DE60030515T2

DE60030515T2 - Strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung für optische Fasern und damit beschichtete optische Fasern

Info

Publication number: DE60030515T2
Application number: DE60030515T
Authority: DE
Inventors: Igor V. Hickory Khudyakov; Bob J. Lenoir Overton; Michael Hickory Purvis
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-06-10
Also published as: JP3953262B2; EP1077205B1; EP1077205A3; EP1077205A2; DE60030515D1; US6171698B1; JP2001130929A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schutzbeschichtungszusammensetzungen für optische Glasfasern und optische Glasfasern mit aus solchen Beschichtungszusammensetzungen gebildeten Überzügen. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine strahlungshärtbare flüssige, primäre Schutzbeschichtungszusammensetzung für optische Glasfasern, wobei die Zusammensetzung eine Mischung einer strahlungshärtbaren flüssigen Grundzusammensetzung und einen hydrolysierten Haftvermittler umfasst, die zur Erreichung guter Adhäsions- und Festigkeitseigenschaften formuliert ist, und damit beschichtete optische Glasfasern.
Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
Die WO 90/06289 bezieht sich auf eine flüssige strahlungsgehärtete Beschichtungszusammensetzung für Glasoberflächen, insbesondere optische Glasfasern, die enthält:

a) Diethylen-ungesättigtes Polyurethan,
b) Ethylen-ungesättigtes Monomer,
c) Photoinitiator und
d) ein Alkoxysilan als Haftvermittler.

Die EP 0 243 802 bezieht sich auf ein Harzbeschichtungsmaterial für optische Fasern, welches ein Silikon-Urethan(Meth)acrylat umfasst.
Seit nunmehr vielen Jahren werden aus gezogenem Glas hergestellte optische Fasern als verlässliches Übertragungsmedium in Telekommunikationsleitungen bzw. -kabeln verwendet. Glasfasern werden weithin verwendet, da sie die Fähigkeit besitzen, große Mengen an Information über große Distanzen zu transportieren. Glasfasern sind aufgrund der intrinsischen Stärke in einer Größenordnung von 3 × 10⁹ N/m² des die Faser bildenden Glases von Natur aus stabil (vgl. „Optical Fibers for Transmission", J. E. Midwinter, 1979, John Wiley und Söhne). Der Erhalt dieser Stabilität hängt zu großen Teilen von der Anwendungsumgebung, die die optische Faser umgibt, ab. Wenn zum Beispiel die optische Faser einer abrasiven bzw. abschleifenden Umgebung ausgesetzt ist, so verursacht der Abrieb, selbst mit Teilchen einer Größe im Mikronbereich, mikroskopische Vertiefungen in der Glasoberfläche. Diese Vertiefungen verbreiten sich durch das Glas und verursachen letztendlich eine Fraktur bzw. den Bruch der Glasfaser. Optische Glasfasern können ihre Stabilität auch aufgrund des Kontakts mit Feuchtigkeit und Ionen in Lösung verlieren. Es ist wohl bekannt, dass die Hydrolyse der Oberflächenbindungen in Silikatglas in Gegenwart von Natriumionen enthaltendem Wasser schnell vor sich geht. Die Hydrolyse der Oberflächenbindungen verursacht eine signifikante Stabilitätsverschlechterung.
Um die Integrität und Stabilität von optischen Glasfasern vor durch die Umwelt verursachter Zersetzung bzw. Degradation zu schützen, sind eine oder mehrere polymere Schutzbeschichtungen auf die äußere Oberfläche solcher optischer Fasern aufgetragen worden, wie zum Beispiel eine Umhüllung bzw. ein Überzug, kurz nachdem die optischen Fasern aus einer Glasvorform gezogen wurden. Ein Zweck der Beschichtungen ist der Schutz der Oberfläche der optischen Faser vor typischerweise durch nachfolgende Handhabung und Gebrauch verursachten mechanischen Kratzern und Abrieb. Ein weiterer Zweck der Überzüge ist der Schutz des Glases vor dem Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit und Ionen in Lösung. Der Überzug bzw. die Überzüge können auch einen gewissen Einfluss auf die optischen Eigen schaften der Faser haben, da die Faser physikalisch auf externe mechanische Kräfte und Temperatur reagiert.
