NL8401982A

NL8401982A - Optische glasvezel voorzien van een kunststofbedekking.

Info

Publication number: NL8401982A
Application number: NL8401982A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3561803D1; JPS6114606A; US4738509A; EP0169592A1; EP0169592B1

Description

s * > *.-·* s- PHN 11 069 t N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Einïhoven.

Optische glasvezel voorzien van een kunststofbedekking.

De uitvinding heeft betrekking op een optische glasvezel voorzien van een kunststofbedekking, omvattende een glasvezel en een omhullende laag uit een kunstrubber net een brekingsindex die hoger is dan de brekingsindex van de buitenste laag van de glasvezel, «elke kunst-5 rubber is gevormd uit een hardbare kunststof samenstelling die een copolyneer omvat dat als mcnorere eenheden dimethylsilaxaan en ten minste één silaxaan gekozen uit de groep gevormd door ne thyl-phenyls iloxaan en diphenylsiloxaan omvat, welk siloxaan-copolyneer ten minste twee acrylaat-estergroepen per molecuul bevat.

10 Zulke optische glasvezels worden toegepast voor de transmissie van lichtsignalen voor teleccraiunicatie-doeleinden.

Een dergelijke optische glasvezel is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage munter 8400727. Het toegepaste siloxaanccpolymeer heeft een aantal gemiddeld molecuulgewicht tussen 1000 en 25000. De 15 hardbare kunststofsarrenstelling kan verder nog een of meer monomere acrylaatverbindingen en een door licht activeerbare initiator omvatten.

De hardbare kunststofsairenstelling wordt direct na de vorming van de glasvezel daarop aangebracht en uitgehard door middel van bestraling net UV-licht of met elektronen. De uithardtijd is korter dan 5 seconden, 20 bij voorkeur korter dan 0.5 seconde. De door het uitharden gevormde kunstrubber heeft een brekingsindex die groter is dan 1.46, een elasticiteits-modulus tussen 0.1 en 10 MPa en een glasovergangstemperatuur van -50°C of lager. Deze kunstrubber heeft echter een geringe slijtvastheid en mechanische sterkte, wat nadelig is bij transport en opslag van de op-25 tische glasvezel en bij het verwerken van de vezel in een kabel. De mechanische sterkte kan weliswaar werden vergroot door een anorganisch vulmiddel aan de kunstrubber toe te voegen, maar dat heeft het bezwaar dat de optische glasvezel door de vuldeeltjes kan worden beschadigd.

De zachte laag kunstrubber wordt in het algemeen beschermd door een tweede, 30 hardere kunststofbedekking.

De uitvinding beoogt nu een optische glasvezel, voorzien van een kunststofbedekking met de boven vermelde gewenste eigenschappen, welke kunststofbedekking daarnaast een grote slijtvastheid. en mechanische 8401982 PHN 11 069 2 sterkte vertoont. Dit moet bij voorkeur worden bereikt zonder toepassing van anorganische vulmiddelen.

Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding voldaan door toepassing van een hardbare kunststofsamenstelling welke bovendien een 5 polyurethaanacrylaat cravat net een aantal gemiddeld molecuulgewicht groter dan 3000. Bij voorkeur omvat de hardbare kunststof samenstelling 5 tot 60 gewichts % van het polyurethaanacrylaat.

In een geschikte uitvoeringsvorm van de optische glasvezel volgens de uitvinding is het polyurethaanacrylaat een verbinding met 10 de volgende structuurformule : CH„=CH-C-O-R,-C-NH-R--NH-C-0-R, -C-NH-Ro-NH-C-0-R--C-CH=CHo , 2 II- 3 II 2 II 1 II 2 II 3 || 2 0 0 0 0 0 0 waarin is gekozen uit de volgende groep : 15 -(CH2-CH2-0)n- , -(CH2-CH-0)n- , - (Cf^-O^-CE^-a^-O) n“ ^3 en 20 -CH2<H2-0--C-(CH2)4“^-0-CH2-CH2-O-- , L o o m waarin n gemiddeld groter is dan 60, en waarin m gemiddeld groter is dan 25 30, waarin R2 is gekozen uit de volgende groep : ΌΟ·

30 A

H3c ch3 {H> - -Q- 35 CH3 8401332 PHN 11 069 3 en waarin is gekozen uit de volgende groep : -(OR-OR-O) - en -(OL-CH-O) -

2 2 'p 2 j P

CH^

5 J

waarin p ten minste 1 is.

