acrylate), 이소아밀 아클릴레이트(isoamyl acrylate), 헥실 아크릴레이트(hexyl acrylate), 헵틸 아크릴레이트(heptyl acrylate), 옥틸 아크릴레이트(octyl acrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(isooctyl acrylate)(사토머 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 SR440 및 씨피에스 케미컬 컴퍼니(CPS Chemical Co.) 社로부터 구입 가능한 Ageflex FA8), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 노닐 아크릴레이트(nonyl acrylate), 데실 아크릴레이트(decyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR395; 및 씨피에스 케미컬 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 Ageflex FA10), 운데실 아크릴레이트(undecyl acrylate), 도데실 아크릴레이트(dodecyl acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR489), 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR335, 뉴저지 올드 브릿지의 씨피에스 케미컬 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 Ageflex FA12 및 코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Phtomer 4812), 옥타데실 아크릴레이트(octadecyl acrylate) 및 스테아릴 아크릴레이트(stearyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR257)와 같은 장쇄 및 단쇄 알킬 아크릴레이트(long- and short-chain alkyl acrylates); 디메틸아미노에틸 아크릴레이트(dimethylaminoethyl acrylate), 디에틸아미노에틸 아크릴레이트(diethylaminoethyl acrylate), 및 7-아미노-3,7-디메틸옥틸 아크릴레이트(7-amino-3,7-dimethyloctyl acrylate)와 같은 아미노알킬 아크릴레이트(aminoalkyl acrylate); 부톡실에틸 아크릴레이트(butoxylethyl acrylate), 페녹실에틸 아크릴레이트(phenoxyethyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR339, 씨피에스 케미컬 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 Ageflex PEA, 및 코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4035), 페녹실글리시딜 아크릴레이트(phenoxyglycidyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 CN131), 라우릴옥시글리시딜 아크릴레이트(lauryloxyglycidyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 CN130), 및 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트(ethoxyethoxyethyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR256)와 같은 알콕시알킬 아크릴레이트(alkoxyalkyl acrylates); 사이클로헥실 아크릴레이트(cyclohexyl acrylate), 벤질 아크릴레이트(benzyl acrylate), 디사이클로펜타디엔 아크릴레이트(dicyclopentadiene acrylate), 디사이클로펜타닐 아크릴레이트(dicyclopentanyl acrylate), 트리사이클로데카닐 아크릴레이트(tricyclodecanyl acrylate), 보닐 아크릴레이트(bornyl acrylate), 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR423와 SR506, 및 씨피에스 케미컬 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 Ageflex IBOA), 테트라하이드로퍼퓨릴 아클릴레이트(tetrahydrofurfuryl acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR285), 카프로락톤 아클릴레이트(caprolactone acrylate)(사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR495; 및 코네티컷 댄버리의 유니온 카바이드 컴퍼니(Union Carbide Company) 社로부터 구입 가능한 Tone M100), 및 아크릴로일모폴린(acryloylmorpholine)과 같은 싱글 및 멀티-링 사이클릭 아로마틱 또는 비-아로마틱 아크릴레이트(single and multi-ring cyclic aromatic or non-aromatic acrylates); 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트(polyethylene glycol monoacrylate), 폴리프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(polypropylene glycol monoacrylate), 메톡시에틸렌 글리콜 아크릴레이트(methoxyethylene glycol acrylate), 메톡시폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트(methoxypolypropylene glycol acrylate), 메톡시폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트(methoxypolyethylene glycol acrylate), 에톡시디에틸렌 글리콜 아크릴레이트(ethoxydiethylene glycol acrylate)와 같은 알코올계 아크릴레이트(alcohol-based acrylates), 및 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(ethoxylated(4) nonylphenol acrylate)(코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4003; 및 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社로부터 구입 가능한 SR504)와 같은 다양한 알콕시레이티드 알킬페놀 아크릴레이트(alkoxylated alkylphenol acrylates); 및 프로폭실레이티드노닐페놀 아크릴레이트(propoxylatednonylphenol acrylate)(코그니스 코포레이션 社로부터 구입 가능한 Photomer 4960); 디아세톤 아크릴아미드(diacetone acrylamide), 이소부톡시메틸 아크릴아미드(isbutoxymethyl acrylamide), N,N'-디메틸-아미노프로필 아크릴아미드(N,N'-dimethyl-aminopropyl acrylamide), N,N-디메틸 아크릴아미드(N,N-dimethyl acrylamide), N,N-디에틸 아크릴아미드(N,N-diethyl acrylamide), 및 t-옥틸 아크릴아미드(t-octyl acrylamide)와 같은 아크릴아미드(acrylamides); N-비닐피롤리돈(N-vinylpyrrolidone) 및 N-비닐카프로락탐(N-vinylcaprolactam)(둘 다 뉴저지 웨인의 인터내셔널 스페셜티 프로덕츠(International Specialty Products) 社로부터 구입 가능)와 같은 비닐 화합물(vinylic compounds); 및 말레산 에스테르(maleic acid ester) 및 푸마르산 에스테르(fumaric acid ester)와 같은 산성 에스테르(acid esters)를 포함한다.
상기 모노머 성분(들)은 전형적으로 코팅 조성물에 약 10 내지 약 90 중량 퍼센트, 더 바람직하게 약 20 내지 약 60 중량 퍼센트 사이, 그리고 가장 바람직하게 약 25 내지 약 50 중량 퍼센트의 양으로 존재한다.
잘 알려진 바와 같이, 광섬유 코팅 조성물은 또한 유리 섬유에 그것의 적용 후 상기 조성물의 중합(이를 테면, 경화)을 야기하는데 적합한 중합 개시제(polymerization initiator)를 함유할 수 있다. 본 발명의 1차 코팅 조성물에서의 사용에 적합한 중합 개시제는 열 개시제(thermal initiators), 화학 개시제(chemical initiators), 전자빔 개시제(electron beam initiators), 및 광개시제(photoinitiators)를 포함한다. 특히 상기 광개시제가 바람직하다. 대부분의 아크릴레이트계 코팅 제제에 대해, 케톤계 광개시제(ketonic photoinitiators) 및/또는 포스핀 옥사이드 광개시제(phosphine oxide photoinitiators)와 같은 종래 광개시제가 바람직하다. 본 발명의 조성물에 사용되는 경우, 상기 광개시제는 급속한 자외선 경화를 제공하는 충분한 양으로 존재한다. 일반적으로, 이는 약 0.5 내지 약 10.0 중량 퍼센트 사이, 더 바람직하게 약 1.5 내지 약 7.5 중량 퍼센트 사이를 포함한다. 더 낮은 정도의 경화가 요구되거나, 또는 경화가 요구되지 않을 경우, 특별 조성물에 사용된 광개시제의 양은 0.5 중량 퍼센트 미만이거나 전부 제외될 수 있다.
상기 광개시제는, 적지만 방사선 경화를 촉진하는데 효과적인 양으로 사용될 경우, 상기 코팅 조성물의 겔화(gelation)를 야기하지 않는 적정한 경화 속도를 제공해야 한다. 바람직한 경화 속도는 상기 코팅 물질의 실질적인 경화를 야기하는데 충분한 어느 속도이다. 사용량 대 영률 곡선에서 측정된 바와 같이, 약 25-35㎛의 코팅 두께에 대한 경화 속도는 예컨대, 1.0 J/㎝2 미만, 바람직하게 0.5 J/㎝2 미만이다.
적합한 광개시제는 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(1-hydroxycyclohexylphenyl ketone)(뉴욕 호손의 시바 스페셜티 케미컬(Ciba Specialty Chemical) 社로부터 구입 가능한 Irgacure 184), (2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드((2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentyl phosphine oxide)(시바 스페셜티 케미컬 社로부터 구입 가능한 commercial blends Irgacure 1800, 1850 및 1700), 2,2-디메톡실-2-페닐 아세토페논(2,2-dimethoxyl-2-phenyl acetophenone)(시바 스페셜티 케미컬 社로부터 구입 가능한 Irgacure 651), 비스(2,4,6-트리메틸 벤졸)페닐-포스핀 옥사이드(비스(2,4,6-trimethyl benzoyl)phenyl-phosphine oxide)(시바 스페셜티 케미컬 社로부터 구입 가능한 Irgacure 819), (2,4,6-트리메틸벤졸)디페닐 포스핀 옥사이드((2,4,6-trimethylbenzoyl)diphenyl phosphine oxide)(독일 뮌헨의 BASF 社로부터 구입 가능한 Lucerin TPO), 에폭시 (2,4,6-트리메틸벤졸)페닐 포스핀 옥사이드(ethoxy (2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide)(BASF 社로부터 구입 가능한 Lucerin TPO-L), 및 그 조합을 포함한다.
상기 코팅은 선택적으로 하나 이상의 추가 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 제한 없이, 촉매(catalysts), 캐리어 계면활성제(carrier surfactants), 점착 부여제(tackifiers), 접착 촉진제(adhesion promoters), 항산화제(antioxidants), 안정화제(stabilizers), 반응성 희석제(reactive diluents), 윤활제(lubricants), 광증백제(optical brighteners) 및 저분자량 비-가교 레진(low molecular weight non-crosslinking resins)을 포함한다. 일부 첨가제, 예를 들어, 촉매, 반응성 계면활성제 및 광증백제는 물리적 속성들(예컨대, 영률, 유리전이온도)에 영향을 미침으로써 중합 과정을 제어하도록 작용할 수 있다. 나머지 첨가제는 상기 코팅 조성물의 중합 생성물의 온정성(integrity)(예컨대, 해중합(depolymerization) 또는 산화분해(oxidative degradation)에 대한 보호)에 영향을 미칠 수 있다.
예시적인 촉매로는 소정 올리고머 성분에서 우레탄 결합의 형성을 촉진시키는데 사용되는 주석(tin)-촉매가 있다. 상기 촉매가 상기 올리고머 성분의 첨가제로 남든 상기 촉매의 추가 양이 본 발명의 조성물로 도입되든, 상기 촉매의 존재는 상기 조성물에서 올리고머 성분을 안정화시키는데 작용할 수 있다.