Die auf die optische Faser aufgetragenen Beschichtungszusammensetzungen sind typischerweise flüssige strahlungshärtbare Zusammensetzungen. Typischerweise werden die Beschichtungszusammensetzungen auf der optischen Faser durch Aussetzen der Beschichtungszusammensetzung gegenüber Ultraviolettstrahlung, einem Elektronenstrahl („electron beam radiation") oder ionisierender Strahlung für eine zur effektiven Härtung als angemessen erachtete vorbestimmte Zeitdauer gehärtet.
Es ist wichtig, dass die gehärtete Beschichtung gut auf der Glasumhüllung haftet, da sonst die gehärtete Beschichtung bzw. der Überzug eine Tendenz aufweist, von der optischen Faser zu delaminieren. Die Delaminierung des Überzugs von der Glasfaser ist nicht erwünscht, da die Schutzfunktion der Beschichtung verloren geht. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Adhärenzeigenschaften einer Beschichtung typischerweise durch Messen der Kraft zur Ablösung der Beschichtung von einer Testoberfläche, wie zum Beispiel einer Glasplatte, auf der sie aufgetragen wurde, bestimmt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vergleichsweise kostengünstige strahlungshärtbare flüssige Beschichtungszusammensetzung zur Auftragung auf eine optische Glasfaser zu liefern, die gute Adhäsiveigenschaften zum Glas der optischen Faser und gute mechanische Eigenschaften aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Glasfaser mit einer strahlungsgehärteten Primärbeschichtung bzw. einem Primärüberzug, die bzw. der zumindest einen Teil ihrer Oberfläche bedeckt, zu liefern, wobei die Primärbeschichtung gute Adhäsiveigenschaften auf der Oberfläche der optischen Glasfaser, die sie bedeckt, und geeignete mechanische Eigenschaften zum Schutz der optischen Faser aufweist.
Diese Aufgaben werden erfüllt, zumindest teilweise durch die Bereitstellung einer strahlungshärtbaren flüssigen Beschichtungszusammensetzung zur Bildung einer Primärbeschichtung auf einer optischen Glasfaser, wobei die Zusammensetzung umfasst: eine strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung, die einen polymeren Überzug bilden kann und eine hydrolysierte Haftvermittlermischung aus N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, Isocyanatopropyltriethoxysilan und gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat, worin der hydrolysierte Haftvermittler ein Gemisch von bis zu 1,5 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzung umfasst.
Diese Aufgaben werden erfüllt, zumindest teilweise durch die Bereitstellung einer optischen Glasfaser, bei der zumindest ein Teil ihrer Oberfläche beschichtet ist mit einem strahlungsgehärteten Überzug, gebildet durch Auftragen einer strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung, die eine flüssige strahlungshärtbare Grundzusammensetzung, die einen polymeren Überzug bilden kann, und eine hydrolysierte Haftvermittlermischung umfasst, und Bestrahlung der strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung mit einer geeigneten Intensität, Wellenlänge und Dauer, um die Härtung der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung zu verursachen. Die hydrolysierte Haftvermittlermischung wird durch Vermischen von N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-beta-(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, Isocyanatopropyltriethoxysilan und gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat und Unterwerfen der Haftvermittlermischung einem Hydrolyse-Behandlungs-verfahren vor seiner Zugabe zur flüssigen strahlungshärtbaren Grundzusammensetzung gebildet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Beschichtungszusammensetzung befinden sich in den Unteransprüchen 2–10 im Anhang.