Het polyurethaanacrylaat is een polyetherurethaanacrylaat of een polyesterurethaanacrylaat, afhankelijk van de keuze van .

Cta te voorkeuren dat de geschikte lage glasovergangstenperatuur 10 van het siloxaan-copolymeer tot een ongewenste waarde wordt verhoogd, door de toevoeging van het polyurethaanacrylaat is het gewenst dat n gemiddeld groter dan 60 of m gemiddeld groter dan 30 is. Een te hoge gemiddelde waarde van n of m leidt daarentegen tot een te geringe mechanische sterkte van de uitgeharde kunststof samenstelling.

15 Om een goede mengbaarheid van het siloxaan-copolymeer en het polyurethaanacrylaat te bereiken is het gewenst dat het siloxaancopolymeer een voldoende hoog gehalte aan aromatische groepen of aan acrylaatester-groepen bezit. Een geschikte hoeveelheid acrylaatestergroepen is bijvoorbeeld 0.1 per monemere eenheid in het siloxaan-copolymeer. Een te hoog 20 gehalte aan aromatische groepen leidt echter tot een te hoge glasovergangstenperatuur van de kunstrubber. Een te hoog gehalte aan acrylaatestergroepen zonder meer, leidt tot een te hoge elasticiteitsmcdulus van de kunstrubber. Cm een goede mengbaarheid te bewerkstelligen bij een gewenste lage waarde van de glasovergangstenperatuur en de elasticiteitsmodulus, nc is het doelmatig dat het siloxaan-copolymeer polaire groepen omvat. Bij voorkeur zijn deze polaire groepen hydroxylgroepen.

In een geschikte uitvoeringsvorm van de glasvezel met kunststof-bedekking volgens de uitvinding, omvat het siloxaan-copolymeer als monomere · eenheden ten minste één van de volgende groepen :

30 i I

CH3-Si- (CH2) 3-0-CH2-Oi0H-CH2-0-C-CH=CH2 en CH^Si- (Oy 3~OH

0 0 0 I I

35 Cm een hardbare kunststofsamenstelling net een lage viscosi teit en een hoge uithardsnelbeid te verkrijgen is het doelmatig, dat de hardbare kunststofsamenstelling 1 tot 10 gewichts % van een of meer monomere acrylaatverbindingen omvat. Bij voorkeur zijn deze gekozen uit de groep 8401332 -*· PHN 11 069 4 gevormd door 2-ethoxy-ethylacrylaat, 2 'ethcxy-2-ethaxy-ethylacrylaat, 3-methoxy-propylacrylaat, butylacrylaat, pentylacrylaat, hexylacrylaat, heptylacxylaat, octylacrylaat, nonylacrylaat, 2-ethyl-hexylacrylaat, 2-phenoxy-ethyl-acrylaat en 21 - (2-axybenzophenon) -2-ethaxy-e tylacrylaat.

5 De hardbare kunststofsamenstelling kan door bestraling met UV- licht of met elektronen worden uitgehard. Als de hardbare kunststofsamenstelling door middel van UV-licht tot uitharden wordt gebracht is het gevenst dat de hardbare kunststof samenstelling 0.1 tot 10 gewichts % van een door licht activeerbare initiator omvat. Geschikte door licht 10 activeerbare initiatoren zijn gekozen uit de groep gevormd door 2.2- dimethaxy-2-phenyl-acetophenon, 2,2-diethaxy-acetophenon, 2.2- dimethyl-2-hydroxy-ace tophenon en 2' - (2-axybenzophenon) -2-ethoxy-ethylacrylaat .

