DE69736297T2

DE69736297T2 - Strahlungshärtbare optische glasfaserbeschichtungszusammensetzungen, beschichtete optische glasfasern und optische glasfaserzusammenstellungen

Info

Publication number: DE69736297T2
Application number: DE69736297T
Authority: DE
Inventors: M. David Elmhurst SZUM; Edward Timoty Algonquin BISHOP; Paul Edward Naperville ZAHORA; George Riverwoods PASTERNACK; Thomas John Barrington VANDEBERG; Raymond James West Dundee PETISCE; Prakash Chander Batavia CHAWLA; Stephen Waterford LAPIN; Paul South Elgin SNOWHITE
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2017-11-08
Also published as: EP0951458A1; CN1248961A; US20030147615A1; KR100341693B1; WO1998021157A1; DE69736297D1; AU4969697A; US6661959B2; CN1138718C; US20050158000A1; US20030147614A1; US20020168163A1; US20020037146A1; US6339666B2; JP2001502653A; US20090171011A1; US20010033725A1; US6298189B1; US20020064357A1; US20020181913A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft strahlungshärtbare innere und äußere Primärbeschichtungszusammensetzungen für optische Glasfasern. Die Erfindung betrifft auch beschichtete optische Glasfasern und optische Glasfaserzusammenstellungen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Bandzusammenstellung mit verbesserten Bandstrippfähigkeiten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Optische Glasfasern werden üblicherweise mit zwei aufliegenden strahlungsgehärteten Beschichtungen beschichtet, die zusammen eine Primärbeschichtung bilden. Die Beschichtung, die mit der Glasoberfläche in Kontakt ist, wird als innere Primärbeschichtung bezeichnet, und die darüber liegende Beschichtung wird als äußere Primärbeschichtung bezeichnet.
Die innere Primärbeschichtung ist üblicherweise eine weiche Beschichtung mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur (anschließend "T_g"), um Widerstand gegenüber Mikrobiegung bereitzustellen. Mikrobiegung kann zu Abschwächung der Signalübertragungsfähigkeit der beschichteten optischen Glasfaser führen und ist daher unerwünscht. Die äußere Primärbeschichtung ist in der Regel eine härtere Beschichtung, die die gewünschte Beständigkeit gegenüber Handhabungskräften bereitstellt, wie jenen, die auftreten, wenn die beschichtete Faser verkabelt wird.
Für die Zwecke der Mehrkanalübertragung sind optische Glasfaserzusammenstellungen verwendet worden, die mehrere beschichtete optische Fasern enthalten.
Beispiele für optische Glasfaserzusammenstellungen umfassen Bandzusammenstellungen und Kabel. Eine typische optische Glasfaserzusammenstellung ist aus mehreren beschichteten optischen Glasfasern gebildet, die in einem Matrixmaterial miteinander verklebt werden. Das Matrixmaterial kann beispielsweise die optischen Glasfasern umhüllen, oder das Matrixmaterial kann die optischen Glasfasern an den Rändern verkleben.
Optische Glasfaserzusammenstellungen stellen ein modulares Design zur Verfügung, das die Konstruktion, Installation und Wartung der optischen Glasfasern vereinfacht, indem die Notwendigkeit zur Handhabung individueller optischer Glasfasern wegfällt.
Beschichtete optische Glasfasern zur Verwendung in optischen Glasfaserzusammenstellungen sind üblicherweise mit einer äußeren farbigen Schicht beschichtet, die als Tintenbeschichtung bezeichnet wird, oder alternativ wird der äußeren Primärbeschichtung ein Färbungsmittel zugesetzt, um die Identifizierung der individuellen beschichteten optischen Glasfasern zu erleichtern. Solche Tintenbeschichtungen und gefärbten äußeren Primärbeschichtungen sind in der Technik wohl bekannt. Das Matrixmaterial, das die beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt, steht somit in Kontakt mit der äußeren Tintenschicht, falls vorhanden, oder der gefärbten äußeren Primärbeschichtung.
Wenn eine einzige optische Glasfaser der Zusammenstellung mit einer anderen optischen Glasfaser schmelzverbunden oder mit einer Steckverbindung verbunden werden soll, kann ein Endstück der Matrixschicht entfernt werden, um jede der optischen Glasfasern voneinander zu trennen.
Die Primärbeschichtungen auf den beschichteten optischen Glasfasern und die Tintenbeschichtung, falls vorhanden, werden wünschenswerterweise gleichzeitig mit dem Matrixmaterial entfernt, um blanke Anteile auf der Oberfläche der optischen Glasfasern bereitzustellen (nachfolgend als "Bandstrippen" bezeichnet). Beim Bandstrippen werden das Matrixmaterial, die Primärbeschichtungen und die Tintenbeschichtung wünschenswerterweise als zusammenhängende Einheit entfernt, um eine saubere blanke optische Glasfaser zu liefern, die im Wesentlichen rückstandfrei ist. Dieser Rückstand kann den Spleißvorgang beim Bandmassenschmelzen der optischen Glasfaser stören und muss daher üblicherweise vor dem Spleißen durch Wischen entfernt werden. Der Schritt des Entfernens des Rückstands kann jedoch zu Abriebstellen auf der blanken optischen Glasfaser führen, was die Festigkeit der Verbindung gefährdet. Die hervorragende Strippfunktionalität der Bandzusammenstellungen, um während des erfindungsgemäßen Bandstrippens saubere, rückstandfreie, blanke optische Glasfasern zu liefern, ist vermutlich bislang unerreichbar gewesen.
Ein übliches Verfahren zum Durchführen des Bandstrippens am Ende der Bandzusammenstellung ist die Verwendung eines geheizten Strippwerkzeugs. Ein derartiges Werkzeug besteht aus zwei Platten, die mit Heizmitteln ausgestattet sind, um die Platten auf etwa 90 bis etwa 120°C zu erwärmen. Ein Endabschnitt der Bandzusammenstellung wird zwischen den beiden erwärmten Platten eingeklemmt, und die Wärme des Werkzeugs erweicht das Matrixmaterial und die Primärbeschichtungen auf den individuellen optischen Glasfasern. Das wärmeerweichte Matrixmaterial und die wärmeerweichten Primärbeschichtungen, die auf den individuellen optischen Glasfasern vorhanden sind, können dann entfernt werden, um blanke optische Glasfasrenden zu liefern, an denen die Schmelzverbindungen vorgenommen werden können. Oft wird ein Messerschnitt verwendet, um einen Riss in dem Matrixmaterial bis zu der inneren Primärbeschichtung zu initiieren. In der Regel muss nur ein 1 bis 4 cm-Abschnitt des Matrixmaterials und der Beschichtungen auf den optischen Glasfasern entfernt werden. Die Identifizierung der blanken individuellen optischen Glasfasern wird erreicht, indem man die blanke optische Faser zurückverfolgt, bis die Tintenbeschichtung oder gefärbte äußere Primärbeschichtung zu sehen ist.
US-A-5,373,578 offenbart eine Bandzusammenstellung, die mehrere beschichtete optische Glasfasern enthält. Jede der optischen Glasfasern ist mit einer inneren Primärbeschichtung, die sich neben der optischen Glasfaser befindet, mit einer äußeren Primärbeschichtung und einer Tintenbeschichtung auf der äußeren Primärbeschichtung beschichtet. Die innere Primärbeschichtung ist modifiziert, so dass die Adhäsion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser herabgesetzt ist. Diese herabgesetzte Adhäsion erleichtert die leichte Entfernung der wärmeerweichten Primärbeschichtung, wenn man ein Wärmestrippverfahren verwendet. Während dieses Patent in Spalte 5, Zeilen 10 bis 13, offenbart, dass die Adhäsion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser ausreichend sein sollte, um Delaminierung der inneren Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser zu verhindern, erhöht jegliche Verringerung der Adhäsion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser die Möglichkeit einer derartigen unerwünschten Delaminierung, insbesondere in Gegenwart von Feuchtigkeit. Delaminierung der inneren Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser kann zu herabgesetzter Festigkeit der optischen Glasfaser sowie zu Nachteilen der Signalübertragungsabschwächung führen.
Die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung Nr. 0 262 340 offenbart ein Bandkabel mit einer "Ablöseschicht" als am weitesten außen liegender Beschichtungsschicht auf jeder der optischen Glasfasern, die in dem Bandkabel enthalten sind. Während des Bandstrippens wird die Ablöseschicht zerstört und das Matrixmaterial von den beschichteten optischen Glasfasern entfernt. Nach dem Bandstrippen sind die optischen Glasfasern jedoch immer noch mit den Primärbeschichtungen beschichtet. Das heißt, dass die Primärbeschichtungen in den in dieser Veröffentlichung offenbarten Bandzusammenstellungen nicht gleichzeitig mit dem Matrixmaterial entfernt werden.
US-A-5 011 260 offenbart ein Bandkabel mit einer "Entkupplungsschicht", die zwischen den beschichteten optischen Glasfasern und dem Matrixmaterial angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Matrixmaterial durch Ausübung einer geringen Strippkraft von den beschichteten optischen Glasfasern leicht entfernt werden. Dieses Patent beinhaltet eine allgemeine Aussage, dass die Beschichtungen auf der optischen Glasfaser während des Bandstrippens gleichzeitig mit dem Matrixmaterial entfernt werden können. Dieses Patent lehrt jedoch nicht, wie die Probleme gelöst werden können, die mit den auf den blanken optischen Glasfasern nach dem Bandstrippen konventioneller Bandzusammenstellungen verbleibenden Rückständen verbunden sind.
Die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung Nr. 0 407 004 offenbart ein Bandkabel, das ein Matrixmaterial mit ausreichender Adhäsion an den tintenbeschichteten optischen Glasfasern enthält, damit es während des normalen Gebrauchs daran haften bleibt, jedoch leicht davon strippbar ist, ohne die Integrität der Tintenschicht auf den beschichteten optischen Glasfasern zu beschädigen. Die in dieser Veröffentlichung offenbarte Bandzusammenstellung hat daher nicht die Fähigkeit, die Primärbeschichtungen auf den optischen Glasfasern gleichzeitig mit der Entfernung des Matrixmaterials während des Bandstrippens entfernen zu können, um so rückstandfreie blanke optische Glasfasern zu liefern.
Die veröffentlichte Europäische Patentanmeldung Nr. 0 527 266 offenbart ein Bandkabel, das eine schmierende "Grenzflächenschicht" enthält, die das Matrixmaterial von den beschichteten optischen Glasfasern trennt. Die Grenzflächenschicht erleichtert die leichte Entfernung des Matrixmaterials von den beschichteten optischen Glasfasern. Während diese Veröffentlichung auf Seite 3, Zeile 15, offenbart, dass die Pufferschicht und die erste Schutzbeschichtung in einer Stufe gestrippt werden können, gibt es keine Offenbarung einer Lehre, wie ein derartiger Vorgang zu bewerkstelligen ist. Die schmierende Grenzflächenschicht inhibiert zudem die simultane Entfernung der ersten Schutzbeschichtung mit dem Matrixmaterial. Diese Veröffentlichung lehrt somit nicht, wie eine Bandzusammenstellung mit der Fähigkeit hergestellt werden kann, die Primärbeschichtungen auf den optischen Glasfasern gleichzeitig mit dem Matrixmaterial während des Bandstrippens zu entfernen, um so rückstandfreie blanke optische Glasfasern zu liefern.
