KR20210003899A - 낮은 인발력을 갖는 섬유 코팅 - Google Patents

낮은 인발력을 갖는 섬유 코팅 Download PDF

Info

Publication number
KR20210003899A
KR20210003899A KR1020207034331A KR20207034331A KR20210003899A KR 20210003899 A KR20210003899 A KR 20210003899A KR 1020207034331 A KR1020207034331 A KR 1020207034331A KR 20207034331 A KR20207034331 A KR 20207034331A KR 20210003899 A KR20210003899 A KR 20210003899A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
compound
fiber
less
range
Prior art date
Application number
KR1020207034331A
Other languages
English (en)
Inventor
존 더블유 보텔호
칭-기 치엔
질 앤 커밍스
푸시카르 탠돈
루치 탠돈
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Publication of KR20210003899A publication Critical patent/KR20210003899A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/326—Polyureas; Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/106—Single coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/25—Non-macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/28—Macromolecular compounds or prepolymers obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/285—Acrylic resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/40—Organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C08G18/12—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/36—Hydroxylated esters of higher fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4825—Polyethers containing two hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6629—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52 with compounds of group C08G18/36 or hydroxylated esters of higher fatty acids of C08G18/38
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/67—Unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/675—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/6755—Unsaturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/75—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic
    • C08G18/758—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic containing two or more cycloaliphatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/548—Silicon-containing compounds containing sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C09D175/08—Polyurethanes from polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C09D175/14—Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2213/00—Glass fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/29—Mixtures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

인발된 상태에서 섬유에 대한 낮은 섬유 인발력, 낮은 영률, 및 섬유 노화에 따른 인발력에서의 작은 시간-의존성 증가를 갖는 섬유 코팅이 개시된다. 상기 섬유 코팅은 이소시아네이트, 히드록시 아크릴레이트 화합물 및 폴리올로부터 형성된 올리고머를 포함하는 코팅 조성물의 경화된 생성물이다. 상기 올리고머는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 및 2-부가 화합물을 포함한다. 올리고머를 형성하는데 사용되는 반응 혼합물은 n:m:p의 이소시아네이트: 히드록시 아크릴레이트: 폴리올의 몰비를 포함하며, 여기서 p가 2인 경우, n은 3.0 내지 5.0의 범위이고, m은 1.50n - 3 내지 2.50n - 5의 범위이다. n:m:p 비의 제어는 경화되는 경우, 유리 상에서 낮은 영률, 낮은 인발력을 갖는 코팅 및 경화된 생성물, 및 섬유가 노화되는 시간에 따라 약한 변형을 제공하는 조성물을 초래한다.