적합한 캐리어(carrier), 보다 구체적으로 반응성 계면활성제로 작용하는 캐리어는 폴리알콕시폴리실옥산(polyalkoxypolysiloxanes)을 포함한다. 바람직한 캐리어로는 골드슈미트 케미컬 컴퍼니(Goldschmidt Chemical Co.)(버지니아, 홉웰) 社로부터 구입 가능한 상표명 TEGORAD 2200 및 TEGORAD 2700(아크릴레이티드 실옥산(acrylated siloxane))이 있다. 이러한 반응성 계면활성제는 약 0.01 내지 약 5 pph, 더 바람직하게 약 0.25 내지 약 3 pph 사이의 바람직한 양으로 존재할 수 있다.
적합한 캐리어의 다른 종류로는 폴리올(polyols) 및 비-반응성 계면활성제가 있다. 적합한 폴리올 및 비-반응성 계면활성제의 예는 리욘델(Lyondel)(이전에 아크로 케미컬즈(Acro Chemiclas)) 사로 알려진)(필라델피아, 뉴타운 스퀘어) 社로부터 구입 가능한 폴리올 Aclaim 3201, 및 골드슈미트 케미컬 컴퍼니 社로부터 구입 가능한 비-반응성 계면활성제 Tegoglide 435(폴리알콕시-플리실옥산(polyalkoxy-polysiloxane))를 포함한다. 상기 폴리올 또는 비-반응성 계면활성제는 약 0.01 pph 내지 약 10 pph, 더 바람직하게 약 0.05 내지 약 5 pph, 가장 바람직하게 약 0.1 내지 약 2.5 pph 사이의 바람직한 양으로 존재할 수 있다.
또한, 적합한 캐리어는 양친매성 분자(mbiphilic molecules)일 수 있다. 양친매성 분자는 친수성 및 소수성 분절(hydrophilic and hydrophobic segments) 둘 모두를 가지는 분자이다. 상기 소수성 분절은 대안적으로 친유성(지방/오일을 좋아하는) 분절(lipophilic (fat/oil loving) segment)로 기술될 수 있다. 점착 부여제는 이러한 양친매성 분자의 일종이다. 점착 부여제는 폴리머 생성물의 시간-민감성 레올로지 특성(time-sensitive rheological property)을 변경할 수 있는 분자이다. 일반적으로 점착부여 첨가제는 더 높은 변형 속도(strain rates)나 전단 속도(shear rates)에서 더 단단하게 작용하게 할 것이며, 저 변형 속도나 전단 속도에서 상기 폴리머 생성물을 더 부드럽게 작용하게 할 것이다. 점착 부여제는 접착 산업에 공통적으로 사용되는 첨가제이며, 그 위에 상기 코팅이 적용되는 오브젝트와의 결합을 생성하는 코팅력을 향상시키는 것으로 알려져 있다.
바람직한 점착 부여제로는 뉴욕 퍼처스의 페이퍼 컴퍼니(Paper Co.) 社로부터 구입 가능한 Uni-tac®R-40(이하 "R-40")가 있다. R-40은 폴리에테르 분절을 함유하고, 아비에틱 에스테르(abietic esters)의 화학군(chemical family)으로부터 온 탈로진(tall oil rosin)이다. 바람직하게, 상기 점착 부여제는 상기 조성물에 약 0.01 내지 약 10 pph 사이의 양으로, 더 바람직하게 약 0.05 내지 약 5 pph 사이의 양으로 존재한다. 적합한 대안적인 점착 부여제로는 엑손(Exxon) 社로부터 구입 가능한 하이드로카본 점착 부여제인 Escorez 시리즈가 있다. Escorez 첨착 부여제에 관한 추가적인 정보에 대해, 본원에 전부 참조로서 병합된 미국 특허 번호 제5,242,963호를 참조하라. 상술한 캐리어가 또한 조합에 사용될 수 있다.
어떠한 적합한 접착 촉진제도 사용될 수 있다. 적합한 접착 촉진제의 예들은 유기작용기 실란(organofunctional silanes), 티탄산염(titanates), 지르코산염(zirconates), 및 그 혼합을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 접착 촉진제는 폴리(알콕시)실란(poly(alkoxy)silane), 가장 바람직하게 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(bis(trimethoxysilylethyl)benzene)이다. 적합한 대안적인 접착 촉진제는 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)(필라델피아 브리스톨의 유나이티드 케미컬 테크놀로지스(United Chemical Technologies) 社로부터, 또한, 필라델피아 모리스빌의 젤레스트(Gelest) 社로부터도 구입 가능한 3-MPTMS), 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane)(젤레스트 社로부터 구입 가능), 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)(젤레스트 社로부터 구입 가능), 및 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(젤레스트 社로부터 구입 가능)을 포함한다. 다른 적합한 접착 촉진제가 리(Lee) 등의 미국 특허 번호 제4,921,880호 및 제5,188,864호에 기술되며, 그 각각은 본원에 전부 참조로서 병합된다. 상기 접착 촉진제는 존재시 약 0.1 내지 야 10 pph, 더 바람직하게 약 0.25 내지 약 3 pph 사이의 양으로 사용된다.
어떠한 적합한 항산화제도 사용될 수 있다. 바람직한 항산화제는, 제한 없이, 비스 힌더드 페놀릭 설파이드(bis hindered phenolic sulfide) 또는 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(thiodiethylene bis(3,5-di-tert-butyl)-4-hydroxyhydrocinnamate)(시바 스페셜티 케미컬 社로부터 구입 가능한 Irganox 1035)를 포함한다. 상기 항산화제는, 존재시, 약 0.1 내지 약 3 pph, 더 바람직하게 약 0.25 내지 약 2 pph 사이의 양으로 사용된다.
어떠한 적합한 안정화제도 사용될 수 있다. 한 바람직한 안정화제는 예컨대, 시그마-올드리치(Sigma-Aldrich)(미주리, 세인트 루이스) 社의 펜타에리스리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate))이다. 상기 안정화제는, 존재시, 약 0.01 내지 약 1 pph, 더 바람직하게 약 0.01 내지 약 0.2 pph 사이의 양으로 사용된다.
어떠한 적합한 광증백제도 사용될 수 있다. 예시적인 광증백제는 제한 없이 2,5-티오펜디일비스(5-3차-부틸-1,3-벤즈옥사졸)(2,5-thiophenediylbis(5-tert-butyl-1,3-benzoxazole))(시바 스페셜티 케미컬 社)인 Uvitex OB; 베이어(Bayer) 社로부터 구입 가능한 Blankophor KLA; 비스벤즈옥사졸 화합물(bisbenzoxazole compounds); 페닐쿠마린 화합물(phenylcoumarin compounds); 및 비스(스티릴)비페닐 화합물(bis(styryl)biphenyl compounds)을 포함한다. 상기 광증백제는 약 0.003 내지 약 0.5 pph, 더 바람직하게 약 0.005 내지 약 0.3 pph의 농도로 바람직하게 존재한다.
본원에 사용된 바와 같이, 특정 성분의 중량 퍼센트는 임의의 첨가제를 제외한 벌크 조성물로 도입된 양을 말한다. 본 발명의 조성물을 생성하기 위해 상기 벌크 조성물로 도입되는 첨가제의 양은 백분율(parts per hundred)로 작성된다. 예를 들어, 올리고머, 모노머 및 광개시제는 이러한 성분의 총 중량 퍼센트가 100 퍼센트가 되도록 상기 벌크 조성물을 형성하기 위해 조합된다. 이러한 벌크 조성물을 위해, 특정 첨가제의 양은, 예를 들어 1 백분율은 상기 벌크 조성물의 100 중량 퍼센트를 초과하여 도입된다.
도 1에 개시된 코팅 시스템으로 돌아가면, 1차 코팅(14)은 바람직하게 저 영률(예컨대, 25℃에서 약 5 MPa 미만) 및 저 Tg(예컨대, 약 10℃ 미만)를 가지는 연화성 가교 폴리머 물질(soft crosslinked polymer material)로부터 형성된다. 상기 1차 코팅(14)의 영률은 바람직하게 약 0.025 내지 약 3 MPa 사이, 더 바람직하게, 약 0.05 내지 약 3 MPa 사이, 더 바람직하게 약 0.1 MPa 및 약 3 MPa 사이, 훨씬 더 바람직하게 약 0.05 MPa 및 약 0.5 MPa 사이, 그리고 가장 바람직하게 약 0.05 MPa 및 약 0.3 MPa 사이이다. 상기 Tg는 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -25℃ 사이, 더 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -40℃ 사이, 가장 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -50℃ 사이이다. 상기 1차 코팅은 바람직하게 약 25㎛ 미만, 더 바람직하게 약 20㎛ 미만, 훨씬 더 바람직하게 약 15㎛ 미만, 그리고 가장 바람직하게 약 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께를 갖는다. 1차 코팅은 전형적으로 이하에 더 상세히 기술되는 바와 같이 액상 및 경화물로서의 유리 섬유에 적용된다. 또한, 항산화제, 접착 촉진제, 캐리어 계면활성제, 점착 부여제, 촉매, 안정화제, 표면제 및 광증백제를 포함하여, 상기 1차 코팅의 하나 이상의 속성들을 향상시키는 다양한 첨가제가 존재해 있을 수 있다.
많은 적합한 1차 코팅이 예를 들어 치엔(Chien) 등의 미국 특허 번호 제6,326,416호, 위닝햄(Winningham) 등의 제6,531,522호, 퓨크스(Fewkes) 등의 제6,539,152호, 위닝햄 등의 제6,563,996호, 퓨크스 등의 제6,869,981호, 베이커(Baker) 등의 제7,010,206호와 제7,221,842호, 및 위닝햄 등의 제7,423,105호에 개시되며, 그 각각은 본원에 전부 참조로서 병합된다.