US-A-4,900,126 offenbart ein Bandkabel, bei dem die bindenden Adhäsionskräfte zwischen der Tintenschicht und den Primärbeschichtungen auf den optischen Glasfasern größer als die Bindung zwischen der Tintenschicht und dem Matrixmaterial sind. Auf diese Weise kann das Matrixmaterial leicht von den tintenbeschichteten optischen Glasfasern entfernt werden, ohne die Tintenschicht zu entfernen. Dieses Patent spricht jedoch die Probleme, die mit der gleichzeitigen Entfernung der Primärbeschichtungsschichten mit dem Matrixmaterial verbunden sind, nicht an.
US-A-4,660,927 lehrt eine silikonbeschichtete optische Faser, wobei die weiche Silikonbeschichtung durch Fingerdruck leicht von der Oberfläche der optischen Glasfasern abgelöst wird. Die Beschichtung enthält eine erste Siloxankomponente mit aliphatischen ungesättigten Gruppen und eine zweite Siloxankomponente mit Mercaptoalkylgruppen. Weil eine solche Beschichtung leicht ablösbar ist, wie durch Reiben unter Fingerdruck, hat die Beschichtung eine unzureichende Adhäsion an der Oberfläche der optischen Glasfasern, um während der meisten Anwendungen Delaminierung zu verhindern. Dieses Patent spricht zudem die Probleme des Bandstrippens nicht an, sondern nur das Strippen einer einzigen optischen Glasfaser. Es ist allgemein bekannt, dass Dreibeschichtungssysteme (innere Primärbeschichtung, äußere Primärbeschichtung und Tintenbeschichtung) mit annehmbarer Strippbarkeit der Einzelfaser bei Verwendung in Bandform vollkommen andere Niveaus der Strippfähigkeitscharakteristika zeigen.
US-A-4,496,210 stellt eine strahlungshärtbare optische Faserbeschichtungszusammensetzung zur Verfügung, die ein Polysiloxan enthält. Dieses Patent spricht jedoch die mit Bandstrippen verbundenen Probleme nicht an.
Die japanische Patentanmeldung H3-35210 lehrt das Kombinieren eines flüssigen Schmierstoffs, wie flüssigem Silikonöl oder flüssigem aliphatischem Öl, mit einer Mercaptosilanverbindung in einer inneren Primärbeschichtungszusammensetzung. Während des Strippens dringt das flüssige Schmierstoff in die Grenzfläche zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung ein, wenn die Bindung zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung gebrochen wird. Der flüssige Schmierstoff darf keine hohe Verträglichkeit mit der inneren Primärbeschichtung haben, sonst wird er während des Strippens nicht aus der inneren Primärbeschichtung ausbluten. Dieses Dokument lehrt jedoch kein System zur Einstellung des Niveaus der Faserreibung zwischen den benachbarten Oberflächen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung auf ein Niveau, das eine Widerstandkraft liefert, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt. Obwohl dieses Dokument lehrt, dass die innere Primärbeschichtung leichter gestrippt werden kann, indem flüssige Schmierstoffverbindungen eingebracht wird, hinterlässt die innere Primärbeschichtung noch einen unerwünschten Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser, wenn die oben beschriebenen Faserreibungskräfte auf einem Niveau sind, welches eine Widerstandskraft liefert, die größer als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist.
Es gibt viele Testverfahren, die zur Bestimmung der Leistung der Bandzusammenstellung während des Bandstrippens verwendet werden können. Ein Beispiel für ein geeignetes Testverfahren zum Bestimmen der Strippleistung eines Bands ist in dem Artikel von G. Mills, "Testing of 4- and 8-fiber ribbon strippability", 472 International Wire & Cable Symposium Proceedings (1992), offenbart, wobei die vollständige Offenbarung hier zum Zweck der Bezugnahme zitiert wird.
Es wurden viele Versuche unternommen, um die mit dem Bandstrippen zusammenhängenden Probleme zu verstehen und eine Lösung zur Steigerung der Bandstrippleistung zu finden. Die folgenden Veröffentlichungen bemühen sich um eine Erklärung und Lösung der mit dem Bandstrippen zusammenhängenden Probleme: K. W. Jackson, et. al., "The Effect of Fiber Ribbon Component Materials on Mechanical and Environmental Performance", 28. International Wire & Symposium Proceedings (1993); H. C. Chandon, et. al., "Fiber Protective Design for Evolving Telecommunication Applications", International Wire & Symposium Proceedings (1992); J. R. Toler, et. al., "Factors Affecting Mechanical Stripping of Polymer Coatings From Optical Fibers", International Wire & Cable Symposium Proceedings (1989), und W. Griffioen, "Strippability of Optical Fibers", EFOC & N, Eleventh Annual Conference, Hague (1993).
Die Fähigkeit einer Bandzusammenstellung, das Band so sauber zu strippen, dass blanke optische Glasfasern bereitgestellt werden, die im Wesentlichen rückstandfrei sind, ist nach wie vor nicht vorhersagbar, und die Faktoren, die das Bandstrippen beeinflussen, sind nicht vollständig bekannt. Es besteht nach wie vor ein Bedarf an einem Verständnis, wie die Probleme des Bandstrippens auftreten, und einer Lösung dieser Probleme.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Bandzusammenstellung mit verbesserten Bandstrippfähigkeiten bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Bandzusammenstellung zu liefern, die nach dem Bandstrippen blanke optische Glasfasern liefert, die im Wesentlichen frei von Rückstand sind, der vor der Bildung von Verbindungen mit den jeweiligen gewählten, blanken, optischen Fasern entfernt werden muss.
Die obigen Aufgaben und andere Aufgaben sind überraschenderweise wie folgt gelöst worden. Die vorliegende Erfindung liefert eine neue Bandzusammenstellung, umfassend:
mehrere beschichtete optische Glasfasern, wobei mindestens eine optische Glasfaser mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist; und
ein Matrixmaterial, das die mehreren beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt, wobei die innere Primärbeschichtung angepasst ist, um die folgende Kombination von Eigenschaften zur Verfügung zu stellen:

(i) ausreichende Adhäsion an der optischen Glasfaser, um Delaminierung während der Handhabung und in Gegenwart von Feuchtigkeit zu verhindern; und
(ii) eine Faserreibungskraft zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung, die so eingestellt ist, dass die innere Primärbeschichtung während des Bandstripppens leicht von der optischen Glasfaser abgleiten kann, wobei im Wesentlichen kein Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückbleibt, wenn eine Strippkraft, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt, auf die Bandzusammenstellung ausgeübt wird.

Es wird auch eine neue Bandzusammenstellung bereitgestellt, umfassend:
mehrere optische Glasfasern, mindestens eine beschichtete optische Glasfaser, die mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist; und
ein Matrixmaterial, das die beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt,
und wobei die innere Primärbeschichtung so angepasst ist, dass eine Faserausreißreibung von etwa 30 g/mm oder weniger bei einer Geschwindigkeit von etwa 0,1 mm/s in Kombination mit einem Rissausbreitungscharakteristikum von mindestens etwa 1 mm bei einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s bereitgestellt wird.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine beschichtete optische Glasfaser, umfassend:
eine optische Glasfaser;
eine innere Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser;
eine äußere Primärbeschichtung, die sich im Wesentlichen gemeinsam mit der Außenseite der inneren Primärbeschichtung erstreckt, wobei die inneren und äußeren Primärbeschichtungen so formuliert und gewählt sind, um ein Verhältnis (i) der Längenänderung der inneren Primärbeschichtung von einer Umgebungstemperatur bis zu einer Bandstripptemperatur zu (ii) der Längenänderung der äußeren Primärbeschichtung von der Umgebungstemperatur bis zu einer Bandstripptemperatur von weniger als etwa 1,5:1 zu liefern; und
gegebenenfalls eine Tintenbeschichtung neben der äußeren Primärbeschichtung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Bandzusammenstellung, die mindestens eine dieser beschichteten optischen Glasfasern enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein neues strahlungshärtbares Oligomer, das zur Einstellung der Faserreibung auf ein solches Niveau verwendet werden kann, damit das resultierende Niveau der Adhäsionswiderstandskraft unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt. Das neue strahlungshärtbare Oligomer umfasst:
mindestens eine Glaskupplungseinheit;
mindestens eine Gleitmitteleinheit; und
mindestens eine strahlungshärtbare Einheit, wobei die Glaskupplungs-, Glasadhäsions- und strahlungshärtbaren Einheiten jeweils kovalent an das Oligomer gebunden sind.
Es wird auch eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung bereitgestellt, die das Kompositoligomer enthält, eine beschichtete optische Glasfaser, die aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellt ist, und eine Bandzusammenstellung, die mindestens eine derartige beschichtete optische Glasfaser enthält.
Die vorliegende Erfindung liefert auch eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung, die mindestens ein strahlungshärtbares Oligomer oder Monomer und ein Wachs umfasst. Das Wachs liegt vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vor, um eine Faserreibung zwischen einer inneren Primärbeschichtung, die aus der Beschichtung gebildet ist, und einer optischen Glasfaser zu liefern, so dass eine Widerstandskraft gezeigt wird, die unter der Kohäsionsfestigkeit der aus der Zusammensetzung gebildeten Beschichtung liegt. Die Erfindung liefert auch eine beschichtete optische Glasfaser mit einer inneren Primärbeschichtung, die ein Wachs enthält, und eine Bandzusammenstellung, die mindestens eine derartig beschichtete optische Glasfaser enthält.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine beschichtete optische Glasfaser mit einer inneren Primärbeschichtung, die aus einer strahlungshärtbaren, inneren Primärbeschichtungszusammensetzung formuliert worden ist, die ein strahlungshärtbares Silikonoligomer oder eine Silikonverbindung enthält. Das strahlungshärtbare Silikonoligomer oder die strahlungshärtbare Silikonverbindung ist vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vorhanden, um eine Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser bereitzustellen, so dass eine Widerstandskraft gezeigt wird, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt. Die Erfindung liefert auch eine Bandzusammenstellung, die mindestens eine derartig beschichtete optische Glasfaser enthält.
Die vorliegende Erfindung liefert auch eine beschichtete optische Glasfaser mit einer inneren Primärbeschichtung, die aus einer strahlungshärtbaren, inneren Primärbeschichtungszusammensetzung formuliert worden ist, die ein strahlungshärtbares fluoriertes Oligomer oder eine fluorierte Verbindung enthält. Das strahlungshärtbare fluorierte Oligomer oder die strahlungshärtbare fluorierte Verbindung ist vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vorhanden, um eine Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser bereitzustellen, so dass eine Widerstandskraft gezeigt wird, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt. Die Erfindung liefert ferner eine Bandzusammenstellung, die mindestens eine derartige beschichtete optische Glasfaser enthält.