Description

낮은 인발력을 갖는 섬유 코팅
본 출원은 2018년 5월 3일자에 출원된 미국 가출원 제62/666376호의 우선권을 청구하며, 그 내용은 전체가 참고로서 본원에 혼입되며 본원에서 인용된다.
본 기재는 스플라이싱용 우수한 박리성을 갖는 섬유 코팅에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 기재는 낮은 인발력 및 강한 응집력을 갖는 1차 섬유 코팅에 관한 것이다.
광섬유를 통한 광의 투과율은 섬유에 적용된 코팅의 성질에 다라 크게 좌우된다. 상기 코팅은 전형적으로 1차 코팅 및 2차 코팅을 포함하며, 여기서 상기 2차 코팅은 상기 1차 코팅을 감싸며, 상기 1차 코팅은 유리 섬유를 접촉한다(이는 유리 클래딩에 의해 감싸인 중심 유리 코어를 포함한다). 상기 2차 코팅은 1차 코팅보다 좀 더 하드한 물질(좀 더 높은 영률)이며, 마모에 의해 야기되는 손상으로부터 그리고 섬유의 공정, 취급 및 설치 시 일어나는 외력에 의해 야기되는 손상으로부터 유리 도파관을 보호하도록 디자인된다. 상기 1차 코팅은 좀 더 소프트한 물질(낮은 영률)이며, 상기 2차 코팅의 외표면에 적용된 힘으로부터 귀결되는 응력을 완충하거나 또는 소멸시키도록 디자인된다. 상기 1차 층 내의 응력의 소멸은 응력을 약화시키고, 유리 도파관에 도달하는 응력을 최소화한다. 상기 1차 코팅은 섬유가 휘는 경우 일어나는 응력을 소멸시키는데 특히 중요하다. 상기 섬유 상의 유리 도파관으로 정송되는 휨 응력은 휨 응력이 유리 도파관의 굴절률 프로파일의 국부적인 섭동을 생성하므로 최소화될 필요가 있다. 상기 국부적인 굴절률 섭동은 도파관을 통해서 전송되는 광에 대한 세기 손실을 초래한다. 응력을 소멸시킴으로써, 상기 1차 코팅은 휨-유도 세기 손실을 최소화한다.
휨 손실을 최소화하기 위하여, 점점 더 좀 더 낮은 영률을 갖는 1차 코팅 물질을 개발하는 것이 바람직하다. 1 MPa 아래의 영률을 갖는 코팅 물질이 바람직하다. 상기 1차 코팅의 영률이 감소함에 따라, 그러나, 상기 1차 코팅의 응집력은 약화되고, 상기 1차 코팅은 장(field)에서 전개 시 또는 섬유 제조 공정에서의 손상에 더욱 민감하다. 스트리핑, 케이블링 및 연결과 같은 작업은 1차 코팅에 결함 형성을 초래할 수 있는 1차 코팅에 대한 열적 그리고 기계적 응력을 도입한다. 상기 1차 코팅 내의 결함의 형성은 1차 코팅의 응집력이 감소함에 따라 더욱 문제가된다.
우수한 응집력에 덧붙여, 섬유 스트리핑 및 스플라이스 작업은 유리 섬유에 대해 적합한 접착력을 갖는 1차 코팅을 요구한다. 유리 섬유에 대한 1차 코팅의 접착력이 너무 강한 경우, 1차 코팅으로부터의 잔유물이 유리 섬유 상에 남으며, 이는 깔끔한 제거(strip) 달성을 어렵게 한다. 깔끔한 제거가 상기 유리 섬유를 커넥터 내로 삽입될 필요가 있다. 섬유 커넥터에서의 오프닝은 유리 섬유의 직경에 근사치로 일치되며, 유리 섬유 상의 코팅 잔유물의 존재는 커넥터로 섬유의 삽입을 방해한다. 상기 접착력 요구는 리본에 대해서 특히 절박하며, 이는 공통 매트릭스 내에서 다중 섬유를 포함하는 선형 섬유 어셈블리이다. 리본을 연결하는 경우, 모든 섬유는 동시에 제거되며, 각 섬유는 유리 섬유의 언스트랩(unstrapped) 부위 상에 잔재하는 코팅에서 결합을 유도하지 않고 깔끔하게 제거되어야 한다.
유리 섬유로부터 깔끔하게 제거될 수 있으며 또한 제거 힘이 적용되는 경우 결함의 형성에 대해 저항할 충분한 응집력을 또한 갖는 1차 코팅 물질에 대한 요구가 존재한다.
본 기재는 경화가능한 조성물의 경화된 생성물로서 형성된 1차 코팅을 제공한다. 상기 코팅은 낮은 영률, 낮은 인발력 및 우수한 응집력을 특징으로 한다. 시간에 대한 인발력에서의 변형이 낮으며, 이는 시간에 대한 코팅의 안정한 접착력 및 일관된 성능을 나타낸다. 상기 코팅은 1차 광섬유용 코팅으로서 사용될 수 있다. 상기 1차 코팅은 유리 섬유로부터 깔끔하게 제거될 수 있으며, 제거 힘이 주어지는 경우 결함 형성에 대한 저항력을 갖는다. 상기 1차 코팅은 개별적인 섬유 및 리본에서의 각 다중 섬유에 적용될 수 있다. 상기 경화가능한 조성물은 경화된 막 및 광섬유 분야 외의 적용에 사용되는 기타 경화된 생성물을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
본 설명은 다음으로 연장된다:
1차 광섬유용 코팅으로서,
경화가능한 조성물의 경화된 생성물을 포함하며, 상기 경화된 생성물은:
1.0 MPa 미만의 영률; 및
인발된 상태에서 125 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유 상에서 두께 32.5 ㎛를 갖는 1차 코팅으로서 구성되는 경우 1.7 lbf/cm 미만의 인발력을 포함하며, 상기 섬유 인발력은 적어도 60 일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 1차 코팅의 노화 시 2.0의 인자 미만으로 증가한다.
본 설명은 다음으로 연장된다:
광섬유로서,
유리 코어;
상기 유리 코어를 감싸고 직접 접촉하는 유리 클래딩; 및
상기 유리 클래딩을 감싸고 직접 접촉하는 1차 코팅을 포함하며, 상기 1차 코팅은 경화가능한 조성물의 경화된 생성물을 포함하며, 상기 경화된 생성물은:
1.0 MPa 미만의 영률; 및
인발된 상태에서 125 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유 상에 두께 32.5 ㎛를 갖는 1차 코팅으로서 구성되는 경우 1.7 lbf/cm 미만의 인발력을 포함하며, 상기 섬유 인발력은 적어도 60 일 동안 상기 유리 섬유 상에서 1차 코팅의 노화 시 2.0의 인자 미만으로 증가한다.
본 기재는 본원에 기재된 올리고머 또는 코팅 조성물로부터 형성된 섬유 코팅 및 경화된 생성물을 더욱 포함한다. 상기 섬유 코팅은 노화에 따라 인발력에서 작은 증가, 낮은 영률 및 낮은 인발력을 특징으로 한다.
본 기재는 본원에 기재된 조성물로부터 형성된 코팅으로 코팅된 광섬유를 더욱 포함하며, 여기서 상기 광섬유는 유리 도파관을 포함하며, 코팅은 상기 유리 도파관을 감싸며 직접 접촉한다.
부가적인 특징 및 장점은 이어질 상세한 설명에서 서술될 것이며 부분적으로는 상세한 설명 및 청구항뿐 아니라 첨부된 도면에서 기재된 바와 같은 구현예를 실시함으로써 인식되거나 또는 상기 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시를 위한 것으로서, 본 청구항의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개관 또는 틀을 제공하도록 의도된다는 점이 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서의 일부를 구성하며 이에 혼입된다. 상기 도면은 본 기재에 의해 포괄된 방법, 제품 및 조성물의 원리 및 작동을 설명하기 위한 설명과 함께 본 기재의 선택된 관점을 예시적으로 나타낸다.
도 1은 일 구현예에 따른 코팅된 광섬유의 개략도이다.
도 2는 대표적인 광섬유 리본의 개략도이다. 상기 대표적인 광섬유 리본은 12개의 코팅된 광섬유를 포함한다.
도 3은 섬유 샘플의 인발력 시험에서 시간의 함수로서의 힘을 나타낸다.
도 4는 섬유 샘플에서 시간에 따른 인발력에서의 변화를 나타낸다.
도 5는 섬유 샘플에서 시간에 따른 인발력의 변화를 나타낸다.
도 6은 섬유 샘플에서 시간에 따른 인발력의 변화를 나타낸다.
도 7은 섬유 샘플에서 시간에 따른 인발력의 변화를 나타낸다.
도 8은 섬유 샘플에서 시간에 따른 인발력의 변화를 나타낸다.
본 기재는 다음의 설명, 도면, 실시예 및 청구항에 대한 참조에 의해 좀 더 쉽게 이해될 수 있으며, 가능한 교시로서 제공된다. 이러한 목적으로, 관련 분야의 당업자는 본원에 기재된 구현예의 다양한 관점에 대해 많은 변화가 이루어질 수 있는 한편 여전히 유리한 결과를 얻을 수 있을 것이라는 점을 인식하고 인지할 것이다. 또한, 본 구현예의 바람직한 이익은 기타 특징을 이용하지 않고 상기 특징들의 일부를 선택함으로써 얻어질 수 있다는 점이 명백할 것이다. 따라서, 당업자는 많은 변형 및 적응이 가능하며 특정 환경에서 바람직할 수 있으며, 본 기재의 부분일 수 있다는 점을 인식할 것이다. 따라서, 본 기재는 다르게 명시되지 않는 한 기재된 특정 조성물, 물품, 소자 및 방법을 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에 기재된 기술 용어는 단지 특정 관점을 기술하기 위한 목적으로 주어지며, 한정적으로 의도되지 않는다는 점이 이해되어야 한다.
이어지는 상세한 설명 및 청구항에서, 다음의 의미를 갖도록 정의되어야 하는 수 개의 용어에 대해 참조가 이루어질 것이다:
"포함한다" 또는 그 유사 용어는 이에 한정되는 것은 아니나, 배타적이지 않고 포괄적인 것을 아우르는 것을 의미한다.
용어 "약"은 다르게 명시되지 않는 한 범위 내의 모든 용어를 참조한다. 예를 들어, 약 1, 2, 또는 3은 약 1, 약 2, 또는 약 3과 균등하며, 약 1-3, 약 1-2, 및 약 2-3을 더욱 포함한다. 조성물, 구성성분, 재료, 첨가제, 및 유사 관점에 대해 기재된 특정의 그리고 바람직한 값은 단지 예시를 위한 것이며; 이들은 다른 값 또는 상기 정의된 범위 내의 다른 값을 배제하지 않는다. 본 기재의 조성물 및 방법은 본원에 기재된 어느 값 또는 이들 값의 어느 조합, 특정 값, 좀 더 구체적인 값 및 바람직한 값을 갖는 것들을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 부정관사 및 그에 대응하는 정관사는 다르게 명시되지 않는 한, 적어도 하나, 또는 하나 이상을 의미한다.
본원에 기재된 코팅은 경화가능한 코팅 조성물로부터 형성된다. 경화가능한 코팅 조성물은 하나 이상의 경화가능한 구성성분들을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "경화가능한"은 경화 에너지의 적합한 소스에 노출되는 경우 구성성분이 상기 구성성분을 그 자체 또는 코팅 조성물의 다른 구성성분에 연결하는데 참여하는 공유 결합을 형성할 수 있는 하나 이상의 관능기를 포함하는 것을 의미하도록 의도된다. 경화가능한 코팅 조성물을 경화함으로써 얻어진 생성물은 조성물의 경화된 생성물로서 본원에서 언급된다. 상기 경화된 생성물은 바람직하게는 폴리머이다. 상기 경화 공정은 에너지에 의해 유도된다. 에너지의 형태는 방사선 또는 열 에너지를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 경화는 방사선으로 일어난다. 방사선에 의해 유도된 경화는 방사선 경화 또는 광경화로서 본원에서 언급된다. 방사선-경화가능한 구성성분은 충분한 기간 동안 적합한 세기에서 적합한 파장의 방사선에 노출되는 경우 반응의 경화를 겪도록 유도될 수 있는 구성성분이다. 적합한 파장은 전자기 스펙트럼의 자외선 부분, 적외선 또는 자외선 부분에서의 파장을 포함한다. 상기 방사선 경화 반응은 광개시제의 존재에서 바람직하게는 일어난다. 방사선-경화가능한 구성성분은 열적으로 경화될 수 있다. 유사하게, 열적으로-경화가능한 구성성분은 충분한 기간 동안 충분한 세기의 열 에너지에 노출되는 경우 경화 반응을 겪도록 유도될 수 있는 구성성분이다. 열적으로 경화가능한 구성성분은 또한 방사선 경화가능할 수 있다.
경화가능한 구성성분은 하나 이상의 경화가능한 관능 기를 포함한다. 단지 하나의 경화가능한 관능 기를 갖는 경화가능한 구성성분은 본원에서 단관능성 경화가능한 구성성분으로 언급된다. 둘 이상의 경화가능한 관능 기를 갖는 경화가능한 구성성분은 본원에서 다관능성 경화가능한 구성성분으로 언급된다. 다관능성 경화가능한 구성성분은 경화 공정 동안 공유 결합을 형성할 수 있는 둘 이상의 관능 기를 포함하며 경화 공정 동안 형성된 폴리머 네트워크 내로 가교결합을 도입할 수 있다. 다관능성 경화가능한 구성성분은 또한 "가교제" 또는 "경화가능한 가교제"로서 본원에서 언급될 수 있다. 경화가능한 구성성분은 경화가능한 모노머 및 경화가능한 올리고머를 포함한다. 경화 공정 동안 공유 결합 형성에 참여하는 관능 기의 예는 이하에서 확인된다.
폴리올에 적용되는 경우 용어 "분자량"은 수평균분자량을 의미한다.
용어 "(메스)아크릴레이트"는 메타크릴레이트, 아크릴레이트, 또는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트의 조합을 의미한다.
영률, 인열 강도, 장력의 인성 및 인발력의 값은 본원에 기재된 과정에 의한 측정 조건 하에서 결정된 바와 같은 값을 언급한다.
본 설명의 예시적인 구현예에 대해 자세한 참조가 이루어질 것이다.
본 설명은 경화가능한 코팅 조성물, 상기 경화가능한 코팅 조성물로부터 형성된 코팅, 및 경화가능한 코팅 조성물을 경화시킴으로써 얻어지는 코팅에 의해 캡슐화되거나 또는 코팅된 제품에 관한 것이다. 바람직한 구현예에서, 상기 경화가능한 코팅 조성물은 광섬유용 코팅을 형성하기 위한 조성물이며, 상기 코팅은 광섬유 코팅이며, 상기 코팅된 물품은 코팅된 광섬유이다. 본 설명은 또한 경화가능한 코팅 조성물의 제조방법, 경화가능한 코팅 조성물로부터 코팅을 형성하는 방법, 및 경화가능한 코팅 조성물로 섬유를 코팅하는 방법에 관한 것이다. 상기 경화가능한 코팅 조성물로부터 형성된 코팅은 유리 섬유로부터 깜끔하게 제거될 수 있으며 강한 응집력을 가질 수 있다.
일 구현예는 코팅된 광섬유에 관한 것이다. 코팅된 광섬유의 예는 도 1의 개략적인 단면도에 나타나 있다. 코팅된 광섬유(10)는 1차 코팅(16) 및 2차 코팅(18)에 의해 감싸인 유리 광섬유(11)를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 상기 1차 코팅(16)은 본 기재에 따른 경화가능한 코팅 조성물의 경화된 생성물이다.
상기 유리 섬유(11)는 당업자에게 익숙한 바와 같이, 코어(12) 및 클래딩(14)을 포함하는 비코팅된 광섬유이다. 코어(12)는 도파관으로서의 클래딩(14) 및 유리 섬유(11) 기능보다 높은 굴절률을 갖는다. 많은 적용에서, 상기 코어 및 클래딩은 분별가능한 코어-클래딩 경계를 갖는다. 대안적으로, 상기 코어 및 클래딩은 구별되는 경계가 부족할 수 있다. 하나의 이러한 섬유는 스텝-인덱스 섬유이다. 또 다른 이러한 섬유는 그레이디드-인덱스 섬유이며, 이는 굴절률이 섬유 중심으로부터 거리에 따라 변화하는 코어를 갖는다. 그레이디드-인덱스 섬유는 서로 유리 코어 및 클래딩 층 내로 확산함으로써 기본적으로 형성된다. 상기 클래딩은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 클래딩 층은 코어를 감싸는 내부 클래딩 층 및 내부 클래딩 층을 감싸는 외부 클래딩 층을 포함할 수 있다. 상기 내부 클래딩 층 및 외부 클래딩 층은 굴절률에서 다르다. 예를 들어, 상기 내부 클래딩 층은 외부 클래딩 층보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 침체된 인덱스 층은 또한 상기 내부 클래딩 층 및 외부 클래딩 층 사이에 위치될 수 있다.
상기 광섬유는 또한 예를 들어, 1310 또는 1550 nm의 관심 파장에서 단일 또는 다중-모드일 수 있다. 상기 광섬유는 데이터 전송 섬유(예를 들어, SMF-28®, LEAF®, 및 METR℃OR®, 이들 각각은 뉴욕의 코팅 인코포레이티드로부터 입수 가능함)로서 사용하도록 맞춰질 수 있다. 대안적으로, 상기 광섬유는 증폭, 분산 보상 또는 편광 유지 기능을 수행할 수 있다. 당업자는 본원에 기재된 코팅이 환경으로부터의 보호가 바람직한 어느 광섬유의 사실상의 사용에 적합하다는 점을 인식할 것이다.
상기 1차 코팅(16)은 바람직하게는 광섬유 코어로부터 떨어진 잘못된 광신호를 제거하도록 하기 위하여 광섬유의 클래딩보다 높은 굴절률을 갖는다. 상기 1차 코팅은 열 및 가수분해 노화 동안 유리 섬유에 대해 적합한 접착력을 유지하여야 하나, 스플라이싱 목적을 위하여 유리 섬유로부터 제거되어야 한다. 상기 1차 코팅은 전형적으로 25-40 ㎛ (예를 들어, 약 32.5 ㎛) 범위의 두께를 갖는다. 1차 코팅은 전형적으로 점성액으로서 유리 섬유에 경화가능한 코팅 조성물을 적용하고 경화시킴으로써 형성된다.
도 2는 광섬유 리본(30)을 예시한다. 상기 리본(30)은 복수의 광섬유(20) 및 상기 복수의 광섬유를 캡슐화하는 매트릭스(32)를 포함한다. 광섬유(20)는 전술한 바와 같은, 코어 유리 영역, 클래딩 유리 영역, 1차 코팅, 및 2차 코팅을 포함한다. 광섬유(20)는 또한 잉크 층을 포함할 수 있다. 상기 2차 코팅은 안료를 포함할 수 있다. 상기 광섬유(20)는 서로에 대해서 실질적으로 평평하고 평행한 관계로 정렬된다. 상기 섬유 광 리본에서의 광섬유는 섬유 광 리본을 제조하는 종래의 방법에 의해 어느 공지된 구조(예를 들어, 에지-결합 리본, 얇은-캡슐화 리본, 두꺼운-캡슐화 리본, 또는 다층 리본)에서 리본 매트릭스에 의해 캡슐화된다. 도 2에서, 상기 섬유 광 리본(30)은 12개의 광섬유(20)를 함유하며; 그러나, 당업자에게는 어느 수의 광섬유(20)(예를 들어, 2 이상)도 특정 사용을 위해 배치되는 섬유 광 리본(30)을 형성하도록 사용될 수 있다는 점이 인지되어야 한다. 상기 리본 매트릭스(32)는 2차 코팅을 제조하기 위하여 사용된 동일한 조성물로부터 형성될 수 있거나, 또는 상기 리본 매트릭스(32)는 사용을 위하여 양립될 수 있는 다른 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 기재는 낮은 영률, 낮은 인발력, 및 강한 응집력을 나타내는 1차 광섬유용 코팅을 제공한다. 본 기재는 제거 작업 동안 결함 형성에 대한 높은 저항성 및 깔끔한 박리성을 특징으로 하는 1차 코팅의 형성을 가능하게 하는 경화가능한 코팅 조성물을 제공한다. 낮은 인발력은 최소 잔여물로 1차 코팅의 깔끔한 제거를 용이하게 하며, 강한 응집력은 제거 공정에 투여되는 경우 1차 코팅에서 결함의 개시 및 전파를 억제한다.
상기 1차 코팅은 올리고머, 모노머, 광개시제 및 선택적으로 첨가제를 포함하는 방사선-경화가능한 코팅 조성물의 경화된 생성물이다. 본 기재는 방사선-경화가능한 코팅 조성물용 올리고머, 적어도 하나의 올리고머를 함유하는 방사선-경화가능한 코팅 조성물, 적어도 하나의 올리고머를 포함하는 방사선-경화가능한 코팅 조성물의 경화된 생성물, 적어도 하나의 올리고머를 함유하는 방사선-경화가능한 코팅 조성물로 코팅된 광섬유, 및 적어도 하나의 올리고머를 함유하는 방사선-경화가능한 코팅 조성물의 경화된 생성물로 코팅된 광섬유를 기술한다.
상기 올리고머는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물은 선형의 분자 구조를 갖는다. 일 구현예에서, 상기 올리고머는 디이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물, 및 히드록시 아크릴레이트 화합물 사이의 반응으로부터 형성되며, 여기서 상기 반응은 1차 생성물(주요 생성물)로서 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 부생성물(보조 생성물)로서 2-부가 화합물을 생산한다. 상기 반응은 디이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트 기 및 폴리올의 알코올 기의 반응 시 우레탄 연결을 형성한다. 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 반응하여 디이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물의 반응으로부터 형성된 조성물 내에 존재하는 잔여 이소시아네이트 기를 소멸시킨다(quench). 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "소멸"는 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물의 히드록실 기와의 화학적 반응을 통한 이소시아네이트 기의 전환을 언급한다. 히드록시 아크릴레이트 화합물로의 잔여 이소시아네이트 기의 소멸은 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 전환시킨다.
바람직한 디이소시아네이트 화합물은 하기 분자식 (I)에 의해 표시된다:
Figure pct00001
(I)
상기 화합물은 결합 기 R1에 의해 분리된 두 개의 말단 이소시아네이트 기를 포함한다. 일 구현예에서, 상기 결합 기 R1은 알킬렌 기를 포함한다. 상기 결합 기 R1의 알킬렌 기는 선형(예를 들어 메틸렌 또는 에틸렌), 분지형 (예를 들어 이소프로필렌), 또는 사이클릭 (예를 들어 사이클로헥실렌, 페닐렌)이다. 상기 사이클릭 기는 방향족 또는 비-방향족이다. 일부 구현예에서, 상기 결합 기 R1은 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실) 기이고, 상기 디이소시아네이트 화합물은 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실 이소시아네이트)이다. 일부에서, 상기 결합 기 R1은 방향족 기가 부족하거나 또는 페닐렌 기가 부족하거나 또는 옥시페닐렌 기가 부족하다.
상기 폴리올은 하기 분자식 (II)에 의해 표시된다:
Figure pct00002
(II)
여기서 R2는 알킬렌 기를 포함하며, -O-R2-는 반복 알콕실렌 기이며, x는 정수이다. 바람직하게는, x는 20 초과, 또는 40 초과, 또는 50 초과, 또는 75 초과, 또는 100 초과, 또는 125 초과, 또는 150 초과, 또는 20 - 500 범위, 또는 20 - 300 범위, 또는 30 - 250 범위, 또는 40 - 200 범위, 또는 60 - 180 범위, 또는 70 - 160 범위, 또는 80 - 140 범위이다. R2는 바람직하게는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 (노멀, 이소 또는 이들의 조합), 또는 부틸렌 (노멀, 이소, 2차, 3차, 또는 이들의 조합)과 같은 선형 또는 분지형 알킬렌 기이다. 상기 폴리올은 폴리에틸렌 산화물과 같은 폴리알킬렌 산화물, 또는 폴리프로필렌 글리콜과 같은 폴리알킬렌 글리콜일 수 있다. 폴리프로필렌 글리콜은 바람직한 폴리올이다. 상기 폴리올의 분자량은 1000 g/mol 초과, 또는 2500 g/mol 초과, 또는 5000 g/mol 초과, 또는 7500 g/mol 초과, 또는 10000 g/mol 초과, 또는 1000 g/mol - 20000 g/mol의 범위, 또는 2000 g/mol - 15000 g/mol의 범위, 또는 2500 g/mol - 12500 g/mol의 범위, 또는 2500 g/mol - 10000 g/mol의 범위, 또는 3000 g/mol - 7500 g/mol의 범위, 또는 3000 g/mol - 6000 g/mol의 범위, 또는 3500 g/mol - 5500 g/mol의 범위이다. 일부 구현예에서, 상기 폴리올은 다분산계이며, 전술한 수평균분자량을 제공하기 위하여 총 분자량이 조합되도록 분자량 범위가 걸쳐진 분자를 포함한다.
폴리올의 불포화도는 0.25 meq/g 미만, 또는 0.15 meq/g 미만, 또는 0.10 meq/g 미만, 또는 0.08 meq/g 미만, 또는 0.06 meq/g 미만, 또는 0.04 meq/g 미만, 또는 0.02 meq/g 미만, 또는 0.01 meq/g 미만, 또는 0.005 meq/g 미만, 또는 0.001 meq/g - 0.15 meq/g의 범위, 또는 0.005 meq/g - 0.10 meq/g의 범위, 또는 0.01 meq/g - 0.10 meq/g의 범위, 또는 0.01 meq/g - 0.05 meq/g의 범위, 또는 0.02 meq/g - 0.10 meq/g의 범위, 또는 0.02 meq/g - 0.05 meq/g의 범위이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 불포화되는 ASTM D4671-16에 보고된 표준 방법에 의해 결정된 값을 나타낸다. 상기 방법에서, 상기 폴리올은 메탄올성 용액에서 아세트산제2수은 및 메탄올과 반응되어 아세톡시머큐리메톡시 화합물 및 아세트산을 생산한다. 아세트산제2수은과 폴리올의 반응은 동일 몰이며, 방출된 아세트산의 양은 본원에서 사용되는 불포화도의 측정을 제공하기 위하여 알코올성 수산화 칼륨으로의 적정에 의해 결정된다. 아세트 산의 적정 시 과잉의 아세트산제2수은의 간섭을 방지하기 위하여, 브롬화 나트륨이 첨가되어 아세트산제2수은을 브롬으로 전환시킨다.