적합한 1차 코팅 조성물은 제한 없이, 약 25 내지 75 중량 퍼센트의 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트 올리고머(urethane acrylate oligomers); 약 25 내지 약 65 중량 퍼센트의 하나 이상의 모노작용기 에틸렌성 불포화 모노머(onofunctional ethylenically unsaturated monomers); 약 0 내지 약 10 중량 퍼센트의 하나 이상의 멀티작용기 에틸렌성 불포화 모노머(multifunctional ethylenically unsaturated monomers); 약 1 내지 약 5 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제; 약 0.5 내지 약 1.5 pph의 하나 이상의 항산화제; 약 0.5 내지 약 1.5 ph의 하나 이상의 접착 촉진제; 및 약 0.01 내지 약 0.5 pph의 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
다른 적합한 1차 코팅 조성물은 약 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트(보머 스페셜티즈 컴퍼니(Bormar Specialties Company) 社의 BR 3741), 약 40 내지 약 45 중량 퍼센트의 폴리작용기 아크릴레이트 모노머(코그니스 社의 Photomer 4003 또는 Photomer 4960), 약 0 내지 약 5 중량 퍼센트의 모노작용기 아크릴레이트 모노머 (카프롤락톤 아크릴레이트 또는 N-비닐카프로락탐)(monofunctional acrylate monomer (caprolactone acrylate or N-vinylcaprolactam)), 약 1.5 중량 퍼센트까지의 광개시제(시바 스페셜티 케미컬 社의 Irgacure 819 또는 Irgacure 184, BASF 社의 LUCIRIN®TPO, 또는 그 조합을 포함하며, 거기에 약 1pph 접착 촉진제(3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane)), 약 1pph 항산화제(시바 스페셜티 케미컬 社의 Irganox 1035), 선택적으로 약 0.05 pph까지의 광증백제(시바 스페셜티 케미컬 社의 Uvitex OB), 및 선택적으로 약 0.03 pph까지의 안정화제(시그마-올드리치 社로부터 구입 가능한 펜타에리스리톨 테트라키스(3-메르캅토프로프리오네이트)가 추가된다.
예시적인 1차 코팅 조성물은 제한 없이, 하기 제제들을 포함한다:
(1) 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR 3741, 보머 스페셜티 社), 40 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(Photomer 4003, 코그니스 코포레이션 社), 5 중량 퍼센트 N-비닐 피롤리디논(N-vinyl pyrollidinone), 1.5 중량 퍼센트 비스(2,4,6-트리메틸벤졸)페닐-포스핀 옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 1pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 및 1 pph 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란;
(2) 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR 3741, B 보머 스페셜티 社), 40 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(Photomer 4003, 코그니스 코포레이션 社), 5 중량 퍼센트 N-비닐 카프로락탐, 1.5 중량 퍼센트 비스(2,4,6-트리메틸벤졸)페닐-포스핀 옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 1pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 및 1 pph 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란;
(3) 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3731, 사토머 코포레이션 社), 45 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(SR504, 사토머 코포레이션 社), 3 중량 퍼센트 (2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 社), 1 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 1 pph 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠 접착 촉진제, 및 0.5 pph 폴리알콕시폴리실옥산 캐리어(Tegorad 2200, 골드슈미트 社); 및
(4) 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3731, 사토머 코포레이션 社), 45 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(Photomer 4003, 코그니스 코포레이션 社), 3 중량 퍼센트 (2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 社), 1 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 1 pph 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠 접착 촉진제, 및 0.5 pph 점착 부여제(Unitac R-40, 유니온 캠프(Union Camp) 社);
(5) 52 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3731, 사토머 코포레이션 社), 45 중량 퍼센트 에톡실레이티드노닐페놀 아크릴레이트(SR504, 사토머 코포레이션 社), 및 3 중량 퍼센트 (2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 社); 및
(6) 52 중량 퍼센트 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3741, 보머 社), 41.5 중량 퍼센트 에톡실레이티드 노닐 페놀 아크릴레이트 모노머(Photomer 4003, 코그니스 社), 5 중량 퍼센트 카프로락톤 아크릴레이트 모노머(Tone M-100, 도우(Dow) 社), 1.5 중량 퍼센트 Irgacure 819 광개시제(시바 社), 1 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 사바 스페셜티 社), 1 pph 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(젤레스트 社), 및 0.032 pph 펜타에리스리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(올드리치 社).
외부 코팅 물질(18)은 전형적으로 중합시 분자가 고밀도로 가교되는(highly cross-linked) 우레탄 아크릴레이트 액상을 함유하는 코팅 조성물의 중합 생성물이다. 소정의 바람직한 실시 예들에서, 상기 외부 코팅은 열가소성 물질이 아니다. 외부 코팅(18)은 고 영률(예컨대, 25℃에서 약 0.08 GPa 이상) 및 고 Tg(예컨대, 약 50℃ 이상)를 갖는다. 상기 영률은 바람직하게 약 0.1 GPa 및 약 8 GPa 사이이고, 더 바람직하게 약 0.5 GPa 및 약 5 GPa 사이이며, 가장 바람직하게 약 0.5 GPa 및 약 3 GPa 상이이다. 상기 Tg는 바람직하게 약 50℃ 및 약 120℃ 사이이고, 더 바람직하게 약 50℃ 및 약 100℃ 사이이다. 상기 2차 코팅은 약 40㎛ 미만, 더 바람직하게 약 20 내지 약 40㎛ 사이, 가장 바람직하게 약 20 내지 약 30㎛ 사이의 두께를 갖는다.
외부 코팅 물질에 사용을 위한 다른 적합한 물질뿐만 아니라 이러한 물질의 선택에 관한 고려는 본 기술 분야에서 잘 알려져 있으며 미국 특허 채핀(Chapin) 등의 미국 특허 번호 제4,962,992호와 제5,104,433호에 개시되며, 그 각각은 본원에 전부 참조로서 병합된다. 또한, 이들에 대한 대안으로서, 그 각각이 본원에 전부 참조로서 병합된, 보텔호(Botelho) 등의 미국 특허 번호 제6,775,451호, 및 초우(Chou) 등의 제6,689,463호에 개시된 바와 같이, 고 영률 코팅은 저 올리고 함량과 저 우레탄 함량 코팅 시스템을 사용하여 획득되었다. 게다가, 본원에 전부 참조로서 병합된, 쉬쎌(Shissel) 등의 미국 출원 공개 번호 제20070100039에 개시된 바와 같이, 비-반응성 올리고머 성분은 고 영률 코팅을 달성하는데 사용되었다. 외부 코팅은 전형적으로, 이하에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 미리 코팅된 섬유(사전 경화를 갖추든 갖추지 않든)에 적용되고 그 뒤에 경화된다. 또한, 항산화제, 촉매, 계면활성제, 표면제, 슬립 첨가제(slip additives), 왁스, 미세-폴리테트라플루오르에틸렌(micronized-polytetrafluoroethylene) 등을 포함하여, 상기 코팅의 하나 이상의 속성을 향상시키는 다양한 첨가제가 존재해 있을 수 있다. 상기 2차 코팅은 본 기술 분야에서 잘 알려진 잉크도 포함할 수 있다.
적합한 외부 코팅 조성물은 제한 없이, 약 0 내지 20 중량 퍼센트의 하나 이상의 우레탄아크릴 레이트 올리고머; 약 75 내지 약 95 중량 퍼센트의 하나 이상의 모노작용기 에틸렌성 불포화 모노머; 약 0 내지 약 10 중량 퍼센트의 하나 이상의 멀티작용기 에틸렌성 불포화 모노머; 약 1 내지 약 5 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제; 및 약 0.5 내지 약 1.5 pph의 하나 이상의 항산화제를 포함한다.
다른 적합한 외부 코팅 조성물은 제한 없이, 약 10 중량 퍼센트의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(보머 스페셜티 컴퍼니 社의 KWS 4131)), 약 72 내지 약 82 중량 퍼센트 에톡실레이티드 (4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(ethoxylated (4) bisphenol A diacrylate monomer)(코그니스 社의 Photomer 4028), 약 5 중량 퍼센트 비스페놀 에이 디글리시딜 디아크릴레이트(bisphenol A diglycidyl diacrylate)(코그니스 社의 Photomer 3016), 선택적으로 약 10 중량 퍼센트까지의 디아크릴레이트 모노머(코그니스 社의 Photomer 4002) 또는 N-비닐카프로락탐, 약 3 중량 퍼센트까지의 광개시제(시바 스페셜티 케미컬 社의 Irgacure 184, 또는 BASF 社의 Lucirin®TPO, 또는 그 조합)을 포함하며, 거기에 약 0.5 pph의 항산화제(시바 스페셜티 케미컬 社의 Irganox 1035)가 첨가된다.
예시적인 외부 코팅 조성물은 제한 없이 하기 제제들을 포함한다:
(1) 40 중량 퍼센트 우레탄 아크릴레이트 올리고머((CN981, 사토머 컴퍼니 인코포레이티드 社), 17 중량 퍼센트 프로폭실레이티드(3) 글리세릴 트리아크릴레이트 모노머(propoxylated(3) glyceryl triacrylate monomer)(SR9020, 사토머 인코포레이티드 社), 25 중량 퍼센트 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate)(SR295, 사토머 인코포레이티드 社), 15 중량 퍼센트 에톡실레이티드(2) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(ethoxylated(2) bisphenol A diacrylate monomer)(SR349, 사토머 인코포레이티드 社), 및 3 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) 및 비스(2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 블렌드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 케미컬 社); 및
(2) 10 중량 퍼센트 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트(KWS 4131, 보머 社), 5 중량 퍼센트 비스페놀 에이 디글리시딜 디아크릴레이트(Photomer 3016, 코그니스 社), 82 중량 퍼센트 에톡실레이티드 (4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트(Photomer 4028, 코그니스 社), 1.5 중량 퍼센트 Lucirin TPO 광개시제(BASF 社), 1.5 중량 퍼센트 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 社), 및 0.5 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트 항산화제(Irganox 1035, 시바 스페셜티 케미컬 社).