Die vorliegende Erfindung liefert auch eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung, die mindestens ein strahlungshärtbares Oligomer oder Monomer und einen festen Schmierstoff umfasst, der in der Zusammensetzung im Wesentlichen unlöslich ist. Der feste Schmierstoff ist vorzugsweise in einer ausreichenden Menge vorhanden, um eine Faserreibung zwischen einer inneren Primärbeschichtung, die aus der Beschichtung gebildet ist, und einer optischen Glasfaser zu liefern, so dass eine Widerstandskraft gezeigt wird, die unter der Kohäsionsfestigkeit der aus der Zusammensetzung gebildeten Beschichtung liegt. Die Erfindung liefert auch eine beschichtete optische Glasfaser mit einer inneren Primärbeschichtung, die einen festen Schmierstoff enthält, und einer Bandzusammenstellung, die mindestens eine derartig beschichtete optische Glasfaser enthält.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine Bandzusammenstellung, die mehrere beschichtete optische Glasfasern, mindestens eine optische Glasfaser, die mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist, und ein Matrixmaterial umfasst, das die mehreren beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt. Die innere Primärbeschichtung ist aus einer strahlungshärtbaren inneren Primärbeschichtungszusammensetzung formuliert, die mindestens ein strahlungshärtbares Urethanoligomer enthält, das mindestens einen Polymerblock und mindestens eine an den mindestens einen Polymerblock gebundene funktionale Gruppe umfasst, die zur Polymerisation in Gegenwart von aktinischer Strahlung in der Lage ist. Die Beschichtungszusammensetzung hat eine Konzentration an Urethangruppen, die so gewählt wird, dass die innere Primärbeschichtung mit einem Faserreibungskraftniveau zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung in Kombination mit einem Rissausbreitungsniveau bereitgestellt wird, die die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens mit der Funktionsfähigkeit des Abgleitens von der optischen Glasfaser versehen, wobei im Wesentlichen kein Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser verbleibt, wenn eine Strippkraft, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt, auf die Bandzusammenstellung ausgeübt wird.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine Bandzusammenstellung, die mehrere beschichtete optische Glasfasern, mindestens eine optische Glasfaser, die mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist, und ein Matrixmaterial umfasst, welches die mehreren beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt. Die innere Primärbeschichtung ist aus einer strahlungshärtbaren inneren Primärbeschichtungszusammensetzung formuliert, die mindestens ein strahlungshärtbares Oligomer enthält, das mindestens einen Polymerblock und mindestens eine an den mindestens einen Polymerblock gebundene funktionale Gruppe umfasst, die zur Polymerisation in Gegenwart von aktinischer Strahlung in der Lage ist. Der Polymerblock hat ein Molekulargewicht, das so gewählt ist, dass die innere Primärbeschichtung mit einem Faserreibungskraftniveau zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung in Kombination mit einem Rissausbreitungsniveau ausgestattet wird, die die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens mit der Funktionsfähigkeit des Abgleitens von der optischen Glasfaser versehen, wobei im Wesentlichen kein Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser verbleibt, wenn eine Strippkraft, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt, auf die Bandzusammenstellung ausgeübt wird.
Die Erfindung liefert auch eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtung, die aus einer Zusammensetzung formuliert ist, die mindestens ein Urethanoligomer mit mindestens einem Polymerblock und mindestens einer an den mindestens einen Polymerblock gebundenen funktionalen Gruppe umfasst, die zur Polymerisation in Gegenwart von aktinischer Strahlung in der Lage ist. Die Beschichtungszusammensetzung hat eine Konzentration an Urethangruppen, die so gewählt ist, dass die innere Primärbeschichtung mit einem Faserreibungskraftniveau zwischen einer optischen Glasfaser und einer aus der Beschichtungszusammensetzung gebildeten inneren Primärbeschichtung in Kombination mit einem Rissausbreitungsniveau ausgestattet wird, die die innere Primärbeschichtung mit der Funktionsfähigkeit versehen, während des Bandstrippens von der optischen Glasfaser abzugleiten und im Wesentlichen keinen Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückzulassen, wenn eine Strippkraft, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt, auf die innere Primärbeschichtung ausgeübt wird.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung für optische Glasfasern, die aus einer Zusammensetzung formuliert ist, die mindestens ein strahlungshärtbares Oligomer mit mindestens einem Polymerblock und mindestens einer an den mindestens einen Polymerblock gebundenen funktionalen Gruppe umfasst, die zur Polymerisation in Gegenwart von aktinischer Strahlung in der Lage ist. Der Polymerblock hat ein Molekulargewicht, das so gewählt ist, dass die innere Primärbeschichtung mit einem Faserreibungskraftniveau zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung in Kombination mit einem Rissausbreitungsniveau ausgestattet wird, das die innere Primärbeschichtung mit der Funktionsfähigkeit versieht, während des Bandstrippens von der optischen Glasfaser abzugleiten und im Wesentlichen keinen Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückzulassen, wenn eine Strippkraft, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt, auf die innere Primärbeschichtung ausgeübt wird.
Die vorliegende Erfindung liefert auch beschichtete optische Glasfasern, die mindestens eine innere Primärbeschichtung enthalten, die aus den obigen strahlungshärtbaren inneren Primärbeschichtungszusammensetzungen gebildet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittansicht einer beschichteten optischen Glasfaser in Längsrichtung.
2 zeigt eine repräsentative graphische Darstellung der normalisierten Strippkraft, die erforderlich ist, um einen Komposit aus optischer Faser und Bandbeschichtung entlang der Oberfläche einer optischen Glasfaser gleiten zu lassen.
3 illustriert den Ratscheneffekt einer inneren Primärbeschichtung, die während des Bandstrippens von einer optischen Glasfaser abgleitet.
4 ist eine graphische Darstellung der Änderung der Länge L ("dL") einer im Handel erhältlichen äußeren Primärbeschichtung, wenn die Temperatur erhöht wird.
5 zeigt eine partielle Querschnittansicht einer beschichteten optischen Glasfaser.
6 zeigt eine hypothetische Konturenauftragung zur Bestimmung der vorhergesagten Strippsauberkeit.
7 zeigt eine graphische Darstellung der Faserausreißreibung gegen Urethankonzentration.
8 zeigt eine graphische Darstellung der Faserausreißreibung gegen Urethankonzentration.
9 zeigt eine graphische Darstellung der Faserausreißreibung gegen Urethankonzentration.
10 zeigt eine graphische Darstellung der Faserausreißreibung gegen Urethankonzentration.
11 zeigt eine graphische Darstellung der Faserausreißreibung gegen Urethankonzentration.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird nun detailliert in Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen erläutert.
Bezogen auf umfangreiche Experimente wird nun angenommen, dass an dem Bandstrippen funktional zwei Phasen beteiligt sind, eine erste Phase zum Brechen der Adhäsion und eine zweite Reib-Gleit-Phase. Dies kann durch die folgende Gleichung (1) charakterisiert werden: FStripp = FAdhäsion + FReibung (1)wobei:

F_Stripp die auf die innere Primärbeschichtung ausgeübte Strippkraft ist;
F_Adhäsion die zum Brechen der Adhäsionskräfte zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung erforderliche Kraft ist; und
F_Reibung eine Funktion der Normalkraft, die die innere Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Faser ausübt, und des Reibungskoeffizienten der inneren Primärbeschichtung ist.

F_Reibung ist in dem Zustand, wenn sich die innere Primärbeschichtung in einer statischen Position befindet, definitionsgemäß gleich F_statisch, und F_Reibung ist, wenn sich die innere Primärbeschichtung in relativer Bewegung zu der optischen Glasfaser befindet, definitionsgemäß gleich F_kinetisch.
Während der Phase des Brechens der Adhäsion muss die Adhäsionskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser gebrochen werden, um die innere Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser zu delaminieren. Nachdem jene Adhäsionskraft gebrochen und die innere Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser delaminiert ist, muss dann die Faserreibungskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser überwunden werden, um die inneren und äußeren Primärbeschichtungen zusammen mit dem Matrixmaterial von der optischen Glasfaser zu entfernen.
Die Adhäsionskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser wird allgemein erhöht, wenn die Folgenden erhöht werden:

(1) kovalente Bindung, beispielsweise durch Glasadhäsionspromotoren;
(2) schwache molekulare Wechselwirkungen, wie Van der Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung, elektrostatische Kräfte und dergleichen;
(3) statischer Reibungskoeffizient;
(4) Oberflächenenergie der inneren Primärbeschichtung und Oberflächenenergie der optischen Glasfaser;
(5) Oberflächenrauheit und
(6) Adhäsionsbondingbereich.

Die Adhäsionskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser wird allgemein durch eine Erhöhung der Temperatur herabgesetzt.
Die Faserreibungskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser wird allgemein erhöht, indem eine oder mehrere der Folgenden erhöht werden:

(1) die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser bei der Bandstripptemperatur;
(2) die statischen und kinetischen Reibungskoeffizienten bei der Bandstripptemperatur;
(3) die Oberflächenrauheit und
(4) der Reibungsbereich.

Zu der Normalkraft gehören schwache molekulare Wechselwirkungen, wie Van der Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung, elektrostatische Kräfte und dergleichen zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung. Die Faserreibungskraft nimmt im Allgemeinen mit zunehmender Temperatur ab.
Die Steifheit und Integrität der äußeren Primärbeschichtung bei der Bandstripptemperatur kann die Reibungskraft auch beeinflussen. Während des Bandstrippens liefern die äußere Primärbeschichtung, Tintenbeschichtung und andere starre Beschichtungsschichten, wie das Matrixmaterial, das Versteifungsgerüst, welches intakte Entfernung des Matrixmaterials und der inneren und äußeren Primärbeschichtungen ermöglicht, um einen zusammenhängenden Schlauch zu liefern (anschließend hier als "Beschichtungsschlauch" bezeichnet). Wenn die Steifheit und Integrität nicht ausreichen, kann sich äußere Primärbeschichtung während des Bandstrippens verwerfen, wodurch die Faserreibungskraft sich erheblich erhöhen kann, und/oder Scherspannungen induzieren kann, die zu Integritätsversagen der inneren Primärbeschichtung führen, das zu unerwünschtem Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser führt.