상기 올리고머를 형성하기 위한 반응은 미반응 출발 물질(예를 들어 디이소시아네이트 화합물) 내에 존재하는 말단 이소시아네이트 기 또는 폴리올과 디이소시아네이트 화합물(예를 들어 말단 이소시아네이트 기와 우레탄 화합물)과의 반응에서 형성된 생성물과의 반응을 위하여 히드록시 아크릴레이트 화합물의 첨가를 더욱 포함한다. 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 말단 이소시아네이트 기와 반응하여 올리고머의 하나 이상의 구성 성분에 대해 말단 아크릴레이트 기를 제공한다. 일부 구현예에서, 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전하게 전환시키는데 필요한 양을 초과하여 존재한다. 상기 올리고머는 단일 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물 또는 둘 이상의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물의 조합을 포함한다.
상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 하기 분자식 (III)으로 표시된다:
Figure pct00003
여기서 R3는 알킬렌 기를 포함한다. R3의 알킬렌 기는 선형(예를 들어 메틸렌 또는 에틸렌), 분지형(예를 들어 이소프로필렌), 또는 사이클릭(예를 들어 페닐렌)이다. 일부 구현예에서, 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 아크릴레이트 기의 에틸렌성 불포화 기의 치환체를 포함한다. 상기 에틸렌성 불포화 기의 치환체는 알킬 기를 포함한다. 치환된 에틸렌성 불포화 기를 갖는 히드록시 아크릴레이트 화합물의 예는 히드록시 메타크릴레이트 화합물이다. 이어지는 논의는 히드록시 아크릴레이트 화합물을 기재한다. 그러나, 상기 논의는 치환된 히드록시 아크릴레이트 화합물 및 특히 히드록시 메타크릴레이트 화합물에 적용된다는 점이 이해되어야 한다.
다른 구현예에서, 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 히드록시알킬 아크릴레이트, 가령 2-히드록시에틸 아크릴레이트이다. 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 잔여 또는 높은 수준으로 물을 포함할 수 있다. 히드록시 아크릴레이트 화합물 내의 물의 존재는 최종 반응 조성물 내의 미반응 이소시아네이트 기의 농도를 감소시키기 위한 이소시아네이트 기의 반응을 촉진할 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물의 물 함량은 적어도 300 ppm, 또는 적어도 600 ppm, 또는 적어도 1000 ppm, 또는 적어도 1500 ppm, 또는 적어도 2000 ppm, 또는 적어도 2500 ppm이다.
전술한 예시적인 분자식 (I), III), 및 (III)에서, 기들 R1, R2, 및 R3는 모두 동일하거나, 모두 다르거나, 또는 동일한 두 개의 기 및 다른 하나의 기를 포함한다.
상기 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물 및 폴리올은 동시에 조합되고 반응되거나, 또는 순차적으로(어떠한 순서로) 조합되어 반응된다. 일 구현예에서, 상기 올리고머는 디이소시아네이트 화합물을 히드록시 아크릴레이트 화합물과 반응시키고 결과적인 생성물 조성물을 폴리올과 반응시켜 형성된다.
또 다른 구현예에서, 상기 올리고머는 디이소시아네이트 화합물을 폴리올 화합물과 반응시키고 결과적인 생성물 조성물을 히드록시 아크릴레이트 화합물과 반응시켜 형성된다.
상기 올리고머는 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올의 반응으로부터 형성되며, 여기서 상기 반응 공정에서 디이소시아네이트 화합물 대 히드록시 아크릴레이트 화합물 대 폴리올의 몰비는 n:m:p이다. n, m, 및 p는 각각 디이소시아네이트, 히드록시 아크릴레이트, 및 폴리올의 몰 수 또는 몰분율로서 본원에서 언급된다. 상기 몰 수 n, m 및 p는 양의 정수 또는 양의 비-정수이다. p가 2.0인 경우, n은 3.0 - 5.0의 범위, 또는 3.0 - 4.5의 범위, 또는 3.2 - 4.8의 범위, 또는 3.4 - 4.6의 범위, 또는 3.6 - 4.4의 범위이며, 및 m은 1.50n - 3 내지 2.50n - 5의 범위, 또는 1.55n - 3 내지 2.45n - 5의 범위, 또는 1.60n - 3 내지 2.40n - 5의 범위, 또는 1.65n - 3 내지 2.35n - 5의 범위이다. 예를 들어, p가 2.0이고 n이 3.0인 경우, m은 1.5 내지 2.5의 범위, 또는 1.65 내지 2.35의 범위, 또는 1.80 내지 2.20의 범위, 또는 1.95 내지 2.05의 범위이다. 2.0 이외의 p의 값에 대해서, 상기 몰비 n:m:p는 비례로 조정한다. 예를 들어, 몰비 n:m:p = 4.0:3.0:2.0는 몰비 n:m:p = 2.0:1.5:1.0와 균등하다.
몰 수 m은 올리고머를 형성하는데 사용되는 폴리올 및 디이소시아네이트 화합물의 반응으로부터 형성된 생성물 조성물에 존재하는 미반응 이소시아네이트 기와 화학량론적으로 반응하기 위한 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양을 제공하도록 선택될 수 있다. 상기 이소시아네이트 기는 미반응 디이소시아네이트 화합물(미반응 출발 물질)에 또는 폴리올과 디이소시아네이트 화합물의 반응에서 형성된 이소시아네이트-말단 우레탄 화합물에 존재할 수 있다. 대안적으로, 몰 수 m은 디이소시아네이트 화합물 및 폴리올의 반응으로부터 형성된 생성물 조성물에 존재하는 어느 미반응 이소시아네이트 기와 화학량론적으로 반응하는데 필요한 양의 과량으로 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양을 제공하도록 선택될 수 있다. 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 단일 부분표본 또는 다중 부분표본으로서 첨가된다. 일 구현예에서, 히드록시 아크릴레이트의 초기 부분표본은 올리고머를 형성하는데 사용된 반응 혼합물 내에 포함되며, 상기 형성된 생성물 조성물은 미반응 이소시아네이트 기의 존재에 대해 시험될 수 있다(예를 들어 이소시아네이트 기의 존재를 검출하기 위한 FTIR 분광학을 사용하여). 히드록시 아크릴레이트 화합물의 추가적인 부분표본은 미반응 이소시아네이트 기와 화학량론적으로 반응하도록 생성물 조성물에 첨가될 수 있다(예를 들어, 이소시아네이트 기가 히드록시 아크릴레이트 화합물에 의해 전환됨에 따라 특성적 이소시아네이트 주파수(예를 들어 2260 cm-1 - 2270 cm-1에서)에서의 감소를 모니터하기 위한 FTIR 분광학을 사용하여). 대안적인 구현예에서, 미반응 이소시아네이트 기와 화학량론적으로 반응하는데 필요한 양의 과량으로 히드록시 아크릴레이트 화합물의 부분표본이 첨가된다. 아래에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 주어진 값 p에 대해서, 몰 수 m 대 몰 수 n의 비는 올리고머 내의 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 상대적인 비율에 영향을 미치며, 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 상대적인 비율에서의 차이는 올리고머로부터 형성된 코팅의 인열 강도 및/또는 임계 응력에서 차이를 초래한다.
일 구현예에서, 상기 올리고머는 상기에서 특정된 바와 같은 몰비 n:m:p로 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실 이소시아네이트), 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 및 폴리프로필렌 글리콜을 포함하는 반응 혼합물로부터 형성되며, 여기서 상기 폴리프로필렌 글리콜은 2500 g/mol - 6500 g/mol의 범위, 또는 3000 g/mol - 6000 g/mol의 범위, 또는 3500 g/mol - 5500 g/mol 범위의 수평균분자량을 갖는다.
상기 올리고머는 두 개의 구성성분을 포함한다. 제1의 구성성분은 하기 분자식 (IV)를 갖는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물이며:
Figure pct00004
제2의 구성성분은 하기 분자식 (V)를 갖는 2-부가 화합물이다:
Figure pct00005
여기서 기 R1, R2, R3, 및 정수 x는 전술한 바와 같으며, y는 양의 정수이며, 분자식 (IV) 및 (V)에서 기 R1은 분자식 (I)에서의 기 R1과 같고, 분자식 (IV)에서 기 R2는 분자식 (II)에서 기 R2와 같으며, 및 분자식 (IV) 및 (V)에서 기 R3은 분자식 (III)에서의 기 R3와 같다. 상기 2-부가 화합물은 분자식 (III)의 히드록시 아크릴레이트 화합물과 분자식 (I)의 디이소시아네이트 화합물의 두 개의 말단 이소시아네이트 기의 반응에 의해 형성된 화합물에 대응되며, 여기서 상기 디이소시아네이트 화합물은 분자식 (II)의 폴리올과 어떠한 반응도 겪지 않는다.
상기 2-부가 화합물은 올리고머를 형성하는데 사용되는 반응 동안 히드록시 아크릴레이트 화합물과 디이소시아네이트 화합물과의 반응으로부터 형성된다. 대안적으로, 상기 2-부가 화합물은 올리고머를 형성하는데 사용된 반응과 독립적으로 형성되며, 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물의 정제된 형태에 또는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물을 형성하는데 사용되는 반응의 생성물에 첨가된다. 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물의 히드록시 기는 말단 아크릴레이트 기를 제공하기 위하여 디이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트 기와 반응한다. 상기 반응은 2-부가 화합물을 형성하기 위하여 디이소시아네이트 화합물의 각각의 이소시아네이트 기에서 일어난다. 상기 2-부가 화합물은 적어도 1.0 wt%, 또는 적어도 1.5 wt%, 또는 적어도 2.0 wt%, 또는 적어도 2.25 wt%, 또는 적어도 2.5 wt%, 또는 적어도 3.0 wt%, 또는 적어도 3.5 wt%, 또는 적어도 4.0 wt%, 또는 적어도 4.5 wt%, 또는 적어도 5.0 wt%, 또는 적어도 7.0 wt % 또는 적어도 9.0 wt%, 또는 1.0 wt% - 10.0 wt%의 범위, 또는 2.0 wt% - 9.0 wt%의 범위, 또는 2.5 wt% - 6.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% - 8.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% 내지 5.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% - 5.5 wt%의 범위, 또는 3.5 wt% - 5.0 wt%의 범위, 또는 3.5 wt% 내지 7.0 wt%의 범위의 양으로 올리고머 내에 존재한다. 2-부가물의 농도는 코팅 조성물의 wt%의 항목이 아닌, 올리고머의 wt%의 항목으로 표시된다는 점이 주목된다.
본 기재에 따른 올리고머의 합성을 위한 예시적인 반응은 하기 식 (VI)을 갖는 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 화합물을 형성하기 위한, 디이소시아네이트 화합물 (4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실 이소시아네이트, 이는 또한 본원에서 H12MDI로서 언급됨) 및 폴리올 (Mn ~ 4000 g/mol을 갖는 폴리프로필렌 글리콜, 이는 또한 본원에서 PPG4000로서 언급됨)의 반응을 포함한다:
Figure pct00006
여기서 "~"는 PPG4000 및 ~H12MDI의 말단 알코올 기를 갖는 H12MDI의 말단 이소시아네이트 기의 반응에 의해 형성된 우레탄 연결을 나타내며, ~H12MDI~ 및 ~PPG4000~은 반응 후 남은 잔여 H12MDI 및 PPG4000를 나타낸다. 상기 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 화합물은 ~(H12MDI~PPG4000)~ 형태의 반복 단위를 갖는다. 나타낸 특정 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트는 두 개의 PPG4000 단위를 포함한다. 상기 반응은 또한 하나의 PPG4000 단위, 또는 3 이상의 PPG4000 단위를 갖는 생성물을 제공할 수 있다. 상기 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 및 어느 미반응 H12MDI는 말단 이소시아네이트 기를 포함한다. 본 기재에 따르면, 히드록시 아크릴레이트 화합물(가령, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 이는 HEA로서 본원에서 언급됨)은 말단 아크릴레이트 기로 전환시키기 위한 말단 이소시아네이트 기와의 반응을 위한 반응에 포함된다. 말단 이소시아네이트 기의 말단 아크릴레이트 기로의 전환은 이소시아네이트 기의 소멸에 영향을 준다. 상기 반응에 포함된 HEA의 양은 예측된 화학양론적 양의 과량으로 또는 미반응 이소시아네이트 기의 예측된 농도로 화학양론적으로 반응하도록 평가된 양일 수 있다. 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 화합물과 HEA의 반응은 하기 식 (VII)의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물을 형성하거나:
Figure pct00007
및/또는 하기 식 (VIII)을 갖는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물을 형성하며:
Figure pct00008
HEA와 미반응 H12MDI의 반응은 하기 식 (IX)을 갖는 2-부가 화합물을 형성한다:
Figure pct00009
여기서, 상술한 바와 같이, ~는 우레탄 연결을 나타내며, ~HEA는 우레탄 연결을 형성하기 위한 반응 후 남은 잔여 HEA를 나타낸다(식 (IV) 및 (V)과 일치하는). 생성물 조성물 내의 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 조합은 본 기재에 따른 올리고머를 구성한다. 이하에서 좀 더 상세히 기재하는 바와 같이, 하나 이상의 올리고머가 코팅 조성물에서 사용되는 경우, 개선된 인열 강도 및 임계 응력 특성을 갖는 코팅이 결과된다. 특히, 높은 비율의 2-부가 화합물을 갖는 올리고머는 높은 인열 강도 및/또는 높은 임계 응력 값을 갖는 코팅을 제공한다는 점이 증명된다.
H12MDI, HEA 및 PPG4000의 예시적인 조합에서 나타낸 바에도 불구하고, 전술한 반응은 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올의 임의의 조합으로 일반화될 수 있으며, 여기서 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 말단 이소시아네이트 기와 반응하여 말단 아크릴레이트 기를 형성하며, 여기서 우레탄 연결이 폴리올 또는 히드록시 아크릴레이트 화합물의 이소시아네이트 기 및 알코올 기의 반응으로부터 형성된다.
상기 올리고머는 식 (X)를 갖는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물인 화합물:
(히드록시 아크릴레이트)~(디이소시아네이트~폴리올)x~디이소시아네이트~(히드록시 아크릴레이트) (X)
및 하기 식 (XI)을 갖는 2-부가 화합물인 화합물:
(히드록시 아크릴레이트)~디이소시아네이트~(히드록시 아크릴레이트) (XI)
을 포함하며,
여기서 올리고머를 형성하기 위한 반응에 사용된 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올의 상대적인 비율은 전술한 몰 수 n, m 및 p에 대응한다.
예를 들어 상기 분자식 (I) 및 (II)로 나타낸 화합물은 반응하여 분자식 (XII)로 나타낸 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 화합물을 형성한다:
Figure pct00010
여기서 y는 식 (IV)에서의 y와 같고, 1, 또는 2, 또는 3 또는 4 이상이며; x는 폴리올의 반복 단위의 수에 의해 결정된다(전술한 바와 같음).
분자식 (VI)의 폴리에테르 우레탄 이소시아네이트와 분자식 (III)의 히드록시 아크릴레이트와의 추가적인 반응은 전술하고 아래에서 반복되는 분자식 (IV)에 의해 나타낸 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물을 제공한다:
Figure pct00011
여기서 y는 1, 또는 2, 또는 3, 또는 4 이상이고; x는 폴리올의 반복 단위의 수에 의해 결정된다(전술한 바와 같음).
일 구현예에서, 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올 사이의 반응은 최종 반응 혼합물에 존재하는 화합물에 분포에 대한 y의 평균 값이 비-정수가 되도록 y에서 따른 일련의 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물을 얻는다. 일 구현예에서, 분자식 (VI) 및 (IV)의 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트 및 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트에서 y의 평균 값은 p 또는 p-1에 대응한다(여기서 p는 전술한 바와 같음). 일 구현예에서, 분자식 (XII) 및 (IV)의 폴리에테르 우레탄 디이소시아네이트s 및 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트에서 기 R1의 발생의 평균 수는 n에 대응된다(여기서 n은 상술한 바와 같음).
상기 반응에서 생산된 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 및 2-부가 화합물의 상대적인 비율은 몰 수 n, m, 및 p의 몰비를 변화시킴으로써 제어된다. 예시로서, p = 2.0인 경우가 고려된다. 완전한 반응의 이론적 한계에서, 폴리올의 2 당량이 디이소시아네이트 3당량 n과 반응하여 분자식 (VI)를 갖는 화합물을 형성할 수 있으며, 여기서 y = 2이다. 상기 화합물은 두 개의 말단 이소시아네이트 기를 포함하며, 이는 이론적 한계에서 히드록시 아크릴레이트 화합물의 2 당량 m의 연속적 추가로 소멸되어 대응하는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 (IV)를 가질 수 있으며, 여기서 y = 2이다. 이론적 몰비 n:m:p = 3.0:2.0:2.0가 본 경우에 정의된다.
전술한 예시적인 이론적 한계에서, 이론적 몰비 n:m:p = 3.0:2.0:2.0에서의 디이소시아네이트, 히드록시 아크릴레이트, 및 폴리올의 반응은 2-부가 화합물을 형성하지 않고 분자식 (IV)를 갖는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물을 제공하며, 여기서 y = 2이다. 몰 수 n, m, 및 p에서의 변화는 상기 반응에서 형성된 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 및 2-부가물의 상대적인 비율에 걸친 제어를 제공한다. 예를 들어, 몰 수 m 또는 몰수 p에 대해서 몰 수 n을 증가시키는 것은 예를 들어 상기 반응에서 형성된 2-부가 화합물의 양을 증가시킬 수 있다. n이 3.0 내지 4.5이고, m이 1.5n-3 내지 2.5n-5이며, p가 2.0인 것과 같은, n > 3.0에서 몰비 n:m:p로의 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올 화합물의 반응은 예를 들어, 후술되는 유리한 코팅 성질을 달성하기에 충분한 올리고머에서 2-부가 화합물의 양을 생산한다.
2-부가물 및 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트의 상대 비율에서의 변화가 몰 수 n, m, 및 p 및, 이러한 변화를 통한 변화를 통해서 얻어지며, 올리고머를 포함하는 코팅 조성물로부터 형성된 코팅의 인열 강도, 임계 응력, 장력의 인성, 및 기타 성질을 정확하게 제어하는 것이 가능하다. 일 구현예에서, 성질들에 대한 제어는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물의 단위의 수를 변화시킴으로써 달성 가능하다(예를 들어 p = 2.0 대 p = 3.0 대 p = 4.0). 또 다른 구현예에서, 인열 강도, 장력의 인성, 및 기타 기계적 성질의 제어는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 비율을 변화시킴으로써 달성된다. 폴리올 단위의 주어진 수를 갖는 폴리에테르 우레탄 화합물에 대해서, 2-부가 화합물의 다양한 비율을 갖는 올리고머가 제조될 수 있다. 2-부가 화합물의 비율에서의 변화는 인열 강도, 임계 응력, 장력의 인성, 또는 기타 기계적 성질의 정확한 또는 목표 값을 제공하는 코팅을 제공하는 폴리올 단위의 고정된 수를 갖는 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물에 기반한 올리고머를 제공하기 위하여 미세하게 제어될 수 있다.
개선된 섬유 코팅은 분자식 (V)로 나타낸 2-부가 화합물 및 분자식 (IV)로 나타낸 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물을 포함하는 올리고머가 혼입된 코팅 조성물을 사용하는 경우 결과되며, 여기서 상기 올리고머 내의 2-부가 화합물의 농도는 적어도 1.0 wt%, 또는 적어도 1.5 wt%, 또는 적어도 2.0 wt%, 또는 적어도 2.25 wt%, 또는 적어도 2.5 wt%, 또는 적어도 3.0 wt%, 또는 적어도 3.5 wt%, 또는 적어도 4.0 wt%, 또는 적어도 4.5 wt%, 또는 적어도 5.0 wt%, 또는 적어도 7.0 wt % 또는 적어도 9.0 wt%, 또는 1.0 wt% - 10.0 wt%의 범위, 또는 2.0 wt% 내지 9.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% 내지 8.0 wt%의 범위, 또는 3.5 wt% 내지 7.0 wt%의 범위 또는 2.5 wt% 내지 6.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% 내지 5.5 wt%의 범위, 또는 3.5 wt% 내지 5.0 wt%.의 범위이다. 2-부가물의 농도는 코팅 조성물의 wt%의 항목이 아닌, 올리고머의 wt%의 항목으로 표시된다는 점이 주목된다. 상기 2-부가 화합물의 농도는 일 구현예에서 디이소시아네이트:히드록시 아크릴레이트:폴리올의 몰비 n:m:p를 변화시킴으로써 증가된다. 일 관점에서, 폴리올에 대해 디이소시아네이트가 풍부한 몰비 n:m:p는 2-부가 화합물의 형성을 촉진한다.
상술한 예시적인 화학양론적 비 n:m:p = 3:2:2에서, 상기 반응은 p 당량의 폴리올, n = p + 1 당량의 디이소시아네이트, 및 2 당량의 히드록시 아크릴레이트로 진행한다. 몰 수 n이 p + 1을 초과하는 경우, 상기 디이소시아네이트 화합물은 분자식 (IV)의 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트를 형성하는데 필요한 폴리올 화합물의 양에 대해서 과량으로 존재한다. 과량의 디이소시아네이트의 존재는 2-부가 화합물의 향상된 형성 방향으로 반응 생성물의 분포를 이동시킨다.