제1 중간 코팅(15)은 전형적으로 상기 1차 코팅의 영률 및 Tg와 비교하여 상대적으로 높은 영률과 상대적으로 높은 Tg를 가질 수 있는 코팅 조성물의 중합 생성물이다. 상기 영률은 바람직하게 약 0.1 GPa 및 약 2 GPa 사이이고, 더 바람직하게 약 0.2 GPa 및 약 1 GPa 사이이며, 가장 바람직하게 약 0.3 GPa 및 약 1 GPa 사이이다. 상기 Tg는 바람직하게 약 0℃ 및 약 60℃ 사이이고, 더 바람직하게 약 10℃ 및 약 60℃ 사이이며, 가장 바람직하게 약 10℃ 및 약 50℃ 사이이다. 상기 제1 중간 코팅은 약 25㎛ 미만, 더 바람직하게 약 20㎛ 미만, 훨씬 더 바람직하게 약 15㎛ 미만, 그리고 가장 바람직하게 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 범위의 두께를 갖는다.
상기 제1 중간 코팅은 예를 들어 그 각각이 본원에 전부 참조로서 병합된, 보텔호(Botelho) 등의 미국 특허 번호 제6,775,451호, 및 초우(Chou) 등의 제6,689,463호에 개시된 바와 같이, 외부(또는 2차) 코팅에서의 사용을 위해 미리 알려진 얼마든지 많은 조성물을 사용하여 조성될 수 있다. 이러한 코팅은 선택적으로 본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같은 잉크를 함유할 수 있다. 소정 실시 예들에서, 상기 제1 중간 코팅은 바람직하게 경화된 생성물의 속성들을 변형하는데 유용한 윤활제, 슬립 첨가제 및 왁스와 같은 고가의 첨가제를 제외시킨다.
적합한 제1 중간 코팅 조성물은 제한 없이, 약 0 내지 20 중량 퍼센트의 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 약 75 내지 약 95 중량 퍼센트의 하나 이상의 모노작용기 에틸렌성 불포화 모노머; 약 0 내지 10 중량 퍼센트의 하나 이상의 멀티작용기 에틸렌성 불포화 모노머; 약 1 내지 5 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제; 및 약 0.5 내지 약 1.5 pph의 하나 이상의 항산화제를 포함한다.
예시적인 제1 중간 코팅 조성물은 제한 없이, 하기 제제들을 포함한다:
(1) 10 중량 퍼센트 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머(KWS4131, 보머 스페셜티 컴퍼니 社), 87 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(Photomer 4028, 코그니스 코포레이션 社), 3 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤과 비스(2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 블렌드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 케미컬 社), 0.5 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트 항산화제(Irganox 1035, 시바 스페셜티 케미컬 社), 및 아크릴레이트와 산성 작용기를 갖는 1 pph의 접착 촉진제 (Ebecryl 170, 유씨비 라드큐어 社);
(2) 10 중량 퍼센트의 폴리에테르계 우레탄 디아크릴레이트 올리고머(polyether-based urethane diacrylate oligomer)(BR301, 보머 스페셜티 컴퍼니 社), 22 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(8) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(ethoxylated(8) bisphenol A diacrylate monomer)(Photomer 4025, 코그니스 코포레이션 社), 65 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(ethoxylated(4) bisphenol A diacrylate monomer)(Photomer 4028, 코그니스 코포레이션 社), 3 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)과 비스(2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 블렌드(bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentyl phosphine oxide blend)(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 케미컬 社), 0.5 pph의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트 항산화제(Irganox 1035, 시바 스페설티 케미컬 社), 및 아크릴레이트와 산성 작용기를 갖는 1 pph의 접착 촉진제 (Ebecryl 170, 유씨비 라드큐어 社);
(3) 10 중량 퍼센트의 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머(KWS4131, 보머 스페셜티 코포레이션 社), 50 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(Photomer 4028, 코그니스 코포레이션 社), 37 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(3) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(ethoxylated(3) bisphenol A diacrylate monomer)(RCC12-984, 코그니스 코포레이션 社), 3 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤과 비스(2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 블렌드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 케미컬 社), 0.5 pph의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트 항산화제(Irganox 1035, 시바 스페셜티 케미컬 社); 및
(4) 30 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(SR601, 사토머 컴퍼니 社), 37 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(10) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(SR602, 사토머 컴퍼니 社), 30 중량 퍼센트의 에톡실레이티드(2) 비스페놀 에이 디아크릴레이트 모노머(SR349, 사토머 컴퍼니 社), 및 3 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤과 비스(2,6-디메톡시벤졸)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 블렌드(Irgacure 1850, 시바 스페셜티 케미컬 社).
상기 제2 중간 코팅(16)은 상기 1차 코팅(14)과 같이 연화성 가교 폴리머 물질(soft cross-linked polymer material)의 형태로, 또는 약하게 가교되거나 심지어 사실상 액상 코팅 물질의 형태로 있을 수 있다. 상기 제2 중간 코팅은 바람직하게 상기 제1 중간 코팅의 영률 및 Tg와 비교하여 상대적으로 낮은 영률 및/또는 상대적으로 낮은 Tg를 나타낸다. 예를 들면, 한 바람직한 실시 예에서, 상기 제2 중간 코팅의 영률은 대략 3차수 더 작고, 이러한 코팅 물질들의 Tg들 간 차이는 적어도 약 70℃이다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 중간 코팅은 (남아있는 코팅을 경화하는)경화 공정 후에도 상당히 액상으로 남아있다. 본원에 사용된 바와 같이, "상당히 액상(significantly liquid)"이란 상기 코팅이 상기 경화 공정에 따른 약 70% 미만 경화, 더 바람직하게 약 60% 미만 경화, 가장 바람직하게 약 50% 미만 경화를 나타낸다는 것을 의미한다. 상당히 액상으로 남아 있는 코팅은 상기 코팅 조성물에서 성분들의 제한된 가교를 나타낸다. 이는 비-반응성 올리고머 성분, 비-아크릴레이트 모노머 성분 및 비-가교 레진과 섬유의 사용을 통해 달성될 수 있다.
또한, 상기 제2 중간 코팅 조성물로부터의 광개시제 반응물의 감소는 경화 도를 상당히 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 저 가교도(lower degree of cross-linking)에 기여할 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 광개시제는 약 5 중량 퍼센트 미만, 더 바람직하게 약 3 중량 퍼센트 미만, 가장 바람직하게 약 1 중량 퍼센트 미만으로 감소될 수 있다.
대안적인 실시 예에 따르면, 상기 제2 중간 코팅은 상당히 연성으로 남아 있는 가교 코팅이다. 본 실시 예에서, 상기 제2 중간 코팅은 바람직하게 상기 1차 코팅의 영률과 실질적으로 같거나 더 낮은 영률 및 상기 1차 코팅의 Tg와 실질적으로 같거나 더 낮은 Tg를 갖는다. 상기 영률은 바람직하게 약 1 MPa 미만이고, 더 바람직하게 약 0.01 MPa 및 약 0.5 MPa 사이이며, 가장 바람직하게 약 0.03 MPa 및 약 0.3 MPa 사이이다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 중간 코팅의 영률은 상기 1차 코팅의 영률보다 적어도 약 30% 더 낮고, 더 바람직하게 적어도 약 40% 더 낮으며, 가장 바람직하게 적어도 약 50% 더 낮다. 상기 제2 중간 코팅의 Tg는 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -30℃ 사이이고, 더 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -40℃ 사이이며, 가장 바람직하게 약 -100℃ 및 약 -50℃ 사이이다.
상기 제2 중간 코팅은 약 40㎛ 미만, 더 바람직하게 약 20 내지 약 40㎛ 범위, 가장 바람직하게 약 20 내지 약 30㎛ 범위의 두께를 갖는다.
중요한 것은 상기 제2 중간 코팅은 바람직하게 1차 코팅으로 사용시 경화된 생성물의 소정의 속성들을 변형하는데 유용한 접착 촉진제와 계면활성제와 같은 고가의 첨가제들을 제외시킨다. 바람직하게, 상기 제2 중간 코팅 조성물은 0.25 pph 미만, 더 바람직하게 0.15 pph 미만, 그리고 가장 바람직하게 0.05 pph 미만의 접착 촉진제; 및 0.25 pph, 더 바람직하게 0.15 pph, 그리고 가장 바람직하게 0.05 pph의 계면활성제를 함유한다. 이러한 첨가제는 상기 제2 중간 코팅이 상기 유리 섬유에 접촉하지 않으므로 전부 제외될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2 중간 코팅은 상기 1차 코팅과 동일하나 상기 접착 촉진제를 전부 제외시킨다.
가교 코팅을 형성하는 제2 중간 코팅의 한 바람직한 종류는 본원에 전부 참조로서 병합된 퓨크스(Fewkes)의 미국 특허 번호 6,869,981호에 개시된 바와 같은 UV-경화형 압력-민감성 조성물(UV-curable pressure-sensitive compositions)이다.