Die Adhäsion zwischen dem Matrixmaterial und der Tintenbeschichtung oder gefärbten äußeren Primärbeschichtung ist größer als die Adhäsion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser, um zu gewährleisten, dass die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens von der Oberfläche der optischen Glasfaser delaminiert. In ähnlicher Weise sollten sowohl die Adhäsion zwischen der Tintenbeschichtung und der äußeren Primärbeschichtung als auch die Adhäsion zwischen der äußeren Primärbeschichtung und der inneren Primärbeschichtung größer als die Adhäsion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser sein, um zu gewährleisten, dass die innere Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser delaminiert, und um während des Bandstrippens einen zusammenhängenden Beschichtungsschlauch zu liefern. Die Adhäsion zwischen dem Matrixmaterial und der gefärbten äußeren Primärbeschichtung oder Tintenbeschichtung sowie die Adhäsion zwischen jeder der Beschichtungsschichten reichen üblicherweise aus, um Delaminierung der inneren Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser während des Bandstrippens zu gewährleisten, weil das Matrixmaterial und die Beschichtungsschichten vorwiegend organische Materialien umfassen. Schichten aus Materialien mit ähnlichen Eigenschaften, wie eine benachbarte organische Schicht/organische Schicht-Bindung, neigen dazu, leichter zu bonden als Schichten mit unähnlichen Eigenschaften, wie eine organische Schicht/anorganische Schicht-Bindung.
1 illustriert eine optische Glasfaser 7, die mit einer inneren Primärbeschichtung 8 und einer im Handel erhältlichen äußeren Primärbeschichtung 9 beschichtet ist. Die Länge der inneren Primärbeschichtung in 1, gezeigt bei 20, ist mit 35 mm gewählt worden, weil dies eine typische Länge der Beschichtungen ist, die von den Enden der optischen Glasfasern während des Bandstrippens gestrippt werden. Wenn ein typisches Bandstrippwerkzeug auf eine Bandzusammenstellung angewendet wird, wird zwischen geheizten Platten Druck auf die Bandzusammenstellung ausgeübt. An den Enden der Platten in der Nähe des Schnitts, der in dem Matrixmaterial und inneren und äußeren Primärbeschichtungen vorgenommen wurde, kann die innere Primärbeschichtung eine Anfangsdelaminierungsstelle an der optischen Glasfaser bilden, gezeigt bei 27 und 28 (als Debondingbereich bezeichnet). Weil die Bereiche 27 und 28 der inneren Primärbeschichtung delaminiert sind, müssen sie von jenem Bereich der inneren Primärbeschichtung abgezogen werden, der noch an die Oberfläche der optischen Glasfaser gebondet ist, wenn der Adhäsionsbondingbereich zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser gemessen wird. Der Radius der optischen Glasfaser ist 62,5 μm, gezeigt bei 22. Der Radius der Außenseite der inneren Primärbeschichtung ist 95 μm, gezeigt bei 24. Der Radius der Außenseite der inneren Primärbeschichtung ist 125 μm, gezeigt bei 26. Aus 1 ist der Adhäsionsbondingbereich gleich dem Glasoberflächenbereich (13,744 mm²) minus dem Debondingbereich. Der Reibungsbereich ist der gesamte Glasoberflächenbereich des Abschnitts, der während des Bandstrippens gestrippt werden soll (13,744 mm²).
Es wird angenommen, (wie aus 2 ersichtlich), dass die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens von der optischen Glasfaser ratschenartig abgleiten kann. 2 zeigt, wie die Adhäsionskraft und die Faserreibungskraft durch die Strippkraft überwunden werden, die während des Bandstrippverfahrens auf die innere Primärbeschichtung ausgeübt wird. Wenn Strippkraft von dem Strippwerkzeug auf die innere Primärbeschichtung ausgeübt wird, nimmt die Strippkraft auf ein Niveau zu, bei dem die Adhäsionskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser überwunden wird, was bei 1 gezeigt ist. Bei diesem Niveau beginnt die innere Primärbeschichtung, von der Oberfläche der optischen Glasfaser zu delaminieren. Die Strippkraft nimmt dann ab, wenn die innere Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser delaminiert, allgemein bei 2 gezeigt. Nachdem die Delaminierung abgeschlossen ist, gezeigt bei 3, gleitet die innere Primärbeschichtung an der Oberfläche der optischen Glasfaser entlang und die Strippkraft nimmt auf das bei 4 gezeigte Niveau ab. Wenn die innere Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser abgleitet, geht die Strippkraft, die zum Gleiten der inneren Primärbeschichtung an der optischen Glasfaser benötigt wird, zwischen der höheren statischen Faserreibungskraft und der niedrigeren kinetischen Faserreibungskraft wie bei einer Ratsche hin und her.
Die statische Faserreibungskraft ist eine Funktion des statischen Reibungskoeffizienten der inneren Primärbeschichtung und der Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser. Die kinetische Faserreibungskraft ist eine Funktion des kinetischen Reibungskoeffizienten der inneren Primärbeschichtung und der Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser. Die statische Faserreibungskraft setzt der Anfangsgleitbewegung Widerstand entgegen, und die kinetische Faserreibungskraft setzt der nachfolgenden Gleitbewegung Widerstand entgegen. In anderen Worten gleitet, nachdem die Adhäsionsbindung gebrochen und die statische Faserreibungskraft überwunden worden ist, gezeigt bei 3, die innere Primärbeschichtung eine gegebene Distanz, bis die kinetische Faserreibungskraft weitere Bewegung verhindert und die innere Primärbeschichtung kurzfristig an dieser Stelle an der Oberfläche der optischen Glasfaser festhängt, gezeigt bei 4. Wenn die Strippkraft zunimmt und bevor die innere Primärbeschichtung ihre relative Bewegung zu der optischen Glasfaser wieder aufnimmt, wird die potentielle Energie in der inneren Primärbeschichtung gespeichert, was eine Zugkraft und eine Strippkraft innerhalb der inneren Primärbeschichtung erzeugt. Die Zugkraft ist der Normalkraft entgegengesetzt, und die Strippkraft ist der Faserreibungskraft entgegengesetzt.
Die Bewegungskraft ("F_Bewegung") der inneren Primärbeschichtung ist eine Vektorsumme der Zugkraft ( "F_Zug") und der Strippkraft ("F_Stripp"). Die Widerstandskraft ("F_Widerstand") ist die Vektorsumme der Faserreibungskraft ("F_Reibung") und der Normalkraft ("F_Normal") an der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser.
Nachdem die Bewegungskraft ("F_Bewegung") die Widerstandskraft ("F_Widerstand") überschritten hat, beginnt die innere Primärbeschichtung zu gleiten, gezeigt bei 5. Die innere Primärbeschichtung gleitet rasch eine gegebene Distanz und hängt dann kurzfristig fest, gezeigt bei 6. Die Distanz, die die innere Primärbeschichtung entlang der Oberfläche der optischen Glasfaser zwischen den Punkten 5 und 6 in 2 gleitet, wird als Slip-Stick-Distanz bezeichnet. Die Slip-Stick-Distanz variiert und hängt von den in der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser verwendeten Materialien ab und hängt auch von Zufallswahrscheinlichkeit infolge von Inhomogenität in der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaseroberfläche ab.
3 erläutert beispielhaft den Ratscheneffekt während des Bandstrippens. Wie in 3 gezeigt ist, ist bei 7 ein partieller Querschnitt einer optischen Glasfaser in Längsrichtung zu sehen. Nachfolgend wird zur leichteren Erklärung eine zweidimensionale Vektorerklärung verwendet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine beschichtete optische Glasfaser ein dreidimensionales Objekt ist und alle der beschriebenen Vektoren um eine zusätzliche Dimension erweitert werden müssen.
Die optische Glasfaser ist mit einer inneren Primärbeschichtung, gezeigt bei 8, und einer äußeren Primärbeschichtung, gezeigt bei 9, beschichtet. Die Dicke "Y" der inneren Primärbeschichtung beträgt etwa 37,5 μm, gezeigt bei 12. Da die Strippkraft in der bei 10 gezeigten Richtung indirekt auf die innere Primärbeschichtung einwirkt, wird die innere Primärbeschichtung in einer Distanz X vor dem Gleiten verformt ("Prä-Slip-Distanz"), gezeigt bei 11, wobei an diesem Punkt die innere Primärbeschichtung delaminiert und beginnt, sich ratschenartig entlang der Oberfläche der optischen Glasfaser zu bewegen. Die Strippkraft, die erforderlich ist, damit die innere Primärbeschichtung mit der ratschenartigen Bewegung entlang der Oberfläche der optischen Glasfaser beginnt, kann wie folgt berechnet werden. Die Länge der Zugverformung der verformten inneren Primärbeschichtung an dem erforderlichen Strippkraftniveau, damit die innere Primärbeschichtung zu gleiten beginnt, nachdem sie kurzfristig auf der Oberfläche der optischen Glasfaser "Z" festhing, ist bei 13 gezeigt. Die prozentuale Dehnung der verformten inneren Primärbeschichtung kann aus den Werten Z und Y unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) berechnet werden: (Z – Y)/Y = % Dehnung (2)
Aus einer Spannungs/Dehnungs-Kurve kann ein Fachmann leicht die prozentuale Dehnung zur Berechnung der Zugkraft (F_Zug) einsetzen, die erforderlich ist, um das Gleiten der inneren Primärbeschichtung aus einer statischen Position einzuleiten.
Der Vektor für die statische Faserreibungskraft F_Reibung ist bei 19 gezeigt. Wenn F_Bewegung größer als F_Widerstand ist, beginnt die innere Primärbeschichtung, von einer statischen Position zu gleiten. F_Bewegung, gezeigt bei 15, ist die Vektorsumme von F_Zug, gezeigt bei 14, und F_Stripp, gezeigt bei 16. F_Widerstand, gezeigt bei 17, ist die Vektorsumme von F_Reibung, gezeigt bei 19, und F_Normal, gezeigt bei 18.
Wenn eine der Vektorkomponenten F_Stripp oder F_Zug größer als die entsprechenden Widerstandsvektorkomponenten der inneren Primärbeschichtung sind (Scherfestigkeit beziehungsweise Zugfestigkeit), wird die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens Kohäsionsversagen zeigen, wodurch ein unerwünschter Rückstand des inneren Primärbeschichtungsmaterials auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückbleibt.
Wenn in ähnlicher Weise eine der Vektorkomponenten F_Reibung oder F_Normal größer als die entsprechenden Widerstandsvektorkomponenten der inneren Primärbeschichtung sind (Scherfestigkeit beziehungsweise Zugfestigkeit), wird die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens Kohäsionsversagen zeigen, wodurch ein unerwünschter Rückstand des inneren Primärbeschichtungsmaterials auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückbleibt.
Allgemeiner wird die innere Primärbeschichtung Kohäsionsversagen zeigen, wenn F_Widerstand größer als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Um einen derartigen Rückstand zu verhindern, sollten F_Reibung und/oder F_Normal daher so eingestellt werden, dass eine F_Widerstand bereitgestellt wird, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt.
Der Begriff "Kohäsionsfestigkeit" der inneren Primärbeschichtung soll hier den Betrag der Kraft bezeichnen, der erforderlich ist, um die Integrität der inneren Primärbeschichtung zu zerstören. Eine höhere Kohäsionskraft erfordert somit einen größeren Kraftbetrag zur Zerstörung der Integrität der inneren Primärbeschichtung. Die Kohäsionsfestigkeit kann unter Verwendung von irgendeiner von (1) der Scherfestigkeit der inneren Primärbeschichtung, (2) der Zugfestigkeit der inneren Primärbeschichtung oder (3) der Rissausbreitung der inneren Primärbeschichtung gemessen werden. Die Kohäsionsfestigkeit wird vorzugsweise unter Verwendung des Rissausbreitungstests gemessen, der hier nachfolgend beschrieben wird.