과량의 디이소시아네이트 화합물로부터 2-부가 화합물의 형성을 촉진하기 위하여, 히드록시 아크릴레이트의 양은 또한 증가될 수 있다. 화학양론적 몰 수 n = p + 1을 초과하는 각 당량의 디이소시아네이트에 대해서, 2 당량의 히드록시 아크릴레이트가 2-부가 화합물을 형성하는데 필요하다. 임의의 몰 비 p (폴리올의 경우, 화학양론적 몰 수 n (디이소시아네이트) 및 m (히드록시 아크릴레이트)은 각각 p + 1 및 2이다. 몰 수 n이 상기 화학양론 값을 초과하여 증가하므로, 2-부가 화합물을 형성하기 위하여 과량의 디이소시아네이트의 완전한 반응에 요구되는 히드록시 아크릴레이트의 당량은 m = 2 + 2[n - (p + 1)]로서 표시될 수 있으며, 여기서 리딩 용어 "2"는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물(분자식 (V)를 갖는 화합물)을 종결시키는데 필요한 히드록시 아크릴레이트의 당량을 나타내며 용어 2[n - (p + 1)]은 과량의 출발 디이소시아네이트를 2-부가 화합물로 전환시키는데 필요한 히드록시 아크릴레이트의 당량을 나타낸다. 몰 수 m의 실제 값이 상기 당량 수 미만인 경우, 이용 가능한 히드록시 아크릴레이트는 말단 아크릴레이트 기를 형성하기 위하여 올리고머 상에 존재하는 이소시아네이트 기 또는 자유 디이소시아네이트 분자와 반응한다. 두 개의 반응 경로의 상대적 동역학은 형성된 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 및 2-부가 화합물의 상대적인 양을 나타내며, 모든 미반응 이소시아네이트 기를 소멸시키는데 요구되는 양에 대한 히드록시 아크릴레이트의 부족은 상기 반응에서 형성된 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 및 2-부가물의 상대적 비율에 더욱 영향을 미치도록 제어될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 반응은 디이소시아네이트 화합물, 히드록시 아크릴레이트 화합물, 및 폴리올로부터 형성된 반응 조성물을 가열하는 단계를 포함한다. 상기 가열은 히드록시 아크릴레이트 화합물과 말단 이소시아네이트 기의 반응을 통해 말단 이소시아네이트 기의 말단 아크릴레이트 기로의 전환을 촉진한다. 다른 구현예에서, 상기 히드록시 아크릴레이트 화합물은 초기 반응 혼합물에서 과량으로 존재하거나 및/또는 말단 이소시아네이트 기의 말단 아크릴레이트 기로의 전환에 효과적이도록 미반응 형태로 첨가되거나 또는 다르게 이용 가능하다. 상기 가열은 40 ℃ 초과의 온도에서 적어도 12 시간 동안, 또는 40 ℃ 초과의 온도에서 적어도 18 시간 동안, 또는 40 ℃ 초과의 온도에서 적어도 24 시간 동안, 또는 50 ℃ 초과의 온도에서 적어도 12 시간 동안, 또는 50 ℃ 초과의 온도에서 적어도 18 시간 동안, 또는 50 ℃ 초과의 온도에서 적어도 24 시간 동안, 또는 60 ℃ 초과의 온도에서 적어도 12 시간 동안, 또는 60 ℃초과의 온도에서 적어도 18 시간 동안, 또는 60 ℃초과의 온도에서 적어도 24 시간 동안 일어난다.
일 구현예에서, 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 상에서의 말단 이소시아네이트 기 또는 출발 디이소시아네이트 화합물(미반응 초기 양 또는 과량으로 존재하는 양)의 말단 아크릴레이트 기로의 전환은 상기 반응 혼합물에 히드록시 아크릴레이트 화합물의 보충량의 첨가에 의해 용이해진다. 상기에서 나타낸 바와 같이, 말단 이소시아네이트 기를 소멸(중화)시키는데 필요한 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양은 예를 들어 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 상대적인 비율의 제어에 대한 바람 또는 불완전한 반응에 기인하여 이론적 당량 수로부터 벗어날 수 있다. 상술한 바와 같이, 반응이 완결까지 또는 기타 종료점까지 진행되면, 안정화된 반응 생성물을 제공하기 위하여 잔여 이소시아네이트 기를 소멸(중화)시키는 것이 바람직하다. 일 구현예에서, 보충 히드록시 아크릴레이트는 상기 목적을 달성하기 위하여 첨가된다.
일 구현예에서, 히드록시 아크릴레이트 화합물의 보충량은 초기 반응 공정에 포함된 양에 부가된다. 반응의 어느 스테이지에서의 말단 이소시아네이트 기의 존재가 예를 들어 FTIR 분광학(예를 들어 2265 cm-1 부근의 특성적 이소시아네이트 스트레칭 모드를 사용하여)에 의해 모니터되며, 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물은 이소시아네이트 기의 특성적 스트레칭 모드의 세기가 무시할만하거나 또는 미리결정된 임계값 아래가 될 때까지 필요한 만큼 첨가된다. 일 구현예에서, 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물은 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전히 전환시키는데 필요한 양을 초과하여 첨가된다. 다른 구현예에서, 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물은 디이소시아네이트 및 폴리올의 반응 후에 첨가되거나 및/또는 반응 진행이 완결되거나 또는 미리-결정된 정도까지 일어남에 따라 첨가되어 초기 반응 혼합물(디이소시아네이트 및 폴리올의 몰양으로부터 예측된 이론적 양을 초과한 양만큼) 내에 포함된다.
이소시아네이트 기를 완전히 전환시키는데 필요한 양을 초과한 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양은 히드록시 아크릴레이트 화합물의 초과량으로서 본원에서 언급된다. 첨가되는 경우, 히드록시 아크릴레이트 화합물의 초과량은 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전히 전환시키는데 필요한 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양의 적어도 20%, 또는 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전히 전환시키는데 필요한 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양의 적어도 40%, 또는 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전히 전환시키는데 필요한 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양의 적어도 60%, 또는 말단 이소시아네이트 기를 말단 아크릴레이트 기로 완전히 전환시키는데 필요한 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양의 적어도 90%이다.
일 구현예에서, 보충 히드록시 아크릴레이트 화합물의 양은 상기 반응 내에 형성된 올리고머에 존재하는 잔여 이소시아네이트 기를 완전히 또는 거의 완전히 소멸시키기에 충분할 수 있다. 이소시아네이트 기의 소멸은 이소시아네이트 기가 상대적으로 불안정하고 시간에 대해 종종 반응을 겪기 때문에 바람직하다. 이러한 반응은 반응 조성물 또는 올리고머의 특성을 변경하고 이로부터 형성된 코팅에서 불일치를 초래할 수 있다. 잔여 이소시아네이트 기가 없는 개시 디이소시아네이트 및 폴리올 화합물로부터 형성된 반응 조성물 및 생성물은 좀 더 큰 특성의 예측성 및 안정성을 가질 것으로 예상된다.
상기 코팅 조성물의 올리고머는 전술한 바와 같은 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물을 포함한다. 일부 관점에서, 상기 올리고머는 둘 이상의 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물 및/또는 둘 이상의 2-부가 화합물을 포함한다. 상기 코팅 조성물의 올리고머 함량은 하나 이상의 폴리에테르 우레탄 디아크릴레이트 화합물(s) 및 하나 이상의 2-부가 화합물(s)의 조합된 양을 포함하며, 20 wt% 초과, 또는 30 wt% 초과, 또는 40 wt% 초과, 또는 20 wt% - 80 wt%의 범위, 또는 30 wt% - 70 wt%의 범위, 또는 40 wt% - 60 wt%의 범위이며, 여기서 상기 올리고머 함량 내 2-부가 화합물의 농도는 전술한 바와 같다.
상기 경화가능한 코팅 조성물은 하나 이상의 모노머를 더욱 포함한다. 하나 이상의 모노머는 공정을 촉진하기 위하여 코팅 조성물의 점도를 제어하도록 올리고머와 양립되도록, 및/또는 상기 코팅 조성물의 경화된 생성물로서 형성된 코팅의 물리 또는 화학적 성질에 영향을 미치도록 선택된다. 상기 모노머는 에틸렌성-불포화 화합물, 에톡시화 아크릴레이트, 에톡시화 알킬페놀 모노아크릴레이트, 프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, n-프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, 이소프로필렌 옥사이드 아크릴레이트s, 단관능의 아크릴레이트, 단관능의 지방족 에폭시 아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 다관능성 지방족 에폭시 아크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함한다.
대표적인 방사선-경화가능한 에틸렌성 불포화 모노머는 하나 이상의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 갖는 알콕실화 모노머를 포함한다. 알콕실화 모노머는 하나 이상의 알콕실렌 기를 포함하는 하나이며, 여기서 알콕실렌 기는 형태 -O-R-을 가지며, R은 선형 또는 분지형 알킬렌 기이다. 알콕실렌 기의 예는 에톡실렌(-O-CH2-CH2-), n-프로폭실렌(-O-CH2-CH2-CH2-), 이소프로폭실렌(-O-CH2-CH(CH3)-, 또는 -O-CH(CH3)-CH2-), 등을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 알콕시화의 정도는 모노머 내 알콕실렌 기의 수를 나타낸다. 일 구현예에서, 상기 알콕실렌 기는 모노머 내에서 연속하여 결합된다.
일부 관점에서, 상기 코팅 조성물은 형태 R4―R5―O―(CH(CH3)CH2―O) q ―C(O)CH=CH2의 알콕시화 모노머를 포함하며, 여기서 R4 및 R5는 지방족, 방향족, 또는 이둘 모두의 혼합물이고, q=1 내지 10이거나, 또는 형태 R4―O―(CH(CH3)CH2―O) q ―C(O)CH=CH2의 알콕시화 모노머를 포함하며, 여기서 C(O)는 카보닐 기이고, R1은 지방족 또는 방향족이며, 및 q=1 내지 10이다.
모노머의 대표적인 예는 에틸렌성 불포화 모노머, 가령 라우릴 아크릴레이트 (예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR335, BASF로부터 입수 가능한 AGEFLEX FA12, 및 IGM Resins로부터 입수 가능한 PHOTOMER 4812), 에톡시화 노닐페놀 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR504 및 IGM Resins로부터 입수 가능한 PHOTOMER 4066), 카프로락톤 아크릴레이트 (예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR495, 및 Dow Chemical로부터 입수 가능한 TONE M-100), 페녹시에틸 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.에서 입수 가능한 SR339, BASF에서 입수 가능한 AGEFLEX PEA, 및 IGM Resins에서 입수 가능한 PHOTOMER 4035), 이소옥틸 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR440 및 BASF에서 입수 가능한 AGEFLEX FA8), 트리데실 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR489), 이소보닐 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR506 및 CPS Chemical Co.로부터 입수 가능한 AGEFLEX IBOA), 테트라히드로퍼퓨릴 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.으로부터 입수 가능한 SR285), 스테아릴 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR257), 이소데실 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR395 및 BASF로부터 입수 가능한 AGEFLEX FA10), 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.로부터 입수 가능한 SR256), 에폭시 아크릴레이트 (예를 들어, Sartomer Company로부터 입수 가능한 CN120, 및 Cytec Industries Inc.로부터 입수 가능한 EBECRYL 3201 및 3604), 라우릴옥시글리시딜 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company로부터 입수 가능한 CN130) 및 페녹시글리시딜 아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company로부터 입수 가능한 CN131) 및 이들의 조합을 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 코팅 조성물의 모노머 구성성분은 다관능성 메스(아크릴레이트)를 포함한다. 다관능성 에틸렌성 불포화 모노머는 다관능성 아크릴레이트 모노머 및 다관능성 메타크릴레이트 모노머를 포함한다. 다관능성 아크릴레이트는 분자 당 2 이상의 중합가능한 아크릴레이트 모이어티, 또는 분자 당 3 이상의 중합가능한 아크릴레이트 모이어티를 갖는 아크릴레이트이다. 다관능성 메스(아크릴레이트)의 예는 디펜타에리스리톨 모노히드록시 펜타아크릴레이트(예를 들어, IGM Resins로부터 입수 가능한 PHOTOMER 4399); 알콕시화를 갖거나 갖지 않는 메티롤프로판 폴리아크릴레이트, 가령 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트, 디트리메티롤프로판 테트라아크릴레이트(예를 들어, PHOTOMER 4355, IGM Resins); 알콕시화 글리세릴 트리아크릴레이트, 가령 3 이상인 프로폭시화를 갖는 프로폭시화 글리세릴 트리아크릴레이트(예를 들어, PHOTOMER 4096, IGM Resins); 및 알콕시화를 갖거나 갖지 않는 에리스리톨 폴리아크릴레이트, 가령 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(예를 들어, Sartomer Company, Inc.(Westchester, Pa.)에서 입수 가능한 SR295), 에톡시화 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(예를 들어, SR494, Sartomer Company, Inc.), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트 (예를 들어, PHOTOMER 4399, IGM Resins, 및 SR399, Sartomer Company, Inc.), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 프로폭시화 헥산디올 디아크릴레이트, 테트라프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 펜타프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 전술한 메타크릴레이트 유사물, 및 이들의 조합을 포함한다.
일부 관점에서, 상기 코팅 조성물은 N-비닐 아미드 모노머, 가령 N-비닐 락탐, 또는 N-비닐 피롤리돈, 또는 N-비닐 카프로락탐을 포함하며, 여기서 상기 N-비닐 아미드 모노머는 1.0 wt% 초과, 또는 2.0 wt% 초과, 또는 3.0 wt% 초과, 또는 1.0 wt% - 15.0 wt%의 범위, 또는 2.0 wt% - 10.0 wt%의 범위, 또는 3.0 wt% - 8.0 wt%의 범위의 농도로 상기 코팅 조성물 내에 존재한다.
일 구현예에서, 상기 코팅 조성물은 하나 이상의 단관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머를 5 - 95 wt%, 또는 30 - 75 wt%, 또는 40 - 65 wt%의 양으로 포함한다. 또 다른 구현예에서, 상기 코팅 조성물은 하나 이상의 단관능성 지방족 에폭시 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머를 5 - 40 wt%, 또는 10 - 30 wt% 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 코팅 조성물의 모노머 구성성분은 히드록시관능의 모노머를 포함한다. 히드록시관능의 모노머는 기타 반응성 관능기, 가령 메스(아크릴레이트)에 덧붙여 펜던트 히드록시 모이어티를 갖는 모노머이다. 헨던티 히드록시 기를 포함하는 히드록시관능의 모노머의 예는 카프로락톤 아크릴레이트(TONE M-100으로서 Dow Chemical에서 입수 가능함); 폴리(알킬렌 글리콜) 모노메스(아크릴레이트), 가령, 폴리(에틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 및 폴리(테트라메틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트(각각 폴리머 & Dajac Labs의 모노머로부터 입수 가능함); 2-히드록시에틸 메스(아크릴레이트), 3-히드록시프로필 메스(아크릴레이트), 및 4-히드록시부틸 메스(아크릴레이트)(각각 Aldrich로부터 입수 가능함)를 포함한다.
일 구현예에서, 상기 히드록시관능의 모노머는 광섬유에 대한 코팅의 접착력을 개선하기에 충분한 양으로 존재한다. 상기 히드록시관능의 모노머는 상기 코팅 조성물 내에 약 0.1 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 약 5　wt% 내지 약 8 wt%의 양으로 존재한다. 상기 히드록시관능의 모노머의 사용은 상기 광섬유에 대한 1차 코팅의 적당한 접착력에 필요한 접착 촉진제의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 히드록시관능의 모노머의 사용은 또한 코팅의 친수성을 증가시키는 경향을 가질 수 있다. 히드록시관능의 모노머는 미국 특허번호 제6,563,996호에 좀 더 상세히 기재되어 있으며, 상기 기재는 전체가 참고로서 본원에 혼입된다.
다른 구현예에서, 상기 코팅 조성물의 총 모노머 함량은 약 5 wt% 내지 약 95 wt%, 또는 약 30 wt% 내지 약 75 wt%, 또는 약 40 wt% 내지 약 65 wt%이다.
일부 구현예에서, 상기 코팅 조성물은 또한 하나 이상의 중합 개시제 및 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 중합 개시제는 코팅을 형성하기 위하여 코팅 조성물의 경화와 관련된 중합 공정의 개시를 용이하게 한다. 중합 개시제는 열 개시제, 화학 개시제, 전자 빔 개시제 및 광개시제를 포함한다. 광개시제는 바람직한 중합 개시제이다. 광개시제는 케톤성 광개시 첨가제 및/또는 산화 포스핀 첨가제를 포함한다. 본 기재의 코팅의 형성 반응에 사용되는 경우, 상기 광개시제는 빠른 방사선 경화를 가능하게 하기에 충분한 양으로 존재한다. 경화 방사선의 파장은 적외선, 가시광선 또는 자외선이다. 대표적인 파장은 300 nm - 1000 nm의 범위, 또는 300 nm - 700 nm의 범위, 또는 300 nm - 400 nm의 범위, 또는 325 nm - 450 nm의 범위, 또는 325 nm - 400 nm의 범위, 또는 350 nm - 400 nm 범위의 파장을 포함한다. 경화는 램프 소스(예를 들어 Hg 램프) 또는 LED 소스(예를 들어 UVLED, 가시광선 LED, 또는 적외선 LED)로 달성될 수 있다.
대표적인 광개시제는 1-히드록시시클로헥실페닐 케톤(예를 들어, BASF로부터 입수 가능한 IRGACURE 184)); 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀 옥사이드(예를 들어, BASF로부터 입수 가능한 상업적 블렌드 IRGACURE 1800, 1850, 및 1700); 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(예를 들어, BASF로부터 입수 가능한 IRGACURE 651); 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드(IRGACURE 819); (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐 포스핀 옥사이드(BASF(독일, 뮌헨)에서 입수 가능한 LUCIRIN TPO); 에톡시(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드(BASF로부터의 LUCIRIN TPO-L); 및 이들의 조합을 포함한다.
상기 코팅 조성물은 둘 이상의 광개시제의 조합 또는 단일 광개시제를 포함한다. 상기 코팅 조성물 내의 총 광개시제 농도는 0.25 wt% 초과, 또는 0.50 wt% 초과, 또는 0.75 wt% 초과, 또는 1.0 wt% 초과, 또는 0.25 wt% - 5.0 wt%의 범위, 또는 0.50 wt% - 4.0 wt%의 범위, 또는 0.75 wt% - 3.0 wt%의 범위이다.
모노머(들), 올리고머(들), 및 중합 개시제(들)에 덧붙여, 상기 코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 첨가제는 접착 촉진제, 강도 첨가제, 산화방지제, 촉매, 안정화제, 형광 발광제, 성질-향상 첨가제, 아민 상승제, 왁스, 윤활제, 및/또는 슬립 에이전트를 포함한다. 일부 첨가제는 중화 공정을 제어하도록 작동함으로써 코팅 조성물로부터 형성된 중화 생성물의 물리적 성질(예를 들어, 모듈러스, 유리 전이 온도)에 영향을 미친다. 기타 첨가제는 코팅 조성물의 경화된 생성물의 무결성에 영향을 미친다(예를 들어, 탈-중화 또는 산화 분해에 대한 보호).
접착 촉진제는 유리에 대한 1차 코팅 및/또는 1차 조성물(예를 들어 유리 섬유의 클래딩 부분)의 접착을 용이하게 하는 화합물이다. 적합한 접착 촉진제는 알콕시실란, 메르캅토-관능의 실란, 유기티타네이트, 및 지르콘산염을 포함한다. 대표적인 접착 촉진제는 메르캅토알킬 실란 또는 메르캅토알콕시 실란, 가령 3-메르캅토프로필-트리알콕시실란(예를 들어, Gelest(Tullytown, Pa.)로부터 입수 가능한 3-메르캅토프로필-트리메톡시실란); 비스(트리알콕시실릴-에틸)벤젠; 아크릴옥시프로필트리알콕시실란(예를 들어, Gelest로부터 입수 가능한 (3-아크릴옥시프로필)-트리메톡시실란), 메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 비스(트리알콕시실릴에틸)헥산, 알릴트리알콕시실란, 스티릴에틸트리알콕시실란, 및 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠(United Chemical Technologies(Bristol, Pa.)로부터 입수 가능함)를 포함하며; 미국특허번호 제6,316,516호를 참조하며, 그 기재는 본원에 참고로서 그 전체가 혼입된다.