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van 15 uitvoeringsvoorbeelden en aan de hand van een tekening/ waarin :

Figuur 1 de structuurformule toont van een mogelijke uitvoeringsvorm van een siloxaan-copolymeer voor toepassing in een optische glasvezel volgens de uitvinding/ en waarin

Figuur 2 de structuurformule toont van een polyetherurethaan-20 acrylaat voor toepassing in een mogelijke uitvoeringsvorm van een optische glasvezel volgens de uitvinding.

Uitvoeringsvoorbeelden.

Een siloxaan-copolymeer met een structuurformule volgens figuur 1, waarin p een gemiddelde waarde van 150 heeft, waarin q een 25 gemiddelde waarde van 100 heeft en waarin r een gemiddelde waarde van 15 heeft wordt als volgt bereid :

In een vat voorzien van een terugvloeikoeler worden 160.2 gram azijnzuur, 193.5 gram dimethyldichloorsilaan, 191 gram methylphenyl-dichloorsilaan, 17.25 gram methyldichloorsilaan en 1.89 gram dimethyl-30 monochloorsilaan gemengd. Onder roeren wordt in 45 minuten 86 gram methanol toegedruppeld. Het daarbij gevormde HC1 wordt weggevangen. Het mengsel wordt gedurende 2 uur aan de kook gehouden, waarna de laag-moleculaire en cyclische silaxanen worden verwijderd door extractie net ethanol. Vervolgens worden 200 ml tetrahydrofuran, een katalytische hoeveelheid hexachloor-35 platinazuur en 19.3 gram allylglycidylether toegevoegd, waarna het mengsel gedurende 24 uur onder een terugvloe ikoeler aan de kook wordt gehouden. Een iR-spectrum van het mengsel toont aan dat alle Si-H-bindingen -1 (in het spectrum herkenbaar aan een piek bij 2140 cm ) zijn ongezet.

8401982 PHN 11 069 5

Het tetrahydrofuran wordt af gedampt en het product wordt gedroogd boven MgS04 en gezuiverd door filtratie. Vervolgens worden 200 ml tolueen, 12.2 gram acrylzuur en 0.7 gram benzyldinethylamine toegevoegd. Dit mengsel wordt gedurende 16 uur onder een terugvlceikoeler aan de kook 5 gehouden, waarna het tolueen wordt verwijderd door destillatie bij een temperatuur van 90° C en een druk van 1300 Pa. Het product wordt verder gezuiverd door filtratie.

Het gevormde silcxaan-ccpolymeer heeft bij 25°C een viscositeit van 1.03 Pa.s en een brekingsindex van 1.4887. De voor het uitharden 10 benodigde belichtingstijd is 0.1 seconde, bij toepassing van een middel- 2 bare-druk kwiklamp met een intensiteit van 0.6 w/cm . De gevormde kunst-rubber heeft de volgende eigenschappen : de brekingsindex bij 25°C is 1.4890, de glasovergangsterrperatuur is -68°C en de elasticiteits-modulus is 0.8 MPa.

15 Qn nu de slijtvastheid en de mechanische sterkte te verbeteren wordt dit silaxaan-copolymeer vóór het aanbrengen op de glasvezel en vóór het uitharden gemengd met een polyetherurethaanacrylaat volgens figuur 2 in de gewichtsverhoudingen zoals aangegeven in tabel 1. Aan deze mengsels wordt 4.5 gewichts % 2,2-diirethaxy-2-phenyl-acetophenon toegevoegd. Dit 20 is een geschikte hoeveelheid voor het uitharden van een 40 ^im dikke laag cp de glasvezel. Enkele eigenschappen van de hardbare kunststof samenstellingen voor het uitharden en van de kunstrubber na het uitharden staan vermeld in tafcel 1.