Dieser Rückstand kann den Spleißvorgang beim Bandmassenschmelzen der optischen Glasfaser stören und muss daher vor dem Spleißen durch Wischen entfernt werden. Der Schritt des Entfernens des Rückstands kann zu Abriebstellen auf der blanken optischen Glasfaser führen, was die Festigkeit der Verbindung gefährdet.
Nachdem die Adhäsionsbindungen gebrochen worden sind und die innere Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser delaminiert ist, kann die Fähigkeit einer Bandzusammenstellung zum sauberen Strippen während des Bandstrippens und zur Bereitstellung blanker optischer Glasfasern, die im Wesentlichen rückstandfrei sind, mit der folgenden vereinfachten Gleichung (3) dargestellt werden: FReibung = Cf × FNormal (3)wobei F_Reibung die statische Reibungskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser ist; C_f der statische Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser ist und F_Normal die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser ist.
Nachfolgend bezieht sich die Verwendung des Begriffes "Faserreibung" in der Beschreibung und den Ansprüchen auf die statische Faserreibungskraft.
Je niedriger die Faserreibung ist, um so niedriger ist allgemein die Widerstandskraft, und um so leichter kann die innere Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser entfernt werden, ohne einen Rückstand zu hinterlassen. Aus Gleichung 3 geht hervor, dass die Faserreibung reduziert werden kann, indem eine(r) oder beide von dem statischen Reibungskoeffizienten oder der Normalkraft herabgesetzt werden.
Jede innere Primärbeschichtung hat eine spezifische Kohäsionsfestigkeit, die die Integrität der inneren Primärbeschichtung aufrechterhält. Je größer die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, um so höher ist der Betrag der Energie, der erforderlich ist, um die innere Primärbeschichtung auseinander zu brechen oder zu zerbrechen. Eine innere Primärbeschichtung mit einer höheren Kohäsionsfestigkeit kann somit während des Bandstrippens größere Strippkräfte aushalten, ohne auseinander zu brechen und einen Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückzulassen, als eine innere Primärbeschichtung mit einer niedrigeren Kohäsionsfestigkeit.
Aus der obigen Erörterung geht hervor, dass die innere Primärbeschichtung auseinander bricht und Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurücklässt, wenn sich die Faserreibung auf einem Niveau befindet, das eine Widerstandskraft liefert, die größer als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Bei der Auswahl oder Formulierung der inneren und äußeren Primärbeschichtungen sollte somit bei der Einstellung des Faserreibungsniveaus die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung berücksichtigt werden, so dass die Faserreibung eine Widerstandskraft bereitstellt, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt.
Minimieren der Normalkraft
Aus den obigen Gleichungen kann die Faserreibungskraft zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung herabgesetzt werden, indem die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser reduziert wird. Je größer die Normalkraft ist, um so größer ist allgemein die Faserreibungskraft zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung. In anderen Worten ist es um so schwerer, die innere Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser gleiten zu lassen, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Rückstand aus der inneren Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zurückbleibt, ist um so größer, je stärker die innere Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser drückt. Da die Normalkraft eine Komponente der Faserreibung ist, verringert die Verringerung der Normalkraft die Faserreibung. Die Normalkraft sollte daher so eingestellt oder gewählt werden, dass eine Normalkraftvektorkomponente und eine Faserreibungsvektorkomponente bereitgestellt werden, die eine Vektorsumme (Widerstandskraft) liefern, die unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liegt.
Während des Bandstrippens werden die innere Primärbeschichtung und die äußere Primarbeschichtung erwärmt, in der Regel auf etwa 90°C bis etwa 120°C. Weil innere Primärbeschichtungen üblicherweise eine niedrigere T_g als diejenige der äußeren Primärbeschichtungen haben, expandieren während des Bandstrippens innere Primärbeschichtungen üblicherweise in einem größeren Maß als äußere Primärbeschichtungen. Wenn die inneren und äußeren Primärbeschichtungen somit erwärmt werden, expandiert die innere Primärbeschichtung in einem größeren Maß als die äußere Primärbeschichtung, was zu einem Druckaufbau innerhalb der inneren Primärbeschichtung und zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der äußeren Primärbeschichtung führt. Dieser Druckaufbau in der inneren Primärbeschichtung erhöht die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser, wodurch die Faserreibungskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser erhöht wird. Die Widerstandskraft wird somit durch einen Anstieg der Normalkraftvektorkomponente und einen Anstieg der Faserreibungsvektorkomponente erhöht.
Es wird angenommen, dass die innere Primärbeschichtung mindestens teilweise aus dem folgenden Grund während des Bandstrippens in einem größeren Maße expandiert als die äußere Primärbeschichtung. Bei Temperaturen unter der T_g der Polymerbeschichtung neigen die in der Beschichtung vorhandenen Polymere zu einem "glasartigen" Verhalten und haben daher einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Bei Temperaturen oberhalb der T_g der Polymerbeschichtung neigen die Polymere jedoch dazu, sich "kautschukartig" zu verhalten, und haben daher einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als unterhalb der T_g der Polymerbeschichtung. Wenn die Temperatur der Bandzusammenstellung während des Bandstrippens erhöht wird, befinden sich die in der inneren Primärbeschichtung vorhandenen Polymere üblicherweise auf einer Temperatur oberhalb ihrer T_g und sind eher "kautschukartig", deutlich bevor die in der äußeren Primärbeschichtung vorliegenden Polymere ihre T_g erreichen. Wenn somit die verwendete Stripptemperatur erhöht wird, expandiert das in der inneren Primärbeschichtung vorhandene "kautschukartige" Polymer in einem viel größeren Maß als das "glasartige" Polymer in der äußeren Primärbeschichtung.
Die T_g der inneren Primärbeschichtung und diejenige der äußeren Primärbeschichtung können in der Regel nicht angeglichen werden, weil die äußere Primärbeschichtung eine höhere T_g haben sollte, um die belastbaren Schutzeigenschaften zu liefern, die bei der äußeren Primärbeschichtung erforderlich sind. Allgemein liegt die T_g der äußeren Primärbeschichtung oberhalb von 60°C, während die T_g der inneren Primärbeschichtung üblicherweise unter 10°C, vorzugsweise unter etwa 0°C, insbesondere unter etwa –10°C und am meisten bevorzugt unter etwa –20°C liegt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die relativen Expansionscharakteristika der inneren und äußeren Primärbeschichtungen eingestellt werden können, ohne die T_g der Beschichtungen wesentlich zu beeinflussen. Die Expansionscharakteristika der gewünschten inneren und äußeren Primärbeschichtungen sollten zuerst wie folgt gemessen werden. Die Änderung der Expansion von der Umgebungsarbeitstemperatur der Bandzusammenstellung zu der Bandstripptemperatur, gemessen in einer Ebene, "dL", wird durch eine Anfangslänge in der einen Ebene, gemessen bei der Umgebungsarbeitstemperatur der Bandzusammenstellung "L", geteilt, nachfolgend als "(dL/L)" bezeichnet.
Umgebungsarbeitstemperaturen von Bandzusammenstellungen sind üblicherweise etwa 0°C bis etwa 30°C. Wir gehen davon aus, dass die vorgesehenen Bandstripptemperaturen für die meisten Beschichtungszusammensetzungen üblicherweise etwa 90°C bis etwa 120°C betragen, jedoch in Abhängigkeit von den vorgesehenen Parametern der speziellen Beschichtungszusammensetzungen davon abweichen können.
Die inneren und/oder äußeren Primärbeschichtungen sollten so gewählt oder umformuliert werden, dass das (dL/L) der äußeren Primärbeschichtung maximiert und gleichzeitig das (dL/L) der inneren Primärbeschichtung minimiert wird. Das (dL/L) der äußeren Primärbeschichtung sollte idealerweise über demjenigen der inneren Primärbeschichtung liegen, wodurch die äußere Primärbeschichtung während des Bandstrippens theoretisch eine Normalkraft auf die innere Primärbeschichtung in einer Richtung ausübt, die von der optischen Glasfaser wegführt. Derartig hohe (dL/L)-Werte für die äußere Primärbeschichtung in Kombination mit dem Beibehalt der erwünschten Zähigkeitseigenschaften der äußeren Primärbeschichtung sind üblicherweise jedoch unerreichbar. Das Erhöhen des (dL/L) der äußeren Primärbeschichtung kann jedoch den Anstieg der Normalkraft auf die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens deutlich verringern, um eine saubere optische Glasfaser zu liefern, die im Wesentlichen rückstandfrei ist.
4 ist eine graphische Darstellung der Änderung von L ("dL") bei einer im Handel erhältlichen äußeren Primärbeschichtung, wenn die Temperatur erhöht wird. Bei einem L von 23,2 mm kann das dL für die Temperaturänderung von 25°C (Beispiel für Umgebungstemperatur) bis 100°C (Beispiel für Bandstripptemperatur) speziell wie folgt berechnet werden: dL/L = (delta L)/L = (0,4)/23,2 = 0,01724
Der dL/L-Wert ist von der für die Messung gewählten Länge der Beschichtung unabhängig. Bei unterschiedlichen L-werten ist das dL/L daher konstant.
Die Normalkraft auf die innere Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser, die durch die unterschiedliche Expansion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der äußeren Primärbeschichtung während des Bandstrippens hervorgerufen wird, kann wie folgt berechnet werden. 5 illustriert eine Querschnittansicht einer optischen Glasfaser 7, die mit einer inneren Primärbeschichtung 8 und einer äußeren Primärbeschichtung 9 beschichtet ist. Die äußere Primärbeschichtung 9 ist die gleiche wie in den 1 und 4. Der Radius der Außenseite der inneren Primärbeschichtung bei 25°C beträgt 95 μm, gezeigt bei 40. Der Radius der Innenseite der äußeren Primärbeschichtung bei 25°C beträgt 95 μm, ebenfalls gezeigt bei 40. Wenn die Temperatur der Bandzusammenstellung während des Bandstrippens auf 100°C erhöht wird, expandieren die innere Primärbeschichtung und die äußere Primärbeschichtung.