상기 접착 촉진제는 0.02 wt% 내지 10.0 wt%, 또는 0.05 wt% 내지 4.0 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 4.0 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 3.0 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 2.0 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 1.0 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 4.0 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 3.0 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 2.0 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 1.0 wt%의 양으로 코팅 조성물 내에 존재한다.
대표적인 산화방지제는 티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-3차-부틸)-4-히드록시-페닐) 프로피오네이트] (예를 들어, BASF에서 입수 가능한 IRGANOX 1035). 일부 관점에서, 산화방지제는 0.25 wt% 초과, 또는 0.50 wt% 초과, 또는 0.75 wt% 초과, 또는 1.0 wt% 초과, 또는 0.25 wt% - 3.0 wt%의 범위, 또는 0.50 wt% - 2.0 wt%의 범위, 또는 0.75 wt% - 1.5 wt%의 범위의 양으로 코팅 조성물 내에 존재한다.
대표적인 형광 발광제는 TINOPAL OB(BASF로부터 입수 가능함); Blankophor KLA(Bayer로부터 입수 가능함); 비스벤조옥사졸 화합물; 페닐큐마린 화합물; 및 비스 (스티릴)비페닐 화합물을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 형광 발광제는 0.005 wt% - 0.3 wt%의 농도로 코팅 조성물 내에 존재한다.
대표적인 아민 상승제는 트리에탄올아민; 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(DABCO), 트리에틸아민, 및 메틸디에탄올아민을 포함한다. 일 구현예에서, 아민 상승제는 0.02 wt% - 0.5 wt%의 농도로 존재한다.
상기 코팅 조성물의 경화는 스플라이싱을 포함하여, 연이은 공정 또는 제조 시 결함 형성에 대한 증가된 저항성을 갖는, 1차 코팅과 같은, 경화된 생성물을 제공한다.
이하에서 더욱 상세히 기재하는 바와 같이, 본 기재는 낮은 인발력 및 강한 응집력을 갖는 1차 코팅이 유리 섬유로부터 깔끔하게 제거될 수 있는 한편 스플라이싱 시 결함 형성에 대한 저항성을 유지할 수 있다는 점을 증명한다. 본 기재의 1차 코팅은 상기 광섬유의 비슬라이스된 부분 상에 남은 코팅에서 거의 없는 결함 및 광섬유의 슬라이스된 부분 상에서 최소의 코팅 잔여물을 갖는 섬유 및 리본의 스플라이싱을 가능하게 하기 위하여 강한 응집력과 낮은 영률을 조합한다.
연속적인 광섬유 제조 공정에서, 유리 섬유는 목표 직경(전형적으로 125 mm)으로 크기가 조정되고 가열 프리폼으로부터 인발된다. 상기 유리 섬유는 다음으로 냉각되어 유리 섬유에 액체 1차 코팅 조성물을 적용하는 코팅 시스템으로 향한다. 2개의 공정 옵션이 유리 섬유에 액체 1차 코팅 조성물의 적용 후 실행가능하다. 하나의 공정 옵션(습식-온-건조 공정)에서, 상기 액체 1차 코팅 조성물은 고화된 1차 코팅을 형성하기 위하여 경화되고, 액체 2차 코팅 조성물은 1차 경화된 1차 코팅에 적용되며, 액체 2차 코팅 조성물이 고화된 2차 코팅을 형성하기 위하여 경화된다. 제2의 공정 옵션(습식-온-습식 공정)에서, 액체 2차 코팅 조성물은 액체 1차 코팅 조성물에 적용되고, 둘 모두의 액체 코팅 조성물은 고화된 1차 및 2차 코팅을 제공하기 위하여 동시에 경화된다. 일부 공정에서, 상기 코팅 시스템은 상기 2차 코팅에 3차 코팅을 더욱 적용한다. 전형적으로, 상기 3차 코팅은 확인 목적으로 섬유를 마크하는데 사용된 잉크 층이다. 상기 섬유가 코팅 시스템을 나간 후, 상기 섬유는 수집되어 실온에서 저장된다. 섬유의 수집은 전형적으로 스풀 상에서 섬유를 감고 스풀을 저장하는 단계를 수반한다.
공정 효율을 개선하기 위하여, 상기 프리폼으로부터 수집 지점까지 연장하는 공정 경로를 따라 섬유의 인발 속도를 증가시키는 것이 바람직하다. 인발 속도가 증가함에 따라, 그러나, 코팅 조성물의 경화 속도는 증가하여야 한다. 본원에 개시된 코팅 조성물은 35 m/s 초과, 또는 40 m/s 초과, 또는 45 m/s 초과, 또는 50 m/s 초과, 또는 55 m/s 초과의 인발 속도에서 작동하는 섬유 인발 공정과 양립된다.
본 기재의 과정에서, 인발력은 유리 섬유에 대한 1차 코팅의 접착력의 신뢰할만한 지표인 것이 관찰되었다. 유리 섬유에 대한 1차 코팅의 접착력은 일상적 취급 시 유리 섬유로부터 1차 코팅의 분리를 방지하기에 충분히 강할 필요가 있으나, 제거 및 스플라이싱 작업 시 1차 코팅의 제거가 어렵게 너무 강하지 않아야 한다.
본원에 개시된 1차 코팅은 유리 섬유에 대한 접착력에 필요한 수준의 접착력과 일치하는 인발력을 나타내는 한편, 제거 시 잔여물 없이 제거를 가능하게 한다. 본 기재의 과정에서, 그러나, 1차 코팅의 인발력은 시간에 따라 변화하는 것으로 관찰되었다. 특히, 상기 인발력은 인발 시의 초기 값으로부터 이후 시간에서 좀 더 높은 값으로 증가한다. 인발력의 시간 변화는 바람직하지 않다. 인발력이 시간에 걸쳐 증가함에 따라, 유리 섬유에 대한 1차 코팅의 접착력은 더욱 강해지고, 섬유의 제거된 부분 상에 잔여물을 남기지 않고 스플라이싱 시 1차 코팅을 제거하기는 더욱 어려워진다.
본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 종래의 1차 코팅에 비해 시간에 걸쳐 개선된 안정성을 나타낸다. 본 기재의 목적을 위하여, 시간에 걸친 안정성은 프리폼으로부터 섬유를 제조하는데 사용된 제조 공정에서 코팅 후 섬유가 저장되는 시간으로부터 시작하여 측정된다. 원래 제조 공정에서 저장의 초기 시간에서 광섬유의 상태는 광섬유의 "인발된 상태"로서 언급된다. 인발된 상태에서, 상기 섬유는 프리폼으로부터 코팅 시스템을 통해 저장 소자까지 연장하는 연속적인 공정 경로를 따라 위치된 저장 소자(예를 들어 스풀) 상에서 코팅되고 실온에 놓인다. 인발된 상태에서 섬유의 배치 시간은 섬유가 저장 소자에서 수집되는 시간이다. 인발된 상태에서 섬유의 성질의 측정은 저장 소자에서 수집 시간에 이어 실현 가능한 대로 최대한 빨리 이루어진다. 측정 지연이 발생하는 경우, 인발 상태에서의 섬유의 성질은 하기 식 (3)으로부터 얻어진 보정(fit)의 후 후방 외삽법(back extrapolation)을 통해서 이후 시간에 얻어진 데이터로부터 결정될 수 있다.
응집력은 인열 강도 및/또는 장력의 인성을 나타낸다. 장력의 인성은 코팅에서 파단을 개시하는데 필요한 힘의 측정이며, 인열 강도는 개시되는 경우 코팅에서 파단을 연장하는데 요구되는 힘의 측정이다.
본 기재는 코팅 조성물의 경화된 생성물로 코팅된 광섬유로 연장된다. 상기 광섬유는 낮은 인덱스 유리 클래딩 영역에 의해 감싸인 좀 더 높은 인덱스 유리 코어 영역을 갖는 유리 도파관을 포함한다. 본 코팅 조성물의 경화된 생성물로서 형성된 코팅은 유리 클래딩을 감싸며 직접 접촉한다. 본 코팅 조성물의 경화된 생성물은 바람직하게는 상기 섬유의 1차 코팅으로서 기능한다. 상기 섬유는 2차 및 3차 코팅 모두 또는 2차 코팅을 포함할 수 있다.
실시예
본 기재에 따른 올리고머를 포함하는 코팅 조성물로부터 제조된 수 개의 예시적인 코팅이 제조되었고 시험되었다. 상기 시험은 인발력, 인열 강도, 및 장력의 인성의 측정을 포함하였다. 올리고머의 제조, 올리고머 및 코팅을 형성하는데 사용된 코팅 조성물의 구성성분, 공정의 설명, 시험 방법 및 시험 결과가 후술된다.
코팅 조성물. 코팅 조성물의 구성성분 및 각 구성성분의 농도가 표 1에 정리된다. 표 1에 나타낸 코팅 조성물 A 및 B는 본 기재에 따른 것이다. 코팅 조성물 C는 비교 조성물이다. D, E, F, 및 G로 표시된 추가적인 상업적 코팅 조성물이 비교를 목적으로 시험되었다. 상업적 조성물은 DSM Desotech (Elgin, IL)로부터 얻어지며, 통상의 올리고머를 포함했다. 특정 제형은 판매회사의 상품이다. 조성물 D는 생성물 코드 950-076를 가지며, 조성물 E는 생성물 코드 950-030을 가지며, 조성물 G는 생성물 코드 3741-143을 가지며, 및 조성물 F는 접착 촉진제를 포함한 조성물 G의 변형이다. 비교 코팅 조성물 C-G에 존재하는 올리고머는 코팅 조성물 A 및 B보다 낮은 농도의 2-부가 화합물을 함유하였다.
표 1 - 코팅 제형
Figure pct00012
올리고머 1 및 올리고머 2는 H12MDI (4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트), PPG4000 (폴리프로필렌 글리콜, Mn ~ 4000 g/mol) 및 HEA (2-히드록시에틸 아크릴레이트)의 반응 생성물이다. 상기 반응 조건은 후술한다. SR504는 에톡시화(4)노닐페놀 아크릴레이트(Sartomer로부터 입수 가능)이다. NVC는 N-비닐카프로락탐(ISP Technologies로부터 입수 가능)이다. TPO는 (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐 포스핀 옥사이드 (Lucirin의 상표명으로 BASF에서 입수 가능함)이며 광개시제로서 기능한다. Irganox 1035는 티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-3차-부틸)-4-히드록시-페닐)프로피오네이트](상표명 Irganox 1035으로 BASF로부터 입수 가능함)이며 산화방지제로서 기능한다. 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란(Gelest으로부터 입수 가능) 및 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란(Aldrich로부터 입수 가능)은 접착 촉진제이다. 테트라티올은 펜타에리스리톨테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트) (Aldrich로부터 입수 가능함)이며 올리고머 1 및 올리고머 2에 존재할 수 있는 잔여 디부틸틴 디라우레이트 촉매의 소멸자(quencher)로서 기능한다.
올리고머1 및 올리고머 2. 코팅 조성물 A 및 B는 본원에 기재된 타입의 올리고머를 포함하는 경화가능한 코팅 조성물이다. 예시를 목적으로, 상술한 반응 스킴에 따른 H12MDI(4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실 이소시아네이트), PPG4000 (폴리프로필렌 글리콜, Mn ~ 4000 g/mol) 및 HEA (2-히드록시에틸 아크릴레이트)로부터의 예시적인 올리고머의 제조를 기재한다. 모든 재료는 제조자로부터 공급받은 대로 사용되었으며, 추가 정제가 수행되지 않았다. H12MDI는 ALDRICH로부터 얻었다. PPG4000는 COVESTRO로부터 얻었으며, 표준 ASTM D4671-16에 기재된 방법에 의해 결정된 바와 같이 0.004 meq/g의 불포화도를 갖는 것으로 증명되었다. HEA는 KOWA로부터 얻었다.
반응물의 상대적인 양 및 반응 조건은 올리고머 1 및 올리고머 2를 얻기 위하여 변화되었다. 올리고머 1 및 올리고머 2는 H12MDI:HEA:PPG4000의 비= n:m:p를 만족시키는 반응물의 몰비를 갖는 반응물의 다른 초기 몰비로 제조되었고, 여기서 n은 3.0 내지 4.0의 범위이고, m은 1.5n - 3 내지 2.5n - 5의 범위이며, p = 2였다. 올리고머 1 및 올리고머 2를 형성하는데 사용된 반응에서, 디부틸틴 디라우레이트가 촉매로서 사용되었고(초기 반응 혼합물의 질량에 기초하여 160 ppm의 수준으로) 및 2,6-디-3차-부틸-4-메틸페놀(BHT)이 억제제로서 사용되었다(초기 반응 혼합물의 질량에 기초하여 400 ppm의 수준으로).
올리고머 1 및 올리고머 2를 제조하는데 사용된 반응물의 양을 하기 표 2에 정리한다. 대응되는 샘플 수는 본원에서 코팅 조성물을 나타내고 각각 6개의 올리고머를 개별적으로 함유하는 코팅 조성물로부터 형성된 경화된 필름을 나타내는데 사용될 것이다. 각각의 6개의 샘플의 제조에 사용된 대응되는 몰 수를 하기 표 3에 나타낸다. 몰 수는 PPG4000의 몰 수 p를 2.0으로 설정하도록 표준화된다.
표 2 - 반응물 및 올리고머에 대한 양
Figure pct00013
표 3 - 몰 수 및 올리고머에 대한 2-부가물 함량
Figure pct00014
올리고머 1 및 올리고머 2는 500 mL 플라스크에서 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실 이소시아네이트), 디부틸틴 디라우레이트 및 2,6-디-3차-부틸-4 메틸페놀을 실온에서 혼합하여 제조하였다. 상기 500 mL 플라스크에 온도계, CaCl2 건조관, 및 교반기가 장착되었다. 상기 플라스크의 내용물을 연속적으로 교반하는 한편, PPG4000이 부가 펀넬을 사용하여 30-40분의 기간에 걸쳐 첨가되었다. 상기 반응 혼합물의 내부 온도는 PPG4000가 첨가됨에 따라 모니터되었으며, PPG4000의 도입은 과도한 가열(반응의 발열 성질로부터 발생하는)을 방지하기 위하여 제어되었다. PPG4000가 부가된 후, 반응 혼합물이 약 70 ℃ - 75 ℃에서 약 1 - 1 ½ 시간 동안 오일 욕조에서 가열되었다. 다양한 간격으로, 반응 혼합물의 샘플들은 적외선 분광학(FTIR)에 의한 분석을 위하여 수습되어 미반응 이소시아네이트 기의 농도를 결정함으로써 반응의 진행을 모니터하였다. 상기 미반응 이소시아네이트 기의 농도가 2265 cm-1 부근의 특성적 이소시아네이트 스트레칭 모드의 세기에 기반하여 검증되었다. 상기 플라스크를 오일 욕조로부터 제거하고 그 내용물을 65 ℃ 아래로 냉각하였다. 보충 HEA의 추가는 이소시아네이트 기의 완전한 소멸을 보장하도록 수행되었다. 상기 보충 HEA가 부가 펀넬을 사용하여 2-5 분에 걸쳐 방울방울 첨가되었다. 보충 HEA의 첨가 후, 상기 플라스크를 오일 욕조에 되돌리고, 그 내용물을 다시 한번 약 70 ℃ - 75 ℃로 약 1 - 1 ½ 시간 동안 가열하였다. FTIR 분석은 이소시아네이트 기의 존재를 검증하기 위하여 반응 혼합물 상에서 수행되었고, 상기 공정은 보충 HEA가 어느 미반응 이소시아네이트 기와 완전히 반응하도록 충분한 보충 HEA가 첨가될 때까지 반복되었다. 상기 반응은 어떠한 인식가능한 이소시아네이트 스트레칭 세기도 FTIR 측정에서 검출되지 않는 경우 완결된 것으로 간주되었다. 표 1에 나타낸 HEA 양은 조성물 내 HEA의 초기 양 및 미반응된 이소시아네이트 기의 소멸에 필요한 보충 HEA의 어느 양을 포함한다.
2-부가 화합물의 농도(wt%)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 결정되었다. Waters Alliance 2690 GPC 기구가 2-부가물 농도를 결정하는데 사용되었다. 유동상은 THF였다. 상기 기구는 일련의 3개의 폴리머 실험실 컬럼을 포함하였다. 각 컬럼은 300 mm의 길이 및 7.5 mm의 내부 직경을 가졌다. 2개의 컬럼(컬럼 1 및 2)이 Agilent Technologies에 의해 부품 번호 PL1110-6504 하에 시판되며, PLgel Mixed D 고정상(폴리스티렌 디비닐 벤젠 코폴리머, 평균 입경 = 5 ㎛, specified molecular weight range = 200 - 400,000 g/mol)으로 충전되었다. 제3의 컬럼(컬럼 3)은 Agilent Technologies에 의해 부품 번호 PL1110-6520 하에 시판되며, PLgel 100A 고정상(폴리스티렌 디비닐 벤젠 코폴리머, 평균 입경 = 5 ㎛, specified molecular weight range = 최대 4,000 g/mol)으로 충전되었다. 상기 컬럼은 EasiCal PS-1 & 2 폴리머 검정 키트(calibrant kits)(Agilent Technologies 부품 번호 PL2010-505 및 PL2010-0601)를 사용하여 162 - 6,980,000 g/mol 범위의 폴리스티렌 표준으로 검정되었다. 상기 GPC 기구는 다음의 조건 하에서 작동되었다: 유속 = 1.0 mL/min, 컬럼 온도 = 40 ℃, 주입 부피 = 100 μL, 및 실행 시간 = 35 min(등용매 조건). 검출기는 40 ℃에서 작동하고 민감도 4의 Waters Alliance 2410 시차 굴절계였다. 상기 샘플은 THF + 0.05% 톨루엔 블랭크와 함게 2회 주입되었다.
상기 올리고머 1 내 2-부가물의 양(wt%)은 이전의 GPC 시스템 및 기술을 사용하여 정성화되었다. 검정 곡선은 THF 내에서 2-부가 화합물 (HEA~H12MDI~HEA)의 알려진 양을 함유하는 표준 용액을 사용하여 얻어졌다. 115.2 μg/g, 462.6 μg/g, 825.1 μg/g, 및 4180 μg/g의 2-부가물 농도를 갖는 표준 용액이 제조되었다.(본원에서 사용되는 바와 같이, 치수 "μg/g"는 총 용액(2-부가물 + THF)의 그램 당 2-부가물의 μg을 나타낸다). 각 2-부가물 표준 용액의 2개의 100 μL 부분표본이 컬럼 내로 주입되어 검정 곡선을 얻었다. 상기 2-부가물의 체류 시간은 대략 23 분이었고, 상기 2-부가물의 GPC 피크의 면적이 측정되어 2-부가물 농도와 관련되었다. 2-부가물 농도의 함수로서 피크 면적의 선형 관계가 얻어졌다(상관 계수 (R2) = 0.999564).
올리고머 1 및 올리고머 2 내 2-부가물의 농도는 검정을 사용하여 결정되었다. 샘플은 ~1.5 g의 시험 용액을 얻기 위하여 THF 내 각각의 올리고머의 ~0.10 g을 희석함으로써 제조되었다. 상기 시험 용액은 GPC 기구를 통해 흘려졌고, 2-부가 화합물과 관련된 피크의 면적이 결정되었다. μg/g의 단위로 2-부가물의 농도가 피크 면적 및 검정 곡선으로부터 얻어졌고, 상기 시험 용액의 중량(g)을 곱하고 THF 내 희석 전의 올리고머의 샘플의 중량으로 나눠 wt%로 전환되었다. 올리고머 1 및 올리고머 2 내에 존재하는 2-부가 화합물의 wt%는 표 3에 나타낸다. 올리고머 1 및 올리고머 2에 대한 표 1의 기재는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물 및 2-부가 화합물의 조합된 양을 포함한다.
H12MDI, HEA, 및 PPG4000의 상대적인 몰 비에서의 변화를 통해서, 예시적인 올리고머는 상술한 분자식 (IV)에 나타낸 타입의 폴리에테르 우레탄 화합물 및 상기 분자식 (V)로 나타낸 타입의 2-부가 화합물의 향상된 농도를 포함한다. 아래에서 좀 더 상세히 설명될 바와 같이, 적어도 2.50 wt%의 양으로 2-부가 화합물을 함유하는 올리고머를 사용하여 형성된 코팅은 상당히 개선된 인발력, 인열 강도 및/또는 장력의 인성(폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물 단독으로 또는 좀 더 적은 양의 2-부가 화합물과 조합된 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물로부터 형성된 코팅에 비해서)을 갖는 한편 광섬유의 1차 코팅에 대한 바람직한 영률을 유지한다.
올리고머 3. 올리고머 3는 상업적 올리고머(Dymax로부터(상품 코드 BR3741)이다. 올리고머 3는 올리고머 1 및 올리고머 2에 대해 사용된 것과 유사한 출발 물질로부터 제조되었다. 그러나, 올리고머 3의 제조에 사용된 비 n:m:p는 2-부가 화합물의 좀 더 작은 농도를 생산하였다.
코팅 조성물의 제조. 표 1의 코팅 조성물이 각각 가열 밴드 또는 가열 맨틀로 60 ℃로 가열된 적합한 컨테이너 내에서 고속 믹서를 사용하여 제형화되었다. 각 경우, 상기 구성성분은 밸런스를 사용하여 컨테이너 내로 칭량되었고 고체 구성성분이 완전히 용해되어 혼합물이 균질해질 때까지 혼합되었다. 각 조성물의 올리고머 및 모노머(SR504, NVC)는 55 ℃ - 60 ℃에서 적어도 10분 동안 함께 블렌드되었다. 다음으로, 상기 광개시제, 산화방지제, 및 촉매 소멸자가 첨가되고, 블렌딩이 1 시간 동안 계속되는 한편 55 ℃ - 60 ℃의 온도를 유지하였다. 마지막으로, 상기 접착 촉진제가 첨가되었고, 블렌딩이 55 ℃ - 60 ℃에서 30분 동안 연속되어 코팅 조성물을 형성하였다. 비교 코팅 조성물 D-G가 판매사에 의해 제형되었고 입수된 대로 사용되었다.
상기 코팅 조성물을 경화시킴으로써 형성된 경화된 생성물의 다양한 성질이 측정되었다. 경화 조건, 샘플 구성 및 성질에 대한 논의가 이어진다.
영률 및 장력의 인성. 영률 (E)는 코팅 조성물s A, B, 및 C를 경화함으로써 형성된 필름 상에서 측정되었다. 별도의 필름이 각각의 코팅 조성물로부터 형성되었다. 상기 코팅 조성물의 습식 필름이 약 0.005"의 갭 두께를 갖는 하향-인발 박스의 도움으로 실리콘 이형지 상에 캐스트되었다. 상기 습식 필름이 600 W/in D-벌브(50% 파워 및 대략 12 ft/min 벨트 속도)를 갖는 Fusion Systems UV 경화 장치에 의해 1.2 J/cm2의 UV 도즈(International Light로부터의 Light Bug 모델 IL490에 의해 225 - 424 nm의 파장 범위에 걸쳐 측정됨)로 경화되어 필름 형태로 경화된 코팅을 얻었다. 경화된 필름 두께는 약 0.0030" 내지 0.0035"이었다.
상기 필름은 시험 전에 적어도 16 시간 동안 노화되었다(23℃, 50% 상대 습도). 필름 샘플이 커팅 템플레이트 및 메스를 사용하여 12.5　cm x 13 mm의 치수로 커팅되었다. 영률, 파단에서의 인장 강도, 및 % 연신율(파단에서의 변형률%)이 ASTM Standard D882-97에 서술된 과정에 따라 MTS Sintech 인장 시험 장치를 사용하여 필름 샘플 상에서 실온에서(대략 20 ℃) 측정되었다. 영률은 응력-변형 곡선 시작의 가장 가파른 기울기로서 정의된다. 장력의 인성은 응력-변형 곡선 하에 통합된 영역으로서 정의된다. 필름은 5.1 cm의 초기 게이지 길이를 갖는 2.5 cm/min의 연신율에서 시험되었다.
인열 강도. 코팅 조성물 A - C로부터 형성된 필름의 인열 강도가 측정되었다. 인열 강도(Gc)는 상기 코팅이 장력 하에 있는 경우 코팅을 파단하는데 요구되는 힘과 관련된다. 상기 인열 강도는 하기 식 (1)로부터 계산된다:
Figure pct00015
(1)
여기서 F파단은 파단에서의 힘이고, b는 슬릿 길이이며, d는 필름 두께이며, B는 시험 조각의 폭이다. B 및 b는 이하에 주어진 값을 갖는 기구 파라미터이다. S는 0.05% 및 2%의 연신율에서 응력으로부터 계산된 세그먼트 모듈러스이며, C는 본원에서 인열 강도를 결정하는데 사용되는 기술에 따라 정의된 샘플 기하학적 인자이다:
Figure pct00016
(2)
인열 강도(Gc)는 MTS Sintech 장력 시험기로 실온(대략 20 ℃)에서 측정되었다. 측정된 각각의 코팅 조성물은 약 0.005"의 갭 두께를 갖는 하향-인발 박스의 도움으로 유리 플레이트 상에 캐스트되었고, 1 J/cm2 도즈를 사용하여 UV 조사 하에 즉시 경화되었다. 경화된 필름의 형상 및 치수는 International Standard ISO 816 (second edition 1983-12-01) "Determination of tear strength of small test pieces (Delft test pieces)"에 따라 제조되었다. 상기 경화된 필름은 적어도 16 시간 동안 23℃ ± 2℃ 및 50% 상대 습도(RH)의 조건에 놓였다. 초기 게이지 길이는 5.0 cm였고, 시험 속도는 0.1 mm/min로 설정되었다. 각 필름의 3 내지 5의 표본이 시험되었다. 인열 강도(Gc)가 식 (1) 및 (2)로부터 계산되었다. 측정에 사용된 시험 기구에 대해서, 슬릿 길이 b는 5.0 mm였고, 시험 조각의 B는 9.0 mm였으며, 샘플 기하학적 인자 C는 1.247이었다.
인발력 .