예시적인 제2 중간 코팅은 제한 없이, 하기 제제들을 포함한다:
(1) 40 중량 퍼센트의 노닐 페놀 에톡실레이티드 모노아크릴레이트(Ph4003, 코그니스 코포레이션 社), 5 중량 퍼센트의 네오페닐 글리콜 프로폭실레이티드 디아크릴레이트(neopentyl glycol propoxylated diacrylate)(Ph4127, 코그니스 코포레이션 社), 52 중량 퍼센트의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3731, 사토머 컴퍼니 社), 1.5 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트의 비스(2,4,6-트리메틸벤졸)-페닐포스핀옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시 하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 (젤레스트 社), 0.3 pph의 3-메르캅토프로필트리메톡시실란(젤레스트 社), 및 20 pph의 Sylvatac RE-40N 로진 에스테르(아리조나 케미컬 컴퍼니(Arizona Chemical Company) 社);
(2) 43 중량 퍼센트의 노닐 페놀 에톡실레이티드 모노아크릴레이트(Ph4003, 코그니스 코포레이션 社), 2 중량 퍼센트의 네오펜틸 글리콜 프로폭실레이티드 디아크릴레이트(Ph4127, 코그니스 코포레이션 社), 52 중량 퍼센트의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3731, 사토머 컴퍼니 社), 1.5 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트의 비스(2,4,6-트리메틸벤졸)-페닐포스핀옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시 하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(젤레스트 社), 및 15 pph의 Sylvatac RE-40N 로진 ㅇ에스테르(아리조나 케미컬 컴퍼니 社); 및
(3) 30 중량 퍼센트의 노닐 페놀 에톡실레이티드 모노아크릴레이트(Ph4003, 코그니스 코포레이션 社), 15 중량 퍼센트의 카프로락톤 아크릴레이트(Tone M-100, 유니온 ㅋ카바이드 社), 52 중량 퍼센트의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3741, 보머 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트의 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트의 비스(2,4,6-트리메틸벤졸)-페닐포스핀옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3차-부틸)-4-하이드록시 하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社), 1 pph의 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(젤레스트 社), 및 0.5 pph의 Sylvalite RE 10LRosin(아리조나 케미컬 컴퍼니 社).
이러한 제2 중간 코팅 조성물에 더해, 어떠한 상기 1차 코팅 조성물뿐만 아니라 상기에 작성된 제2 중간 코팅 조성물도 상기 접착 촉진제를 제외시키도록 변형될 수 있다.
4층-코팅 광섬유의 한 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 결과적인 코팅이 하기 배열을 갖도록 선택된다: 상기 1차 코팅의 영률보다 더 높은 영률 및 상기 1차 코팅의 유리전이온도(Tg)보다 더 높은 Tg 중 하나 또는 둘 모두를 갖는 제1 중간 코팅; 상기 제1 중간 코팅의 영률보다 더 낮은 영률 및 상기 제1 중간 코팅의 Tg보다 더 낮은 Tg 중 하나 또는 둘 모두를 갖는 제2 중간 코팅; 및 상기 제2 중간 코팅의 영률보다 더 높은 영률 및 상기 제2 중간 코팅의 Tg보다 더 높은 Tg 중 하나 또는 둘 모두를 갖는 2차 코팅. 이 배열에서, 상기 코팅들의 두께는 상기 제2 중간 코팅 및 2차 코팅 중 하나 또는 둘 모두가 각각 상기 1차 코팅과 상기 제1 중간 코팅의 약 1 내지 약 10배 두께, 더 바람직하게 약 1 내지 8배 두께, 가장 바람직하게 약 1 내지 6배 두께 사이인 두께를 갖도록 한다.
도 2로 돌아가면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광섬유(20)는 섬유(22) 및 상기 섬유(22)를 캡슐화하는 및 3개의 코팅들(24, 26 및 28)을 포함한다. 코팅(24)은 1차(최내측) 코팅이고, 이는 1차 코팅의 전통적인 목적을 제공한다. 코팅(28)은 외부 코팅이며, 이는 2차 코팅의 전통적인 목적을 제공한다. 상기 1차 및 2차 코팅들 사이에는 단일 중간 코팅(sole intermediate coating; 26)이 있다. 이러한 중간 코팅의 존재는 개선된 마이크로벤드 성능을 허용한다.
코팅들(24, 26 및 28)은 일반적으로 제1 실시 예에서 코팅들(14, 16 및 18)에 대해 상기에 기술된 것과 동일한 타입일 수 있다.
이러한 제2 실시 예의 한 바람직한 구성에 따르면,상기 1차 코팅(24)은 약 0.1 내지 약 3 MPa의 영률 및/또는 약 -100℃ 내지 약 -30℃의 유리전이온도(Tg)를가질 수 있고, 상기 중간 코팅(26)은 상기 1차 코팅(24)의 영률과 실질적으로 같거나 더 낮은 영률 및 상기 1차 코팅의 Tg와 실질적으로 같거나 더 낮은 Tg 중 하나 또는 둘 모두를 갖는다. 상기 2차 코팅(28)은 전형적으로 그 영률 및 Tg가 상기 중간 코팅(26)의 것들보다 더 높도록 선택된다.
일 실시 예에서, 상기 중간 코팅으로부터 사용된 코팅 조성물은 상기 1차 코팅 조성물에 존재하는 어떠한 접착 촉진제도 상기 중간 코팅 조성물로부터 제외된다는 점을 제외하고 상기 1차 코팅 조성물을 형성하는 조성물과 사실상 같고, 바람직하게 그렇지 않으면 동일한 조성물의 중합 생성물이다.
본 발명의 광섬유는 또한 매트릭스 물질에 의해 캡슐화된 다수의 실질적으로 얼라인드(aligned)되고, 실질적으로 공면(coplanar)의 광섬유를 함유하는 광섬유 리본으로 형성될 수 있다. 상기 리본의 한 예시적인 구성이 도 3에 도시되며, 여기서 리본(30)은 매트릭스(32)에 의해 캡슐화된 12개의 광섬유(20)를 처리하는 것이 도시된다. 적합한 매트릭스 물질은 폴리비닐 클로라이드 또는 다른 열가소성 물질뿐만 아니라 2차 코팅 물질로서 유용한 것으로 알려진 물질을 포함한다. 일 실시 예에서, 상기 매트릭스 물질은 상기 외부 코팅을 형성하는데 사용된 조성물의 중합 생성물일 수 있다.
본 발명의 광섬유는 상기 유리 섬유와 그 코팅의 준비를 위해 종래 인발 타워 기술(draw tower technology)을 사용하여 준비될 수 있다. 간단하게, 본 발명에 따른 코팅된 광섬유 제조 공정은 유리 섬유(12)를 제조하는 단계, 1차 코팅 조성물, 하나 이상의 중간 코팅 조성물, 및 2차 코팅 조성물로 상기 유리 섬유를 코팅하는 단계, 그 후 동시에 모든 코팅들을 경화하는 단계를 수반한다. 이는 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 공정으로 알려져 있다. 선택적으로, 각각 연속적으로 적용된 코팅 조성물은 하부 코팅(underlying coating) 중합 전이든 후드 상기 코팅된 섬유에 적용될 수 있다. 상기 연속적으로 적용된 코팅의 적용 전에 상기 하부 코팅의 중합은 웨트-온-드라이(wet-on-dry) 공정으로 알려져 있다. 웨트-온-드라이 공정을 사용할 시, 추가 중합 단계가 사용되어야 한다.
예컨대, 약 2000℃의 온도로 국부적으로 그리고 대칭적으로 가열되어 온 특별히 준비된 원통형 프리폼으로부터의 유리 섬유 인발에 대해 잘 알려져 있다. 가열로(furnace)로 및 통해 프리폼을 공급함으로써와 같이 상기 프리폼이 가열됨에 따라 유리 섬유가 용융 물질로부터 인발된다. 상기 1차, 중간 및 2차 코팅 조성물이 유리 섬유가 상기 프리폼으로터 인발된 후, 바람직하게 냉각 후 즉시 상기 유리 섬유에 적용된다. 그런 다음, 상기 코팅 조성물은 코팅된 광섬유를 생성하기 위해 경화된다. 경화 방법은 사용되고 있는 상기 코팅 조성물(들) 및 중합 개시제의 특성에 따라, 상기 유리 섬유상의 경화되지 않은 코팅 조성물에 열 또는 자외선 광 또는 전자빔을 노출시킴으로써와 같이 발생된 열적, 화학적, 방사선일 수 있다. 상기 인발 공정에 따른 흐름에 있어서 흔히 1차 코팅 조성물 및 어떠한 2차 코팅 조성물도 모두 적용하는 것이 유리하다. 2층의 코팅 조성물을 이동중인 유리 섬유에 적용하는 방법은 그 각각이 본원에 전부 참조로서 병합된, 테일러(Taylor)의 미국 특허 번호 제4,474,830호 및 렌넬(Rennell) 등의 제4,4851,165호에 개시된다.
본 발명에 따른 코팅된 광섬유 제조 공정의 일 실시 예가 도 4에 또한 도시되며, 일반적으로 도면부호 40으로 표시된다. 도시된 바와 같이, 소결 프리폼(sintered preform; 42)(부분 프리폼으로 도시됨)은 광섬유(44)로 인발된다. 상기 섬유(44)는 본 기술분야에서 공지된 바와 같은 단일 코팅 조성물 또는 다중 코팅 조성물의 적용을 허용하는 하나 이상이 다이들(dies)을 포함하는 코팅 엘리먼트(46 및 48)을 통해 통과한다. 또한, 상기 다이들은 요구된 치수로 상기 코팅 두께를 조절한다. 바람직하게, 1차 및 제1 중간 코팅은 엘리먼트(48)에서 섬유(44)에 적용되며, 제2 중간 및 2차 코팅은 엘리먼트(48)에서 섬유(44)에 적용된다. 섬유(44) 적용된 코팅을 경화하기 위해 경화 엘리먼트(50)는 엘리먼트(46)로부터 하향으로 위치되며, 경화 엘리먼트(52)는 엘리먼트(48)로부터 하향으로 위치된다. 대안적으로, 엘리먼트(46)에 적용된 코팅은 잇따라 엘리먼트(48)를 통해 통과한 섬유(44)에 대해 경화될 수 있다. 트랙터(56)는 엘리먼트(52)를 통해 코팅된 광섬유(54)를 당기는데 사용된다.
본 기술분야의 당업자들에 의해 알게 되는 것처럼, 도 4에 도시된 시스템은 공지된 웨트-온-웨트 또는 웨트-온-드라이 공정들의 어떠한 조합을 통해 개별적으로 또는 동시에 코팅의 적용 및 경화를 제공하기 위해 변형될 수 있다. 한 방법에 따르면, 상기 1차 및 상기 제1 중간 코팅 중 하나 또는 둘 모두는 상기 제2 중간 및 2차 코팅 조성물의 적용 전에 경화될 수 있다. 대안적으로, 모든 4층 코팅 조성물은 상기 섬유에 적용된 다음 이어 단일 중합 단계에서 경화될 수 있다.