Der Radius der Innenseite der äußeren Primärbeschichtung bei 100°C beträgt 96,379 μm, gezeigt bei 42. Dieser Wert wird wie folgt berechnet. Das (dL/L) für das äußere Primärbeschichtungsmaterial, wenn es von 25°C auf 100°C erwärmt wird, ist 0,01724, berechnet aus 4. Der Radius der Innenseite der äußeren Primärbeschichtung bei 25°C (95 μm) wird mit (1 + dL/L) für eine Temperaturänderung von 25°C auf 100°C (1,01724) malgenommen, was einen Radius der Innenseite der äußeren Primärbeschichtung bei 100°C von 96,638 μm liefert. Dieser Wert muss jedoch korrigiert werden, um die Expansion der Dicke der äußeren Primärbeschichtung zu berücksichtigen. Die äußere Primärbeschichtung hat eine Dicke von 30 μm bei 25°C. Um die Dicke bei 100°C zu erhalten, wird die Dicke bei 25°C (30 μm) mit (1 + dL/L) für eine Temperaturänderung von 25°C auf 100°C (1,01724) malgenommen, was eine Dicke von 30,5172 μm ergibt. Die Dicke der äußeren Primärbeschichtung expandiert beim Erwärmen von 25°C auf 100°C um 0,5172 μm. Die Hälfte dieser Expansion erfolgt in Richtung der inneren Primärbeschichtung. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die innere Primärbeschichtung der Expansion der äußeren Primärbeschichtung im Wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzt. Eine Hälfte von 0,5172 muss somit von dem Wert subtrahiert werden, der oben für den Radius der Innenseite der äußeren Primärbeschichtung bei 100°C (96,638 μm) erhalten wurde, um einen korrigierten Wert von 96,379 μm zu erhalten. Die Änderung des Radius über die Temperaturänderung von 25°C auf 100°C, "dR", geteilt durch den Radius bei 25°C, "R", wird dann berechnet, um den Wert (dR/R) zu ergeben.
Die obigen Messungen können mit der gewählten inneren Primärbeschichtung durchgeführt werden, um einen Wert (dR/R) für die innere Primärbeschichtung zu ergeben. Der Radius der inneren Primärbeschichtung bei 100°C ist bei 44 gezeigt. Die Normalkraft auf die innere Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser, die durch die unterschiedliche Expansion zwischen der inneren Primärbeschichtung und der äußeren Primärbeschichtung während des Bandstrippens hervorgerufen wird, ist bei 46 gezeigt.
Die prozentuale Expansion der inneren Primärbeschichtung kann wie folgt berechnet werden: ((dR/R)innere Primärbeschichtung – (dR/R)äußere Primärbeschichtung × 100 %.
Aus einer Spannungs/Dehnungs-Kurve kann ein Fachmann leicht die prozentuale Expansion verwenden, um den Druck der inneren Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser zu berechnen, der sich aus dem Unterschied der Expansion zwischen der inneren und äußeren Primärbeschichtung während des Bandstrippens ergibt. Das Malnehmen des Drucks mit der Oberfläche der inneren Primärbeschichtung auf die optische Glasfaser liefert die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser.
Das (dR/R)_{innere Primärbeschichtung} wird herabgesetzt und/oder das (dR/R)_{äußere Primärbeschichtung} wird erhöht, Um die Expansionsdifferenz zwischen der inneren und äußeren Primärbeschichtung während des Bandstrippens zu verringern, wodurch die Normalkraft der inneren Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Faser verringert wird.
Es ist basierend auf dem Obigen gefunden worden, dass die Normalkraft verringert werden kann, indem der Druckanstieg der inneren Primärbeschichtung während des Bandstrippens verringert wird, indem die innere Primärbeschichtung und/oder äußere Primärbeschichtung umformuliert werden, um eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften zu liefern:

(1) Abnahme des Elastizitätsmoduls der äußeren Primärbeschichtung (bei Bandstripptemperatur), so dass sie sich in einem größeren Maß dehnen kann, um einen größeren Teil des Druckaufbaus der inneren Primärbeschichtung während des Bandstrippens abzugeben,
(2) Abnahme des (dL/L) der äußeren Primärbeschichtung, so dass die äußere Primärbeschichtung in einem größeren Maß expandiert, um mehr Expansion der inneren Primärbeschichtung während des Bandstrippens zu ermöglichen, und/oder
(3) Abnahme des (dL/L) der inneren Primärbeschichtung, um den Druckaufbau der inneren Primärbeschichtung herabzusetzen.

Der Elastizitätsmodul der äußeren Primärbeschichtung (bei Bandstripptemperatur) kann herabgesetzt werden, indem die Vernetzungsdichte der äußeren Primärbeschichtung verringert wird. Der Elastizitätsmodul wird nach dem Elastizitätsmodultestverfahren bestimmt, wie nachfolgend in der Beschreibung der Testverfahren erörtert wird. Der Elastizitätsmodul der äußeren Primärbeschichtung wird vorzugsweise so eingestellt, dass er bei der Bandstripptemperatur zwischen etwa 10 und etwa 40 MPa, insbesondere zwischen etwa 10 und etwa 20 MPa liegt. Äußere Primärbeschichtungen mit einem Elastizitätsmodul im Bereich zwischen etwa 15 und etwa 40 MPa, insbesondere zwischen etwa 30 und 40 MPa, haben sich auch als geeignet erwiesen, ebenso wie äußere Primärbeschichtungen mit einem Elastizitätsmodul von mehr als etwa 25 MPa. Obwohl gefunden wurde, dass die Vernetzungsdichte der äußeren Primärbeschichtung üblicherweise ohne Herbeiführen unerwünschter Wirkungen herabgesetzt werden kann, sollte die T_g der äußeren Primärbeschichtung hoch bleiben, um die äußere Primärbeschichtung mit den erforderlichen, mit Zähigkeit zusammenhängenden Eigenschaften zu versehen, um die optische Glasfaser zu schützen. Um beispielsweise die Vernetzungsdichte der äußeren Primärbeschichtung herabzusetzen, ohne die T_g auf inakzeptabel niedrige Werte herabzusetzen, können monofunktionale Monomere oder Oligomere verwendet werden, die eine hohe T_g zeigen, wenn sie gehärtet werden. Monofunktional soll hier Monomere und Oligomere mit durchschnittlich etwa 1 funktionaler Gruppe umfassen, die bei Einwirkung von aktinischer Strahlung zur Polymerisation in der Lage ist. Unter einer hohen T_g verstehen wir hier mindestens etwa 40°C, vorzugsweise mindestens etwa 50°C.
Beispiele für geeignete, eine hohe T_g erzeugende, monofunktionale Monomere und Oligomere umfassen beispielsweise Isobornylacrylat und Vinylcaprolactam. Derartige Monomere können in Mengen von etwa 1 % bis etwa 80 %, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung verwendet werden.
Sehr hohe T_g erzeugende multifunktionale Monomere oder Oligomere, wie Trishydroxyethylisocyanurattriacrylat, können auch in Mengen bis zu etwa 30 % verwendet werden, vorzugsweise bis zu etwa 20 Gew.-%, weil sie wirksam sind, um die T_g der äußeren Primärbeschichtung wesentlich zu erhöhen, ohne die Vernetzungsdichte übermäßig zu erhöhen.
Die (dL/L) der äußeren Primärbeschichtung kann signifikant erhöht werden, indem ein Monomer oder Oligomer eingebracht wird, das ein hohes (dL/L) zeigt, wenn es gehärtet ist. Als ein geeignetes (dL/L) hat sich bei der gewünschten Bandstripptemperatur für die äußere Primärbeschichtung mindestens etwa 0,017, vorzugsweise mindestens etwa 0,02 und am meisten bevorzugt mindestens etwa 0,023 erwiesen. Diese Mengen können durch Multiplizieren mit 100 als prozentuale Erhöhungen der Länge ausgedrückt werden. Die äußere Primärbeschichtung nimmt über die Temperaturveränderung von Umgebungstemperatur bis zu der Bandstripptemperatur ("dL/L") daher um mindestens etwa 1,7 %, insbesondere mindestens etwa 2 % und am meisten bevorzugt mindestens etwa 2,3 % zu. Wenn der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung und/oder das dL/L der inneren Primärbeschichtung ausreichend niedrig sind, kann das dL/L der äußeren Primärbeschichtung weniger als 1,7 % betragen und dennoch eine Faserreibung und Normalkraft liefern, die zu einer Widerstandskraft führen, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist.
Das hohes (dL/L) erzeugende Monomer oder Oligomer sollte in einer ausreichenden Menge zugesetzt werden, um eine gehärtete äußere Primärbeschichtung mit dem gewünschten Niveau von (dL/L) zu liefern. Ein Monomer oder Oligomer mit hohem (dL/L) kann in einer Menge von etwa 10 bis etwa 70 Gew.-% und insbesondere etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% zugefügt werden.
Zu Beispielen für geeignete Monomere oder Oligomere mit hohen (dL/L) gehören Isobornylacrylat, Vinylcaprolactam, Tricyclodecandimethanoldiacrylat und das Addukt von 2 Molen Hydroxyethylacrylat und 1 Mol Isophorondiisocyanat.
Das (dL/L) der inneren Primärbeschichtung kann herabgesetzt werden, indem die Vernetzungsdichte der inneren Primärbeschichtung erhöht wird. Wenn jedoch die innere Primärbeschichtung umformuliert wird, um die Vernetzungsdichte zu erhöhen, sollte die T_g der inneren Primärbeschichtung niedrig bleiben, um die optische Glasfaser mit adäquatem Schutz vor Mikrobiegung zu versehen. Es hat sich herausgestellt, dass die Vernetzungsdichte durch Verwendung von multifunktionalen Monomeren und Oligomeren erhöht werden kann. Zu Beispielen für geeignete multifunktionale Monomere und Oligomere gehören Hexandioldiacrylat, Trimethyolpropantriacrylat und Tripropylenglykoldiacrylat.
Das Verhältnis von dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dem dL/L (äußere Primärbeschichtung) bei der gewünschten Bandstripptemperatur sollte ausreichend niedrig sein, um eine Faserreibung und Normalkraft zu liefern, die zu einer Widerstandskraft zwischen der inneren Primärbeschichtung und der optischen Glasfaser führen, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Je niedriger das Verhältnis von dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dL/L (äußerer Primärbeschichtung) ist, um so kleiner ist die Normalkraft, die auf die innere Primärbeschichtung auf die Oberfläche der optischen Glasfaser ausgeübt wird. Das erforderliche Verhältnis des dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dL/L (äußere Primärbeschichtung), um eine Faserreibungskraft zu liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, hängt von dem Reibungskoeffizienten der inneren Primärbeschichtung ab. Je niedriger der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung ist, um so größer ist das Verhältnis von dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dL/L (äußere Primärbeschichtung), das toleriert werden kann und noch eine Faserreibung und Normalkraft liefert, die zu einer Widerstandskraft führen, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist.
Es hat sich herausgestellt, dass ein geeignetes Verhältnis für das dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dem dL/L (äußere Primärbeschichtung) bei der gewünschten Bandstripptemperatur kleiner als etwa 2, vorzugsweise kleiner als etwa 1,7 und am meisten bevorzugt kleiner als etwa 1,5 ist.
Die äußere Primärbeschichtung kann auch eine Kraft auf die innere Primärbeschichtung ausüben, die durch die Schrumpfung der äußeren Primärbeschichtung während der Strahlungshärtung der äußeren Primärbeschichtung hervorgerufen wird. Um diese Kraft zu verringern, können Oligomere und Monomere somit so gewählt werden, dass sie eine strahlungshärtbare Zusammensetzung liefern, die während der Strahlungshärtung verminderte Schrumpfung zeigt.