인발력은 각각의 코팅 조성물 A-G로 코팅된 유리 섬유의 샘플 상에서 실온(대략 20 ℃)에서 측정되었다. 개별적인 유리 섬유(직경 125 ㎛)가 각각의 코팅 조성물s A-G로 코팅되었다. 상기 코팅 조성물은 유리 섬유 상에 1차 코팅을 형성하기 위하여 수은 램프로 경화되었다. 상기 1차 코팅의 두께는 32.5 ㎛였다. 상기 1차 코팅은 상기 유리 섬유를 감싸며 직접 접촉한다. 상기 섬유 샘플은 또한 26 ㎛의 두께 및 1600 MPa의 영률을 갖는 2차 코팅을 포함하였다. 상기 2차 코팅은 (경화된) 1차 코팅에 2차 코팅 조성물을 적용하고 수은 램프로 상기 2차 코팅 조성물을 경화하여 2차 코팅을 형성함으로써 형성되었다. 상기 2차 코팅은 상기 1차 코팅을 감싸며 직접 접촉한다.
상기 인발력 시험은 감싸는 코팅 밖으로 유리 섬유의 1 cm 길이를 인발하는데 필요한 최대 힘을 측정한다. 상기 시험을 수행하기 위하여, 상기 코팅된 섬유의 각 말단에서의 코팅은 헤비 스톡(heavy stock)의 1 입방인치 탭으로 이루어진 개별적인 지지 표면에 고정(접착)되었다. 상기 섬유 샘플의 일 말단이 상기 지지 표면으로부터 1 cm의 거리에서 커팅되었고 상기 지지 표면과의 계면에 자국을 냈다. 다음으로, 상기 유리 섬유가 두 개의 탭들을 떨어져 잡아당김으로써 코팅 밖으로 인발되었고 최대 힘이 결정되었다. 상기 최대 힘은 유리 섬유에 대한 코팅의 접착 강도의 측정이다. 상기 시험 과정의 추가적인 상세 사항이 이어진다.
인발력 측정은 5인치의 길이를 갖는 섬유 샘플 상에서 이루어졌다. 섬유 샘플의 각각의 말단은 1" x 1" 종이 탭에 접착되었다(마닐라 폴더에 대적할 만한, 헤비 스톡). 상기 섬유 샘플의 각 말단은 종이 탭의 에지에 수직으로 배향되며, 에지의 중심으로부터 상기 탭의 중심 방향으로 0.625 인치의 거리를 연장하는 접착제 제거가 적용되었다. 상기 섬유 샘플이 상기 접착제를 살짝 초과하여 연장하는 섬유의 부분을 갖는 접착제 상에 위치되었다. 상기 접착제는 건조되었다(약 30 분). 다음으로, 상기 섬유 샘플은 제어된 환경으로 적어도 2 시간 동안 유지되었다. 게이지 길이(1 cm)는 상기 탭의 에지로부터 1 cm 위치에서 섬유 샘플의 일 말단에서 코팅을 커팅함으로써 정의되었다. 상기 컷은 섬유를 통해서 연장되고 탭에 접착되었다. 다음으로, 상기 섬유 샘플이 뒤집혀 상기 섬유 샘플의 컷 단부의 코팅이 상기 탭의 에지에 자국을 냈다. 자국을 낸 후, 상기 섬유 샘플은 수직으로 배향되고, 탭이 5 lb 로드 셀(Instron instrument)로 장착된 범용 인장기의 상부 및 하부 공압 그립 내로 삽입되었다. 상기 섬유의 자국난 말단을 갖는 탭이 상부 그립 내로 삽입되었다. 상기 그립이 닫혀지고 상기 유리 섬유가 상기 코팅으로부터 분리될 때까지(대략 2분) 5 mm/min의 속도로 인발되었다. 적용된 힘이 시간의 함수로서 측정되었고 힘 곡선(시간의 함수로서의 힘)을 제공하기 위하여 기록되었다. 인발력이 인발력 시험 동안 관찰된 최대 힘으로 정의되었다. 상기 인발력 측정이 실온에서 완결되었다.
대표적인 도식적인 힘 곡선을 도 3에 나타낸다. 상기 힘은 초기에 시간이 흐름에 따라 최대 값까지 증가한 후 감소하는 것으로 관찰되었다. 상기 인발력은 최대 힘이다. 상기 최대 힘에 이은 힘에서의 감소는 유리 섬유를 따라 코팅 슬라이딩의 마찰력과 관련된다. 상기 코팅이 유리 섬유로부터 슬라이드함에 따라, 섬유와 코팅의 접촉 면적이 감소하고, 힘에서의 상응하는 감소가 관찰된다. 코팅이 유리 섬유로부터 완전히 제거되는 경우, 상기 힘은 제로로 떨어진다.
결과.
코팅 조성물 A-C의 경화된 필름 샘플에 대한 영률(E), 인열 강도(Gc), 및 장력의 인성, 코팅 조성물 A-G의 경화된 생성물로 코팅된 섬유 샘플에 대한 인발력 결과를 표 4에 정리한다. 상기 인발력은 상술한 인발 상태에서의 섬유 샘플의 인발력에 대응한다.
표 4 - 경화된 코팅 조성물의 성질
Figure pct00017
본 코팅의 영률(E)는 1.0 MPa 미만, 또는 0.8 MPa 미만, 또는 0.7 MPa 미만, 또는 0.6 MPa 미만, 또는 0.5 MPa 미만, 또는 0.1 MPa - 1.0 MPa의 범위, 또는 0.3 MPa - 1.0 MPa의 범위, 또는 0.45 MPa - 1.0 MPa의 범위, 또는 0.2 MPa - 0.9 MPa의 범위, 또는 0.3 MPa - 0.8 MPa의 범위의 영률(E)를 가지며, 여기서 영률 (E)는 본원에 기재도니 과정에 따라 결정된다.
본 코팅의 인열 강도(Gc)는 적어도 30 J/m2, 또는 적어도 35 J/m2, 또는 적어도 40 J/m2, 또는 적어도 45 J/m2, 또는 적어도 50 J/m2, 또는 적어도 55 J/m2, 또는 30 J/m2 - 70 J/m2의 범위, 또는 35 J/m2 - 65 J/m2의 범위, 또는 40 J/m2 - 60 J/m2의 범위이며, 여기서 인열 강도(Gc)는 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
본 코팅의 장력의 인성은 500 kJ/m3 초과, 또는 600 kJ/m3 초과, 또는 700 kJ/m3 초과, 또는 800 kJ/m3 초과, 또는 500 kJ/m3 내지 1200 kJ/m3의 범위, 또는 600 kJ/m3 내지 1100 kJ/m3의 범위, 또는 700 kJ/m3 내지 1000 kJ/m3의 범위이며, 여기서 장력의 인성은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
다양한 구현예에서, 본 기재에 따른 올리고머를 포함하는 코팅 조성물로부터 제조된 코팅 또는 경화된 생성물은 적어도 35 J/m2의 인열 강도를 갖는 1.0 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 35 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.8 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 35 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.6 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 35 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.5 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 35 J/m2의 인열 강도를 갖는 1.0 MPa 미만의 영률, 적어도 45 J/m2의 인열 강도를 갖는 1.0 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 45 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.8 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 45 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.6 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 45 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.5 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 55 J/m2의 인열 강도를 갖는 1.0 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 55 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.8 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 55 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.6 MPa 미만의 영률, 또는 적어도 55 J/m2의 인열 강도를 갖는 0.5 MPa 미만의 영률을 가지며, 여기서 인열 강도 및 영률은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
다양한 구현예에서, 본 기재에 따른 올리고머를 포함하는 코팅 조성물로부터 제조된 코팅 또는 경화된 생성물은 35 J/m2 - 75 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.1 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 35 J/m2 - 75 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.45 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 35 J/m2 - 75 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.3 MPa - 0.8 MPa 범위의 영률, 또는 45 J/m2 - 70 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.1 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 45 J/m2 - 70 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.45 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 45 J/m2 - 70 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.3 MPa - 0.8 MPa 범위의 영률, 또는 50 J/m2 - 65 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.1 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 50 J/m2 - 65 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.45 MPa - 1.0 MPa 범위의 영률, 또는 50 J/m2 - 65 J/m2 범위의 인열 강도를 갖는 0.3 MPa - 0.8 MPa 범위의 영률을 가지며, 여기서 인열 강도 및 영률은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
도 4-8은 조성물 A-G의 경화된 생성물로 코팅된 섬유 샘플에 대해서 실온(대략 20 ℃)에서 인발력의 시간 의존성을 나타낸다. 시간 = 0 일은 전술한 인발 상태에서 섬유 샘플에 대응한다. 상기 결과는 섬유 샘플이 노화하며 긴 노화 시간에서 점근 한계에 다다름에 따라 인발력이 증가함을 나타낸다. 상기 노화 거동은 식 (3)으로 모델될 수 있다:
Figure pct00018
(3)
여기서 t는 일로의 시간이며, P(t)는 시간 t에서의 인발력이며, P0는 인발된 상태에서 섬유 샘플의 인발력이며, PAged는 인발력의 점근 한계이며, k는 시간 상수이다. 데이터에 대한 모델의 보정을 도 4-6에 나타내며, 대략적인 시간 상수 k = 0.15/day가 얻어진다.
도 4 및 5에 나타낸 결과는 코팅 조성물 A 및 B가 인발된 상태에서 낮은 인발력 및 섬유 샘플 노화에 따른 시간에 걸쳐 인발력에서의 작은 증가 모두를 갖는 섬유 샘플용 1차 코팅을 제공한다는 점을 나타낸다. 인발된 상태에서의 낮은 인발력은 유리 섬유에 대한 1차 코팅의 접착력이 유리 섬유 상에 코팅이 보유되도록 적합한 한편 제거 작업 동안 잔여물을 남기지 않고 코팅의 제거를 허용하는 것을 나타낸다. 시간에 걸쳐 인발력에서의 작은 증가는 접착력 성질이 안정적이며, 코팅이 시간의 연장된 기간에 걸쳐 섬유로부터 깔끔하게 제거될 수 있다는 점을 나타낸다. 비교 코팅 조성물 C로부터 유래된 코팅은 인발된 상태에서 섬유 샘플에 대한 낮은 인발력 및 섬유 샘플 노화에 따른 인발력에서의 큰 증가를 나타낸다(도 6). 시간에 걸쳐 인발력에서의 큰 증가는 제거 작업 전에 시간의 연장된 기간 동안 섬유가 저장되는 경우, 제거 동안 섬유 상에 잔여물이 남는 상당한 경향을 나타낸다. 비교 코팅 조성물 D-G로부터 유래된 코팅은 섬유 샘플이 노화됨에 따른 시간에 걸쳐 인발력에서의 작은 증가를 보이나, 인발된 상태에서 섬유 샘플에 대해 큰 인발력을 나타낸다(도 7-8). 인발된 상태에서의 큰 인발력은 섬유가 깜끔하게 제거될 수 없음을 나타내며, 시간에 걸친 인발력에서의 증가는 시간에 걸쳐 문제가 좀 더 심해짐을 나타낸다.
본 기재의 과정에서, 일 관점에서, 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 인발력이 60일 이상의 기간에 걸쳐 실온에서 2.0의 인자 미만으로 증가하는 경우, 1차 코팅의 인발력이 1.7 lbf/cm 미만이라면 1차 코팅이 유리 섬유로부터 깔끔하게 제거될 수 있는 것으로 결정되었으며, 여기서 인발력은 전술한 과정에 따라 결정된다.
일 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 2.0의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.7 lbf/cm 미만이다. 또 다른 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.9의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.7 lbf/cm 미만이다. 추가적인 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.8의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.7 lbf/cm 미만이다. 상기에서, 인발력은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
일 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 2.0의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.5 lbf/cm 미만이다. 또 다른 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.9의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.5 lbf/cm 미만이다. 추가적인 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.8의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.5 lbf/cm 미만이다. 상기에서, 인발력은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
일 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 2.0의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.3 lbf/cm 미만이다. 또 다른 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.9의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.3 lbf/cm 미만이다. 추가적인 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.8의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.3 lbf/cm 미만이다. 상기에서, 인발력은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
일 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 2.0의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.1 lbf/cm 미만이다. 또 다른 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.9의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.1 lbf/cm 미만이다. 추가적인 관점에서, 본원에 기재된 1차 코팅의 인발력은 섬유가 인발된 상태로 있고 섬유가 인발된 상태로 위치된 시간으로부터 시작하여 60일 이상의 기간에 걸쳐 1.8의 인자 미만으로 증가하는 경우 1.1 lbf/cm 미만이다. 상기에서, 인발력은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
인발된 상태에서 1600 MPa의 영률 및 26 ㎛의 두께를 갖는 2차 코팅에 의해 감싸이고 125 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유 상에 32.5 ㎛의 두께를 갖는 1차 코팅으로서 구성되는 경우 본 코팅의 인발력은 1.8 lbf 미만, 또는 1.6 lbf 미만, 또는 1.5 lbf 미만, 또는 1.4 lbf 미만, 또는 1.3 lbf 미만, 또는 1.2 lbf 내지 1.8 lbf의 범위, 또는 1.3 lbf 내지 1.7 lbf의 범위, 또는 1.4 lbf 내지 1.6 lbf의 범위이며, 여기서 인발력은 본원에 기재된 과정에 따라 결정된다.
본 기재의 조항 1은 다음을 기재한다:
광섬유용 코팅으로서,
1.0 MPa 미만의 영률; 및
인발된 상태에서 125 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유를 감싸고 직접 접촉하기 위하여 두께 32.5 ㎛로 구성되는 경우 1.7 lbf/cm 미만의 인발력을 포함하며, 상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 2.0의 인자 미만으로 증가한다.
본 기재의 조항 2는 다음을 기재한다:
조항 1의 코팅으로서, 상기 영률은 0.8 MPa 미만이다.
본 기재의 조항 3은 다음을 기재한다:
조항 1의 코팅으로서, 상기 영률은 0.6 MPa 미만이다.
본 기재의 조항 4는 다음을 기재한다:
조항 1-3 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 인발력은 1.5 lbf/cm 미만이다.
본 기재의 조항 5는 다음을 기재한다:
조항 1-3 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 인발력은 1.3 lbf/cm 미만이다.
본 기재의 조항 6은 다음을 기재한다:
조항 1-5 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 1.9의 인자 미만으로 증가한다.
본 기재의 조항 7은 다음을 기재한다:
조항 1-5 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 1.8의 인자 미만으로 증가한다.
본 기재의 조항 8은 다음을 기재한다:
조항 1-7 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 30 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는다.
본 기재의 조항 9는 다음을 기재한다:
조항 1-7 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 40 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는다.
본 기재의 조항 10은 다음을 기재한다:
조항 1-7 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 50 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는다.
본 기재의 조항 11은 다음을 기재한다:
조항 1-10 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 500 kJ/m3 초과의 장력의 인성을 갖는다.
본 기재의 조항 12는 다음을 기재한다:
조항 1-10 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 700 kJ/m3 초과의 장력의 인성을 갖는다.
본 기재의 조항 13은 다음을 기재한다:
조항 1-10 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅은 500 kJ/m3 - 1200 kJ/m3 범위의 장력의 인성을 갖는다.
본 기재의 조항 14는 다음을 기재한다:
조항 1-13 중 어느 하나의 코팅으로서,
상기 코팅은 경화가능한 조성물의 경화된 산물이며, 상기 경화가능한 조성물은:
디이소시아네이트 화합물;
히드록시 메타크릴레이트((meth)아크릴레이트) 화합물; 및
폴리올 화합물을 포함하며, 상기 폴리올 화합물은 0.1 meq/g 미만의 불포화도를 가지며;
여기서 상기 디이소시아네이트 화합물, 상기 히드록시 메타크릴레이트 화합물 및 상기 폴리올 화합물은 각각 몰비 n:m:p로 상기 조성물 내에 존재하며, 여기서, n은 3.0 내지 5.0의 범위이고, m은 1.50n - 3 내지 2.50n - 5의 범위이며, p는 2이다.
본 기재의 조항 15는 다음을 기재한다:
조항 14의 코팅으로서, 상기 디이소시아네이트 화합물은 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하며:
Figure pct00019
여기서, R1 기는 알킬렌 기를 포함한다.
본 기재의 조항 16은 다음을 기재한다:
조항 15의 코팅으로서, 상기 R1 기는 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실) 기를 포함한다.
본 기재의 조항 17은 다음을 기재한다:
조항 14-16 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 폴리올 화합물은 다음의 화학식을 갖는 화합물을 포함하며:
Figure pct00020
여기서, R2 기는 알킬렌 기를 포함하며, x는 40 내지 100이다.
본 기재의 조항 18은 다음을 기재한다:
조항 14-17 중 어느 하나의 코팅으로서, n은 3.4 내지 4.6의 범위이고, m은 1.60n - 3 내지 2.40n - 5의 범위이다.
본 기재의 조항 19는 다음을 기재한다:
조항 14-18 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 폴리올은 3000 g/mol 내지 9000 g/mol 범위의 수평균분자량을 갖는 폴리프로필렌 글리콜이다.
본 기재의 조항 20은 다음을 기재한다:
조항 14-19 중 어느 하나의 코팅으로서,
상기 경화된 생성물은 올리고머를 포함하며,
상기 올리고머는 다음의 분자식을 갖는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물:
Figure pct00021
및 다음의 분자식을 갖는 이-부가물을 포함하며:
Figure pct00022
을 포함하며,
여기서 R1, R2 및 R3는 독립적으로 선형 알킬렌 기, 분지형 알킬렌 기 또는 사이클릭 알킬렌 기로부터 선택되며;
y는 1, 2, 3, 또는 4이며;
x는 40 내지 100이며;
상기 2-부가 화합물은 적어도 1.0 wt%의 양으로 존재한다.
본 기재의 조항 21은 다음을 기재한다:
조항 20의 코팅으로서, 상기 2-부가 화합물은 적어도 2.35 wt%의 양으로 존재한다.
본 기재의 조항 22는 다음을 기재한다:
조항 14-21 중 어느 하나의 코팅으로서, 상기 코팅 조성물은 메르캅토-관능의 실란 화합물 및 광개시제를 더욱 포함한다.
본 기재의 조항 23은 다음을 기재한다:
광섬유로서,
유리 코어;
상기 유리 코어를 감싸며 이에 직접 접촉하는 유리 클래딩; 및
조항 1 내지 22 중 어느 하나의 코팅을 포함하며, 상기 코팅은 상기 유리 클래딩을 감싸며 직접 접촉한다.
다르게 명시되지 않는 한, 본원에 서술된 어느 방법이 그 단계가 특정 순서로 수행되어야 하는 것을 요구하는 것으로 고려되지 않는것으로 의도된다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계에 의해 이어질 순서를 실제로 기재하지 않거나 또는 청구항 또는 상세한 설명에서 단계가 특정 순서로 한정되는 것으로 진술되지 않은 경우, 어느 특정 순서가 고려되는 것으로 의도되지 않는다.
당업자에게 다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 기재된 구현예의 변형 조합, 서브-조합 및 변형은 상기 사상을 혼입하며, 본 발명의 실질은 당업자에게 일어날 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (23)