본 발명에 따른 광섬유 또는 섬유 리본이 준비되었다면, 이러한 물질들은 데이터 신호 전송을 위한 통신 시스템으로 병합될 수 있다.
예시들
본 발명은 본 발명의 예시로 의도되는 하기 실시예들에 의해 더 명확해질 것이다.
예시1 - 4층-코팅 광섬유의 제조
약 125㎛의 직경을 가지는 G652 컴플라이언트 표준 단일 모드 광섬유(G652 compliant standard single mode optical fiber)는 하기에 기술된 조성물을 사용하여 인발 타워 상에 코팅된다. 상기 코팅은 20m/s에서 375W/in bulbs를 갖는 6 램프 인발 동안 화학선 복사(actinic radiation)의 단일 투여로 경화된다.
125㎛ 상업용 유리 섬유, 조성물 A(to 133 ㎛ diam.)를 사용하여 형성된 4㎛ 1차 코팅((0.170 MPa, -27℃ Tg), 조성물 B (to 149 ㎛ diam.)를 사용하여 형성된 8㎛ 제1 중간 코팅(1.0 GPa, 64℃ Tg), 조성물 C(to 193 ㎛ diam.)를 사용하여 형성된 22㎛ 제2 중간 코팅(0.125 MPa, -26℃ Tg), 및 조성물 D(to 245 ㎛ diam.)를 사용하여 형성된 26㎛ 외부 코팅(1.6 GPa, 68℃ Tg)이 함유된 테스트 섬유 1.
125㎛ 상업용 유리 섬유, 조성물 C (to 135㎛ diam.)를 사용하여 형성된 5㎛ 1차 코팅(0.125 MPa, -26℃ Tg), 조성물 B (to 154㎛ diam.)를 사용하여 형성된 9.5㎛ 제1 중간 코팅(1.0 GPa, 64℃ Tg) , 조성물 C(to 196㎛ diam.)를 사용하여 형성된 21㎛ 제2 중간 코팅(0.125 MPa, -26℃ Tg), 및 조성물 D (to 245㎛ diam.)를 사용하여 형성된 24.5㎛ 외부 코팅(1.6 GPa, 68℃ Tg)이 함유된 테스트 섬유 2.
조성물 A는 52 wt % 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR3741, 보머 社), 41.5 wt % 에톡실레이티드 노닐 페놀 아크릴레이트 모노머(Photomer 4003, 코그니스 社), 5 wt % 카프로락톤 아크릴레이트 모노머(Tone M-100, 도우(Dow) 社), 및 1.5 wt % Irgacure 819 광개시제(시바 社)를 사용하여 조성되었으며, 거기에 1 pph Irganox 1035 항산화제(시바 社), 1 pph 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(젤레스트 社), 및 0.032 pph 펜타에리스리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(올드리치 社)가 추가되었다.
조성물 B는 Fusion D bulb에 의해 1.0 j/cm2에서 경화된 75 미크론 두께의 필름 상에서 동적 기계 분석(Dynamic Mechanical Analysis)에 의해 측정된 탄 델타 피크 할당(tan delta peak assignment)에 근거하는 23℃에서 1.0 GPa의 탄성율 및 64℃의 Tg를 갖는 상업용으로 구입 가능한 외부(2차) 코팅 제제이다.
조성물 D는 10 wt % 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트(KWS 4131, 보머 社), 5 wt % 비스페놀 에이 디글리시딜 디아크릴레이트(Photomer 3016, 코그니스 社), 82 wt % 에톡실레이티드 (4) 비스페놀 에이 디아크릴레이트(Photomer 4028, 코그니스 社), 1.5 wt % Lucirin TPO 광개시제 (BASF 社), 및 1.5 wt % Irgacure 184 광개시제(시바 社)를 사용하여 조성되었으며, 거기에 0.5 pph Irganox 1035 항산화제(시바 社)가 추가되었다.
상기 광섬유는 감긴 후 마이크로벤드 손실에 대해 테스트되었다.
예시2 - 4층-코팅 광섬유에서 섬유 간격의 모의 테스트
섬유 코어 간격에 대한 상기 4-층 코팅 시스템의 효과는 이론적으로 평가되었다. 모델에서, 짧은(0.2㎝) 길이의 섬유는 양 끝에 고정되고, 중간지점은 일정한 힘으로 위로 절곡된다 ( deflected ). 상기 코어 간격의 크기는 3-D 유한-요소 해석(finite-element analysis)을 사용하여 추정된다. 이는 일반적으로 인가된 힘과 영률과 상기 층의 두께에 좌우한다. 이는 예측 코어 간격이 마이크로벤드 손실과 연관되어 있으므로 의의가 있다.
도 5는 2개의 상업용 코어인, 2-층 코팅을 가지는 G652 컴플라이언트 광섬유 대 4-층 코팅 시스템을 함유하는 섬유의 예측된 간격을 비교하여 도시하는 그래프이다. 상기 1차 코팅 두께는 x-축에 대하여 변화하며, 반면 외부 섬유 직경은 244㎛이다. 도시된 바와 같이, 2층-코팅 섬유에 있어 약 9400 다인(dynes)의 일정한 로드(load) 하에서 예상된 코어 간격은 4층-코팅 시스템에서의 코어 간격보다 훨씬 높아야 한다. 상기 2층-코팅 시스템과 달리, 상기 1차 코팅의 치수에 있어 유연성(flexibility)이 거의 제공되지 않으며, 상기 제2 중간 코팅의 치수는 코어 간격을 최소화하도록(그리고 마이크로벤드 저항을 최대화하도록) 쉽게 제어될 수 있다. 이론적으로, 상기 모델링된 시스템에서, 4-층 코팅 간의 협력이 코어 간격을 줄여야 한다.
따라서, 본 발명의 4층-코팅은 마이크로벤딩 성능에 있어 종래 2-층 코팅을 능가해야 한다.
예시3 - 테스트 섬유1 및 2에 대한 감쇠 손실의 측정
테스트 섬유 1 및 2는 마이크로벤드 손실에 대한 바구니직조 테스트(basketweave test) 하에 두었다. 상기 광섬유는 저 장력(low tension)하에서 느슨하게 감겨졌고, 그 후 고 장력(high tension)에서 바구니직조 패턴으로 다시 감겨졌다. 상기 바구니직조 와인딩 패턴(basketweave winding pattern)은 각 감긴 콘볼루션(convolution)에 대해 몇개의 섬유 크로스오버 지점들이 있는 패턴이다. 감쇠 손실은 -60 및 70℃ 사이의 다양한 온도에서 상기 광섬유의 열순환(thermocycling)에 따르는 1310㎚, 1550㎚ 및 1625㎚에서 측정되었다.
초기 열순환은 70℃에 도달하기 전에 높은 손실을 낳는다. 이는 초기 경화에 따른 코팅 시스템에서의 결함의 결과였다. 그러나, 이러한 결점들을 개선하기 위해 생긴 70℃ 소크(soak), 및 후속 감쇠 손실은 -60℃에서도 대단히 개선되었다. 상기 결과들은 테스트 섬유 1 및 2 모두 상업용 코팅을 함유한 섬유와 비교하여 1625㎚에서 개선된 마이크로벤드 성능을 나타내는 반면, 1310㎚ 및 1550㎚에서의 손실은 코팅들에 대해 비교가능하다는 점을 증명한다(도 6 및 7). 따라서, 4층-코팅 시스템은 개선된 마이크로벤드 성능을 증명하며, 코팅 조성물의 최적화에 의해 추가 개선점들이 획득될 수 있을 것으로 예상된다.
예시4 - 와이어 - 메쉬 드럼 테스트( Wire - mesh Drum Test )에 의한 마이크로벤딩 손실의 측정에 따른 코어 간격의 추정
4-층(테스트 섬유 1 및 2) 및 표준 2-층 코팅된 광섬유 샘플들의 마이크로벤딩 손실은 와이어-메수 드럼 테스트(wire-mesh drum test)를 사용하여 비교되었다. 이 테스트에서, 750m 섬유의 손실은 큰 직경 및 부드러운 표면을 갖는 무장력 드럼(tension-free drum)에 대해 3번 측정되었다. 그런 다음, 와이어 메쉬로 커버된 알루미늄 드럼 상의 장력(예컨대, 80 또느 100 그램) 하에서 감긴 섬유와 손실은 다시 3번 측정되었다. 무장력일 동안의 평균 감쇠와 장력하에 있을 동안의 평균 감쇠 간 차이가 계산된 마이크로벤딩 손실이다.
이론상, 코팅된 광섬유의 마이크로벤딩 손실은 본원에 전부 참조로서 병합된, 글로지(Gloge)의 "Optical Fiber Packaging and its Influence on Fiber Straightness and Loss", 벨 시스템 테크니컬 저널(Bell System Technical Journal) 54, 2, pg. 245 (1975)에 의해 증명된 바와 같이, 코어의 간격에 비례한다. 간격은, 차례로, 상기 섬유가 압력받을 때에 대해 섬유 및 코팅의 기계적 속성들에, 인가된 힘에, 그리고 표면의 거칠기에 관계된다. 상기 간격은 공지된 섬유 길이의 중간 지점에 인가된 일정한 힘의 가정 하에서 유한-요소 해결법을 통해 추정되었다. 코어 간격을 계산하는 근사법은 본원에 전부 참조로서 병합된, 발다우프(Baldauf) 등의 "Relationship of Mechanical Characteristics of Dual Coated Single Mode Optical Fibers and Microbending Loss", IEICE Trans. Commun. E76-B(4):352-357 (1993)에 의해 기술된다.
100그램 장력에서 감긴 몇 가지 상이하게-코팅된 광섬유들에 대해 측정된 추가 손실은 코어-간격 모델의 예측과 비교되었다. 상기 코어 간격 파라미터들은 상기의 실시예1에서 확인된 4개의 코팅 층들의 영률과 두께를 사용하여 추정되었다. 2층 코팅 섬유의 코어 배치 파라미터들은 하기의 [표 1]에 나타낸 영률과 두께를 사용하여 추정되었다.
