ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО С ОТВЕРЖДЕННЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2008 года по МПК C03C25/10 

Настоящее изобретение относится к оптическому волокну с отвержденным полимерным покрытием.

Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к оптическому волокну, по меньшей мере, с одним слоем защитного покрытия, характеризующимся пониженным затуханием передаваемого сигнала.

Кроме того, настоящее изобретение относится к оптическому волокну, по меньшей мере, с одним слоем защитного покрытия, полученным в результате отверждения радиационно-отверждаемой композиции, содержащей, по меньшей мере, один полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа и, по меньшей мере, один полифункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер, а также к используемой в нем радиационно-отверждаемой композиции.

Кроме того, настоящее изобретение также относится к способу контроля потерь на затухание сигнала, передаваемого по оптическому волокну, вследствие наличия микроизгибов.

Оптические волокна обычно состоят из стеклянной части (обычно с диаметром, приблизительно равным 125 мкм), в пределах которой заключен передаваемый оптический сигнал, и из покрытия, обычно полимерного, расположенного вокруг стеклянной части в основном для целей защиты. Данное защитное покрытие обычно включает первый слой покрытия, расположенный непосредственно на поверхности стекла, известный под названием "первичного слоя покрытия" либо "первичного покрытия" для краткости, обычно имеющий толщину в диапазоне от приблизительно 25 мкм до приблизительно 35 мкм. В свою очередь, на данное первичное покрытие в общем случае наносят второй слой покрытия, известный под названием "вторичного слоя покрытия" либо "вторичного покрытия" для краткости, обычно имеющий толщину в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 30 мкм.

Данные полимерные покрытия можно получить из композиций, содержащих олигомеры и мономеры, которые в общем случае сшивают под действием УФ-излучения в присутствии подходящего фотоинициатора. Два слоя покрытия, описанные выше, помимо прочего, различаются значениями модуля упругости сшитого материала. Собственно говоря, одна из проблем, с которой сталкиваются при использовании слоев покрытия, которые сцеплены с поверхностью стекла оптического волокна, и вызвана различием стекла и слоя покрытия в реакции на изменение температуры, что вносит свой вклад в затухание сигнала в волокне вследствие наличия микроизгибов, в особенности при попадании в диапазон очень низких температур. Для сведения данной проблемы к минимуму при формировании упомянутого выше первичного покрытия выбирают слой покрытия, характеризующийся очень низким значением модуля упругости. Следовательно, для того чтобы обеспечить наличие у первичного покрытия желательного низкого значения модуля упругости, необходимо будет пожертвовать желательными твердостью и жесткостью слоя покрытия, который находится в контакте со стеклом, так что необходимым становится нанесение поверх упомянутого первичного покрытия упомянутого выше вторичного покрытия. Комбинация упомянутых двух слоев покрытия обеспечивает наличие надлежащей механической защиты оптического волокна.

Скомпонованное таким образом оптическое волокно обычно характеризуется полным диаметром, приблизительно равным 250 мкм. Однако для конкретных приложений данный полный диаметр также может быть и меньше; в данном случае обычно наносят слой покрытия с пониженной толщиной.

Однако необходимость использования двух слоев покрытия, имеющих различные характеристики, может обуславливать наличие определенных недостатков. Например, могут возникнуть проблемы, связанные с адгезией между первичным и вторичным покрытиями: поэтому необходимо выбирать полимерные материалы, которые будут совместимы друг с другом, но которые будут характеризоваться различными значениями модуля упругости, для того, чтобы как избежать возникновения микроизгибов, так и обеспечить получение надлежащей механической защиты.

Для того чтобы устранить упомянутые недостатки, на предшествующем уровне техники были приложены определенные усилия, направленные на получение композиций покрытий, которые можно использовать в качестве индивидуального слоя покрытия для оптических волокон.

Например, патент US 4806574 описывает отверждаемую под действием ультрафиолетового излучения жидкую композицию покрытия, которая при отверждении под действием ультрафиолетового излучения в присутствии соответствующего фотоинициатора позволяет получить покрытие, адаптированное к требованиям для покрытия оптического стекловолокна. Данная композиция покрытия в качестве существенного компонента содержит полиуретановый олигомер с концевыми акрилатными группами на основе полифункционального ядра, которое является, по меньшей мере, трифункциональным и которое имеет одно ответвление для каждой функциональности на ядре. В соответствии с утверждениями, сделанными в патенте, упомянутую композицию покрытия можно использовать в качестве верхнего покрытия, а также в качестве покрытия, непосредственно нанесенного на поверхность стекла волокна, для того чтобы получить низкое значение модуля упругости при растяжении при низких рабочих температурах, с которыми можно столкнуться, с целью противодействия появлению микроизгибов. В одном варианте реализации упомянутая отвержденная композиция покрытия характеризуется величиной модуля упругости при растяжении, равной 6410 фунт/дюйм² (приблизительно 44 МПа) при измерении при +25°С, и величиной модуля упругости при растяжении, равной 96971 фунт/дюйм² (приблизительно 669 МПа) при измерении при -40°С.

Патент US 4682850 описывает оптическое волокно, включающее сердечник и внешнюю оболочку. На оболочку наносят покрытие в виде индивидуального отверждаемого под действием ультрафиолетового излучения материала, характеризующегося модулем упругости при растяжении в диапазоне от приблизительно 1000 до приблизительно 10000 фунт/дюйм² (от приблизительно 7 МПа до приблизительно 70 МПа). Предпочтительно модуль равен приблизительно 7800 фунт/дюйм² (приблизительно 53,8 МПа) при измерении при +25°С, и материал характеризуется величиной твердости А по Шору в диапазоне от приблизительно 70 до приблизительно 75. В соответствии с утверждением, сделанным в данном патенте, упомянутое индивидуальное покрытие удовлетворительным образом защищает оптическое волокно, его легко нанести на волокно, и оно сводит к минимуму потери, обусловленные наличием микроизгибов, в широком температурном диапазоне.

Другие документы, такие как, например, US 4690501, US 4690502, US 4798852, US 4932750, описывают композиции покрытий оптических волокон, адаптированные к требованиям либо для первичного покрытия, либо индивидуального (единственного) покрытия, при этом в общем случае упоминается, что данные композиции пригодны для сведения к минимуму возникновения микроизгибов. Кроме того, в упомянутых документах не приводится никакого конкретного значения модуля упругости при растяжении для композиций покрытий, измеренного либо при +25°С, либо при -40°С.

Однако, несмотря на усилия, приложенные для получения подходящих индивидуальных слоев покрытий, никакого удовлетворительного решения до сих пор еще не было найдено. В частности, несмотря на то, что упомянутые выше документы подчеркивают необходимость предотвращения возникновения микроизгибов при низких рабочих температурах (то есть при -40°С), большинство из данных документов не приводит никаких подробностей в отношении механических свойств использованных слоев покрытий при таких низких температурах. Собственно говоря, только упомянутый выше патент US 4806574 описывает пример слоя покрытия, характеризующегося величиной модуля упругости при растяжении, равной приблизительно 668 МПа при измерении при -40°С. Однако заявитель заметил, что данное значение все еще чрезмерно высоко для того, чтобы в значительной мере позволить предотвратить возникновение явлений, связанных с микроизгибом.

В дополнение к этому, заявитель заметил, что у упомянутого слоя покрытия значение модуля упругости при растяжении при переходе от комнатной температуры (+25°С) к низким рабочим температурам порядка -40°С претерпевает избыточное изменение, где данное изменение, в свою очередь, определяет для оптического волокна избыточное и неконтролируемое изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов.