  1. 광섬유용 코팅으로서,
    1.0 MPa 미만의 영률; 및
    인발된 상태(as-drawn state)에서 125 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유를 감싸고 직접 접촉하기 위하여 두께 32.5 ㎛로 구성되는 경우 1.7 lbf/cm 미만의 인발력(pullout force)을 포함하며, 상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 2.0의 인자 미만으로 증가하는 광섬유용 코팅.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 영률은 0.8 MPa 미만인 광섬유용 코팅.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영률은 0.6 MPa 미만인 광섬유용 코팅.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인발력은 1.5 lbf/cm 미만인 광섬유용 코팅.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인발력은 1.3 lbf/cm 미만인 광섬유용 코팅.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 1.9의 인자 미만으로 증가하는 광섬유용 코팅.
  7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인발력은 적어도 60일 동안 상기 유리 섬유 상에서 상기 코팅의 노화 시 1.8의 인자 미만으로 증가하는 광섬유용 코팅.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 30 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는 광섬유용 코팅.
  9. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 40 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는 광섬유용 코팅.
  10. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 50 J/m2 초과의 인열 강도를 갖는 광섬유용 코팅.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 500 kJ/m3 초과의 장력의 인성(tensile toughness)을 갖는 광섬유용 코팅.
  12. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 700 kJ/m3 초과의 장력의 인성을 갖는 광섬유용 코팅.
  13. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 500 kJ/m3 - 1200 kJ/m3 범위의 장력의 인성을 갖는 광섬유용 코팅.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 경화가능한 조성물의 경화된 생성물이며, 상기 경화가능한 조성물은:
    디이소시아네이트 화합물;
    히드록시 메스(아크릴레이트)((meth)acrylate) 화합물; 및
    폴리올 화합물을 포함하며, 상기 폴리올 화합물은 0.1 meq/g 미만의 불포화도를 가지며;
    여기서 상기 디이소시아네이트 화합물, 상기 히드록시 메스(아크릴레이트) 화합물 및 상기 폴리올 화합물은 각각 몰비 n:m:p로 상기 조성물 내에 존재하며, 여기서, n은 3.0 내지 5.0의 범위이고, m은 1.50n - 3 내지 2.50n - 5의 범위이며, p는 2인 광섬유용 코팅.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 디이소시아네이트 화합물은 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하며:
    Figure pct00023