Wenn eine Tintenbeschichtung vorhanden ist, kann die Tintenbeschichtung auch in ähnlicher Weise wie die Normalkraft, die die äußere Primärbeschichtung ausübt, eine Normalkraft auf die innere Primärbeschichtung ausüben. Die durch die Tintenbeschichtung ausgeübte Kraft ist im Allgemeinen jedoch deutlich kleiner als die durch die äußere Primärbeschichtung ausgeübte Kraft, weil die Tintenbeschichtung allgemein um eine Größenordnung dünner als die äußere Primärbeschichtung ist. Die Dicke der Tintenschicht beträgt üblicherweise nur etwa 3 bis etwa 8 μm.
Gewünschtenfalls kann die durch die Tintenbeschichtung ausgeübte Normalkraft in ähnlicher Weise eingestellt werden, wie die durch die äußere Primärbeschichtung ausgeübte Normalkraft eingestellt wird, weil die Tintenbeschichtung allgemein auch aus Monomeren und Oligomeren gebildet wird, die denjenigen ähnlich sind, die zur Bildung der äußeren Primärbeschichtung verwendet werden. Insbesondere kann das (dL/L) der Tintenbeschichtung so eingestellt werden, dass es näher an dem (dL/L) der inneren Primärbeschichtung liegt, indem die Tintenbeschichtung umformuliert wird, so dass sie Monomere und/oder Oligomere verwendet, die zu einer Beschichtung mit einem (dL/L) führen, das näher an dem (dL/L) der inneren Primärbeschichtung liegt, wie hier zuvor in Bezug auf die äußere Primärbeschichtung beschrieben wurde.
Die Erfindung wird durch die folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert.
Vergleichsbeispiele A-1 bis A-2
Die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen zeigen im Handel erhältliche Beschichtungszusammensetzungen. Vergleichsbeispiel A-1 ist ein Beispiel für eine äußere Primärbeschichtung, und Vergleichsbeispiel A-2 ist ein Beispiel für eine innere Primärbeschichtung.
Tabelle 1
Die Oligomere wurden durch Umsetzen der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
T = Toluoldiisocyanat
I = Isophorondiisocyanat
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem Molekulargewicht von 2000 (Mitsui, NY)
PTMG650 = Polytetramethylenglykoldiol mit einem Molekulargewicht von 650 (DuPont)

Die Zusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Licht aus einer Fusion D-Lampe in geeigneter Weise gehärtet. Das dL/L für jede Beschichtung wurde über den Temperaturbereich von 25°C (Umgebungstemperatur) bis 125°C (höchste übliche Stripptemperatur) gemessen.
Bei dem Vergleichsbeispiel A-1 betrug das dL/L für eine Temperaturänderung von Umgebungstemperaturen (25°C) bis zu Bandstripptemperaturen (100°C) 1,42 %.
Bei dem Vergleichsbeispiel A-2 betrug das dL/L für eine Temperaturänderung von Umgebungstemperaturen (25°C) bis zu Bandstripptemperaturen (100°C) 2,3 %.
Das Verhältnis des dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dL/L (äußere Primärbeschichtung) betrug etwa 1,6, was annehmbar wäre, wenn der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung ausreichend niedrig wäre. Die innere Primärbeschichtung zeigte jedoch einen zu hohen Reibungskoeffizienten, weil die Faserreibung, die unter Verwendung des hier nachfolgend beschriebenen Faserausreiß-Reibungsverfahrens geschätzt wurde, zu groß war. Die Faserausreißreibung betrug 39 g/mm, was zu einer Widerstandskraft führte, die größer als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung war. Daher verblieben wesentliche Mengen an Rückstand der inneren Primärbeschichtung auf der optischen Glasfaser nach dem Bandstrippen unter Verwendung der obigen inneren und äußeren Primärbeschichtungen.
Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung
Aus den obigen Gleichungen kann auch die Faserreibung zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung eingestellt werden, indem der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung zu der Oberfläche der optischen Glasfaser reduziert wird. Indem der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung reduziert wird, wird auch das "kautschukartige" Ziehen der inneren Primärbeschichtung auf der optischen Glasfaser reduziert.
Der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung wird vorzugsweise auch reduziert, ohne die Adhäsion der inneren Primärbeschichtung an der Oberfläche der optischen Glasfaser zu reduzieren. Wenn die Adhäsion reduziert wird, kann unerwünschte Delaminierung der inneren Primärbeschichtung von der Oberfläche der optischen Glasfaser erfolgen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Faserreibung adäquat auf einen Wert eingestellt werden kann, der eine Widerstandskraft unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liefert, indem der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung durch Verwendung von einem oder mehreren der hier beschriebenen neuen Gleitadditive eingestellt wird. Der Reibungskoeffizient kann überraschenderweise auf ein derartiges Niveau reduziert werden, ohne die Adhäsion der inneren Primärbeschichtung an der optischen Glasfaser wie folgt wesentlich zu reduzieren.
Das Verhältnis von dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dL/L (äußere Primärbeschichtung) wird zusammen mit der Einstellung des Reibungskoeffizienten der inneren Primärbeschichtung eingestellt, um einen Faserreibungswert bereitzustellen, der zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist.
In der Praxis werden Bandzusammenstellungen allgemein unter Verwendung eines erwärmten Strippwerkzeugs gestrippt. Unter Verwendung der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Konzepte beinhaltet die vorliegende Erfindung jedoch Bandzusammenstellungen, die überraschenderweise bei viel niedrigeren Temperaturen, wie Umgebungstemperaturen, bandgestrippt werden können, um blanke optische Glasfaser zu liefern, die im Wesentlichen rückstandfrei sind. Es hat sich herausgestellt, dass die Bandzusammenstellung bandstrippbar ist, wenn die Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser und/oder die Normalkraft auf ein Niveau eingestellt wird bzw. werden, das eine Widerstandskraft unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liefert. Wenn daher eine Bandzusammenstellung erwünscht ist, die so angepasst ist, dass Bandstrippbarkeit bei Umgebungstemperaturen bereitgestellt wird, kann die Faserreibung unter Verwendung von Gleitmitteln wie hier erörtert auf ein Niveau eingestellt werden, das eine Widerstandskraft liefert, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Wenn alternativ die Bandzusammenstellung so angepasst ist, dass sie Bandstrippbarkeit bei Temperaturen über Umgebungstemperaturen liefert, kann die Widerstandskraft auf ein Niveau unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung eingestellt werden, indem das Verhältnis von dL/L (innere Primärbeschichtung) zu dem dL/L (äußere Primärbeschichtung) derart eingestellt wird, dass eine niedrigere Normalkraft und Faserreibung bereitgestellt werden, und/oder der Reibungskoeffizient der inneren Primärbeschichtung unter Verwendung von Gleitmitteln eingestellt wird, um eine niedrigere Faserreibung zu liefern.
Der Fachmann ist unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Konzepts in der Lage, die gewünschte Sauberkeit des Bandstrippens zu erreichen, wenn eine oder mehrere der nachfolgend spezifizierten Maßnahmen (allein oder in Kombination) angewendet werden.
Neues strahlungshärtbares Silikon-Silan-Oligomer
Diese Erfindung liefert auch einen neuen Typ von strahlungshärtbarem Oligomer, das verwendet werden kann, um die Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser einzustellen. Das strahlungshärtbare Oligomer umfasst eine Glaskupplungseinheit, eine Gleitmitteleinheit und eine strahlungshärtbare Einheit, wobei jede Einheit über kovalente Bindung an ein einziges Kompositoligomer gebunden ist, um ein Kompositoligomer zu liefern. Eine derartige Bindung an alle drei Einheiten war bislang nicht bekannt. Die Bindung dieser Einheiten kann direkt sein, so dass keine dazwischen befindliche Linkergruppe zwischen dem Oligomer und der Einheit erforderlich ist. Die Bindung kann jedoch alternativ indirekt sein, indem dazwischen befindliche Linkergruppen verwendet werden.
In der Technik sind viele verschiedene Glaskupplungs-, Gleitmittel- und strahlungshärtbare Einheiten bekannt. Die vorliegende Erfindung kann unter Verwendung verschiedener Ausführungsformen unter Verwendung verschiedener Kombinationen dieser Einheiten durchgeführt werden, um ein Kompositoligomer zu produzieren. Ein Fachmann ist mittels der vorliegenden Offenbarung und allgemeinen Fachwissens leicht in der Lage, Kombinationen dieser verschiedenen Einheiten herzustellen.
Strahlungshärtung kann durch Reaktion der strahlungshärtbaren Einheiten des Kompositoligomers mit sich selbst oder mit an andere Komponenten einer Formulierung gebundenen strahlungshärtbaren Einheiten erfolgen. Das Härten des Kompositoligomers erfolgt allgemein in Abstimmung mit anderen strahlungshärtbaren Komponenten. Strahlungshärtung hängt erfindungsgemäß mit der Reaktion der strahungshärtbaren Einheit zusammen, nicht mit den Glaskupplungs- oder Gleitmitteleinheiten. Obwohl die Glaskupplungseinheit beispielsweise reaktiv ist und oft empfindlich gegenüber Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen ist, sind diese Reaktionstypen nicht der Haupthärtungsmechanismus.
Das Molekulargewicht des Oligomers unterliegt keiner Einschränkung. Das Molekulargewicht des Oligomers in seinem nicht-gehärteten Zustand liegt allgemein üblicherweise zwischen etwa 200 und etwa 10.000, vorzugsweise zwischen etwa 500 und etwa 5.000. In dieser Offenbarung genannte Molekulargewichte bedeuten allgemein durchschnittliches Molekulargewicht (Zahlenmittel), wenn sie gemessen sind, oder das theoretische berechnete Molekulargewicht, bezogen auf Reaktanten und Reaktionsbedingungen, die zur Herstellung des Kompositoligomers verwendet worden sind.
Hinsichtlich der molekularen Architektur des Kompositoligomers gibt es keine spezielle Einschränkung, obwohl allgemein lineare oder im Wesentlichen lineare oligomere Strukturen anstelle der nicht-linearen, cyclischen oder verzweigten Strukturen verwendet werden. In dem Maße der Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzepts kommen jedoch auch verzweigte oder andere nicht-lineare Strukturen in Frage und sind nicht ausgeschlossen. Eine im Wesentlichen lineare Struktur bedeutet, dass es ein einziges dominantes lineares oligomeres Grundgerüst gibt, das an den beiden Enden des Grundgerüsts "endverkappt" ist. Die Menge der Verzweigungseinheiten in dem Grundgerüst beträgt allgemein weniger als etwa 10 Mol.% und vorzugsweise weniger als etwa 5 Mol.%. Das lineare Grundgerüst kann einen oder mehrere Typen von sich wiederholenden Einheiten enthalten, obwohl vorzugsweise ein Haupttyp von sich wiederholender Einheit verwendet wird. Dennoch können nach Bedarf Block- oder zufällige Copolymerstrukturen verwendet werden. Mit einem im Wesentlichen linearem Grundgerüst wird die Anzahl der Verzweigungspunkte in dem Grundgerüst auf einem Minimum gehalten, und vorzugsweise werden keine verwendet. Synthetische Einfachheit in der Oligomerstruktur ist bevorzugt, wenn dadurch Kosten-Leistungs-Vorteile erhalten werden können.