Weitere Gegenstände und Vorteile werden dem Fachmann beim Lesen der detaillierten Beschreibung in Anbetracht der im Folgenden gezeigten Zeichnung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die nicht maßstabsgerechte Zeichnung ist 1, die einen schematischen Querschnitt einer optischen Faser mit zwei darauf angebrachten Schutzüberzügen darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Typische Telekommunikationselemente umfassen ein ausgedehntes Transmissionsmedium, wie zum Beispiel einen metallischen Draht oder eine optische Faser. In 1 ist ein typisches Transmissionsmedium in Form einer optischen Faser 10 gezeigt. Die typische optische Faser 10 wird durch einen Glaskern 12, der von einem Glasumhüllung 14 umgeben ist, gebildet. Die Glasumhüllung 14 der optischen Faser 10 ist gewöhnlicherweise von einer oder mehreren polymeren Schutzüberzügen umgeben. Zum Beispiel wird, wie in 1 gezeigt, ein innerer polymerer Schutzüberzug 16 auf die Umhüllung 14 aufgetragen und ein äußerer polymerer Überzug 18 auf dem inneren Überzug 16 aufgetragen. Der innere Schutzüberzug 16 und der äußere Schutzüberzug 18 können auch als innerer primärer und äußerer primärer Überzug oder als primärer und sekundärer Überzug bezeichnet werden. Der innere Überzug 16 wird gewöhnlich durch Auftragen einer strahlungshärtbaren (polymerisierbaren) flüs sigen Zusammensetzung auf die Umhüllung 14 erhalten. Solche flüssigen Zusammensetzungen enthalten typischerweise strahlungshärtbare oligomere Komponenten mit ethylenischungesättigten funktionellen Gruppen, wie zum Beispiel Acrylat- oder Methacrylatgruppen. Andere Komponenten können in die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung, die zur Bildung eines Polymerüberzugs auf der optischen Glasfaser geeignet ist, mit eingeschlossen werden; diese umfassen reaktive Verdünnungsmittel, Photoinitiatoren und Verlaufmittel oder Controller. Die flüssige Zusammensetzung wird normalerweise mittels Durchgang der optischen Faser durch eine erste Düse oder ein Beschichtungsauftragegerät unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten und daher hier nicht beschriebenen Techniken aufgetragen. Wenn die flüssige Zusammensetzung auf der Umhüllung 14 aufgetragen worden ist, kann die flüssige Zusammensetzung durch Bestrahlung, wie zum Beispiel Ultraviolettstrahlung, Elektronenstrahlung oder ionisierende Strahlung gehärtet werden, um die Härtung (Polymerisation) davon zu initiieren. Am gewöhnlichsten ist die Verwendung von Ultraviolettstrahlung. Das Auftragen und Härten der flüssigen Zusammensetzung, um den inneren Überzug 16 zu bilden, wird typischerweise gefolgt von der Auftragung und Härtung einer strahlungshärtbaren flüssigen Zusammensetzung mit geeigneten Komponenten zur Bildung des äußeren oder sekundären Überzugs 18. Diese Abfolge ist als „nass-auf-trocken"-Auftragen („wet-on-dry application") des äußeren Überzugs 18 bekannt. Alternativ kann das Auftragen der flüssigen Zusammensetzung, die den inneren Überzug 16 bildet, direkt vom Auftragen der flüssigen Zusammensetzung, die den äußeren Überzug 18 bildet, vor dem Aussetzen gegenüber der Härtungsstrahlung gefolgt werden. Dies ist im Stand der Technik als „nass-auf-nass"-Auftragen („wet-on-wet application") bekannt. Jede dieser Auftragungstechniken ist im Stand der Technik bekannt. Die nachfolgenden Beispiele für primäre oder innere Überzugszusammensetzungen sollen die vorliegende Erfindung beschreiben, jedoch die Ansprüche oder einen beliebigen anderen Teil der Beschreibung in keiner Weise einschränken.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Eine flüssige, strahlungshärtbare, zur Bildung eines primären polymeren Überzugs auf einer optischen Glasfaser geeignete Beschichtung wurde in Teilen hergestellt durch Zusammengeben und Vermischen von: 11,99 Gew.-% ODA-N (UCB Chemicals, eine aus linearen Acrylatestern mit acht und zehn Kohlenstoffatomen bestehende Mischung aus monofunktionellen Monomeren), 59 Gew.-% Ebecryl^TM 230 (UCB Chemicals), welches ein aliphatisches Urethandiacrylat von vergleichsweise hohem Molekulargewicht (etwa 5.000) darstellt, 23 Gew.-% CN966J75, welches ein Urethanacrylat-Isobornylacrylat-Oligomer-Gemisch, hergestellt von Sartomer, ist, 1,5 Gew.-% 2-Ethylhexylacrylat, 4,5 Gew.-% Darocur 4265, welches ein Photoinitiator, hergestellt von Ciba, ist und 0,01 Gew.-% FC 740, welches ein fluoraliphatischer Polymerester, der schwere aromatische Lösungsmittel wie Naptha und Napthalen enthält, hergestellt von 3M Company, ist.
Drei Filme wurden aus der flüssigen Grundzusammensetzung hergestellt. Jeder Film wurde durch Entlangziehen bzw. Herunterziehen („draw down") der flüssigen Zusammensetzung auf einer 20 mal 20 cm polierten Glasplatte mit 0,005 Byrd („with 0.005 Byrd") hergestellt. Die auf den Glasplatten ausgezogenen Filme wurden mittels Durchgang der Glasplatten durch ein Fusion-Transportsystem („Fusion conveyor system") mit einer Fusion-D-Birne mit einer Applikationsdosis von 1,0 J/cm² in einer inerten Atmosphäre gehärtet. Die gehärteten Filme wurden in lichtfreier Umgebung bei Raumtemperatur und 50 Prozent relativer Feuchtigkeit sieben Tage vor dem Testen konditioniert. Nach der Konditionierungsphase wurden drei Testproben von je der Glasplatte abgeschnitten. Jede Testprobe wurde durch Anlegen eines 1,25 Inch (3,18 cm) breiten Lineals auf einem Teil des gehärteten Films, der einheitlich und frei von Defekten erschien, erhalten. Um die Effekte durch kleinere Probendefekte zu minimieren, wurde jede Testprobe parallel zu der Richtung, in der das Entlangziehen des Films ausgeführt wurde, abgeschnitten. Ein Sechs-Inch-Schnitt (15,24 cm) auf beiden Seiten des Lineals wurde mit einer Rasierklinge angebracht, indem die Klinge fest gegen die Seiten des Lineals gedrückt wurde, und vollständig durch den Film auf die Glasplatte geschnitten wurde. Die Kanten der Proben wurden auf Risse oder Kerben untersucht. Streifen, die eine solche Beschädigung aufwiesen, wurden nicht verwendet. Ein 1,25 Inch (3,18 cm) breites Stück Klebeband wurde längs des Streifens angebracht, um dem Film vor dem Zerreißen zu bewahren, wenn sich der Film während des Adhäsionstests ablöste.
Der Adhäsionstest wurde mit dem kalibrierten Universaltestgerät „Instron Model 4201" ausgeführt. Die Geschwindigkeit des Kreuzkopfes wurde auf 10,00 Inch pro Minute (254 mm pro Minute) eingestellt. Ein Bindeclip („binder clip") wurde längs eines Stahldrahtes angebracht, der durch die Scheibe bzw. Trommel eines Reibungskoeffizienten-(COF)-Testgeräts lief. Das freie Ende des Stahldrahtes wurde in der oberen Klemmbacke („jaw") des Instron-Testgeräts festgeklemmt. Das Ende jedes Teststreifens wurde auf etwa 1 Inch (2,54 cm) abgelöst. Die Glasplatte wurde auf dem COF-Trägertisch platziert, wobei das abgelöste Ende der Probe von der Scheibe bzw. Trommel wegzeigte. Der Bindeclip wurde am abgelösten Ende der Probe angebracht. Das Instron-Testgerät ließ man am Bindeclip ziehen. Die Daten der Abziehkraft („peel force") wurden mittels Computersoftware gesammelt. Die durchschnittliche Abziehkraft für die neun Teststreifen der flüssigen gehärteten Grundzusammensetzung betrug etwa 0,16 N +/– 0,03 N. Der Grundüberzug hatte eine Auslenkung bis zum Reißen von 80 Prozent, einen Absolutwert („modulus") im Bereich von etwa 1,2 und eine Glasübergangstemperatur (T_g) von etwa –10°C.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Eine strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung zur Bereitstellung eines Primärüberzugs auf einer optischen Glasfaser wurde hergestellt. Dazu wurde zunächst der Haftvermittler N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, geliefert von ShinEtsu unter der Produktbezeichnung KBM-602, einem Hydrolyseverfahren unterworfen. N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan besitzt die folgende Formel:
Das Hydrolyseverfahren wurde in einfacher Weise durch Beschicken eines Kolbens mit dem Haftvermittler und Rühren des Haftvermittlers mit einem Magnetrührer für etwa 48 Stunden ausgeführt. Der Kolben wurde periodisch in relativ warmer feuchter Luft (Raumtemperatur, 60–80 Prozent relative Feuchtigkeit) geöffnet. Der Inhalt des Kolbens wurde bewegt, um eine gute Vermischung der warmen feuchten Luft mit dem Haftvermittler sicherzustellen. (Alternativ oder zusätzlich konnten etwa 0,25 Gramm verdünnte Essigsäure (pH etwa 5) zu etwa 80 Gramm Haftvermittler zur Begünstigung der Hydrolyse zugegeben werden.) Am Ende des Hydrolyseverfahrens wurde der hydrolysierte Haftvermittler der flüssigen strahlungshärtbaren Grundzusammensetzung von Beispiel 1 in einem Verhältnis von 6 Gramm pro 40 Gramm der flüssigen Grundzusammensetzung zugegeben, um eine Zusammensetzung, die 1,5 Gew.-% des hydrolysierten N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan zu erzielen. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde ent langgezogen und in derselben Weise wie obenstehend in Beispiel 1 beschrieben getestet. Die durchschnittliche Abziehkraft für die neun Teststreifen, die aus dieser Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurden, betrug etwa 0,8 N. Der entstehende Überzug hatte eine Auslenkung bis zum Reißen von etwa 80 Prozent, einen Absolutwert in der Größenordnung von etwa 1,2 und einen T_g-Wert von etwa –10°C, welcher mit dem Wert des aus der flüssigen Grundzusammensetzung gebildeten Überzugs übereinstimmt. Dieser hydrolysierte Haftvermittler lieferte einen Überzug mit marginal besserer Adhäsion als der Adhäsion des Überzugs, der aus der in Beispiel 1 beschriebenen flüssigen Gruppenzusammensetzung erhalten worden war.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)
Eine weitere Beschichtungszusammensetzung wurde hergestellt durch Hinzufügen von 6 Gramm N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, einem Haftvermittler, der geliefert wurde von ShinEtsu unter der Produktbezeichnung KBM-603, und dem Hydrolyseverfahren gemäß Beispiel 2 unterworfen worden war, zu jeweils 40 Gramm der flüssigen Grundzusammensetzung aus Beispiel 1, um eine Beschichtungszusammensetzung, die 1,5 Gew.-% hydrolysierten N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan-Haftvermittler enthielt, zu erzielen. N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan besitzt die folgende Formel: H₂NC₂H₄NHC₃H₆Si(OCH₃)₃
Diese Zusammensetzung wurde entlanggezogen und in derselben Weise wie oben für Beispiel 1 beschrieben getestet. Die durchschnittliche Abziehkraft für die neun Teststreifen, die aus dieser Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurden, betrug etwa 0,49 N. Der entstehende Überzug hatte eine Aus lenkung bis zum Reißen von etwa 80 Prozent, einen Absolutwert in der Größenordnung von etwa 1,2 und einen T_g-Wert von etwa –10°C. Dieser hydrolysierte Haftvermittler lieferte einen Überzug mit einer Adhäsion, die besser als die Adhäsion des hydrolysierten Haftvermittlers aus Beispiel 2 und besser als die der flüssigen Grundzusammensetzung gemäß Beispiel 1 war. Die physikalischen Eigenschaften dieses Überzugs waren in etwa dieselben, wie diejenigen physikalischen Eigenschaften der Grundbeschichtung aus Beispiel 1.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)
6 Gramm N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan-Haftvermittler, geliefert von ShinEtsu unter der Produktbezeichnung KBM-5103, wurden ebenfalls dem Hydrolyseverfahren gemäß Beispiel 2 unterworfen, und zu jeweils 40 Gramm der flüssigen Grundbeschichtungszusammensetzung aus Beispiel 1 gegeben, um eine Beschichtungszusammensetzung, die 1,5 Gew.-% hydrolysierten gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat-Haftvermittler enthielt, zu erzielen. Gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat besitzt die folgende Formel: CH₂=CHCOO(CH₂)₃Si(OCH₃)₃
Diese primäre Beschichtungszusammensetzung wurde entlanggezogen und in derselben Weise wie oben für Beispiel 1 beschreiben getestet. Die durchschnittliche Abziehkraft für die neun Teststreifen, die aus dieser Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurden, betrug etwa 0,16 N. Der entstehende Überzug hatte eine Auslenkung bis zum Reißen von etwa 80 Prozent, einen Absolutwert in der Größenordnung von etwa 1,2 und einen T_g-Wert von etwa –10°C. Der hydrolysierte gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat-Haftvermittler lieferte einen Überzug von etwa derselben Adhäsion wie derjenigen der Grund beschichtungszusammensetzung aus Beispiel 1. Die physikalischen Eigenschaften dieses Überzugs waren in etwa dieselben wie die physikalischen Eigenschaften des Grundüberzugs aus Beispiel 1.
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)
6 Gramm Isocyanatopropyltriethoxysilan-Haftvermittler, geliefert von United Chemical Technologies unter der Produktbezeichnung UCT 7840KG, wurden dem Hydrolyseverfahren gemäß Beispiel 2 unterworfen, und zu jeweils 40 Gramm der flüssigen Grundzusammensetzung aus Beispiel 1 gegeben, um eine Beschichtungszusammensetzung, die 1,5 Gew.-% hydrolysierten Isocyanatopropyltriethoxysilan-Haftvermittler enthielt, zu erzielen. Isocyanatopropyltriethoxysilan besitzt die folgende Formel: OCNCH₂CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃
Diese Zusammensetzung wurde entlanggezogen und in derselben Weise wie oben für Beispiel 1 beschreiben getestet. Die durchschnittliche Abziehkraft für die neun Teststreifen, die aus dieser Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurden, betrug etwa 3,44 N. Der entstehende Überzug hatte eine Auslenkung bis zum Reißen von etwa 80 Prozent, einen Absolutwert in der Größenordnung von etwa 1,2 und einen T_g-Wert von etwa –10°C, welches derselbe Wert wie bei dem Überzug, der aus der Grundzusammensetzung gebildet wird und den Überzügen, die in den anderen Beispielen obenstehend beschrieben sind, ist. Der hydrolysierte Isocyanatopropyltriethoxysilan-Haftvermittler lieferte eine Beschichtung deutlich besserer Adhäsion als diejenige der anderen Überzugsbeispiele und dem Überzug, der aus der flüssigen Grundzusammensetzung aus Beispiel 1 erhalten wurde.
Beispiel 6 (erfindungsgemäß)
Eine Haftvermittlermischung, gebildet durch gleiche Mengen an Gewichtsteilen N-beta(aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan (KBM-602), N-beta(aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan (KBM-603), Isocyanatopropyltriethoxysilan (UCT 7840KG) und gamma(Trimethoxysilyl)propylacrylat (KBM-5103) wurde mit einem Magnetrührer in einem Kolben für etwa 48 Stunden gerührt. In periodischen Abständen, etwa alle 5 Stunden, wurde der Kolben in warmer feuchter Luft (Raumtemperatur, relative Feuchtigkeit von etwa 60 bis 80 Prozent) geöffnet und bewegt, um die warme feuchte Luft mit der Haftvermittlermischung gut zu vermischen. Verdünnte Essigsäure (pH etwa 5) wurde der Haftvermittlermischung in einem Verhältnis von etwa 0,25 Gramm pro 80 Gramm Haftvermittlermischung zugefügt, um die Hydrolyse weiter zu erleichtern. Am Ende des 48-stündigen Hydrolyseverfahrens wurde die hydrolysierte Haftvermittlermischung zur flüssigen Grundzusammensetzung aus Beispiel 1 in einem Verhältnis von 6 Gramm, hinzugefügt zu je 40 Gramm der flüssigen Grundzusammensetzung, hinzugegeben. Die entstehende Beschichtungszusammensetzung enthielt etwa 1,5 Gew.-% hydrolysierte Haftvermittlermischung. Diese Beschichtungszusammensetzung wurde entlanggezogen und in derselben Weise wie oben in Beispiel 1 beschrieben getestet. Die durchschnittliche Ablösekraft für die neun Teststreifen, die aus dieser Zusammensetzung hergestellt wurden, betrug etwa 4,59 N +/– 0,55 N. Der entstehende Überzug hatte eine Auslenkung bis zum Reißen von etwa 80 Prozent, einen Absolutwert in der Größenordnung von etwa 1,2 und einen T_g-Wert von etwa –10°C, welches derselbe Wert ist, wie bei dem aus der Grundzusammensetzung gebildeten Überzug. Dieser hydrolysierte Haftvermittler lieferte einen Überzug mit deutlich besserer Adhäsion als der Adhäsion sämtlicher in den obenstehenden Beispielen beschriebenen Überzüge.
Zusammenfassend liefert die vorliegende Erfindung eine relativ kostengünstige flüssige strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung zum Auftragen auf eine optische Glasfaser, die gute adhäsive Eigenschaften auf dem Glas der optischen Faser und gute mechanische Eigenschaften besitzt. Diese Erfindung wurde hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen, die in Einzelheiten dargelegt sind, beschrieben; es sollte jedoch verstanden werden, dass diese nur der Veranschaulichung dienen sollen. Es sollte durch den Fachmann verstanden werden, dass Abweichungen von den nachfolgenden Ansprüchen möglich sind, ohne den Gültigkeitsbereich der Erfindung zu verlassen. Demnach werden solche Variationen und Modifikationen der offenbarten Materie als im Bereich und Gültigkeitsbereich der Erfindung und der nachfolgenden Ansprüche betrachtet.

Claims

Strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung zur Erzeugung eines primären polymeren Überzugs 16 auf einer optischen Glasfaser, wobei die Zusammensetzung ein Gemisch umfasst aus: einer strahlungshärtbaren flüssigen Grundzusammensetzung, die einen polymeren Überzug 16, 18 bilden kann; und einem hydrolysierten Haftvermittler, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrolysierte Haftvermittler ein Gemisch umfassend N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, Isocyanatopropyltriethoxysilan und gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat ist, worin der hydrolysierten Haftvermittler ein Gemisch von bis zu 1,5 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzung umfasst.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung ein aliphatisches Urethan-Diacrylatoligomer enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung einen Isobornylacrylatoligomeren einschließt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung ein Gemisch von monofunktionellen Monomeren, bestehend aus linearen Acrylatestern mit 8 und 10 Kohlenstoffatomen.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung 2-Ethylhexylacrylat enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung einen Photoinitiator enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung einen fluoraliphatischen Polymerester mit schweren aromatischen Lösungsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naphtha und Naphthalin enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung ein aliphatisches Urethandiacrylatoligomer, Isobornylacrylatoligomer, ein Gemisch von monofunktionellen Monomeren, bestehend aus linearen Acrylatestern mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen, 2-Ethylhexylacrylat, einen Photoinitiator und einen fluoraliphatischen Polymerester mit schweren aromatischen Lösungsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naphtha und Naphthalin umfasst.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das hydrolysierte Haftvermittlergemisch im Wesentlichen gleiche Gewichtsteile von N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, Isocyanatpropyltriethoxysilan und gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat umfasst.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die strahlungshärtbare flüssige Grundzusammensetzung ein aliphatisches Urethanacrylatoligomer, Isobornylacrylatoligomer, 2-Ethylhexylacrylat, ein Gemisch von monofunktionellen Monomeren, bestehend aus linearen Acrylatestern mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Photoinitiator und einen fluoraliphatischen Polymerester mit schweren aromatischen Lösungsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naphtha und Naphthalin umfasst, worin das hydrolysierte Haftvermittlergemisch im Wesentlichen gleiche Gewichtsteile von N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-beta(Aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, Isocyanatpropyltriethoxysilan und gamma-(Trimethoxysilyl)propylacrylat umfasst, und worin der hydrolysierten Haftvermittler ein Gemisch von bis zu 1,5 Gew.-% der Beschichtungszusammensetzung umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines polymeren Überzugs 16, 18 auf mindestens einem Teil einer optischen Glasfaser, wobei das Verfahren die Stufen umfasst: Bereitstellen einer optischen Glasfaser 10; Aufbringen einer strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf mindestens einen Teil der optischen Glasfaser 10; und Bestrahlung der aufgebrachten strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzung mit einer geeigneten Intensität, Wellenlänge und Dauer zur Härtung der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung.
Optische Faser 10, umfassend: einen Kern 12; eine Umhüllung 14, die den Kern umgibt; einen polymeren Überzug 16, 18, der die Umhüllung 14 umgibt, wobei der polymere Überzug 16, 18 durch das Verfahren nach Anspruch 11 erhalten worden ist.