Для того чтобы получить значение модуля упругости, равное приблизительно 60 МПа при измерении при +25°С, в соответствии с тем, что предлагается в упомянутой выше работе US 4682850, заявитель наблюдал за поведением как (А) коммерческого индивидуального покрытия DeSolite^® 3471-3-7 (от компании DSM), так и (В) индивидуального единого покрытия, полученного в результате перемешивания 63% коммерческого первичного покрытия DeSolite^® 3471-1-129 (от компании DSM) и 37% коммерческого вторичного покрытия DeSolite^® 3471-2-136 (от компании DSM): однако два индивидуальных покрытия демонстрировали избыточно высокий рост значения модуля упругости при измерении при -40°С, что продемонстрировано на приложенной фиг.3 (на оси абсцисс, как сообщается, отложены значения температуры (Т) в °С, а на оси ординат, как сообщается, отложены значения модуля упругости (Е') в МПа). Упомянутое значение модуля упругости представляет собой значение модуля упругости при растяжении, и его измеряют при использовании аппарата для DMTA (динамико-механического термического анализа) (Dynamic Mechanical Thermal Analyzer от компании Reometrics Inc.), функционирующего, как будет подробнее описано далее.

Заявитель дополнительно заметил, что модуль упругости при растяжении у слоя покрытия необходимо контролировать в более широком диапазоне по сравнению с тем, который указывался на предшествующем уровне техники (от -40°С до +25°С). Собственно говоря, в обычных рабочих условиях оптическое волокно легко может подвергнуться воздействию температур, приблизительно равных +40°С, а в отдельных случаях доходящих вплоть до приблизительно 60°С. Таким образом, для того чтобы подходящим образом защитить стеклянную часть оптического волокна, важно, чтобы значение модуля упругости при растяжении у слоя покрытия оставалось бы достаточно высоким также и при таких высоких рабочих температурах.

Таким образом, заявитель обнаружил, что для того чтобы иметь приемлемую величину присутствия микроизгибов при пониженных рабочих температурах (-40°С) и чтобы предотвратить возникновение избыточного изменения затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов, значение модуля упругости, измеренное при -40°С, должно быть относительно низким (то есть не превышающим 500 МПа), в частности упомянутое значение модуля упругости должно быть относительно постоянным в диапазоне от -40°С до +60°С для того, чтобы свести к минимуму изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов; разумеется, упомянутое относительно низкое значение модуля упругости не должно оказывать негативного влияния на механическую защиту оптического волокна. В дополнение к этому, заявитель обнаружил, что материал упомянутого слоя защитного покрытия должен характеризоваться достаточно высоким равновесным модулем (то есть превышающим 5 МПа) для того, чтобы обеспечить удовлетворительную защиту оптического волокна от возникновения механических напряжений при высоких рабочих температурах.

Заявитель обнаружил, что слой покрытия, в частности слой единого покрытия, предназначенный для оптического волокна, который способен обеспечить удовлетворительную защиту оптического волокна и свести к минимуму затухание сигнала вследствие наличия микроизгибов в широком температурном диапазоне, в частности в температурном диапазоне от -40°С до +60°С, можно получить при использовании радиационно-отверждаемой композиции, содержащей, по меньшей мере, один полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа и, по меньшей мере, один полифункциональный акрилатный мономер.

В частности, заявитель обнаружил, что подходящая радиационно-отверждаемая композиция может содержать, по меньшей мере, один полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующийся температурой стеклования, не превышающей -40°С, и, по меньшей мере, один полифункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер.

Говоря еще более конкретно, заявитель обнаружил, что использование полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующегося низкой температурой стеклования, оказывает влияние на значение модуля упругости отвержденной композиции при низких температурах, в частности делает возможным получение покрытия, которое не демонстрирует чрезмерно высокого роста значения модуля упругости при уменьшении температуры (например, значение модуля упругости все еще относительно невелико при -40°С). Что касается использования полифункционального реакционноспособного разбавляющего мономера, то заявитель обнаружил, что его использование может подходящим образом промодулировать значение модуля упругости, в частности, в результате выдерживания его на достаточно высоком уровне при повышенных рабочих температурах без избыточного увеличения его значения при пониженных рабочих температурах.

В соответствии с первым аспектом настоящее изобретение относится к оптическому волокну, включающему:

- стеклянную часть;

- по меньшей мере, один слой защитного покрытия, размещенный так, чтобы непосредственно охватывать упомянутую стеклянную часть;

при этом упомянутый слой защитного покрытия в диапазоне от -40°С до +60°С характеризуется значением модуля упругости, попадающим в интервал от 5 МПа до 600 МПа, предпочтительно не превышающим 500 МПа, более предпочтительно не превышающим 450° МПа, гораздо более предпочтительно не превышающим 300° МПа. Предпочтительно упомянутое значение модуля упругости составляет не меньше 8 МПа, более предпочтительно больше 12 МПа.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации упомянутый слой защитного покрытия размещают в контакте с упомянутой стеклянной частью.

В соответствии с особенно предпочтительным вариантом реализации упомянутое оптическое волокно включает стеклянную часть и единый слой защитного покрытия, который размещен в контакте с упомянутой стеклянной частью.

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к способу контроля потерь на затухание сигнала, передаваемого по оптическому волокну, включающему внутреннюю стеклянную часть, вследствие наличия микроизгибов, который включает обеспечение наличия, по меньшей мере, одного слоя защитного покрытия, размещенного так, чтобы охватить упомянутую стеклянную часть, где упомянутый слой защитного покрытия в диапазоне от -40°С до +60°С характеризуется значением модуля упругости, попадающим в интервал от 5 МПа до 600 МПа, предпочтительно не превышающим 500 МПа, более предпочтительно не превышающим 450 МПа, гораздо более предпочтительно не превышающим 300° МПа. Предпочтительно упомянутое значение модуля упругости составляет не меньше 8 МПа, более предпочтительно больше 12 МПа.

В настоящем описании и в формуле изобретения, которая следует за ним, термин "оптическое волокно, включающее единый слой защитного покрытия" означает, что механическая защита оптического волокна от внешних нагрузок, которые могут привести к увеличению затухание сигнала вследствие наличия микроизгибов, по существу обеспечивается благодаря наличию упомянутого единого слоя отвержденного полимерного материала. Таким образом, данное определение включает, например, также и такие варианты реализации, при которых на оптическое волокно наносят покрытие, образуемое единым защитным слоем отвержденного полимерного материала, непосредственно наносимое на стеклянную часть, где данное покрытие, в свою очередь, охвачено наружным покрытием, которое не вносит никакого существенного вклада в защиту волокна от внешних нагрузок, таким как, например, маркировочный слой краски, нанесенный для целей идентификации. Обычно в случае наружного слоя, нанесенного на упомянутый единый слой защитного покрытия (например, наружного маркировочного слоя), защитный слой составляет, по меньшей мере, 80% от полной толщины полимерного покрытия оптического волокна, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 85%, более предпочтительно приблизительно 90%±2%. Например, в случае единого защитного покрытия, имеющего толщину, приблизительно равную 60 мкм, толщина наружного слоя (типографской краски) может находиться в диапазоне приблизительно 5 мкм - 7 мкм.

В дополнение к этому, в настоящем описании и в формуле изобретения, которая следует за ним, термин "единый слой защитного покрытия" включает в свое значение покрытие в виде полимерного материала, нанесенное либо в виде отдельного единого слоя, либо в виде нескольких слоев, наложенных друг на друга.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации разница (V₁) между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С, у упомянутого слоя защитного покрытия не превышает 495 МПа, предпочтительно не превышает 320 МПа, более предпочтительно не превышает 150 МПа.

В соответствии с еще одним вариантом реализации упомянутый слой защитного покрытия характеризуется величиной равновесного модуля (Е. М.), превышающей 5 МПа.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутое оптическое волокно в диапазоне от -40°С до +60°С характеризуется изменением затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов (V₂), измеренным в результате наматывания волокна с длиной 100 м при натяжении в 5 г на раздвижную металлическую бобину диаметром 300 мм с нанесенным покрытием из шероховатого материала, не превышающим 20 (дБ/км)/(г/мм), предпочтительно не превышающим 15 (дБ/км)/(г/мм), более предпочтительно не превышающим 6 (дБ/км)/(г/мм).

Упомянутое значение модуля упругости и упомянутое значение равновесного модуля предполагаются соответствующими "модулю упругости при растяжении", и их измеряют при использовании аппарата для DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analyzer от компании Reometrics Inc.) при частоте 1 Гц и при скорости нагревания 2°С/мин: дополнительные подробности, касающиеся метода анализа, будут описаны в примерах, приведенных в настоящем документе далее.