2층 코팅된 광섬유의 코팅 영률
제어 섬유 1차 영률, , MPa 2차 영률, GPa
1 0.263 1.59
2 0.126 1.68
3 0.358 1.0
4 0.358 1.0
dB/km에서의 손실은 간격의 로그 함수(logarithmic function)이다. 이는 손실과 간격 사이의 선형 관계(linear relationship)를 보여준다. 도 8에 도시된 바와 같이, 4층 섬유 모두(테스트 섬유 1 및 2)는 곡선 아래에 놓여 있다. 이는 코팅이 두 단계로 적용되었고, 제3층이 제1 및 제2층의 절반의 램프에만 노출되었으므로 미경화된(undercured) 제3층의 결과일 것이다. 그렇지만, 이러한 감소된 손실은 매우 낮은 영률의 제2 중간층이 매우 개선된 마이크로벤딩 성능을 가져올 수 있다는 점을 증명한다.
예시5 - 3층-코팅 광섬유의 준비
도 2에 도시된 타이의 광섬유는 중간 코팅으로부터 접착 촉진제의 제외 이외에는 동일한 1차 코팅 및 중간 코팅을 사용하여 준비되었다.
상기 1차 및 중간 코팅 제제 모두는 52 중량 퍼센트 52 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머(BR 3741, 보머 스페셜티 社), 40 중량 퍼센트 에톡실레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트(Photomer 4003, 코그니스 코포레이션 社), 5 중량 퍼센트 N-비닐 피롤리디논, 1.5 중량 퍼센트 비스(2,4,6-트리메틸 벤졸)페닐-포스핀 옥사이드(Irgacure 819, 시바 스페셜티 社), 1.5 중량 퍼센트 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤(Irgacure 184, 시바 스페셜티 社), 및 1 pph 티오디에틸렌 비스(3,5-디-부틸)-4-하이드록시하이드로신나메이트(Irganox 1035, 시바 스페셜티 社)가 함유되어 있다. 또한, 상기 1차 코팅 제제는 1 pph 3-아크릴옥시프로필메톡시실란이 함유되어 있는 반면, 상기 중간 코팅 제제는 그렇지 않다.
테스트 섬유 3은 이러한 1차 및 중간 코팅들로 제조되었으며, 그들 총 직경은 190㎛에 대한 동안 조절되었다. 상기 1차 코팅은 약 7.5㎛의 두께를 가졌고, 상기 중간 코팅은 약 25㎛의 두께를 갖는다.
2개의 2층-코팅 제어 섬유가 준비되었다. 제어 섬유 5는 1차 코팅의 두께가 총 직경의 190㎛(약 32.51㎛ 두께)에 대한 인발 동안 조절되었다는 점 외에는 테스트 섬유 3에 사용된 바와 같은 동일한 1차 코팅 제제를 사용하여 준비되었다. 제어 섬유 6은 1차 코팅의 두께가 총 직경의 190㎛(약 32.5㎛ 두께)에 대해 인발 동안 조절되었다는 점 외에는 (상기 1차 코팅과 같이) 테스트 섬유 3에 사용된 바와 같은 상기 중간 코팅 제제를 사용하여 준비되었다.
모든 3개의 광섬유는 1.624 MPa의 영률 및 65℃의 Tg를 가지는 코팅을 발생시키는 동일한 2차 코팅 제제로 준비되었다. 상기 2차 코팅 제제의 두께는 총 섬유 직경의 245㎛에 대한 인발 동안 조절되었다.
테스트 섬유 3은 상기 중간 코팅층이 여전히 액상 상태일 동안(경화되지 않음) 상기 1차 코팅층에 적용디도록 웨트-온-웨트 코팅 기술을 사용하여 준비되었다. 이는 2층 코팅이 동일한 블록에 잇따라 적용될 경우 웨트-온-웨트 코터 블록(coator block)을 사용하여 달성되었다. 접착 촉진제를 갖는 1차 코팅 제제는 상기 코터 블록의 상부 챔버에 배치되었으며 상기 중간 코팅 제제는 하부 챔버에 배치되었다. 두 층 모두 UV광의 뱅크에 의해 전체가 경화된 다음, 상기 2차 코팅이 적용 및 경화되었다.
제어 섬유 5 및 6은 유리 섬유에 적용된 각 층이 상기 2차 코팅 제제의 적용 전에 경화됨으로써 웨트-온-드라이 코팅 기술을 사용하여 준비되었다. 이후, 상기 2차 코팅이 적용 및 경화되었다.
모든 3개의 광섬유는 나중에 감겨 미세-박리(micro-delamination) 형성물에 대해 테스트되었다.
예시6 - 3층-코팅 광섬유의 미세-박리 테스팅
테스트 섬유 3 및 제어 섬유 5와 6은 미세-박리 테스트 하에 두었다. 각각에 대해, 섬유소성코일(fiber loose coil)이 최대 30일 동안 주위 온도(ambient temperature)나 65℃로 수조(water bath)에 담겨졌다. 상기 섬유는 상기 수조에서 회수되고, 닦아서 건조되며, 주기적으로 유리와 1차 코팅의 인터페이스에서 어떠한 박리 지점들에 대해서도 현미경으로 검사되었다.
테스트 섬유 3 또는 5는 최대 30일 동안 주위 온도나 65℃로 어떠한 박리 징후도 나타내지 않았다. 그 1차 코팅에서 어떠한 접촉 촉젠제도 없는 제어 섬유 6은 두꺼운 박리를 나타냈다. 이는 본 발명의 3층-코팅 섬유와 웨트 접착 성능에서의 2층-코팅 섬유 간 차이가 없다는 것을 말해준다. 상기 유리 섬유에 직접 적용된 박막에 (접착 촉진제를 갖는) 1차 코팅으로 제한하고 매칭된 속성들을 갖는 중간 코팅(그러나 접착 촉진젝는 없는)을 사용함으로써, 단위 길이당 접착 촉진제의 양에 있어서의 상당한 감소가 달성될 수 있다. 이는 섬유 제조를 위한 비용이 낮아지고 섬유 성능에 대한 어떠한 해로운 효과도 갖지 않을 것이라는 것을 의미한다.
바람직한 실시 예들이 본원에 상세히 묘사되고 기술되었으나, 해당 기술 분야에서의 당업자들에게 다양한 변형, 추가, 대체 등과 같은 것이 본 발명의 의도를 벗어나지 않고 제조되며, 이에 따라 하기의 청구항들에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주될 수 있다는 점이 명백해질 것이다.
10, 20, 44, 54 : 광섬유 12, 22 : 섬유
14, 24: 1차 코팅 15 : 제1 중간 코팅
16 : 제2 중간 코팅 18, 28 : 외부 코팅
26 : 단일 중간 코팅 30 : 리본
32 : 매트릭스 40 : 코팅된 광섬유 제조 공정
42 : 소결 프리폼 46, 48 : 엘리먼트
50, 52 : 경화 엘리먼트 56 : 트랙터

Claims (20)

  1. 유리 섬유; 및
    상기 유리 섬유를 캡슐화하는 3개 이상의 코팅을 포함하는 것으로, 상기 3개 이상의 코팅은 상기 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 상기 1차 코팅을 감싸는 중간 코팅, 및 상기 중간 코팅을 감싸는 외부 코팅을 포함하며,
    상기 1차 코팅은 0.025 내지 3 Mpa의 영률 및 -100℃ 내지 -25℃의 유리전이온도(Tg)를 포함하고, 상기 중간 코팅은 상기 1차 코팅의 영률과 같거나 더 낮은 영률 및 상기 1차 코팅의 Tg와 같거나 더 낮은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하고,
    상기 외부 코팅은 300㎛ 미만인 직경을 갖는 광섬유.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 코팅은 0.2 MPa 미만인 영률 및 -100℃ 내지 -25℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 코팅은 0.5 내지 8.0 GPa의 영률 및 50℃ 내지 120℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 코팅은 15㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 코팅은 15㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 코팅은 40㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 3개 이상의 코팅은 60㎛ 미만인 두께를 갖는 광섬유.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 코팅은 하나 이상의 가교제, 중합 개시제, 및 접착 촉진제를 포함하는 조성물의 중합 생성물이고,
    상기 중간 코팅은 상기 접착 촉진제의 제외 이외에는 상기 1차 코팅을 형성하는 조성물과 같은 조성물의 중합 생성물인 광섬유.
  9. 유리 섬유; 및
    상기 유리 섬유를 캡슐화하는 적어도 4개의 코팅을 포함하는 것으로, 상기 적어도 4개의 코팅은 상기 유리 섬유와 접촉하는 1차 코팅, 상기 1차 코팅을 감싸는 제1 중간 코팅, 상기 제1 중간 코팅을 감싸는 제2 중간 코팅, 및 상기 제2 중간 코팅을 감싸는 외부 코팅을 포함하며,
    상기 제1 중간 코팅은 상기 1차 코팅의 영률보다 더 높은 영률 및 상기 1차 코팅의 유리전이온도(Tg)보다 더 높은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하고,
    상기 제2 중간 코팅은 상기 제1 중간 코팅의 영률보다 더 낮은 영률 및 상기 제1 중간 코팅의 Tg보다 더 낮은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하고,
    상기 외부 코팅은 상기 제2 중간 코팅의 영률보다 더 높은 영률 및 상기 제2 중간 코팅의 Tg보다 더 높은 Tg 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하며,
    상기 외부 코팅은 300㎛ 미만인 직경을 갖는 광섬유.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 중간 코팅은 상기 1차 코팅의 영률과 같거나 더 낮은 영률 및 상기 1차 코팅의 Tg와 같거나 더 낮은 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 1차 코팅은 0.025 내지 3 MPa의 영률 및 -100℃ 내지 -25℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 중간 코팅은 0.1 내지 2.0 GPa의 영률 및 ℃ 내지 60℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 중간 코팅은 0.2 MPa 미만인 영률 및 -100℃ 내지 -30℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 2차 코팅은 0.1 내지 2.0 GPa인 영률 및 50℃ 내지 120℃의 Tg 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 광섬유.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 1차 코팅은 15㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 중간 코팅은 15㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  17. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 중간 코팅은 40㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  18. 청구항 9에 있어서,
    상기 외부 코팅은 40㎛ 미만의 두께를 갖는 광섬유.