25 Tabel 1.

A B

siloxaan-cqpolymeer/polyetberurethaanacrylaat 3:1 1:1 viscositeit bij 25°C (Pa.s) 3.4 10.7 viscositeit bij 45°C (Pa.s) 1.1 3.4 30 brekingsindex bij 25°C 1.4839 1.4781 belichtingstijd (s) 0.1 0.5 na uitharden : brekingsindex bij 25°C 1.4852 1.4787 glasovergangstemperatuur (°C) - 64 - 59 35 elasticiteitsmodulus (MPa) 0.9 1.0 3^0133?

Α V

PHN 11 069 6

De hardbare kunststofsamenstellingen voor toepassing in een optische glasvezel volgens de uitvinding vertonen zeer veinig krimp bij het uitharden. De na het uitharden gevormde kunstrubters hebben een hoge slijtvastheid.

5 De door het uitharden gevormde kunstrubbers vertonen een

Poisson-constante welke nagenoeg gelijk is 0.5. Er is vrijwel geen krimp onder belasting. Daardoor ontstaan er geen microbuigingen (en daarmee samenhangende transmiss ieverliezen) bij lengteveranderingen van de glasvezel als gevolg van mechanische spanningen of temperatuurwisselingen.

10 15 20 25 30 35 8*01982

Claims

1. Optische glasvezel voorzien van een kunststof bedekking, omvattende een glasvezel en een omhullende laag uit een kunstrubber net een brekingsindex die hoger is dan de brekingindex van de buitenste laag van de glasvezel, welke kunstrubber is gevormd uit een hardbare 5 kunststofsamenstelling die een ccpolymeer omvat dat als moncmere eenheden dimethylsiloxaan en ten minste één siloxaan gekozen uit de groep gevormd door methyl-phenylsiloxaan en diphenylsiloxaan omvat, welk siloxaan-copolymeer ten minste twee acrylaatestergroepen per molecuul bevat, met het kenmerk, dat de hardbare kunststofsamenstelling 10 bovendien een polyurethaanacrylaat omvat met een aantal gemiddeld molecuulgewicht groter dan 3000.

2. Optische glasvezel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hardbare kunststofsamenstelling 5 tot 60 gew.% van het polyurethaanacrylaat omvat.

3. Optische glasvezel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het polyurethaanacrylaat een verbinding is met de volgende structuur formule: ch2=ch-c-o-R3-c-nh-r2-nh-c-o-r1 -c-i^-^-ïra-c-o-^-c-CH:^, 2o 0 Ö 0 0 Ó 0 waarin Rj is gekozen uit de volgende groep: -(CH2-CH2-0)n-, -(CH2-CH-0)n-, - (d^-CE^^^K)) n~ 25 en -ch2-ch2-o — c-(ch2)4-c-o-ch2-ch2-o—L 30 OÖ m waarin n gemiddeld groter is dan 60 en waarin m gemiddeld groter is dan 30, waarin is gekozen uit de volgende groep: -CWD- , ~Cr^~ 3401882 h3c ch3 •Vs -*C PHN 11.069 8 'CHO ® -{7^-5 =¾ en waarin is gekozen uit de volgende groep: - (CH„-CH„-0) - en -(CH--CH-0) - , z z p Z | p

10 CH3 waarin p ten minste 1 is.

4. Optische glasvezel volgens één der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het siloxaan-copolymeer polaire groepen cravat.

5. Optische glasvezel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat 15 de polaire groepen hydroxylgroepen zijn.

6. Optische glasvezel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het siloxaan-copolymeer als moncmere eenheden ten minste één van de volgende groepen omvat: I I

20 CEL “Si" (CHn) _K)-CHo“CH0H-CH„-0-C-CH=CH~ en CH0-Si-(C£L),-CH 3 ! 2 3 2 2 || 2 3 | 2 3 0 0 0 I I

7. Optische glasvezel volgens één der conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat de hardbare kunststof samenstelling 1 tot 10 25 gew.% van een moncmere acrylaatverbinding omvat.

8. Optische glasvezel volgens één der conclusies 1 tot en met 7, net het kenmerk, dat de hardbare kunststof samenstelling 0.1 tot 10 gew.% van een door licht activeerbare initiator cravat. 30 35 8401982