Предпочтительно упомянутый слой защитного покрытия при комнатной температуре характеризуется показателем преломления, превышающим показатель преломления стеклянной части (приблизительно 1,46).

Предпочтительно упомянутый слой защитного покрытия, в частности, когда его используют в качестве индивидуального слоя защитного покрытия, имеет толщину, попадающую в диапазон от 20 мкм до 70 мкм, более предпочтительно от 30 мкм до 60 мкм.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутый слой защитного покрытия можно получить в результате отверждения радиационно-отверждаемой композиции, содержащей:

(а) по меньшей мере, один полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующийся величиной температуры стеклования (T_g), попадающей в диапазон от -40°С до -100°С, предпочтительно от -50°С до -85°С;

(b) по меньшей мере, один полифункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер.

Упомянутую температуру стеклования можно измерить в соответствии с известными методиками, такими как, например, методика дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК): дополнительные подробности в отношении анализа по методу ДСК будут описаны в примерах, приведенных ниже в настоящем документе.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутая радиационно-отверждаемая композиция также содержит, по меньшей мере, один инициатор полимеризации (с).

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутая радиационно-отверждаемая композиция также содержит, по меньшей мере, один монофункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер (d).

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутая радиационно-отверждаемая композиция также содержит, по меньшей мере, один усилитель адгезии (е).

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к радиационно-отверждаемой композиции, содержащей:

(а) в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции от 50% (масс.) до 95% (масс.), предпочтительно от 75% (масс.) до 90% (масс.), по меньшей мере, одного полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующегося величиной температуры стеклования (T_g) в диапазоне от -40°С до -100°С, предпочтительно от -50°С до -85°С;

(b) в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции от 5% (масс.) до 50% (масс.), предпочтительно от 10% (масс.) до 35% (масс.), по меньшей мере, одного полифункционального реакционноспособного разбавляющего мономера.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации упомянутая радиационно-отверждаемая композиция характеризуется вязкостью по Брукфильду в температурном интервале от 20°С до 80°С, имеющей значение в диапазоне от 1000° м·Па·с до 4000° м·Па·с, предпочтительно в диапазоне от 2000 м·Па·с до 3000 м·Па·с.

Упомянутую вязкость по Брукфильду измеряют при использовании вискозиметра, относящегося по типу к вискозиметрам Брукфильда, model DV-III, оборудованного по конфигурации 29.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа (а) получают в результате проведения реакций между следующими соединениями:

(А) по меньшей мере, одним полиольным соединением, включающим структурное звено, описываемое следующей формулой (I):

где n представляет собой целое число в диапазоне от 0 до 4 включительно; R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ и R₆, которые могут быть идентичными друг другу либо отличными друг от друга, представляют собой атом водорода либо С₁-С₄ алкильную группу;

(В) по меньшей мере, одним полиизоцианатным соединением; и

(С) по меньшей мере, одним (мет)акрилатным производным, имеющим, по меньшей мере, одну гидроксильную группу.

Соединения (А), относящиеся к типу полиолов, которые могут быть пригодными в соответствии с настоящим изобретением, могут включать любые другие структурные звенья, если только соединение будет включать, по меньшей мере, структурное звено, описываемое формулой (I).

Конкретные примеры структурного звена, описываемого формулой (I), представляют собой нижеследующее:

и

Соединения (А) типа полиолов, в особенности предпочтительные в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой нижеследующее: соединения, полученные в результате полимеризации, по меньшей мере, одного соединения, выбираемого из группы, состоящей из этиленгликоля, полиэтиленгликоля, пропиленгликоля, полипропиленгликоля, тетраметиленгликоля, 2-алкил-1,4-бутандиола и 3-алкил-1,4-бутандиола; соединения, полученные в результате полимеризации с раскрытием цикла 2-алкилтетрагидрофурана либо 3-алкилтетрагидрофурана; соединения, полученные в результате сополимеризации 2-алкилтетрагидрофурана, 3-алкилтетрагидрофурана либо 2-алкил-1,4-бутандиола и циклического простого эфира, такого как этиленоксид, пропиленоксид и тетрагидрофуран; и тому подобное либо их смеси. Если соединение (А) типа полиолов будет включать структурное звено, отличное от структурного звена, описываемого формулой (I), то тогда структурное звено, описываемое формулой (I), будет предпочтительно присутствовать в количестве, равном, по меньшей мере, 5% (масс.), более предпочтительно, по меньшей мере, 10% (масс.), в расчете на массу соединения (А). Более предпочтительно соединение (А) типа полиолов выбирают из политетраметиленгликоля, полипропиленгликоля, сополимера тетраметиленгликоля либо полипропиленгликоля.

Предпочтительно упомянутое соединение (А) типа полиолов характеризуется средней (среднечисленной) молекулярной массой в диапазоне от 200 до 6000, предпочтительно от 400 до 4000.

Упомянутую среднюю (среднечисленную) молекулярную массу можно определить по известным методикам, таким как, например, методика гельпроникающей хроматографии (ГПХ).

С выгодой могут быть использованы и другие соединения (А'), относящиеся к типу полиолов, которые не включают структурного звена, описываемого формулой (I), либо как таковые, либо в смеси, по меньшей мере, с одним соединением (А) типа полиолов. В альтернативном варианте упомянутые соединения, относящиеся по типу к полиолам (А'), можно сополимеризовать, по меньшей мере, с одним соединением, относящимся по типу к полиолам (А).

Конкретные примеры упомянутых других соединений (A') типа полиолов, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой нижеследующее: полибутадиен, имеющий концевую гидроксильную группу, гидрированный полибутадиен, имеющий концевую гидроксильную группу, полиизобутиленполиол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, 1,4-циклогександиметанол, бисфенол А, бисфенол F, алкиленоксидные аддукты бисфенола А, алкиленоксидные аддукты бисфенола F, диметилолированное производное дициклопентадиена, полиэфирдиолы на основе сложных эфиров, поликапролактондиолы, поликарбонатдиолы и тому подобное либо их смеси. Предпочтительно упомянутые другие соединения (A'), относящиеся к типу полиолов, характеризуются средней (среднечисленной) молекулярной массой в диапазоне от 200 до 8000, предпочтительно от 400 до 4000.

Полиизоцианатные соединения (В), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, можно выбирать из: полиизоцианатов, таких как 2,4-толуилендиизоцианат, 2,6-толуилендиизоцинат, 1,3-ксилилендиизоцианат, 1,4-ксилилендиизоцианат, 1,5-нафталиндиизоцианат, м-фенилендиизоцианат, п-фенилендиизоцианат, 3,3'-диметил-4,4'-дифенилметандиизоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 3,3'-диметилфенилендиизоцианат, 4,4'-бифенилендиизоцианат, 1,6-гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, метиленбис(4-циклогексилизоцианат), 2,2,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 1,4-гексаметилендиизоцианат, бис(2-изоцианатоэтил)фумарат, 6-изопропил-1,3-фенилдиизоцианат, 4-дифенилпропанизоцианат, лизиндиизоцианат и тому подобное либо их смеси. Предпочтительны 2,4-толуилендиизоцианат и 2,6-толуилендиизоцианат, изофорондиизоцианат.

(Мет)акрилатные производные (С), имеющие, по меньшей мере, одну гидроксильную группу, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, можно выбирать из группы, состоящей из: 2-гидроксиэтил(мет)акрилата, 2-гидроксипропил(мет)акрилата, 2-гидрокси-3-фенилоксипропил(мет)акрилата, пропандиол(мет)акрилата, 1,4-бутандиолмоно(мет)акрилата, 2-гидроксиалкил(мет)акрилоилфосфата, 4-гидроксициклогексил(мет)акрилата, 1,6-гександиолмоно(мет)акрилата, неопентилгликольмоно(мет)акрилата, триметилолпропанди(мет)акрилата, триметилолэтанди(мет)акрилата, пентаэритриттри(мет)акрилата, дипентаэритритпента(мет)акрилата, (мет)акрилатов, описываемых следующими далее формулами (II) либо (III):

где R₅ представляет собой атом водорода либо метильную группу, а n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 15, включительно; и тому подобного либо их смесей. Предпочтительны 2-гидроксиэтилакрилат и 2-гидроксипропилакрилат.

В дополнение к этому с выгодой может быть использовано соединение, полученное в результате проведения реакции присоединения между соединением, имеющим глицидильную группу, таким как, например, алкилглицидиловый эфир, арилглицидиловый эфир и глицидил(мет)акрилат, и (мет)акриловой кислотой.

Как это описывалось выше, полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа (а), используемый в соответствии с настоящим изобретением, можно получить в результате проведения реакции между упомянутым выше полиольным соединением (А) либо (А'), полиизоцианатным соединением (В) и (мет)акрилатным производным, имеющим, по меньшей мере, одну гидроксильную группу, (С). Говоря более конкретно, его можно получить в результате проведения реакции между изоцианатной группой упомянутого полиизоцианатного соединения (В) и гидроксильной группой упомянутого полиольного соединения (А) либо (А') и упомянутого (мет)акрилатного производного, имеющего, по меньшей мере, одну гидроксильную группу, (С).

Упомянутую реакцию можно провести в результате совместной загрузки полиольного соединения (А) либо (А'), полиизоцианатного соединения (В) и (мет)акрилатного производного (С). В альтернативном варианте ее можно провести в результате проведения сначала реакции между полиольным соединением (А) либо (А') и полиизоцианатным соединением (В) и после этого проведения реакции между получающимся в результате соединением и (мет)акрилатным производным (С), имеющим, по меньшей мере, одну гидроксильную группу. Говоря более конкретно, упомянутый последний способ включает проведение реакции между гидроксильной группой полиольного соединения (А) либо (А') и изоцианатной группой полиизоцианатного соединения (В) в таких условиях проведения реакции, при которых в реакционной системе может присутствовать избыточное количество изоцианата по отношению к количеству гидроксильной группы, а после этого проведение реакции между оставшимся количеством изоцианатной группы и гидроксильной группой (мет)акрилатного производного (С). Кроме того, полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа (а) также можно получить в результате проведения сначала реакции между полиизоцианатным соединением (В) и (мет)акрилатным производным (С) и после этого проведения реакции между полиольным соединением (А) либо (A') и получающимся в результате продуктом, то есть в результате проведения реакции между гидроксильной группой (мет)акрилатного производного (С) и изоцианатной группой полиизоцианатного соединения (В) в таких условиях проведения реакции, при которых в реакционной системе может присутствовать избыточное количество изоцианатной группы по отношению к количеству гидроксильной группы, а после этого проведения реакции между оставшимся количеством изоцианатной группы и гидроксильной группой полиольного соединения (А) либо (А').

Используемое соотношение количеств полиольного соединения (А) либо (А'), полиизоцианатного соединения (В) и (мет)акрилатного производного (С) предпочтительно определяют таким, чтобы количество изоцианатной группы, имеющейся в полиизоцианатном соединении (В), и количество гидроксильной группы, имеющейся в (мет)акрилатном производном (С), могли бы находиться в диапазоне от 1,1 до 2 эквивалентов и в диапазоне от 0,5 до 1,5, соответственно, в расчете на 1 эквивалент гидроксильной группы, имеющейся в полиольном соединении (А) либо (А').

В упомянутой выше реакции обычно используют катализатор уретанизации, такой как, например, нафтенат меди, нафтенат кобальта, нафтенат цинка, дилаурат дибутилолова, триэтиламин и тому подобное, в количестве в диапазоне от 0,01 массовой части до 1,0 массовой части в расчете на 100 массовых частей полного количества материалов сырья. Температура реакции находится в диапазоне от 10°С до 90°С, предпочтительно от 30°С до 80°С.

Полиуретаны с ненасыщенностью этиленового типа (а), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, коммерчески доступны, например, под торговыми наименованиями Ebecryl^® 230 от компании UCB Chemical либо BR^® 304 от компании Bomar Specialties или же их можно синтезировать в соответствии со способом, описанным в следующих далее примерах.

Радиационно-отверждаемая композиция, соответствующая настоящему изобретению, также может содержать и другие радиационно-отверждаемые полимеры, которые можно выбирать из группы, состоящей из: полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа, отличного от полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа (А) либо (А'), полиэфир(мет)акрилатов на основе сложных эфиров, эпокси(мет)акрилатов, полиамид(мет)акрилатов, полимеров диенового типа, имеющих (мет)акрилокси-группы, силоксановых полимеров, имеющих (мет)акрилокси-группы, и тому подобного либо их смесей.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа (а) не кристаллизуется во время охлаждения вплоть до -20°С. В том случае, когда полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа (а) будет во время охлаждения кристаллизоваться, нанесение слоя покрытия на оптическое волокно можно будет проводить, выполняя операции при температуре, по меньшей мере, на 10°С превышающей температуру плавления упомянутого полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа (а), и не допуская какого-либо охлаждения в процессе нанесения.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации полифункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер (b) можно выбирать из мономеров, имеющих, по меньшей мере, две реакционноспособные функциональные группы, которые способны вступать в реакцию с реакционноспособными функциональными группами, имеющимися в полиуретане с ненасыщенностью этиленового типа (а). Предпочтительно упомянутые, по меньшей мере, две реакционноспособные функциональные группы представляют собой (мет)акрилатные группы.

Конкретные примеры полифункциональных реакционноспособных разбавляющих мономеров (b), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой: этиленгликольди(мет)акрилат, тетраэтиленгликольди(мет)акрилат, пропандиолди(мет)акрилат, 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, триметилолпропанди(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, неопентилгликольди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат, 1,6-гексаметилендигидроксиди(мет)акрилат, полиэтиленгликольди(мет)акрилат, полипропиленгликольди(мет)акрилат, ди(мет)акрилат сложного эфира, полученного из гидроксипивалиновой кислоты и неопентилгликоля, триметилолпропантри(мет)акрилат, триметилолпропантриоксиэтил(мет)акрилат, трициклодекандиметанолди(мет)акрилат, дициклопентадиенди(мет)акрилат, пентаэритриттри(мет)акрилат, пентаэритриттетра(мет)акрилат, пентаэритриттриоксиэтил(мет)акрилат, пентаэритриттетраоксиэтил(мет)акрилат, ди(мет)акрилат диола, такого как продукт присоединения (аддукт) этиленоксида либо пропиленоксида и бисфенола А, гидрированного бисфенола А, глицидилового эфира бисфенола А, и тому подобное либо их смеси. Предпочтительны 1,6-гександиолдиакрилат, пентаэритриттриакрилат и смесь пентаэритриттриакрилата и пентаэритриттетраакрилата.

Коммерчески доступны полифункциональные реакционноспособные разбавляющие мономеры (b), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, такие как, например, смесь пентаэритриттриакрилата и пентаэритриттетраакрилата (PETIA) либо 1,6-гександиолдиакрилат (HDDA), которые на коммерческих началах распространяет, например, компания UCB Chemicals.

Как утверждалось выше, радиационно-отверждаемая композиция, соответствующая настоящему изобретению, также содержит, по меньшей мере, один инициатор полимеризации (с). Облучение можно проводить с использованием ультрафиолетового излучения либо ионизирующих излучений.

Конкретные примеры инициаторов полимеризации (с), которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, можно выбирать из группы, состоящей из: бензофенона, бензоина, бензоинизобутилового эфира, бензила, бензоинэтилового эфира, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона, ксантона, флуоренона, 4-хлорбензофенона, трифениламина, карбазола, 3-метилацетофенона, 4,4'-диметоксибензофенона, 4,4'-диаминобензофенона, кетона Михлера, бензоинпропилового эфира, ацетофенондиэтилкеталя, бензоинэтилового эфира, 1-гидроксициклогексилфенилкетона, 2-гидрокси-2-метилпропиофенона (такого как Darocure^® 1173 либо Irgacure^® 819, производимые компанией Ciba Specialty Chemicals), 4'-изопропил-2-гидрокси-2-метилпропиофенона, α,α-дихлор-4-феноксиацетофенона, бензилдиметилкеталя, 2,2-диэтоксиацетофенонхлортиоксантона, 2-изопропилтиоксантона, диэтилтиоксантона, 3,3-диметил-4-метоксибензофенона, 2-метил-1-[4-(метилтио)фенил]-2-морфолинопропанона, α-гидроксициклогексилфенилкетона (такого как Irgacure^® 184, производимый компанией Ciba Specialty Chemicals), 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксида (такого как Lucirin^® TPO, производимый компанией Basf) и тому подобного либо их смесей. Предпочтительны α-гидроксициклогексилфенилкетон (такой как Irgacure^® 184, производимый компанией Ciba Specialty Chemicals), 2-гидрокси-2-метилпропиофенон (такой как Darocure^® 1173 либо Irgacure^® 819, производимые компанией Ciba Specialty Chemicals) и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид (такой как Lucirin^® TPO, производимый компанией Basf).

В дополнение к инициатору полимеризации (с) в радиационно-отверждаемую композицию, соответствующую настоящему изобретению, при необходимости можно добавить, по меньшей мере, один фотосенсибилизатор (f).

Фотосенсибилизатор (f) можно выбирать из: аминов, мочевин, соединений фосфора, соединений серы, нитрилов и тому подобного либо их смесей. Конкретные примеры фотосенсибилизаторов, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой: триэтиламин, диэтиламиноэтилметакрилат, N-метилдиэтаноламин, 4-диметиламиноэтилбензоат, 4-диметиламиноизоамилбензоат, 4,4'-бисдиэтиламинобензофенон, Ubecryl^® P104 (высокомолекулярное производное третичного амина, производимое компанией UCB Chemicals) и тому подобное либо их смеси.

В радиационно-отверждаемой композиции, соответствующей настоящему изобретению, упомянутый инициатор полимеризации (с) и упомянутый фотосенсибилизатор (f) могут присутствовать в совокупном количестве в диапазоне от 0,01% (масс.) до 10% (масс.), предпочтительно от 0,05% (масс.) до 8% (масс.), в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции.

Если радиационно-отверждаемую композицию, соответствующую настоящему изобретению, сшивать с использованием ионизирующих излучений, то тогда инициатор полимеризации (с) отсутствует.

Как утверждалось выше, радиационно-отверждаемая композиция, соответствующая настоящему изобретению, также содержит, по меньшей мере, один монофункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер (d).

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации монофункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер (d) можно выбирать из мономеров, имеющих одну реакционноспособную функциональную группу, которая способна вступать в реакцию с реакционноспособными функциональными группами, имеющимися в полиуретане с ненасыщенностью этиленового типа (а). Предпочтительно упомянутая реакционноспособная функциональная группа представляет собой (мет)акрилатную группу.

Конкретные примеры монофункциональных реакционноспособных разбавляющих мономеров (d), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой: 2-гидроксиэтил(мет)акрилат; 2-гидроксипропил(мет)акрилат; 2-этилгексил(мет)акрилат; бутоксиэтил(мет)акрилат; тетрагидрофурфурил(мет)акрилат; линейные либо разветвленные алкил(мет)акрилаты, такие как, например, бутил(мет)акрилат, октил(мет)акрилат, децил(мет)акрилат, тридецил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, изодецил(мет)акрилат; н-гексил(мет)акрилат; циклогексил(мет)акрилат; изоборнил(мет)акрилат; этоксилированные алкил(мет)акрилаты, такие как, например, метоксиэтил(мет)акрилат, этоксиэтил(мет)акрилат, бутоксиэтил(мет)акрилат, 2-(2-этоксиэтокси)этил(мет)акрилат; дициклопентенил(мет)акрилат; диэтиленгликоль(мет)акрилат; этоксидиэтиленгликоль(мет)акрилат; бензил(мет)акрилат; полиэтиленгликоль(мет)акрилат; полипропиленгликоль(мет)акрилат; метоксиполиэтиленгликоль(мет)акрилат; метоксиполипропиленгликоль(мет)акрилат; 2-феноксиэтил(мет)акрилат; феноксиполиэтиленгликоль(мет)акрилат; алкилфеноксиэтил(мет)акрилат, такой как, например, нонилфеноксиэтил(мет)акрилат; алкилфеноксиполиалкиленгликоль(мет)акрилат; 2-гидрокси-3-фенилоксипропил(мет)акрилат; тетрагидрофурфурилоксипропилалкиленгликоль(мет)акрилат; дициклопентенилоксиполиалкиленгликоль(мет)акрилат; 2-гидроксиалкил(мет)акрилоилфосфат; полифторалкил(мет)акрилат; N-винилпирролидон; N-винилкапролактам; диацетон(мет)акриламид; изобутоксиметил(мет)акриламид; N,N-диметилакриламид; трет-октил(мет)акриламид; диалкиламиноэтил(мет)акрилат; (мет)акрилоилморфолин; и тому подобное либо их смеси. Предпочтительны изоборнилакрилат, 2-феноксиэтилакрилат, нонилфеноксиэтилакрилат, С₈-С₁₃ алкилакрилаты, лаурилакрилат, изодецилакрилат. Вследствие низкой температуры стеклования (T_g) их гомополимера в особенности предпочтительными являются: 2-феноксиэтилакрилат, нонилфеноксиэтилакрилат, С₈-С₁₃ алкилакрилаты, лаурилакрилат, изодецилакрилат.

В радиационно-отверждаемой композиции, соответствующей настоящему изобретению, упомянутый монофункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер (d) может присутствовать в количестве в диапазоне от 3% (масс.) до 25% (масс.), предпочтительно от 5% (масс.) до 20% (масс.), в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции. Необходимо отметить, что в том случае, если температура стеклования (T_g) у гомополимера упомянутого монофункционального реакционноспособного мономера будет относительно высокой (например, превышающей приблизительно 90°С), то тогда количество последнего предпочтительно не будет превышать приблизительно 20% (масс.) в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции: собственно говоря, более высокое содержание упомянутого монофункционального реакционноспособного разбавляющего мономера (d) может повлечь за собой избыточное отвердение слоя защитного покрытия при низких температурах.

Коммерчески доступны монофункциональные реакционноспособные разбавляющие мономеры (d), которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, такие как, например, изоборнилакрилат (IBOA), смесь октилакрилата и децилакрилата (ODA) либо 2-феноксиэтилакрилат (РЕА), которые на коммерческих началах распространяет, например, компания UCB Chemicals.

Как утверждалось выше, радиационно-отверждаемая композиция, соответствующая настоящему изобретению, также может содержать, по меньшей мере, один усилитель адгезии (е).

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации усилителем адгезии (е) является органофункциональный силан.

Для целей настоящего описания и формулы изобретения термин "органофункциональный силан" предполагает указание на силильное соединение, имеющее функциональные группы, которые облегчают химическое либо физическое связывание между поверхностью стекла и силаном, что в конечном счете приводит к повышению либо улучшению адгезии между покрытием и стекловолокном.

Конкретные примеры органофункциональных силанов, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой: октилтриэтоксисилан, метилтриэтоксисилан, метилтриметоксисилан, трис(3-триметоксисилилпропил)изоцианурат, винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винилтрис(2-метоксиэтокси)силан, винилметилдиметоксисилан, γ-метакрилоксипропилтриметоксисилан, β-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-меркаптопропилтриметоксисилан, органомодифицированный полидиметилсилоксан, γ-уреидопропилтриалкоксисилан, γ-уреидопропилтриметоксисилан, γ-изоцианатопропилтриэтоксисилан и тому подобное либо их смеси. В особенности предпочтительны γ-меркаптопропилтриметоксисилан и γ-метакрилоксипропилтриметоксисилан.

Другие примеры органофункциональных силанов, которые можно использовать в настоящем изобретении, можно описать, например, следующей структурной формулой (IV):

где группы R, которые могут быть идентичными друг другу либо отличными друг от друга, выбирают из: алкильных, алкоксильных либо арилоксильных групп или же атомов галогена, при том условии, что, по меньшей мере, одна из групп R представляет собой алкоксильную либо арилоксильную группу; n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 6, включительно; Х представляет собой группу, выбираемую из групп: нитрозо, меркапто, эпоксидной, винильной, имидо, хлор, -(S)_mC_nH_2n-Si-(R)₃, где m и n представляют собой целые числа в диапазоне от 1 до 6, включительно, а группы R определяют так, как это было сделано выше. Среди них в особенности предпочтительны бис(3-триметоксисилилпропил)дисульфан и бис(3-триэтоксисилилпропил)дисульфан.

Усилители адгезии (е), которые можно использовать в настоящем изобретении, коммерчески доступны, например, под торговыми наименованиями Dynasylan^® MTMO и Dynasylan^® MEMO от компании Degussa и Si^® 266 от компании Degussa-Hüls.

В радиационно-отверждаемой композиции, соответствующей настоящему изобретению, усилитель адгезии (е) предпочтительно присутствует в количестве в диапазоне от 0,1% (масс.) до 2,5% (масс.), более предпочтительно от 0,3% (масс.) до 1,5% (масс.), в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции.

В дополнение к этому, в целях улучшения основополагающих характеристик упомянутых выше радиационно-отверждаемых композиций могут быть добавлены и обычно используемые добавки. Например, могут быть добавлены растворители, пластификаторы, поверхностно-активные вещества, способные улучшать смачиваемость ("смачивание") покрытия на стеклянной части оптического волокна, добавки, способствующие удалению летучих веществ, добавки, улучшающие реологические свойства, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, способные не оказывать влияния на операции, имеющие место при отверждении. В упомянутой выше радиационно-отверждаемой композиции упомянутые обычно используемые добавки могут присутствовать в количестве в диапазоне от 0,1% (масс.) до 20% (масс.), предпочтительно от 0,5% (масс.) до 10% (масс.), в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции.

Если один и тот же кабель имеет внутри себя несколько оптических волокон, то тогда оператор должен иметь возможность уверенно различать различные волокна, поэтому различные волокна удобно окрасить в различные идентифицирующие цвета. Соответственно этому, композиция покрытия дополнительно может содержать обычно используемые красители и/или пигменты, придающие материалу желательные цвета.

Вместо окраски слоя защитного покрытия оптическое волокно, соответствующее настоящему изобретению, может быть идентифицировано по цвету благодаря охватыванию слоя защитного покрытия дополнительным окрашенным полимерным слоем, обычно называемым "маркировочным", обычно имеющим толщину в диапазоне приблизительно от 2 мкм до 10 мкм, предпочтительно приблизительно от 5 мкм до 8 мкм. Примеры упомянутого окрашенного полимерного слоя на коммерческих началах распространяются под торговым наименованием Cablelite^® компанией DSM.

Настоящее изобретение может быть осознано с большей ясностью при использовании ссылки на следующие далее прилагаемые фигуры:

фиг.1 представляет собой поперечное сечение оптического волокна, соответствующего настоящему изобретению;

фиг.2 представляет собой общую схему системы (вытяжной башни), предназначенной для получения оптического волокна, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.1 демонстрирует оптическое волокно (1), соответствующее настоящему изобретению, содержащее стеклянную часть (2), которая включает сердечник и оболочку, при этом сердечник характеризуется более высоким показателем преломления по сравнению с оболочкой, которую покрывает слой защитного покрытия (3).

Оптическое волокно, соответствующее настоящему изобретению, можно получить в соответствии с обычными методиками вытягивание при использовании, например, такой системы, как та, что схематически проиллюстрирована на фиг.2.

Данная система широко известная под наименованием "вытяжной башни", обычно включает топку (302), внутри которой помещают подлежащую вытягиванию предварительную заготовку для оптического волокна. Нижнюю часть упомянутой предварительной заготовки нагревают до температуры размягчения и производят вытягивание с получением оптического волокна (301). После этого волокно охлаждают предпочтительно до температуры, не меньшей 60°С, предпочтительно в подходящей охлаждающей трубке (303) такого типа, как описанная, например, в патентной заявке WO 99/26891, и пропускают через устройство для измерения диаметра (304). Данное устройство посредством микропроцессора (307) соединяют со шкивом (310), который регулирует скорость вытягивания; в случае какого-либо изменения диаметра волокна микропроцессор (307) производит регулировку скорости вращения шкива (310), так чтобы сохранить диаметр оптического волокна постоянным. После этого волокно пропускают через устройство для нанесения слоя покрытия (305), содержащее композицию покрытия в жидкой форме, и на волокно наносят покрытие, образованное данной композицией, до толщины, приблизительно равной 60 мкм. Затем волокно с нанесенным покрытием пропускают через камеру для отверждения под действием ультрафиолетового излучения (либо через серию камер) (306), где происходит отверждение слоя покрытия.

В альтернативном варианте слой защитного покрытия можно нанести в две последовательные стадии. В данном случае на волокно сначала наносят покрытие, образованное первым слоем покрытия, с толщиной, приблизительно равной 30 мкм, а после этого волокно с нанесенным покрытием пропускают через второе устройство для нанесения покрытия (на фиг.2 не показанное), где на волокно наносят второй слой покрытия из того же материала с толщиной, приблизительно равной 30 мкм, и затем проводят сшивание в соответствующей камере для УФ-отверждения (либо в серии камер) (на фиг.2 не показанной). В данном случае для обеспечения требуемой идентификации оптического волокна может быть выгодным нахождение красителя и/или пигмента только в композиции покрытия во втором слое покрытия, если это желательно.

В том случае, когда будет необходимо нанесение внешнего окрашенного слоя покрытия, оптическое волокно пропускают через разбрызгиватель печатной краски и соответствующую камеру для УФ-отверждения (на фиг.2 не показанную).

После нанесения покрытия и отверждения данного слоя покрытия для целей уменьшения значения PMD ("дисперсии моды поляризации") у данного волокна волокно, необязательно, можно пропустить через устройство, способное придать данному волокну предварительно заданное закручивание, например через устройство, относящееся к типу, описанному в международной патентной заявке WO 99/67180. Шкив (310), расположенный по ходу технологического процесса после устройств, проиллюстрированных ранее, контролирует скорость вытяжки волокна. После данного вытяжного шкива волокно пропускают через устройство (308), способное регулировать натяжение волокна, относящееся к типу, описанному, например, в патентной заявке ЕР 1112979, и в заключение собирают на катушке (309).

Полученное таким образом оптическое волокно можно использовать при изготовлении оптических кабелей. Волокно можно использовать либо как таковое, либо в виде лент, включающих несколько волокон, объединенных вместе благодаря наличию общего покрытия.

Далее в настоящем документе настоящее изобретение будет дополнительно проиллюстрировано с использованием нескольких примеров его воплощения, которые предлагаются исключительно в качестве руководства и не выступают в роли ограничения для изобретения.

ПРИМЕРЫ 1-9

Получили девять композиций покрытий. Количества компонентов для каждой композиции (% (масс.)) приведены в таблице 1.

Таблица 1ПРИМЕР123 (*)456789HEA-IPDI-PolyTHF 2900-IPDI-HEA (a)58,5------- Ebecryl^® 230 (a)-83,0-------BR^® 304 (a)---63,558,583,073,373,373,3HEA-IPDI-(PolyTHF 650-TDI)₂-HEA (a)--65------PETIA (b)-14,6-14,6-14,614,614,624,3HDDA (b)29,4-24,4-29,4----IBOA (d)---19,5--9,7--ODA (d)9,7-9,7-9,7----PEA (d)-------9,7-Irgacure^® 184 (с)0.940,940,940,940,940,940,940,940,94Dynasylan^® MTMO (e)1,461,461,461,461,461,461,461,461,46(*): для сравнения

HEA-IPDI-PolyTHF 2900-IPDI-HEA (олигомер): олигомер получали следующим образом: в трехгорлую колбу загружали 0,024° моля политетраметиленгликоля, характеризующегося средней (среднечисленной) молекулярной массой, равной 2900 (PolyTHF), 0,048 моля изофорондиизоцианата (IPDI), которые медленно добавляли по каплям, и 150 ч/млн дилаурата дибутилолова: полученную смесь в течение 2 часов выдерживали при механическом перемешивании при 55°С в инертной атмосфере (аргон). После этого медленно добавляли 0,048 моля гидроксиэтилакрилата (HEA) и смесь в течение 18 часов выдерживали при механическом перемешивании при 55°С в инертной атмосфере (аргон), получая желательный олигомер.

Ebecryl^® 230 (олигомер): алифатический полиэфируретандиакрилат на основе простых эфиров, характеризующийся средней (среднечисленной) молекулярной массой, равной 5000, от компании UCB Chemicals;

BR^® 304 (олигомер): ароматический полиэфируретандиакрилат на основе простых эфиров, характеризующийся средней (среднечисленной) молекулярной массой, превышающей 4000, от компании Bomar Specialty;

HEA-IPDI-(PolyTHF 650-TDI)₂-HEA (олигомер): олигомер получали следующим образом: в трехгорлую колбу загружали 0,024 моля политетраметиленгликоля, характеризующегося средней (среднечисленной) молекулярной массой, равной 650 (PolyTHF), 0,048 моля изофорондиизоцианата (IPDI), которые медленно добавляли по каплям, и 150 ч/млн дилаурата дибутилолова: полученную смесь в течение 2 часов выдерживали при механическом перемешивании при 55°С в инертной атмосфере (аргон). После этого медленно добавляли 0,048 моля гидроксиэтилакрилата (HEA) и смесь в течение 18 часов выдерживали при механическом перемешивании при 55°С в инертной атмосфере (аргон), получая желательный олигомер.

PETIA (полифункциональный мономер): смесь пентаэритриттриакрилата и пентаэритриттетраакрилата от компании UCB Chemicals;

HDDA (полифункциональный мономер): 1,6-гександиолдиакрилат от компании UCB Chemicals;

IBOA (монофункциональный мономер): изоборнилакрилат от компании UCB Chemicals;

ODA (монофункциональный мономер): смесь октилакрилата и децилакрилата от компании UCB Chemicals;

PEA (монофункциональный мономер): 2-феноксиэтилакрилат от компании UCB Chemicals;

Irgacure^® 184 (инициатор полимеризации): α-гидроксициклогексилфенилкетон от компании Ciba Specialties;

Dynasylan^® MTMO (усилитель адгезии): гамма-меркаптопропилтриметоксисилан от компании Degussa.

Приведенные выше олигомеры (а) подвергали анализу по методу дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для того, чтобы измерить как температуры стеклования (T_g), так и температуру плавления (T_m): полученные результаты приведены в таблице 2. Анализ по методу ДСК проводили следующим образом.

Предварительные стадии:

- сканирование температуры: нагревание от +25°С до +80°С при скорости нагревания 10°С/мин;

- изотерма: выдерживание в течение 5 мин при +80°С;

- сканирование температуры: охлаждение от +80°С до +25°С при скорости охлаждения 10°С/мин.

Описанные выше предварительные стадии необходимы для устранения термической предыстории, если у олигомера имеется температура плавления.

Первая стадия:

- сканирование температуры: охлаждение от +25°С до -100°С при скорости охлаждения 10°С/мин.

Вторая стадия:

- изотерма: выдерживание в течение 2 мин при -100°С.

Третья стадия:

- сканирование температуры: нагревание от -100°С до +80°С при скорости нагревания 10°С/мин.

Таблица 2 HEA-IPDI-PolyTHF 2900-IPDI-HEAEbecryl^® 230BR 304HEA-IPDI-(PolyTHF 650-TDI)₂-HEAT_g (°C)-71,2-54,5-61,0-28,0(T_m) (°C)+25°C---

Приведенные выше полифункциональные мономеры (b) и монофункциональный мономер (d) подвергали анализу по методу дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для того, чтобы измерить температуры стеклования (T_g) их гомополимера: анализ по методу ДСК проводили так, как это описано в работе Sartomer Application Bulletin, №4013, опубликованной в октябре 1999 года. Полученные результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3 PETIAHDDAIBOAODAPEAT_g (°C)+103+43+88-30+5

Компоненты, приведенные в таблице 1, помещали в химический стакан объемом 100 мл и в течение 2 часов выдерживали при механическом перемешивании при 40°С. После этого композиции оставляли стоять в течение, по меньшей мере, 12 часов при комнатной температуре так, чтобы получить гомогенную композицию без пузырьков.

Пример 12

Анализ механических и химико-физических свойств

Композиции из примеров 1-9 подвергали следующим видам анализа механических и химико-физических свойств.

В качестве сравнения:

(А): коммерческое единое покрытие DeSolite^® 3471-3-7 (от компании DSM) (пример 10); и

(В): смесь 63% коммерческого первичного покрытия DeSolite^® 3471-1-129 (от компании DSM) и 37% коммерческого вторичного покрытия DeSolite^® 3471-2-136 (от компании DSM) (пример 11)

подвергали тем же самым видам анализа механических свойств.

Вязкость

Температуры, при которых неотвержденные композиции, полученные в соответствии с примерами 1-9, достигали вязкости по Брукфильду, равной 2000 м·Па·с, определяли при использовании вискозиметра типа Брукфильда, model DV-III, оборудованного по конфигурации 29, функционирующего при 150 об/мин Полученные результаты приведены в таблице 3.

Значение модуля упругости

Из упомянутых выше композиций получали пленки, действуя следующим образом. Пленку с размерами 120 мм ×150 мм и толщиной 70 мкм наносили на стеклянную пластинку при помощи фильмографа "Doctor Blade" при скорости 2 м в минуту; отверждение пленки проводили при использовании устройства Fusion UV curing System, model F600 и лампы со спектром D, воздействуя УФ-дозой, равной 1,5 Дж/см², при проведении облучения в инертной атмосфере азота. По завершении отверждения пленки со стеклянной пластинки убирали.

Полученные таким образом пленки кондиционировали в течение 24 часов при 25°С и 50% относительной влажности, а после этого для них проводили измерения значений модуля упругости при растяжении с использованием аппарата для DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analyzer от компании Reometrics Inc.) при частоте 1 Гц и при скорости нагревания 2°С/мин в температурном диапазоне от -60°С до 120°С. Наименьшее значение модуля упругости, измеренное так, как это описывалось выше, принимали за равновесный модуль. Полученные результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4ПРИМЕР123 (*)45678910 (*)11 (*) Вязкость по Брукфильду: 200 мПа/с
(температура: °С) 405645355051423648-- АНАЛИЗ DMTA (МПа)-40°С300390151044925411323710425318001600+25°С5029,453194419,5148,53215060+60°С28183111,323159,5725149Е. М. ⁽¹⁾2017186,8161075,515128V₁ ⁽²⁾2723721479437,723198227,59722817861591(*): для сравнения;
⁽¹⁾: равновесный модуль;
⁽²⁾: разница между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С.

Данные, приведенные в таблице 4, демонстрируют, что радиационно-отверждаемые композиции, соответствующие настоящему изобретению (пример 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 и 9), обладают лучшими свойствами по сравнению со сравнительными композициями. В частности, приведенные выше данные свидетельствуют о том, что:

- использование олигомера, характеризующегося чрезмерно высокой температурой стеклования (T_g), (пример 3), приводит к получению избыточного роста значения модуля упругости при низкой температуре (-40°С);

- как коммерческое индивидуальное покрытие (пример 10), так и смесь двух коммерческих покрытий (пример 11) демонстрируют избыточный рост значения модуля упругости при низкой температуре (-40°С, что также показано и на прилагаемой фиг.3).

ПРИМЕР 13

Получение оптического волокна

Окрашенные оптические волокна получали в соответствии с методиками, известными на современном уровне техники. На четыре оптических стекловолокна, включающих стеклянную часть, имеющую диаметр 125 мкм, наносили индивидуальное покрытие с толщиной 60 мкм, используя радиационно-отверждаемые композиции, соответствующие настоящему изобретению (композиции из примеров 1, 2 и 7), и в порядке сравнения композицию из примера 11.

На индивидуальное покрытие, полученное как описано выше из композиций по примерам 1, 2 и 7, наносили покрытие из печатной краски на акрилатной основе с толщиной 7 мкм (Cablelite^® от компании DSM).