  19. 청구항 1에 있어서,
    4개 이상의 코팅은 60㎛ 미만인 두께를 가지는 광섬유.
  20. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 중간 코팅 및 외부 코팅 중 어느 하나 또는 둘 모두는 각각 상기 1차 코팅 및 상기 제1 중간 코팅의 2 내지 10 배 두께 사이인 두께를 가지는 광섬유.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140086060A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 엘에스전선 주식회사 세경 광섬유 및 그 제조방법
KR20160003249A (ko) * 2013-05-02 2016-01-08 코닝 인코포레이티드 큰 모드 필드 직경 및 적은 마이크로벤딩 손실을 가지는 광섬유

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130011108A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Ofs Fitel, Llc UV Curable Acrylate Buffer Coating for Optical Fiber
JP5857886B2 (ja) * 2012-06-11 2016-02-10 住友電気工業株式会社 光ファイバ素線
US9720157B2 (en) * 2012-08-31 2017-08-01 Corning Incorporated Flame retardant light diffusing fiber
JP5955419B2 (ja) * 2013-01-16 2016-07-20 株式会社オートネットワーク技術研究所 硬化材料、ワイヤーハーネス及びその製造方法
CN103278881B (zh) * 2013-04-27 2016-01-20 江苏亨通光纤科技有限公司 一种耐高温光纤的制造工艺
JP6459215B2 (ja) 2014-05-14 2019-01-30 住友電気工業株式会社 光ファイバ及び光ファイバの評価方法
CN105676346B (zh) * 2014-07-09 2018-08-31 江苏华脉光电科技有限公司 一种耐弯折光纤
CN105652366B (zh) * 2014-07-09 2019-01-08 杭州金星通光纤科技有限公司 一种抗弯折光纤
CN106094103B (zh) * 2014-07-09 2018-12-07 中山市新仕达电子有限公司 一种光纤用抗弯折复合材料及一种光纤着色用复合材料
CN105652367B (zh) * 2014-07-09 2018-10-09 上海申远高温线有限公司 一种弯折不敏感光纤
US20190092686A1 (en) * 2016-03-10 2019-03-28 Ocv Intellectual Capital, Llc Silica-coated composite fiber for the reinforcement of concrete
US9851501B2 (en) * 2016-03-29 2017-12-26 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
WO2017173296A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Dsm Ip Assets B.V. Multi-layered coated colored optical fibers
NZ750197A (en) * 2016-07-29 2021-07-30 Draka Comteq France Reduced diameter optical fiber and manufacturing method
JP2018077303A (ja) * 2016-11-08 2018-05-17 住友電気工業株式会社 光ファイバ心線
NL2020318B1 (en) * 2017-12-07 2019-07-31 Corning Inc Improved method of applying an ink layer onto an optical fibre
US11181687B2 (en) * 2018-04-30 2021-11-23 Corning Incorporated Small diameter low attenuation optical fiber
CN108845389B (zh) * 2018-05-22 2020-05-05 烽火通信科技股份有限公司 一种保偏光纤
CN114222720A (zh) 2019-07-30 2022-03-22 康宁股份有限公司 高速拉制光纤涂覆系统和方法
EP3816686A3 (en) * 2019-10-30 2021-07-14 Sterlite Technologies Limited Ultra reduced diameter optical fibre
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability
CN113060945B (zh) * 2021-03-09 2022-06-21 上海先权光纤科技有限公司 一种低折射率光纤包层涂料及其制备方法
CN114236674A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 江苏亨通光纤科技有限公司 一种超高强度细直径抗弯曲光纤
CN114924346B (zh) * 2022-05-31 2024-01-05 长飞光纤光缆股份有限公司 保偏三层涂敷光纤、涂敷方法、光纤环制备方法及应用

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4176911A (en) * 1976-04-28 1979-12-04 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Graded index optical fiber
US4076380A (en) * 1976-10-28 1978-02-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Graded index optical fiber
GB1524316A (en) 1977-06-10 1978-09-13 Gen Electric Co Ltd Optical fibre waveguides
JPS54154338A (en) * 1978-05-25 1979-12-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Glass fiber for optical transmission and production
JPS5564203A (en) * 1978-11-07 1980-05-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Glass fiber for optical transmission
US4300930A (en) * 1980-10-31 1981-11-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Minimum dispersion at 1.55 μm for single-mode step-index optical fibers
IT1137210B (it) 1981-04-02 1986-09-03 Pirelli Cavi Spa Fibra ottica per cavo elettrico
US4402570A (en) * 1981-04-13 1983-09-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Triple minimum dispersion wavelengths for a high NA single-mode step-index fiber
JPS57191603A (en) * 1981-05-21 1982-11-25 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Optical fiber unit for submarine cable
NL8103089A (nl) * 1981-06-26 1983-01-17 Philips Nv Optische vezel van het graded index type en werkwijze voor de vervaardiging daarvan.
US4474830A (en) * 1982-12-29 1984-10-02 At&T Bell Laboratories Multiple coating of fibers
JPS59217653A (ja) * 1983-05-25 1984-12-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 被覆光フアイバの製造方法
JPS60110811U (ja) * 1983-12-29 1985-07-27 古河電気工業株式会社 被覆光フアイバ
US4629287A (en) * 1985-02-25 1986-12-16 Desoto, Inc. Ultraviolet curable buffer coatings for optical fiber
US4609718A (en) * 1985-05-08 1986-09-02 Desoto, Inc. Ultraviolet curable buffer coatings for optical glass fiber based on long chain oxyalkylene diamines
US4608409A (en) * 1985-05-08 1986-08-26 Desoto, Inc. Polyacrylated oligomers in ultraviolet curable optical fiber coatings
US4690502A (en) * 1985-07-08 1987-09-01 Desoto, Inc. Ultraviolet curable optical glass fiber coatings from acrylate terminated, end-branched polyurethane polyurea oligomers
US4798852A (en) * 1985-10-29 1989-01-17 Desoto, Inc. Ultraviolet curable coatings for optical glass fiber
US4851165A (en) * 1987-09-02 1989-07-25 American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories Methods of and apparatus for coating optical fiber
US4921880A (en) * 1988-08-15 1990-05-01 Dow Corning Corporation Adhesion promoter for UV curable siloxane compositions and compositions containing same
US5188864A (en) * 1988-08-15 1993-02-23 Dow Corning Corporation Adhesion promoter for UV curable siloxane compositions and compositions containing same
US5104433A (en) * 1989-05-15 1992-04-14 At&T Bell Laboratories Method of making optical fiber
US4962992A (en) * 1989-05-15 1990-10-16 At&T Bell Laboratories Optical transmission media and methods of making same
US5242963A (en) * 1991-04-10 1993-09-07 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure sensitive adhesives comprising tackified aqueous vinyl acetate/ethylene/acrylate copolymer dispersions
US5729645A (en) * 1996-08-13 1998-03-17 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Graded index optical fibers
US6326416B1 (en) * 1999-04-29 2001-12-04 Corning Incorporated Coating composition for optical fibers
KR100730872B1 (ko) * 1999-12-30 2007-06-20 코닝 인코포레이티드 팬던트 히드록실 관능기를 갖는 모노머를 포함하는 1차코팅제 조성물로 제조된 광섬유
US6775451B1 (en) * 1999-12-30 2004-08-10 Corning Incorporated Secondary coating composition for optical fibers
EP1250386A1 (en) * 1999-12-30 2002-10-23 Corning Incorporated Composition containing tackifier and method of modifying time-sensitive rheological properties of optical fiber coating
WO2001049629A1 (en) * 1999-12-30 2001-07-12 Corning Incorporated Fast curing primary optical fiber coating
US6869981B2 (en) * 2001-09-21 2005-03-22 Corning Incorporated Optical fiber coatings with pressure sensitive adhesive characteristics
JP2003183056A (ja) * 2001-12-13 2003-07-03 Fujikura Ltd 光ファイバ紡糸用ダイス、光ファイバ紡糸装置及び光ファイバ紡糸方法
US6689463B2 (en) * 2001-12-18 2004-02-10 Corning Incorporated Secondary coating composition for optical fibers
RU2260570C2 (ru) * 2002-03-22 2005-09-20 Фудзикура Лтд. Оптическое волокно с покрытием, устройство и способ его изготовления
US20040179799A1 (en) 2003-03-10 2004-09-16 Kariofilis Konstadinidis Fiber optic cable comprising a core surrounded by coating having a radially-varying elastic modulus
JP3902201B2 (ja) * 2004-08-11 2007-04-04 古河電気工業株式会社 光ファイバ素線及び光ファイバテープ心線
US7010206B1 (en) * 2004-09-08 2006-03-07 Corning Incorporated Coated optical fiber and optical fiber coating system including a fast-gelling primary coating
US7423105B2 (en) * 2005-09-30 2008-09-09 Corning Incorporated Fast curing primary optical fiber coatings
US8093322B2 (en) * 2005-10-27 2012-01-10 Corning Incorporated Non-reactive additives for fiber coatings
JP5202943B2 (ja) * 2006-08-10 2013-06-05 古河電気工業株式会社 光ファイバ
CA2704241C (en) * 2007-11-06 2016-01-05 Prysmian S.P.A. Process for manufacturing an optical fiber and an optical fiber so obtained

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140086060A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 엘에스전선 주식회사 세경 광섬유 및 그 제조방법
KR20160003249A (ko) * 2013-05-02 2016-01-08 코닝 인코포레이티드 큰 모드 필드 직경 및 적은 마이크로벤딩 손실을 가지는 광섬유

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