    여기서, R1 기는 알킬렌 기를 포함하는 광섬유용 코팅.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 R1 기는 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실) 기를 포함하는 광섬유용 코팅.
  17. 청구항 14 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올 화합물은 다음의 화학식을 갖는 화합물을 포함하며:
    Figure pct00024

    여기서, R2 기는 알킬렌 기를 포함하며, x는 40 내지 100인 광섬유용 코팅.
  18. 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    n은 3.4 내지 4.6의 범위이고, m은 1.60n - 3 내지 2.40n - 5의 범위인 광섬유용 코팅.
  19. 청구항 14 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올은 3000 g/mol 내지 9000 g/mol 범위의 수평균분자량을 갖는 폴리프로필렌 글리콜인 광섬유용 코팅.
  20. 청구항 14 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 생성물은 올리고머를 포함하며,
    상기 올리고머는 다음의 분자식을 갖는 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 화합물:
    Figure pct00025

    및 다음의 분자식을 갖는 이-부가 화합물을 포함하며:
    Figure pct00026

    여기서 R1, R2 및 R3는 독립적으로 선형 알킬렌 기, 분지형 알킬렌 기 또는 사이클릭 알킬렌 기로부터 선택되며;
    y는 1, 2, 3, 또는 4이며;
    x는 40 내지 100이며;
    상기 2-부가 화합물은 적어도 1.0 wt%의 양으로 존재하는 광섬유용 코팅.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 2-부가 화합물은 적어도 2.35 wt%의 양으로 존재하는 광섬유용 코팅.
  22. 청구항 14 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 메르캅토-관능의 실란 화합물 및 광개시제를 더욱 포함하는 광섬유용 코팅.
  23. 광섬유로서,
    유리 코어;
    상기 유리 코어를 감싸며 이에 직접 접촉하는 유리 클래딩; 및
    청구항 1 내지 22 중 어느 하나의 코팅을 포함하며, 상기 코팅은 상기 유리 클래딩을 감싸며 직접 접촉하는 광섬유.
KR1020207034331A 2018-05-03 2019-05-02 낮은 인발력을 갖는 섬유 코팅 KR20210003899A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862666376P 2018-05-03 2018-05-03
US62/666,376 2018-05-03
PCT/US2019/030352 WO2019213367A1 (en) 2018-05-03 2019-05-02 Fiber coatings with low pullout force

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210003899A true KR20210003899A (ko) 2021-01-12

Family

ID=66530533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207034331A KR20210003899A (ko) 2018-05-03 2019-05-02 낮은 인발력을 갖는 섬유 코팅

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10689544B2 (ko)
EP (1) EP3788017A1 (ko)
KR (1) KR20210003899A (ko)
CN (1) CN112074493A (ko)
WO (1) WO2019213367A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020171942A1 (en) * 2019-02-22 2020-08-27 Corning Incorporated Multimode optical fiber with reduced cladding thickness
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability
CN114761853A (zh) * 2020-09-04 2022-07-15 住友电气工业株式会社 光纤以及光纤的制造方法
CN116710497A (zh) * 2021-02-04 2023-09-05 住友电气工业株式会社 树脂组合物、光纤、光纤的制造方法、光纤带、以及光纤缆线
WO2023210461A1 (ja) * 2022-04-27 2023-11-02 株式会社フジクラ 光ファイバ素線、および光ファイバリボンの製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CA2024379A1 (en) * 1989-09-01 1991-03-02 Erwin S. Poklacki Primary coating compositions for optical glass fibers
US5373578A (en) 1993-12-21 1994-12-13 At&T Corp. Strippable coating for optical fiber
US6215934B1 (en) 1998-10-01 2001-04-10 Lucent Technologies, Inc. Coated optical fiber with improved strippability
US6316516B1 (en) 1999-04-29 2001-11-13 Corning Incorporated Coating composition for optical fibers
JP4320846B2 (ja) * 1999-06-10 2009-08-26 旭硝子株式会社 光硬化性組成物
AU1582701A (en) 1999-12-30 2001-07-16 Corning Incorporated Optical fibers prepared with a primary coating composition including a monomer with a pendant hydroxyl functional group
US20030077059A1 (en) * 2001-03-13 2003-04-24 Ching-Kee Chien Optical fiber coating compositions
US20030123839A1 (en) * 2001-07-27 2003-07-03 Chou Kevin Y. Low modulus, high tensile strength optical fiber coating
JP2003329860A (ja) * 2002-05-09 2003-11-19 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ素線
WO2014168201A1 (ja) 2013-04-12 2014-10-16 住友電気工業株式会社 被覆光ファイバ
US9810838B2 (en) * 2013-09-12 2017-11-07 Corning Incorporated Fiber coatings with low young's modulus and high tear strength
CN107076945A (zh) * 2014-10-17 2017-08-18 住友电气工业株式会社 光纤芯线及光纤带芯线
US20160177092A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Corning Incorporated Optical fiber coating composition with non-reactive reinforcing agent
WO2017122589A1 (ja) * 2016-01-12 2017-07-20 住友電気工業株式会社 光ファイバ心線及び光ファイバテープ心線
JP6248130B2 (ja) * 2016-02-15 2017-12-13 古河電気工業株式会社 光ファイバ素線の製造方法
US20180127593A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-10 Corning Incorporated Fiber coatings with low modulus and high critical stress

Also Published As

Publication number Publication date
EP3788017A1 (en) 2021-03-10
US20190338161A1 (en) 2019-11-07
CN112074493A (zh) 2020-12-11
WO2019213367A1 (en) 2019-11-07
US10689544B2 (en) 2020-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10689544B2 (en) Fiber coatings with low pullout force
US20180127593A1 (en) Fiber coatings with low modulus and high critical stress
US7221842B2 (en) Coated optical fiber and optical fiber coating system including a fast-gelling primary coating
US10775557B2 (en) Fiber coatings with low pullout force
US7715675B2 (en) Optical fiber coating system and coated optical fiber
US9810838B2 (en) Fiber coatings with low young's modulus and high tear strength
JP2022522975A (ja) 多数のファイバを有する光ファイバケーブル
US11319456B2 (en) Fiber coating compositions with acylgermane photoinitiators
US11028214B2 (en) Synthesis of oligomer for optical fiber coating
EP3461799B1 (en) Fiber coating with fast cure speed
US20210132289A1 (en) Optical fibers with thin coatings
EP3528018B1 (en) Fiber coating compositions with high cure speed
KR20200122334A (ko) 높은 경화 속도를 갖는 섬유 코팅 조성물
US11822117B2 (en) Primary coating compositions with improved microbending performance
JP2023501986A (ja) プルアウト力が低いファイバコーティング
NL2019821B1 (en) Fiber coating with fast cure speed

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal