CN103755158A - 多模光纤用可辐射固化超级涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明的第一个方面是配制用于涂覆远程通信网中使用的光纤的可辐射固化超级涂料的方法。也描述了并请求保护配制可辐射固化超级涂料的方法中使用的多层膜压延法。还描述了并请求保护涂覆有特定可辐射固化超级涂料的单模光纤和多模光纤。

Description

多模光纤用可辐射固化超级涂料
相关专利申请
此专利申请是申请日为2010年10月8日的中国专利申请“配制光纤用可辐射固化超级涂料的方法”（PCT/US2010/002720）的分案申请。此专利申请要求2009年10月9日提交的美国临时专利申请US 61/272596的优先权以及2009年10月9日提交的美国临时专利申请US 61/250329、2009年12月17日提交的美国临时专利申请US 61/287567和2010年7月13日提交的美国临时专利申请US 61/363965的优先权，本申请引入所有它们的全文作为参考。
发明领域
本发明涉及光纤用可辐射固化涂料。
发明背景
光纤是一种沿其长度传输光的玻璃纤维。光纤广泛应用于光纤通信中，相比其它通信方式，其可以沿更长的距离并以更高的带宽（数据速率）传输。使用纤维代替金属导线是因为信号以更低的损耗沿它们传输，并且它们还免受电磁干扰。
光通过全内反射保留在光纤的芯中。这使纤维起到波导的作用。支持多传播路径或横模的纤维称为多模光纤（MMF），而只能支持单一模式的纤维称为单模光纤（SMF）。MMF通常具有较大的芯直径，用于短距离通信连接和必须传输大功率的情况。SMF用于大于550米（1,800英尺）的大多数通信连接。
在此专利申请全文中，将光纤中的衰减，也称为传输损耗，定义为光束（或信号）相对于经由传输介质传播的距离的强度降低。通常使用分贝/千米（缩写为dB/km）的单位报道光纤中的衰减损耗系数。
衰减是限制数字信号沿长距离传输的一个重要因素。因此，许多研究都考虑限制衰减和使光信号增益最大化。经验的研究已表明光纤中的衰减主要是由散射和吸收造成的。
1965年，高锟｛Charles K.Kao，因“关于纤维中光的传输用于光通信的开创性成就”而成为2009年诺贝尔物理学奖三名得主之一｝和英国公司Standard Telephones and Cables（STC）的George A.Hockham首先提出了可以将光纤中的衰减降低至小于20分贝/千米（dB/km）的概念，这使得光纤成为用于通信的实用介质。他们提出当时可得到的纤维中的衰减是由可以除去的杂质而不是基本的物理效应如散射造成的。在1970年，首先由为美国玻璃制造商Corning Glass Works（现在的Corning Incorporated）工作的研究人员Robert D.Maurer、Donald Keck、Peter C.Schultz和Frank Zimar实现了20dB/km的关键衰减水平。他们通过用钛掺杂二氧化硅玻璃展示了具有17dB/km衰减的纤维。几年以后，他们制造了使用二氧化锗作为芯掺杂剂的、只有4dB/km衰减的纤维。实现如此低的衰减引领了光纤远程通信的发展并使Internet互联网能够实现。
引入以下美国专利全文作为参考：2000年1月11日颁布的美国专利US 6,014,488。
微弯曲是光纤中的明显但细微的弯曲曲率，其涉及几微米的局部轴向位移以及几毫米的空间波长。热应力和/或机械横向力可以诱发微弯曲。当存在时，微弯曲使被涂覆光纤的信号传输能力衰减。因此，对于远程通信网的成功来说，已知的是每个远程通信***都对光纤衰减可容忍增加的量有限制并避免达到该限制，最好是整体上降低微弯曲，因为降低微弯曲就降低了衰减的增加。
光纤涂层技术发展的一个关键驱动力是用户对视频提高的需求。对于已有的光纤涂层技术，2G网络应用是足够的。然而，未来的网络如3G、4G和IPTV、高清电视（HDTV）、视频会议及其他高带宽应用将对光纤的性能提出更高的要求，因此对光纤涂层性能的要求将越来越高。
为了满足互联网上对视频应用的巨大需求，下一代远程通信网络需要支持更大容量、更长距离和更宽光谱范围的传输，而当前这代G652光纤的性能是为长距离直线排列（long haul straight alignment）应用研发的；因此G562不适于满足光纤到户（FTTH）挑战的要求。
随着通信信号的光传输迁移到家庭和MDU′s（多用户居住单元）中，光学玻璃纤维遇到更急的（tighter）弯曲，这需要光纤生产商提供G657抗宏弯曲纤维。同时，在使用的网络中对带宽日益增长的需求正对可利用的余量产生压力。
在下述这些美国专利申请中描述并请求保护第一代光纤用可辐射固化的DeSolite可辐射固化SupercoatingsTM（DSM IP Assets B.V.的注册商标），本文引入它们的全文作为参考：2007年12月13日提交的美国专利申请US11/955935，在2008年9月19日以US 20080226916公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955838，在2008年10月23日以US20080241535公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955547，在2008年9月19日以US 20080226912公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955614，在2008年9月19日以US 20080226914公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955604，在2008年9月19日以US20080226913公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955721，在2008年9月25日以US 20080233397公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955925，在2008年9月19日以US 20080226911公开；2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955628，在2008年9月19日以US20080226915公开和2007年12月13日提交的美国专利申请US 11/955541，在2008年9月19日以US 20080226909公开。
2007年12月13日提交的序列号为US 11/955541、2009年9月18日以美国公开专利申请US 20080226909公开、名称为“D1381 RADIATIONCURABLE SUPERCOATINGS FOR OPTICAL FIBER”的美国专利申请描述并请求保护如下光纤用可辐射固化的超级涂料：
适用于涂覆光纤的超级涂料；
其中，超级涂层包括至少两层，其中第一层是与光纤的外表面接触的初级涂层，第二层是与初级涂层的外表面接触的次级涂层，
其中，在光纤上固化的初级涂层在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化一个月后具有以下性能：
A）从约84%至约99%的%RAU；
B）在约0.15MPa和约0.60MPa之间的原位模量；和
C）从约-25℃至约-55℃的管Tg；
其中，在光纤上固化的次级涂层在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化一个月后具有以下性能：
A）从约80%至约98%的%RAU；
B）在约0.60GPa和约1.90GPa之间的原位模量；和
C）从约50℃至约80℃的管Tg。
对于DSM Desotech最近推出的光纤用可辐射固化超级涂料的DeSoliteSupercoatingsTM系列见www.Supercoatings.com，据报道使用该超级涂料对光纤的微弯曲特性有极大的积极效果。因此，已知使用超级涂料降低了光纤的微弯曲量，并且微弯曲量的降低减小了远程通信网的衰减量。
随着对互联网和当前电信设备中日益提高的带宽的需求发展，对抗衰减的光纤的需求也将提高。因此，对可辐射固化的超级涂料的需求将增加。随着对抗衰减光纤和可辐射固化超级涂料的需求的增加，需要有一种方法来选择并配制光纤用可辐射固化的超级涂料。
发明概述
本申请请求保护的发明的第一个方面是一种配制用于在远程通信网中使用的光纤用可辐射固化超级涂料的方法，其中，所述超级涂料包括至少两层，其中第一层是与光纤的外层表面接触的初级涂层，第二层是与初级涂层的外层表面接触的次级涂层，其中，在光纤上固化的初级涂层在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化一个月后具有以下性能：
1）从约84%至约99%的%RAU；
2）在约0.15MPa和约0.60Mpa之间的原位模量；和
3）从约-25℃至约-55℃的管Tg；
其中，在光纤上固化的次级涂层在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化至少一个月后具有以下性能：
4）从约80%至约98%的%RAU；
5）在约0.060GPa和约1.90GPa之间的原位模量；和
6）从约50℃至约80℃的管Tg；
所述方法包括以下步骤：
a）确定要安装光纤的远程通信网的最大可接受衰减增加的要求；
b）确定超级涂料的现场应用环境，包括：
i）选择光纤中使用的玻璃的种类；
ii）决定是以湿压干还是湿压湿的方式向超级涂料的初级涂层上施加超级涂料的次级涂层；
iii）选择灯的类型、数量和沿用于固化光纤上超级涂料的拉丝塔生产线的灯的位置；和
iv）选择施加超级涂料的线速；
c）配制液体、未固化状态的初级涂料组合物；
d）配制液体、未固化状态的次级涂料组合物；
e）使用如图2、3和4所示的三维带法（Three-Dimensional LacedMethodology）来
i）测试超级涂料的初级涂料和次级涂料以确定是否达到超级涂料参数1）至6）；其中
－如果超级涂料参数1）至6）中的每一个都达到则继续步骤f）；和
－如果没有达到超级涂料参数1）至6）中的每一个，则重新配制初级涂料或次级涂料或二者，并重复步骤ii），直至达到超级涂料参数1）至6）中的每一个；然后
ii）通过评价每个配方相对于另一个配方的变化以及相对于所有超级涂料参数1）至6）的变化来检验重新配制的超级涂料的初级涂料和次级涂料的整体性；
f）使用步骤e）i）和步骤e）ii）的结果来结束超级涂料的选择，从而实现被涂覆光纤的最大可接受衰减增加。
本申请请求保护的发明的第二个方面是第一个方面的方法，其中三维带法包括使用多层膜压延（Drawdown）法来评价复合熔融的可辐射固化超级涂料的初级涂层和次级涂层。
本申请请求保护的发明的第三个方面是多层膜压延法，包括以下步骤：
a）选择用于测试的基底；
b）使用限定厚度压延棒将初级涂料施加到基底上；
c）任选地固化该初级涂料；
d）使用限定厚度压延棒向初级涂料上施加次级涂料，其中施加次级涂料的压延棒的限定厚度大于用于施加初级涂料的压延棒的限定厚度；
e）向多层膜施加足以使初级涂料和次级涂料都固化为熔融复合膜的辐射；
f）从基底上除去该膜；和
g）评价固化膜的功能性能。
本申请请求保护的发明的第四个方面是涂有超级涂料的单模光纤，其中所述超级涂料包括，
初级涂层和次级涂层；
其中，在固化前，初级涂层的组合物选自实施例1PA2、1PB3、1PC1、1PD5、2Alpha和2Beta的配方；
其中，在固化前次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3和3SA1和5SA1的配方。
本申请请求保护的发明的第个五方面是涂有可辐射固化涂料的多模光纤，包括初级涂层和次级涂层，
其中，在固化前初级涂层的组合物选自实施例1PD5的配方；并且
其中，在固化前次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3和3SA1和5SA1的配方。
附图简述
图1是对如何进行光纤涂料一般配制用配制图的历史描述的图——说明现有技术。这是一个比较例，不是本申请请求保护的发明的实施例。
图2是用于配制光纤用可辐射固化超级涂料的三维带法的第一个实施方案。
图3是用于配制光纤用可辐射固化超级涂料的三维带法的第二个实施方案。
图4是用于配制光纤用可辐射固化超级涂料的三维带法的第三个实施方案。
图5是多层膜压延法结果的说明，其显示了用1.5密尔棒压延超级涂料初级层，然后用3密尔棒将超级涂料次级层候选物，观察为棕色层，压延在初级层上并固化整个板的彩色照片。
图6是“全部”光谱，其显示了具有可比较外观的位于彼此顶部上的两组双座（two sets of two sitting）的4个光谱。
图7是“棕色”光谱，其仅显示着色的次级部分和双压延部分的顶部。两个光谱匹配很好。
图8是“实施例1PC1的超级涂料初级层”的光谱，其显示了实施例1PC1超级涂料初级层压延的双层的玻璃侧和单一3密尔的玻璃侧。该光谱匹配也很好。
图9是初级PMoct超级涂料候选物的平膜压延的DMA曲线图，这是比较例，不是本申请请求保护的测试方法的实施例。
图10是次级的PMoct超级涂料候选对象的平膜压延的DMA曲线图，这是比较例，不是本申请请求保护的测试方法的实施例。
图11是初级PMoct超级涂料上次级PMoct超级涂料候选物的管的DMA图，其使用拉丝塔模拟器置于导线上；这是比较例，不是本申请请求保护的测试方法的实施例。
图12是被湿压湿（缩写为W-O-W）涂覆的PMoct次级（实施例2SB3）覆盖的PMoct初级（实施例1PB3)的复合膜的动态力学分析（“DMA”）图。
图13是被湿压干（缩写为W-O-D）涂覆的PMoct次级（实施例2SB3）覆盖的PMoct初级（实施例1PB3)的复合膜的DMA图。
发明详述
本申请请求保护的发明的第一个方面是一种配制用于在远程通信网中使用的光纤的可辐射固化的超级涂料的方法，其中，所述超级涂料包括至少两层，第一层是与光纤的外层表面接触的初级涂料，第二层是与初级涂料的外表面接触的次级涂料，其中，在光纤上固化的初级涂料在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化至少一个月后具有以下性能：
1）从约84%至约99%的%RAU；
2）在约0.15MPa和约0.60Mpa之间的原位模量；和
3）从约-25℃至约-55℃的管Tg；
并且，其中在光纤上固化的次级涂料在初始固化且于85℃和85%相对湿度下老化至少一个月后具有以下性能：
4）从约80%至约98%的%RAU；
5）在约0.060GPa和约1.90GPa之间的原位模量；和
6）从约50℃至约80℃的管Tg；
所述方法包括以下步骤：
a）确定要安装光纤的远程通信网的“最大可接受衰减增加”的要求；
b）确定超级涂料的“现场应用环境”，包括：
i）选择光纤中使用的玻璃的种类；
ii）决定是否要以湿压干或湿压湿的方式向超级涂料的初级涂层上施加超级涂料的次级涂层；
iii）选择灯的类型、数量和沿用于固化光纤上超级涂料的拉丝塔生产线的灯的位置；和
iv）选择施加超级涂料的线速；
c）配制液体、未固化状态的初级涂料组合物；
d）配制液体、未固化状态的次级涂料组合物；
e）使用如图2、3和4所示的“三维带法”来
i）测试超级涂料的初级涂料和次级涂料以确定是否达到超级涂料参数1）至6）；其中
－如果超级涂料参数1）至6）中的每一个都达到则继续步骤f）；和
－如果没有达到超级涂料参数1）至6）中的每一个，则重新配制初级涂料或次级涂料或二者，并重复步骤ii），直至达到超级涂料参数1）至6）中的每一个；然后
ii）通过评价每个配方相对于另一个配方的变化以及相对于所有超级涂料参数1）至6）的变化来检验重新配制的超级涂料的初级涂料和次级涂料的整体性；
f）使用步骤e）i）和步骤e）ii）的结果来结束超级涂料的选择，从而实现被涂覆光纤的最大可接受衰减增加。
方法中的第一步是确定要安装光纤的远程通信网的“最大可接受衰减增加”的要求。确定远程通信网的衰减要求涉及用于光纤网络的设计标准。设计中的一些考虑包括：了解多少网络是多模光纤的直线安装，相比之下多少网络是单模光纤的纤维到户（缩写FFTH）安装。还有许多为设计光纤网络领域的普通技术人员所知的其它光纤网络的设计标准。
光纤网络设计中具体的考虑包括如下：
目前已知的是与传统的直线光纤远程网相反，FTTH应用必须至少在三个波长下工作：
1310nm（数据/语音上流）
1490nm（数据/语音下流）
1550nm（视频信号）。
传统的光纤网络使用在1310nm和1550nm之间的标准单模波长，同时1625nm的波长用于***测试。现在，随着对信号传输日益提高的需求，可以预料未来的光纤网络将必须能在1310nm、1550nm和1625nm下传输包含实际数据的信号。已知包括可以在所有这三个波长下传输的纤维的光纤网络对于宏弯曲和微弯曲都较脆弱。已知微弯曲对于在1625波长下的传输损害更大。
在电信行业中有若干个衰减标准的来源。一个这种标准建立组织是电信行业联合会（Telecommunications Industry Association，TIA），其是通过诸如以下活动代表全球信息和通信技术（ICT）行业的主要同业公会：标准发展、提供市场情报、政务指导、光纤和含光纤网络的认证以及对世界范围环境管理适应性（environmental regulatory compliance）的建议。TIA的美国技术咨询集团（USTAG）还参与国际标准建立的活动如国际电工委员会（IEC）。
电信行业中衰减标准的另一个来源是IEC。国际电工委员会（IEC）是制定并公布电气、电子及相关技术国际标准的主要全球组织。这些作为国家标准化的基础，并且当草拟国际的标书和合同时作为参考。
Telcordia是一家基于美国的、提供光纤介质、成分分析和咨询服务的公司。它们还编写并保存光纤通用要求的丛书（library）。
所有这些组织都有为设计光纤网络领域的普通技术人员使用的、可公开得到的文献、报告和标准。
在IEC TR 62221，第一版10-2001中描述了用于测试微弯曲灵敏度的方法。目前有四种用于确定微弯曲灵敏度的测试方法，其是以dB/km的衰减单位报道的。
方法A-可膨胀鼓（Expandable Drum）要求至少400m纤维以最小张力绕可膨胀鼓缠绕，在鼓表面上具有固定粗糙度的材料。方法B-固定直径鼓要求至少400m纤维以3N张力绕固定直径鼓缠绕，在鼓表面上具有固定粗糙度的材料。方法C-丝网法要求在测试时将丝网（在负荷下）用于纤维。方法D-编篮（Basketweave）法要求2.5km纤维通过“编篮”缠绕施加到固定直径鼓上。
在这四个测试方法中，只有方法D具体描述了测量与温度有关的纤维微弯曲灵敏度的程序，在宽的温度范围内提供微弯曲灵敏度并提出温度循环可以包括较低的温度如-60℃。
在本专利申请通篇中，将通过规定波长和温度下的dB/Km数谈论使用测试方法D-编篮的微弯曲灵敏度。
目前，至少使用四种不同类型的试验来测试微弯曲灵敏度，试验结果是以dB/km的衰减单位报道的。在IEC TR 62221，第一版10-2001中描述了四种具体的微弯曲灵敏度测试方法。
它们如下：
方法A可膨胀鼓（Expandable Drum）：要求至少400m纤维以最小张力绕可膨胀鼓缠绕，在鼓表面上具有固定粗糙度的材料。
方法B固定直径鼓：要求至少400m纤维以3N张力绕固定直径鼓缠绕，在鼓表面上具有固定粗糙度的材料。
方法C丝网法：要求在测试时将丝网（在负荷下）用于纤维。
方法D编篮法：要求2.5km纤维通过“编篮”缠绕施加到固定直径鼓上。
在本专利申请通篇中，将以规定波长和温度下的dB/Km数为衰减单位讨论并报道方法D测量的微弯曲灵敏度。应该清楚无论给出什么样的微弯曲灵敏度，给出的数值对于给定远程通信网中的光纤来说都是“最大可接受衰减增加”。
在这四个测试方法中，只有方法D具体描述了测量与温度有关的纤维微弯曲灵敏度的程序，在宽的温度范围内提供微弯曲灵敏度并提出温度循环可以包括较低的温度如-60℃。
在行业内应该理解，远程通信网中的光纤在日常未必暴露于低至-60℃的温度下。然而，在最近于中国的野外故障之后，也应该开始理解对于在约25℃室温下的远程通信网中的光纤微弯曲灵敏度具有规定还不足以保护远程通信网在漫长时间温度低于冰点（0℃或32℉）的冬季免于具有“暗光纤（dark fiber）”发展（develop）。
本申请人已经选择报道随每个IEC程序基准线衰减变化的微弯曲灵敏度；此程序要求报告在规定波长和-60℃的温度下报告的衰减变化。本申请人相信在这些极端温度条件报道微弯曲灵敏度数据将为野外中的涂覆光纤的微弯曲灵敏度提供一种“最坏情况方案（worst case scenario）”可能性。
申请人的立场是如果认为在-60℃的水平下光纤的微弯曲灵敏度性能是可接受的，则假设相同水平的机械应力下，假定室温下光纤的性能也将是可接受的是合理的。
正如这点所述，室温下的微弯曲灵敏度测试，可能或不能分辨涂有标准、“非超级涂料”涂层的光纤之间的微弯曲灵敏度差异，因为对于初级涂层来说，超级涂料和非超级涂料在室温下无论怎样都不接近它们的玻璃化转变温度（Tg）。
涂有标准“非超级涂料”涂层的光纤与涂有超级涂料的光纤之间的差异通过极低温度下的微弯曲灵敏度测试显现，因为标准“非超级涂料”初级层在极低的温度下超过其玻璃化转变温度，因此从橡胶态转变到玻璃态。已知具有处于玻璃态的光纤涂料的初级层导致微弯曲灵敏度增加。相反，超级涂料初级层的Tg低得多，因此超级涂料的初级层仍处在对于微弯曲灵敏度较好的橡胶相。
解释光纤用标准“非可辐射固化超级涂料”与“光纤用可辐射固化超级涂料”之间差异的另一个方法是超级涂料的初级涂层中完全固化、低模量和低Tg涂料以及次级涂层中完全固化、高模量和高Tg涂料的组合导致在极端温度或机械应力下或同时的极端温度和机械应力下仍有可接受的性能，可接受的性能是通过低水平的微弯曲灵敏度测量的，而微弯曲灵敏度通过报道的纤维中的衰减具有可接受的增加来反映的。
在当前的实践中，应该理解远程通信网通常要求光纤在1310nm和室温下有已知的最大衰减。这种最高可容许的衰减水平为远程通信网设计标准领域的普通技术人员所知。
对于涂有可辐射固化超级涂料的光纤，报道在3个单独的波长和非常冷（-60℃）的温度下的微弯曲灵敏度是可能且合乎需要的。然后，网络设计人员可以使用此数据来了解极限，并能预测网络的故障模式。本申请人的立场是，含涂有标准“非超级涂料”的光纤的网络比含涂有可辐射固化超级涂料的光学纤维的网络具有低得多的来自温度极限的电缆环境和机械力的应力的容许量。另一个因素是，人们认为使用可辐射固化的超级涂料涂覆光纤将为远程通信网提供充足的数据，从而能够进行设计而不需要与使用标准“非可辐射固化超级涂料”涂覆光纤固有的相同的“安全余量”。
工艺中的下一步是确定要安装光纤的远程通信网所需的超级涂料的“野外使用环境”。“野外使用环境”包括了解四个因素：
i）光纤中使用的玻璃种类；
ii）以湿压干还是湿压湿的方式向超级涂料的初级涂层上施加超级涂料的次级涂层；
iii）灯的类型、数量和沿用于固化光纤上超级涂料的拉丝塔生产线的灯的位置；和
iv）施加超级涂料的线速。
考虑要素i）：已知光纤具有长距离直缆安装用的标准等级。最近，光纤供应商如Corning、Draka和OFS和YOFC及其他供应商已经开发了各种等级的“抗弯曲”光纤。这些抗弯曲光纤正在光纤到节点（FTTX）和光纤到户（FTTH）应用中使用。
从供应商自己的文献和网址可以获得有关标准等级和抗微弯曲光学纤维的细节。
目前，可供销售的商业光纤包括：
Figure BDA0000443048390000121
光纤、
Figure BDA0000443048390000122
Figure BDA0000443048390000123
OM2/OM3/OM4多模光纤、单模光纤、
Figure BDA0000443048390000125
XB光纤、
Figure BDA0000443048390000126
ULL光纤、
Figure BDA0000443048390000127
光纤、
Figure BDA0000443048390000128
光纤和
Figure BDA0000443048390000129
特制纤维（Specialty Fiber）、Draka BendBright单模（BB）、Draka TeraLight单模（TM）、Draka TeraLightUltra单模（TU）、Draka BendBright-XS（BX）、Draka Enhanced单模、Draka NZDSF-LA单模（LA）、OFS AllWave
Figure BDA0000443048390000131
零水峰（ZWP）和新引进的OFS AllWave FLEX ZWP纤维、OFS LaserWave
Figure BDA0000443048390000132
纤维、OFS AccessADVANTAGETM***、OFS HCS
Figure BDA0000443048390000133
OFS FiberWire
Figure BDA0000443048390000134
和OFS PYROCOAT
Figure BDA0000443048390000135
牌技术、YOFC HiBand GIMM纤维、YOFC高温纤维（HTF）系列、YOFCHiBand Graded-Index多模光纤（50/125&62.5/125um）及其他。
一般地，在直线应用中使用的纤维比FTTX和FTTH应用中使用的纤维经受更低的应力和更小的微弯曲。因此，选择可辐射固化的超级涂料用于FTTX和FTTH用纤维对于FTTX和FTTH光纤的性能来说是关键的。因此，无论何时选定待涂覆的光纤用于FTTX和FTTH应用，超级涂料必须是非常耐微弯曲的。
配制超级涂料的独特之处仅仅是为实现六个所需性能有多少配方要求要满足取决于光纤涂料的机械方面。例如，可以用超级涂料涂覆标准级光纤并获得具有所需衰减特性的涂覆光纤，但也可能用标准“非超级涂料”涂覆“抗弯曲”的优级光纤，并且结果是所得涂覆光纤具有不可接受的微弯曲灵敏度，这导致在实现需要可容许水平衰减的***中的故障。因此，为了制造具有所需衰减性能的光纤，对于超级涂料的配方设计师来说，理想的是，任选甚至是必需的是了解光纤生产工艺的细节。这些细节包括玻璃的种类、加工温度、涂料涂覆周围的气氛、线速、辐射源、一般称为“固化灯”的种类以及沿着加工线的固化灯的位置和数量，以及是以湿压湿还是湿压干向初级涂料上施加次级涂料。过去，这类玻璃加工的机械方面引不起光纤涂层的配方设计师的兴趣，因为配方设计师关注光纤涂料，而玻璃制造商关注玻璃。如前面指出的，对加工玻璃没有充分的信息量有可能用超级涂料涂覆标准级光纤而获得具有所需微弯曲灵敏度性能的涂覆光纤，但也有可能用标准的非超级涂料涂覆“抗弯曲的”优级光纤，结果却是涂覆的光纤不具有所需微弯曲灵敏度性能。
考虑要素iii）沿着用于固化光纤上超级涂料的拉丝塔生产线的灯的类型、数量和位置；使用常规的紫外线汞弧灯发射紫外光适于固化光纤用可辐射固化涂料是众所周知的。紫外弧光灯通过使用电弧激发存在于惰性气体（例如氩）环境内部的汞来发射光，从而产生实现固化的紫外光。或者，在惰性气体介质中也可以使用微波能来激发汞灯而产生紫外线。在此专利申请全文中，将弧激发和微波激发的汞灯，加上各种的添加剂（铁类金属、镓等）改性形式的汞灯统称为汞灯。当其开始固化光纤用可辐射固化涂料时，常规的紫外汞弧灯是现有技术中最新型的。
然而，使用紫外汞灯作为辐射源存在若干缺点，包括源自汞的环境问题和产生作为副产品的臭氧。而且，与发光二极管“LED”产生光相比，汞灯一般具有较低的能量转换率，需要预热时间，工作过程中产生热量并消费大量能量。
知晓在可辐射固化超级涂料的固化中将使用什么类型的灯是关键信息，因为在制造涂覆光纤中，UV汞灯产生的热量会消极影响液体涂料，因为如果配制涂料没有避免挥发物的存在，则那些挥发物可以被激发并沉积在石英管表面上，从而阻碍UV射线照射玻璃纤维上的液体涂料，这抑制了液体涂料固化为固体。
与紫外汞灯相反，发光二极管（LEDs）是使用电致发光现象产生光的半导体器件。LEDs由掺有杂质的半导体材料组成，施加电压时带正电的空穴与负电子结合形成能够发光的p-n结。发射光的波长由半导体激活区中使用的材料决定。例如，在LEDs的半导体中使用的典型材料包括周期表13（III）族和15（V）族的元素。这些半导体被称为III-V半导体，例如包括GaAs、GaP、GaAsP、AlGaAs、InGaAsP、AlGaInP和InGaN半导体。LEDs中使用的半导体的其它例子包括14（IV-IV半导体）族和12-16（II-VI）族的化合物。材料的选择基于多种因素，包括所需的发射波长、性能参数和成本。
早期LEDs使用砷化镓（GaAs）来发射红外（IR）辐射和强度低的红光。材料科学的进步导致能够发射具有较高强度和较短波长，包括其他颜色可见光和UV光的LEDs的发展。现在能够制造在低至约100nm到高至约900nm任何处发射光的LEDs。目前，已知LED UV光源发射波长为在约300和约475nm之间的光，且365nm、390nm和395nm是通常的峰值光谱输出。见教科书E.Fred Schubert，“Light-Emitting Diodes”，第二版，
Figure BDA0000443048390000141
E.FredSchubert2006，Cambridge University Press出版。
在固化应用方面，LED灯提供优于常规汞灯的若干优点。例如，LED灯不使用汞产生UV光，并且一般比汞UV弧光灯体积小。另外，LED灯是无需预热时间的瞬时接通/断开光源，这是由于LED灯能量消耗低。LED灯还产生少得多的热量，具有较高的能量转换效率，具有更长的灯寿命，并且基本上发射所需波长的单色光，其由LED中使用的半导体材料的选择决定。
若干家制造商提供商业固化用LED灯。例如，Phoseon Technology、Summit UV Honle UV America,Inc.、IST Metz GmbH、Jenton InternationalLtd.、Lumios Solutions Ltd.、Solid UV Inc.、Seoul Optodevice Co.,Ltd.、Spectronics Corporation、Luminus Devices Inc.和Clearstone Technologies,是一些目前提供固化墨喷打印组合物、PVC地面涂料组合物、金属涂料组合物、塑胶涂料组合物和粘合剂组合物用LED灯的制造商。
考虑要素iv）涂覆超级涂料的线速，在2007年12月13日提交的序列号为US 11/955541，2009年9月18日以美国公布专利申请US 20080226909公布的美国专利申请“D1381RADIATION CURABLE SUPERCOATINGS FOROPTICAL FIBER”中，声明可以以约750米/分钟至约2100米/分钟的线速向单模光纤施加超级涂料。截至提交本专利申请的日期，2010年10月8日，光纤行业现在已经发展到能够以超过2100米/分钟的线速拉制单模光纤的程度。也能够以超过2200米/分钟的线速拉制单模光纤。也能够以超过2300米/分钟的线速拉制单模光纤。没有打算受此束缚，人们认为也能够以超过2350米/分钟的线速拉制单模光纤。没有打算受此束缚，人们认为可能不能以超过2400米/分钟的线速拉制单模光纤。
工艺中的下一个步骤包括通过评价可辐射固化的超级涂料初级层和次级层使用三维带法来评价候选的可辐射固化的超级涂料。历史上，根据二维配制图法配制并重新配制光纤用初级和次级涂料。图1是怎样进行光纤涂料典型配制的配制图的历史描述的图——说明现有技术。
在图1中，决策图（Decision Chart）10说明配制光纤涂层的二维现有技术方法。在图1中，合乎需要的功能性能A用圈A表明，检查点B代表测试以确定光纤上平膜形式或管状涂层形式的液体光纤涂料或固化的涂料是否具有所需的功能性能。如果光纤涂层的确具有所需的功能性能，则决策树（decision tree）进行到“是”，且调查结束。如果光纤涂料不具有所需的功能性能，则配方设计师检查配方并确定要做的变化，由平行四边形D表示，然后在矩形C中改变配方。在检查点B处再测试功能性能，如果获得所需的功能性能则调查结束。如果没有获得所需的功能性能，则决策树返回到顶部，配方设计师考虑其它重新配制选项直至确定下一个可能的配方，于是改变配方，然后再测试所需的功能性能。继续此过程直至获得所需的物理性能。
通过表1A、1B、1C、1D、1E、2A、2B、2C、2D、2E、1F、2F、1G、2G、1H、2H、1J和2J中所含的信息说明了改变涂料的可能方法，其总结了对于在光纤上形成具有满足严格超级涂料标准的初级涂层和次级涂层的物理性能的配方来说，在配制光纤用初级和次级可辐射固化涂料中可以或不可以使用的成分的现有技术的最新理解。除了本文中包含的表中的信息，在通常为光纤用可辐射固化涂料领域的普通技术人员所知的颁布的专利、公布的专利申请、科学论文和其他信息中可以发现另外的信息。
Figure BDA0000443048390000171
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Figure BDA0000443048390000201
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Figure BDA0000443048390000271
Figure BDA0000443048390000281
Figure BDA0000443048390000301
与图1所示的“二维”法不同，图2说明了步骤2是本申请请求保护的发明的配制光纤用超级涂料的方法的第一个方面。图2显示了六个决策图，10、20、30、40、50和60通过连接带（linking lace）307以三维模式连接在一起。连接带307说明光纤超级涂料的初级涂层或次级涂层中做出的任何配方变化意味着在做出初始变化后必须测试光纤超级涂料的其他所需性能，以确定配方的一个或多个变化没有对初级涂层和次级涂层的一个或多个功能性能产生负面影响。
光纤用超级涂料的六个必需性能如下：
在光纤上固化的初级涂层在初始固化后且于85℃和85%相对湿度下老化一个月后具有以下性能：
A）从约84%至约99%的%RAU；
B）在约0.15MPa和约0.60MPa之间的原位模量；和
C）从约-25℃至约-55℃的管Tg；
其中，在光纤上固化的次级涂层在初始固化后且于85℃和85%相对湿度下老化一个月后具有以下性能：
A）从约80%至约98%的%RAU；
B）在约0.60GPa和约1.90GPa之间的原位模量；和
C）从约50℃至约80℃的管Tg。
如图2所示，本申请请求保护的发明的步骤ii）表明对影响这六个性能中一个性能而进行的任何配方改变意味着所有另外五个功能性能也必须测试，以确信改变超级涂料的一个方面不影响另外五个方面。
图3说明本申请请求保护的配制光纤用超级涂料的方法的步骤ii）的第二个实施方案。在图3中，必须彼此针对测试涉及超级涂料的初级涂层和次级涂层再配制的可能变化以查看为了实现所需功能性能的一个变化是否还会造成对所需功能性能有负面影响的其它变化。
图4说明本申请请求保护的配制光纤用超级涂料的方法的步骤ii）的第三个实施方案。在图4中，在六个必需的功能超级涂料性能之间通过连接带水平且垂直地连接可能的改变。此性能的连接是制造不同于简单地由次级涂层覆盖初级涂层的光纤用超级涂料的精华所在。对于光纤用超级涂料，事实是其中一层的任何配方变化必须对超级涂料所需的所有性能进行测试，而不是彼此独立地配制初级和次级涂层。
本申请请求保护的发明的第二个方面是本申请请求保护的发明的第一个方面的方法，其中“三维带法”包括使用“多层膜压延法”来评价复合熔融的可辐射固化超级涂料的初级涂层和次级涂层。
本申请请求保护的发明的第三个方面是“多层膜压延法”，包括以下步骤：
a）选择用于测试的基底；
b）使用限定厚度的压延棒向基底上涂覆初级涂料；
c）任选地，固化该初级涂料；
d）使用限定厚度的压延棒向初级涂料上涂覆次级涂料，其中涂覆次级涂料的压延棒的限定厚度大于用于涂覆初级涂料的压延棒的限定厚度；
e）向该多层膜施加足以使该初级和次级涂料固化为熔融复合膜的辐射；
f）从基底上除去该膜；和
g）评价该固化膜的功能性能。
图5显示了一个这样的膜。
用于评价潜在可辐射固化超级涂料的层——初级和次级层的“多层膜压延法”平板基底法包括以下步骤：
1）Szum等人，43rd IWCS Proceedings（1994），第59页描述了制备UV固化的压延膜的通用方法。
2）典型的做法是以洁净的、单一厚度的窗玻璃开始。将一个或多个测试涂料的小涂样（daubs）涂覆到玻璃板本身上，或涂覆到覆盖玻璃板的叠加聚酯片上，用鸟型（Bird type）校准棒压延以使连贯的薄膜延伸25微米至75微米。用于第一层的一个这种鸟型棒具有1.5密尔的膜沉积高度。这些测试涂料是最一般的内部初级涂层。
3）在此第一次压延后，立即在顶部上进行第二次压延，并且宽度足以覆盖第一压延膜的边缘。也用校准的鸟型棒进行第二次压延来沉积一般75微米至254微米的膜。用于第二层的一个这种鸟型棒具有3.0密尔的膜沉积高度。使具有两次压延，并具有随之复合膜的玻璃板暴露于合适的光辐射下以实现所需的固化度。此方法称为湿压湿法。
4）除了使第一压延膜暴露于光辐射下以实现初级涂层固化以外，称为湿压干法的相似方法按照与上述湿压湿法同样的方式进行。在此辐射曝光后，进行第二次压延，然后将该板进一步暴露于辐射下以使次级层和初级层固化成为熔融复合膜。
5）此程序导致玻璃板在其表面区域上具有由规定厚度的第一层和计算厚度的第二层组成的固化复合膜，第二层的厚度是通过从用于第二保护压延的校准鸟型棒的名义厚度中减去第一层的厚度的差得到的。于是，这些熔融的复合膜适用于与为光纤设计的可辐射固化超级涂料所需性能相关的典型测试。
该方法用于向玻璃板涂覆一些初级涂料的小点，并用1密耳或1.5密耳鸟棒压延。虽然初级涂料仍然未固化，但是用3密耳棒在初级涂层上对着色的次级涂层进行第二次压延。观察结果是可以接受的均匀性，正如可以在图5中看到的。
实践中，用1.5密耳棒压延超级涂料初级层，然后用3密耳棒在超级涂料初级层上压延超级涂料次级层的候选物，观察为棕色层，实施例3SA3颜色2H{颜色 2H 棕}。在此湿压湿涂覆后，使该板暴露于足以使初级涂层和次级涂层固化为熔融复合膜的辐射下。
在图5中，熔融的复合膜看起来非常均匀，其中较深的区域是3密耳的着色次级，较浅的区域是1.5密耳的各初级和位于顶部上的着色次级。熔融的复合膜可容易地除去，并可手工测量厚度和%RAUs，对于光纤用超级涂料的两层来说都是关键的测量。
后续分析表明在双压延法的过程中几乎没有层混合。意外的是发现简单的湿压湿压延将留下各自独立的完整的底层和顶层，然后两层在固化的过程中仍然熔融成熔融复合膜。
在图7、8和9中进一步说明了层没有混合。
图7是“全部”光谱，其显示了具有可比较外观的位于彼此顶部上的两组双座的4个光谱。
图8是说明仅着色的次级部分和双压延部分顶部的“棕色”光谱。这两个光谱匹配很好。
图9是“实施例3SA3着色2H{颜色2H棕}的超级涂料初级涂层的配方选项A”的光谱，其显示了双层的玻璃侧和单一3密耳实施例3超级涂料初级层压延的玻璃侧。该光谱匹配也很好。
于是，这些熔融的复合膜适用于与为光纤设计的可辐射固化超级涂料所需性能相关的典型测试。测试可以包括%RAU。当向湿的初级涂层上涂覆次级层时这是特别有价值的，并且次级层的固化速率不快于初级涂层的固化速率也是关键的，因为如果次级涂层比初级涂层固化迅速，那么初级涂层不可能固化至其所需的%RAU，因为固化的次级涂层的光透射一般小于液体、未固化的次级涂层的光透射。
一个有意思的观测结果是发现用此新颖的配制光纤用可辐射固化的超级涂料的方法能够配制具有以下提高的功能性能的可辐射固化超级涂料：
对于初级涂层和次级涂层现在%RAU的范围都已达约100%的上限。
此方法可以允许考察作为复合超级涂料膜的初级和次级的性能，这在过去是不可行的。用此方法，能够对超级涂料候选初级层上的超级涂料次级层候选物的拉伸性能、DMA特性、环境耐用性等进行可行性研究，同时易于处理膜而不必使用拉丝模拟器。使用多层膜压延法有许多可理解的益处，包括但不限于以下益处：膜压延消除作为涂料官能性中一个因素的线速以允许更基本的分析；也允许配方设计师在湿压干和湿压湿工序的过程中逐层地评价材料偏移（migration）。
多层膜压延法的另一个优点是其对湿压湿处理和湿压干处理都很关键，当将涂料通过涂覆到导线或光纤上时足以能够将初级涂层固化至需要的％RAU的穿透固化是可能的。实际上，众所周知，在湿压干工艺中，为了达到期望的线速初级涂层可能固化不足，从而期望当将辐射施加到次级涂层上时，固化将在初级涂层中结束。因此，与湿压干应用相比，使用多层膜压延法有助于模拟湿压湿应用，测试%RAU来确定初级和次级的固化。此模拟允许配方设计师迅速地评价不同的光引发剂的效力。此测试已经导出光纤用可辐射固化的超级涂料的假设，从而实现所需和要求的非常高水平的%RAU，不打算受此束缚，人们认为在次级涂层中具有与初级涂层中不同化学类型的光引发剂是更好的。这样，在这些层中将有两种不同的光引发反应发生，而不是一种光引发剂试图在两层中实现所需的固化水平。
多层膜压延法的另一个益处是使固化初级涂层上的固化次级涂层的复合性质接近，这与在超级涂料中限定的初级和次级涂层特性相关。可以通过使用固态膜流变学测试，或称为DMA（动态力学分析），来分析膜而评价各涂层的功能性能。
结论是在双压延工艺的过程中有极少的混杂，而且该方法在评价超级涂料初级涂层和超级涂料次次涂层的候选物中是有用的。
下面的实施例进一步说明本发明，但是，当然不应解释为以任何方式限制其范围。
实施例
这些实施例中列举的成分具有以下商品名称，购于所列举的来源并具有标明的化学组成。
Figure BDA0000443048390000351
Figure BDA0000443048390000361
Figure BDA0000443048390000371
用许多实施例来进一步说明本发明。
在所有这些实施例中，工艺如下：
第一步：确定要安装光纤的远程通信网的“最大可接受衰减增加”的要求；
第二步：确定超级涂料的“现场应用环境”，包括：
i）光纤中使用的玻璃的种类；
ii）以湿压干还是湿压湿的方式向超级涂料的初级涂层上施加超级涂料的次级涂层；
iii）灯的类型、数量和沿用于固化光纤上超级涂料的拉丝塔生产线的灯的位置；和
iv）施加超级涂料的线速；
第三步：使用“三维带法”来
i）通过评价可辐射固化超级涂料初级层和次级层的六个确定的可辐射固化超级涂料参数来评价候选可辐射固化超级涂料；
ii）测试可辐射固化超级涂料初级层和次级层以确定是否实现超级涂料的所需功能性能；
其中，如果没有实现超级涂料的所需功能性能，则重配制初级涂料和/或次级涂料；
iii）测试重配制的初级或次级涂料以确定是否实现所需的功能性能；
其中，如果实现所需的功能性能，则进行步骤d）；
其中，如果没实现了所需的功能性能，则重复步骤ii）和iii），直至实现所需的功能性能；然后
第四步：通过相对于超级涂层的所有其他确定的功能性能要求评价配方的变化来集成超级涂料初级涂层和超级涂料次级涂层重配制的效果；和
第五步：使用“三维带法”的结果来结束超级涂料的选择，从而提供实现涂覆光纤最大可接受衰减增加所需的性能。
实施例1对抗微弯曲的单模光纤用超级涂料的要求
光纤制造商希望向它们的单模光纤上涂覆可辐射固化的超级涂料。
此单模光纤中使用的玻璃是最现代的种类，能抗微弯曲。
步骤一：
报道此网络中使用的光纤的要求微弯曲灵敏度是：
在1310nm和-60℃下，小于约0.06dB/Km；
在1550nm和-60℃下，小于约0.11dB/Km；以及
在1625nm和-60℃下，小于约0.15dB/Km；
步骤二
商品纤维资料数据
通过湿压干方式涂覆可辐射固化的可辐射固化超级涂料。
可用的固化灯是：600w/10英寸D灯。
固化灯的数量：初级层区域中2个，在涂覆次级涂层之后4个，如果需要，可以多至5个。
涂覆超级涂料的线速为约1400m/分钟。
步骤3——配制超级涂料
将对此可辐射固化超级涂料用潜在初级涂层进行研究的任务赋予四位不同的配方设计师。
每位初级涂料配方设计师基于可用信息，选择用于他们起始低聚物的原材料，然后是光引发剂、抗氧化剂、一种或多种稀释剂单体及其他添加剂。通常，没有打算受此限制，但按以下步骤进行低聚物合成：
通过至少一种聚醚多醇、至少一种二异氰酸酯、至少一种羟基封端的丙烯酸酯或(甲基)丙烯酸酯和任选的醇的反应来制备适用于本发明涂料组合物的低聚物。以下低聚物合成方法说明了两种不同的合成低聚物的方法。然而，本领域技术人员应当理解也可以使用其它合成方法，只要低聚物包括氨基甲酸酯主链，以及至少一个末端不饱和基团如烯基或乙烯基即可。
低聚物合成——方法A也称为“由外向内”法，即异氰酸酯首先与羟基封端的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯反应，然后与多元醇反应。
以受控的方式将HEA加入到二异氰酸酯和抑制剂的混合物中，以使温度不超过40℃。使该混合物在40℃下反应2h，以达到所需的NCO含量。然后，加入多元醇和催化剂，使该混合物在80℃下反应2h或更久，直至NCO含量不大于0.10。
低聚物合成——方法B也称为“由内向外”法，即异氰酸酯首先多元醇反应，然后与羟基封端的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯反应。
向二异氰酸酯、多元醇和抑制剂的混合物中加入催化剂。使该混合物在60℃下反应2h，以达到所需的NCO含量。然后，加入HEA，使该混合物在85℃下反应1h或更久，直至NCO含量不大于0.05。
适用于制备本发明低聚物的聚醚多醇优选选自聚乙二醇和聚丙二醇。在一个实施方案中，聚醚多醇是聚丙二醇。
用于合成光纤用可辐射固化涂料的氨基甲酸酯基低聚物的催化剂是现有技术中已知的。催化剂选自环烷酸铜、环烷酸钴、环烷酸锌、三乙胺、三亚乙基二胺、2-甲基三亚乙基胺、二月桂酸二丁锡（DBTDL）；金属羧酸盐，包括但不限于：有机铋催化剂如新癸酸铋，CAS34364-26-6；新癸酸锌，CAS27253-29-8；新癸酸锆，CAS39049-04-2和2-乙基己酸锌CAS136-53-8；磺酸，包括但不限于十二烷基苯磺酸CAS27176-87-0和甲磺酸，CAS75-75-2；氨基或有机碱催化剂，包括但不限于1,2-二甲基咪唑,CAS1739-84-0和二氮杂二环[2.2.2]辛烷（DABCO），CAS280-57-9（强碱）；和三苯膦；锆和钛的醇盐，包括但不限于丁氧锆（锆酸四丁酯）CAS1071-76-7；和丁氧钛（钛酸四丁酯）CAS5593-70-4；以及离子液体鏻盐、咪唑盐和吡啶盐，如，但不限于六氟磷酸三己基(四癸基)鏻，CAS No.374683-44-0；乙酸1-丁基-3-甲基吡啶，CAS No.284049-75-8；和氯化N-丁基-4-甲基吡啶，CAS No.125652-55-3和四癸基(三己基)鏻。
所有这些催化剂都可市购。
在一个实施方案中，催化剂是DBTDL或有机铋催化剂如购自CosChem的“COSCAT83”专利有机铋催化剂。
通过以下步骤确定光引发剂的选择：
1）辐射源、强度、与涂料接近度（proximity）
2）涂层厚度
3）配方是透明的还是配方包含颜料，如果是“含颜料的”，则存在于配方中的颜料种类和颜料数量。
4）存在于组合物中的低聚物种类
5）涂料组合物是初级还是次级涂层，通过湿压湿还是湿压干涂覆次级涂层。
有两类常用的光引发剂：
第I类：在辐射时经历单一分子键***而产生自由基的光引发剂
第II类：经历光引发剂的激发态与第二种分子（共引发剂）反应而产生自由基的双分子反应的光引发剂。
第I类和第II类UV光引发剂都可市购。
将对此可辐射固化超级涂料用潜在次级涂层进行研究的任务赋予两位不同的配方设计师。
每位次级涂料配方设计师基于可用信息，选择用于他们起始低聚物的原材料，然后是光引发剂、抗氧化剂、一种或多种稀释剂单体及其他添加剂。
在选择它们的原材料中，每位次级涂料配方设计师考虑以下因素：第II类TDI是便宜的，但迅速与异氰酸酯反应。除了选择第II类TDI用于次级涂层，基团贡献理论（利用基团各部分的特性和贡献）教导异氰酸酯中的芳基对次级涂层中的高Tg和高模量有贡献，这是为什么次级涂料优选使用芳族异氰酸酯的技术原因。
BHT食品级：抗氧化剂清除自由基{这是重要的，因为HEA（受甲基对苯二酚抑制）可以自聚合}；因此，合成化学家设计合成方法以在HEA前的反应混合物中具有BHT。清除反应还需要氧存在——众所周知，正常环境空气中的氧一般对此目的足够。
2-HEA（丙烯酸2-羟基乙酯）是一种简单的丙烯酸酯，历史上在配制光纤用可辐射固化涂料中其产生了非常好的固化速率。已知HBA（丙烯酸羟基丁酯）或HPA（丙烯酸羟基乙酯）在合成中没有反应性。
初级涂料配方设计师和次级涂料配方设计师在他们配制时都知道以下情况：当次级涂层固化时，无论初级涂层已经固化或处在固化处理中，次级涂层的聚合造成该层收缩，并且次级涂层的收缩都会对初级涂层产生压力。应力松弛是在次级涂料聚合时次级涂料收缩造成的初级涂层上的应力解除的度量。为了该收缩的迅速解除，超级涂料的次级涂层的聚合温度必须高于Tg。在配制光纤用可辐射固化超级涂料中，假设初级和次级涂层的聚合温度都远远高于它们的Tg。如果聚合温度低于Tg，则应力松弛不那么迅速。如果应力松弛不及时出现，则光纤上的应力可能导致不可接受的衰减。
湿压湿工艺仅对额外的应力松弛有潜能，因为在出现任何聚合前用两种液体涂覆纤维，并且两种液体潜在地都比纤维凉，于是会发生同时聚合并有双重聚合热生成，以致固化发生，涂层间的温度分布是不均匀的。而且，配方设计师必须知道以下事实，聚合同时发生，交联密度的差异也是一个巨大的因素，因为初级涂料比次级涂层的交联密度小得多。
在光纤制造领域，众所周知的是光纤制缆工人（cabler）期望在成缆工艺中进一步操作光纤前光纤处于松弛状态。
因此，所有配方设计师必须知道使应力松弛问题最小化是关键的，否则成缆操作将花费较长，因为在将涂料涂覆于光纤上以把将光纤制成光缆后制缆工人必须等待较长以使更大的应力松弛出现。已知的是，如果配方设计师错配，这样初级涂层和次级涂层无法适当并及时松弛，对于成缆光纤来说不超过你未实现最大可接受衰减增加是非常非常困难的。
为了提高应力松弛，配方设计师在次级涂料中选择更柔韧的材料；然而，这些柔韧的材料以这种方式选择，即额外的柔韧性不消极地妨碍高Tg和高强度的目标物理性能。
实施例1－4
这些实施例说明配方设计师Alpha的超级涂料的候选初级涂层用候选配方
Figure BDA0000443048390000431
实施例1PB1-1PB4
这些实施例说明配方设计师Beta的超级涂料的初级涂层用候选配方
Figure BDA0000443048390000441
实施例1PC1到1PC4
这些实施例说明配方设计师Gamma的超级涂料的初级涂层用候选配方
实施例2SA1－2SA5说明配方设计师Episilon的次级涂层用候选配方
Figure BDA0000443048390000461
实施例2SB1-2SB4：这些实施例说明配方设计师Zeta的超级涂料的次级涂层用候选配方
Figure BDA0000443048390000471
Figure BDA0000443048390000472
多层膜压延分析结果说明最相容的潜在组合是：
1PA2和2SA4
1PA2和2SB3
1PB3和2SA4
1PB3和2SB3
1PC1和2SA4
1PC1和2SB3
1PD5和2SA4
1PD5和2SB3
然后，在拉丝塔模拟器上运行这些组合。
发现某些组合在约750m/分和约2,100m/分之间的一些线速，而非所有线速下实现超级涂料的性能。
发现以下这些组合在所有的线速下都是超级涂料：
其中，在固化前，初级涂层的组合物选自实施例1PA2、1PB3、1PC1的配方；和
其中，在固化前，次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3的配方。
实施例2
光纤制造商希望通过将它们的至少一部分固化灯转换为LED灯来节省能源成本。它们决定通过将它们固化初级涂料的灯改变为LED灯来开始该转换。它们目前的初级涂料是实施例1PB3（来自实施例1）。
此单模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲。
步骤一：
报道此网络中使用的单模光纤要求的微弯曲灵敏度是：
在1310nm和-60℃下，小于约0.02dB/Km；
在1550nm和-60℃下，小于约0.03dB/Km；以及
在1625nm和-60℃下，小于约0.05dB/Km。
步骤二
此单模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲
通过湿压干方式涂覆可辐射固化的可辐射固化超级涂料。
用于初级涂料的固化灯类型是：光纤制造商需要使用在395nm具有至少4W/cm2功率的任何LED灯来工作的灵活性。对此实施例来说，选择的LED灯是在395nm具有8W/cm2峰值辐射的LED装置。这类LED灯可以以RX Fireline LED装置购自Phoseon。
固化灯的数量是：在初级涂料区域为1至3，
用于次级涂料的这类固化灯是：600w/10英寸D灯
固化灯的数量是：在次级涂料区域为3
涂覆超级涂料的线速为约1300m/分钟。
Figure BDA0000443048390000491
Figure BDA0000443048390000501
因此，本申请请求保护的发明的第四个方面是涂有超级涂料的单模光纤，其中所述超级涂料包括，
初级涂层和次级涂层；
其中，在固化前，初级涂层的组合物选自实施例1PA2、1PB3、1PC1、2Alpha、2Beta的配方；和
其中，在固化前，次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3和5SA1的配方。
实施例3
光纤制造商希望向它们的单模光纤上涂覆可辐射固化的超级涂料。此单模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲。
步骤一：
报道此网络中使用的单模光纤要求的微弯曲灵敏度是：
在1310nm和-60℃下，小于约0.02dB/Km；
在1550nm和-60℃下，小于约0.06dB/Km；以及
在1625nm和-60℃下，小于约0.09dB/Km。
步骤二
此单模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲
通过湿压湿方式涂覆可辐射固化的可辐射固化超级涂料。
次级涂料是着色的次级涂料，其中将透明的次级基础涂料按顺序与颜色浓缩液（Color Concentrate）混合。
固化灯类型为：与Fusion D灯相似的、具有金属卤化物光谱的专利灯（ProprietaryLamps）
固化灯的数量是：3盏灯/20英寸。
涂覆超级涂料的线速为约1700米/分钟。
步骤三
步骤三——配制超级涂料
基于可用的信息，选择低聚物以及光引发剂、抗氧化剂、两种稀释剂单体及其他添加剂用于初级涂层。基于现有的配制透明次级涂料的信息，选择低聚物掺合物以及光引发剂、抗氧化剂、两种稀释剂单体及其他添加剂用于次级涂层。在在线混合（in-line mixing）的过程中配制着色剂加入透明的次级涂料中。除了在以1625米/分钟运转的拉丝塔模拟器上操作初级涂料和次级涂料外，使用多层膜压延测试方法来制造由初级涂层以及透明次级涂层的外涂层组成的超级涂料膜。从基底上去掉该膜，并测试超级涂料中该膜的性能。
除了使用多层膜压延测试方法来制造由初级涂层和透明次级涂层的外涂层组成的超级涂料膜外，多层膜压延由初级涂层和由透明次级涂料和着色剂制成的着色次级涂层组成。
Figure BDA0000443048390000521
Figure BDA0000443048390000531
Figure BDA0000443048390000532
实施例3续∴
Oligomer M3∴是一种低聚物。制造Oligomer M3混合的组分包括以下组分：
Oligomer M3∴
材料说明 重量%
ll型TDI 21.26
食品级BHT 0.05
2-HEA 14.18
二月桂酸二丁锡 0.05
Pluracol P1010 64.46
总计（由于有效数字的四舍五入可能是+/-0.10重量％） 100.00
Figure BDA0000443048390000541
实施例4
光纤制造商希望向它们的多模光纤上涂覆可辐射固化的超级涂料。多模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲。
步骤一：
到撰写此文件为止，此网络中使用的单模光纤的要求微弯曲灵敏度在850nm和1300nm处仍然在研究中。将对微弯曲灵敏度测试的细节进行更多研究。
步骤二
多模光纤是最现代的种类，能抗微弯曲
在初级涂料上通过湿压湿方式涂覆可辐射固化的次级涂料。
涂覆初级涂层料和次级涂料的线速为约200米/分钟。
次级涂料是透明的次级涂料。
固化灯的类型是：600w/D灯。
固化灯的数量是：在初级涂料区域3，次级涂料区域3
步骤3
基于现有制造多模光纤涂料的信息，选择低聚物以及光引发剂、抗氧化剂、两种稀释剂单体及其他添加剂用于初级涂层。基于现有配制多模光纤涂料用透明次级涂料的信息，选择低聚物掺合物以及光引发剂、抗氧化剂、两种稀释剂单体及其他添加剂用于次级涂层。
实施例4PD1－4PD5
这些实施例说明配方设计师Delta的用于初级涂层的配方
Figure BDA0000443048390000561
本申请请求保护的发明的第五方面是涂有包括初级涂层和次级涂层的可辐射固化涂料的多模光纤
其中，在固化前，初级涂层的组合物选自实施例4PD5的配方；和
其中，在固化前，次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3的配方。
实施例5用存在的超级涂料次级涂料配制此超级涂料次级涂料以满足客户的需要，要求其具有较高的折射率以使它们能够使用已安装的设备从而确定它们完成的涂层纤维的同心度。对早期涂料改变如下：
a）包括使用约10%含量的SR-601，
b）使用稍多的TPO，从0.5%至0.75%，
c）稍多的Chivacure184，从2%至2.5%，
d）消除IBOA和SR-306，由约15%的PEA替代。
Figure BDA0000443048390000571
Oligomer M3∴是一种低聚物。制造Oligomer M3混合的组分包括以下组分：
Oligomer M3∴
材料说明 重量%
II型TDI 21.26
食品级BHT 0.05
2-HEA 14.18
二月桂酸二丁锡 0.05
Pluracol P1010 64.46
总计（由于有效数字的四舍五入可能是+/-0.10重量％） 100.00
实施例6
这说明了每一个列举的超级涂料中的初级涂料和次级涂料的组合。
本发明中提到的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，通过引用***本文，就像每篇参考文献单独地并具体地通过引用***本文以及以整体方式并入本文一样。
除非本文另有指明，或与上下文明显矛盾，描述本发明的上下文中(尤其在权利要求书的上下文中)使用的术语“一个”、“一种”和“所述”以及类似提法应当被理解为既包括单数又包括复数。除非另有声明，术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被理解为开放术语（即意指“包括，但不限于”）。除非本文另有指明，本文中数值范围的叙述仅仅用作该范围内每个单独的值的速记方法，并且每个单独的值被包括进说明书，就像它们被单独列在说明书中一样。本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序来进行，除非本文另有指明，或与上下文明显矛盾。除非另有指明，本文提供的任何及所有例子，或者示例性的语言（例如，“诸如”）仅用来更好地阐述本发明，而非对发明范围加以限制。说明书中任何语句都不应被解释为：表示对本发明的实施来说必要的、不要求保护的要素。
本文中描述了本发明的优选实施方式，其包括发明人已知用来实施本发明的最佳方式。当然，在阅读前述说明书的基础上，对这些优选实施方式中的改动对于本领域普通技术人员来说将是明显的。本发明的发明人预见了本领域技术人员合适地采用此类改动，并且发明人预期本发明可以以除了本文具体描述的方式之外的方式被实现。因此，只要适用法律允许，本发明包括对所附权利要求中提到的主题进行的所有改动和等同物。此外，所有可能的变化中，上面提到的要素的任何组合都被包括进本发明，除非本文另有指明，或与上下文明显矛盾。

Claims (1)

1.一种涂有可辐射固化涂料的多模光纤，包括初级涂层和次级涂层，
其中，在固化前初级涂层的组合物选自实施例4PD5的配方；并且
其中，在固化前次级涂层的组合物选自实施例2SA4和2SB3和3SA1和5SA1的配方。
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