ПРИМЕР 14

Испытание на наличие микрооизгибов

Затухание сигнала вследствие наличия микроизгибов для оптического волокна, полученного как описано в примере 12 (индивидуальное покрытие, полученное из композиций по примерам 1, 2, 7 и 11), определяли по "способу с использованием раздвижной бобины", описанному, например, в работе G. Grasso and F. Meli in: "Microbending losses of cabled single-mode fibers", ECOC '88, pp.526-ff либо определенному стандартом IEC standard 62221 (Optical fibers - Measurement methods - Microbending sensitivity - Method A, Expandable drum; October 2001).

Испытание проводили при наматывании оптического волокна с длиной 100 м при натяжении в 55 г на раздвижную металлическую бобину диаметром 300 мм с нанесенным покрытием из шероховатого материала (марки 3M Imperial^® PSA, 40 мкм).

Бобину соединяли с персональным компьютером, который контролировал:

- увеличение объема бобины (выраженное через изменение длины волокна); и

- потери при передаче для волокна.

После этого постепенно увеличивали объем бобины при одновременном мониторинге зависимости потерь при передаче для волокна от деформации волокна.

Давление, действующее на волокно, рассчитывали из относительного удлинения волокна по следующей формуле:

р=EAε/R,

где Е представляет собой значение модуля упругости стекла, А представляет собой площадь волокна с нанесенным покрытием, ε представляет собой относительное удлинение волокна, а R представляет собой радиус бобины.

Для каждого оптического волокна МАС (массовый коэффициент затухания) определяли следующим образом:

МАС=MFD/λ_со,

где MFD (диаметр поля моды в соответствии с определением от Petermann) при 1550 нм и λ_со (лямбда-критическая длина волны для волокна - длина 2 м) определяли в соответствии со стандартом ITUT G650.

В результате измерения затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов при различных температурах для оптических волокон с нанесенным покрытием, соответствующих примеру 12, получали соответствующие кривые зависимостей затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов от температуры. В таблице 5 приводятся значения для затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов, полученные из упомянутых кривых при различных температурах в диапазоне от -40°С до +60°С.

Таблица 5Пример12711 (*)Затухание сигнала вследствие наличия микроизгибов (дБ/км)/(г/см)-40°С14,59,85,328,2-20°С8,97,53,614,3-10°С7,06,83,0-+0°С3,36,52,510,7+10°С2,76,52,3-+25°С2,65,82,06,2+60°С2,54,21,84,6 МАС87,97,58,3V₂ ⁽¹⁾12,05,63,523,6

(*): для сравнения;

⁽¹⁾: изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов в диапазоне от -40°С до +60°С.

Оптическое волокно включает: а) стеклянную часть; b) по меньшей мере, один слой защитного покрытия, размещенный так, что он охватывает упомянутую стеклянную часть. При этом упомянутый слой защитного покрытия в диапазоне от -40°С до +60°С характеризуется значением модуля упругости, попадающим в интервал от 5 МПа до 600 МПа, причем разница (V₁) между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С, для слоя защитного покрытия не превышает 495 МПа. Значение модуля упругости может быть предпочтительно не превышающим 500 МПа, более предпочтительно не превышающим 450 МПа, гораздо более предпочтительно не превышающим 300 МПа. Предпочтительно упомянутый слой защитного покрытия представляет собой единый слой защитного покрытия, который размещают в контакте с упомянутой стеклянной частью. Техническая задача изобретения - обеспечение защиты оптического волокна и снижение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов. 3 н. и 48 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 ил.

1. Оптическое волокно, включающее стеклянную часть; по меньшей мере, один слой полимерного защитного покрытия, размещенный так, что он охватывает упомянутую стеклянную часть; при этом упомянутый слой защитного покрытия характеризуется значением модуля упругости при температуре от -40°С до +60°С в интервале от 5 МПа до 600 МПа, причем разница (V₁) между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С, для слоя защитного покрытия не превышает 495 МПа.2. Оптическое волокно по п.1, где значение модуля упругости не превышает 500 МПа.3. Оптическое волокно по п.2, где значение модуля упругости не превышает 450 МПа.4. Оптическое волокно по п.3, где значение модуля упругости не превышает 300 МПа.5. Оптическое волокно по п.1, где значение модуля упругости не меньше 8 МПа.6. Оптическое волокно по п.4, где значение модуля упругости больше 12 МПа.7. Оптическое волокно по любому из пп.1-6, где слой защитного покрытия размещают в контакте с упомянутой стеклянной частью.8. Оптическое волокно по любому из пп.1-6, где слой защитного покрытия представляет собой единый слой защитного покрытия, который размещают в контакте с упомянутой стеклянной частью.9. Оптическое волокно по п.1, где разница (V₁) между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С, для слоя защитного покрытия не превышает 320 МПа.10. Оптическое волокно по п.9, где разница (V₁) между значением модуля упругости, измеренным при -40°С, и значением модуля упругости, измеренным при +60°С, для слоя защитного покрытия не превышает 150 МПа.11. Оптическое волокно по п.1, где слой защитного покрытия характеризуется величиной равновесного модуля (Е. М.), превышающей 5 МПа.12. Оптическое волокно по п.1, где в диапазоне изменения температуры от -40°С до+60°С изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов (V₂), измеренное в результате наматывания волокна с длиной 100 м при натяжении в 5 г на раздвижную металлическую бобину диаметром 300 мм с нанесенным покрытием из шероховатого материала, не превышает 20 (дБ/км)/(г/мм).13. Оптическое волокно по п.12, где в диапазоне изменения температуры от -40°С до +60°С изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов (V₂), измеренное в результате наматывания волокна с длиной 100 м при натяжении в 5 г на раздвижную металлическую бобину диаметром 300 мм с нанесенным покрытием из шероховатого материала, не превышает 15 (дБ/км)/(г/мм).14. Оптическое волокно по п.13, где в диапазоне изменения температуры от -40°С до +60°С изменение затухания сигнала вследствие наличия микроизгибов (V₂), измеренное в результате наматывания волокна с длиной 100 м при натяжении в 5 г на раздвижную металлическую бобину диаметром 300 мм с нанесенным покрытием из шероховатого материала, не превышает 6 (дБ/км)/(г/мм).15. Оптическое волокно по п.1, где защитное покрытие получают в результате отверждения радиационно-отверждаемой композиции, содержащей

(a) по меньшей мере, один полиуретан с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующийся величиной температуры стеклования (T_g) в диапазоне от -40°С до -100°С;

(b) по меньшей мере, один полифункциональный реакционноспособный разбавляющий мономер.

(А) по меньшей мере, одним полиольным соединением, включающим структурное звено, описываемое следующей формулой (I)

где n представляет собой целое число в интервале от 0 до 4 включительно; R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ и R₆, которые могут быть идентичными друг другу либо отличными друг от друга, представляют собой атом водорода либо C₁-C₄ алкильную группу;

(B) по меньшей мере, одним полиизоцианатным соединением; и

(C) по меньшей мере, одним (мет)акрилатным производным, имеющим, по меньшей мере, одну гидроксильную группу.

где R₅ представляет собой атом водорода либо метильную группу, а n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 15, включительно; либо их смесей.

где группы R, которые могут быть идентичными друг другу либо отличными друг от друга, выбирают из алкильных, алкоксильных либо арилоксильных групп или же атомов галогена, при том условии, что, по меньшей мере, одна из групп R представляет собой алкоксильную либо арилоксильную группу; n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 6 включительно; Х представляет собой группу, выбираемую из групп: нитрозо, меркапто, эпоксидной, винильной, имидо, хлор, -(S)_mC_nH_2n-Si-(R)₃, где m и n представляют собой целые числа в диапазоне от 1 до 6 включительно, а группы R определяют так, как это было указано выше.

(a) от 50 мас.% до 95 мас.%, в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции, по меньшей мере, одного полиуретана с ненасыщенностью этиленового типа, характеризующегося величиной температуры стеклования (T_g), в интервале от -40°С до -100°С;

(b) от 5 мас.% до 50 мас.%, в расчете на полную массу упомянутой радиационно-отверждаемой композиции, по меньшей мере, одного полифункционального реакционноспособного разбавляющего мономера.