Der Fachmann kann den Begriff "Glaskupplungseinheit" leicht verstehen, und dieser soll eine funktionale Gruppe bezeichnen, die für die Fähigkeit zur Verbesserung der Adhäsion an einer anorganischen Oberfläche oder einer anorganisch-organischen Grenzoberfläche und insbesondere einer Glasoberfläche oder einer Glas-Polymer-Grenzfläche bekannt ist oder diese Fähigkeit hat. Derartige Glaskupplungseinheiten sind mit konventionellen Kupplungsmitteln oder Adhäsionspromotoren assoziiert, wie Fachleuten bekannt ist. Diese konventionellen Kupplungsmittel haben allgemein (1) eine organische funktionale Gruppe, die an das organische Material an der Grenzoberfläche bondet oder mindestens damit assoziiert ist, und (2) eine anorganische Komponente, die üblicherweise konventionell an das anorganische Material an der Grenzfläche bondet. Obwohl die Komplexizität dieses Bondings nicht vollständig bekannt sind, erfolgt Bonding an die anorganische Oberfläche üblicherweise nach Hydrolyse- und/oder Kondensationsreaktionen.
Beispielhafte konventionelle Silankupplungsmittel sind in Silane Coupling Agents von E. P. Plueddemann, Plenum Press (1982) offenbart, wobei die vollständige Offenbarung hier zum Zweck der Bezugnahme zitiert wird. Kupplungsmittel vom Nicht-Silan-Typ sind auch bekannt, hierzu gehören beispielsweise Chrom-, Orthosilikat-, anorganische Ester-, Titan- und Zirkoniumsysteme. Obwohl die vorliegende Erfindung vorzugsweise unter Verwendung von Silan-Glaskupplungseinheiten durchgeführt wird, ist die Erfindung nicht derart eingeschränkt, und ein Fachmann wird durch die vorliegende Offenbarung in die Lage versetzt, auch diese anderen Systeme zu verwenden.
In der vorliegenden Erfindung sind die Glaskupplungseinheiten kein Teil eines konventionellen Kupplungsmittels, sondern werden kovalent in einer Weise in das Oligomer eingebaut, die ihre Kupplungsfunktion an die anorganische Oberfläche oder die anorganisch-organische Grenzfläche aufrechterhält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die organische Komponente eines konventionellen Kupplungsmittels beispielsweise kovalent, entweder direkt oder indirekt, zusammen mit den Gleitmittel- und strahlungshärtbaren Einheiten an das Kompositoligomer gelinkt. Nach dieser Bindung hat die Glaskupplungseinheit noch ihre anorganische Komponente, die zum Bonding an die anorganische Oberfläche oder an die anorganisch-organische Grenzfläche wirksam ist. Die Erfindung ist jedoch nicht derart eingeschränkt, und die Glaskupplungseinheit ist nicht notwendigerweise durch die Reaktion der organischen funktionalen Gruppe eines konventionellen Kupplungsmittels an das Kompositoligomer gelinkt.
Bevorzugt sind Silankupplungseinheiten. Diese Einheiten können erzeugt werden, indem ein konventionelles Kupplungsmittel oder ein konventioneller Adhäsionspromotor an das Oligomer gelinkt wird. Repräsentative Typen von Silankupplungseinheiten sind in der genannten Referenz von Plueddemann und der Produktinformationsveröffentlichung mit dem Titel "UNION CARBIDE^® Organofunctional Silanes Products and Applications" (1991, 1992) offenbart, deren vollständige Offenbarung hier zitiert wird zum Zweck der Bezugnahme. Die anorganische Komponente des konventionellen Silankupplungsmittels wird allgemein durch die folgende Formel wiedergegeben: -Si(OR)₃ wobei R eine konventionelle niedere und vorzugsweise eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe ist, wie Methyl oder Ethyl, wodurch dem Silan mindestens eine gewisse Hydrolysierbarkeit verliehen wird. In der Technik sind auch andere Typen von R-Gruppen bekannt, die Erfindung ist durch die spezielle R-Gruppe oder Silanstruktur jedoch nicht speziell eingeschränkt, solange Glaskupplung erfolgen kann. Allgemein ist in der Glaskupplungseinheit mindestens eine hydrolysierbare "-Si-O-R" Bindung vorhanden, um die Kupplung an die Oberfläche der optischen Glasfaser zu erleichtern. Es gibt vorzugsweise mehr als eine derartige Bindung. Hydrolysierbar bedeutet, dass diese Bindung gegenüber der Reaktion mit Wasser empfindlich ist, um "-Si-OH" Bindungen zu erzeugen. "-Si-OH" Bindungen kondensieren wiederum vermutlich unter Bildung von "-Si-O-Si-" Bindungen. In vielen Fällen beginnt die Hydrolyse möglicherweise bei Einwirkung von atmosphärischer Feuchtigkeit. Die Hydrolyse von Silanen und Glasoberflächen im Kontext von optischen Faserbeschichtungen ist beispielsweise in (i) dem Kapitel mit dem Titel "Coating and Jackets", Kapitel 10, Blyler et al. Optical Fiber Telecommunications, 1979, Seiten 299–341, und (ii) S. Wu, Polymer Interface and Adhesion, Marcel Dekker, 1982, Seiten 406–434, erörtert, wobei die vollständigen Offenbarungen hier zitiert werden zum Zweck der Bezugnahme.
Zu üblichen organischen Funktionalitäten für die Silankupplungsmittel gehören beispielsweise Amino, Epoxid, Vinyl, Methacryloxy, Isocyanato, Mercapto, Polysulfid und Ureido. Unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten synthetischen Verfahren kann die organische Funktionalität mit dem Oligomer umgesetzt werden, um eine kovalente Bindung zwischen der Glaskupplungseinheit und dem Oligomer zu ergeben. In einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise Mercaptopropylsilan an ein Oligomer gelinkt, das eine Isocyanatgruppe enthält, um ein Thiourethanaddukt zwischen der Mercaptogruppe und der Isocyanatgruppe zu bilden. Obwohl eine starke Bindung bevorzugt ist, beinhaltet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, dass die kovalente Bindung möglicherweise nicht stark ist, obwohl eine kovalente Bindung gebildet wird, und beispielsweise durch Wärmezufuhr leicht brechen kann. Solange die Glaskupplungseinheit jedoch den erwünschten Effekt der Förderung der Adhäsion erzeugt, ist die kovalente Bindung ausreichend. Katalysatoren können, falls erforderlich, zur Förderung der Bildung der Bindung verwendet werden.
Gleitmittel beeinflussen, wenn sie zur Durchführung dieser Erfindung verwendet werden, die Adhäsion der inneren Primärbeschichtung an der Oberfläche der optischen Glasfaser nicht wesentlich. Stattdessen reduzieren die Gleitmittel die Gleitkraft der inneren Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser, nachdem die Bindungen zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung gebrochen sind (d. h. nachdem die innere Primärbeschichtung delaminiert ist).
Gleitmittel sind in der Technik unter anderem auch als Trenn-, Antiblockier-, Antiklebe- und Scheidemittel bekannt. Gleitmittel sind üblicherweise oligomer oder polymer und üblicherweise von hydrophober Beschaffenheit, wobei zu den üblichsten Beispielen Silikone (oder Polysiloxane), Fluorpolymere und Polyolefine gehören. Gewünschtenfalls kann die Gleitmitteleinheit Silikone, Fluorpolymere und/oder Polyolefine in Kombination mit Polyestern, Polyethern und Polycarbonaten umfassen. Gleitmittel sind beispielsweise in dem Artikel mit dem Titel "Release Agents" offenbart, veröffentlicht in der Encyclopedia of Polymer Science, 2. Auflage, Band 14, Wiley-Interscience, 1988, Seiten 411–421, dessen vollständige Offenbarung hier zitiert wird zum Zweck der Bezugnahme. Obwohl Gleitmittel mit vielen verschiedenen Grenzflächen zusammenarbeiten, befasst sich die vorliegende Erfindung insbesondere mit einer Grenzfläche einer Glasoberfläche und insbesondere einer Grenzfläche von Glas/organischer Beschichtung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser. Ein Gleitmittel kann kovalent als Gleitmitteleinheit in das Kompositoligomer eingebaut werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gleitmitteleinheit die Hauptkomponente des Oligomers, bezogen auf Gewichtsprozent, weil die Gleitmitteleinheit selbst üblicherweise von oligomerer Beschaffenheit ist und die Glaskupplungs- und strahlungshärtbaren Einheiten üblicherweise ein niedrigeres Molekulargewicht haben. Die Gleiteinheit kann beispielsweise bis zu 95 Gew.-% des gesamten Kompositoligomergewichts betragen, wenn die drei Einheiten direkt miteinander verlinkt sind. Wenn jedoch ein oligomeres Grundgerüst vorhanden ist, kann das Gleitmittel üblicherweise bis zu etwa 85 Gew.-% des Kompositoligomergewichts stellen. Das Molekulargewicht der Gleitmitteleinheit ist, wie bei dem Molekulargewicht des erfindungsgemäßen Kompositoligomers, nicht streng begrenzt, liegt allgemein jedoch zwischen etwa 150 und etwa 9.500, vorzugsweise zwischen etwa 400 und etwa 4.500.
Es gibt, wie bei der molekularen Architektur des Oligomers, keine spezielle Einschränkung der molekularen Architektur der Gleitmitteleinheit, obwohl im Allgemeinen im Wesentlichen lineare Strukturen verwendet werden können. Nicht-lineare oder verzweigte Strukturen sind jedoch nicht ausgeschlossen. Oligomere Gleitmitteleinheiten können, falls vorhanden, verschiedene Arten von sich wiederholenden Einheiten enthalten, obwohl vorzugsweise ein Haupttyp von sich wiederholender Einheit vorhanden ist.
Oligomere Silikongleitmitteleinheiten sind bevorzugt, und oligomere Silikone, die wesentliche Anteile an Methylseitengruppen umfassen, sind besonders bevorzugt. Die Seitengruppen verleihen dem Silikon vorzugsweise hydrophoben Charakter. Zu anderen bevorzugten Seitengruppen gehören Ethyl, Propyl, Phenyl, Ethoxy oder Propoxy. Sich wiederholende Dimethylsiloxaneinheiten, die durch die Formel "-OSi(CH₃)₂-" wiedergegeben werden, sind besonders bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Endgruppen an einem im Wesentlichen linearem Silikonoligomer mit einer strahlungshärtbaren Einheit an einem Ende und einer Gleitmitteleinheit an dem anderen Ende verlinkt sein. An einer derartigen Bindung können dazwischen befindliche Linkergruppen beteiligt sein. Obwohl Linken an den Silikonoligomerendgruppen bevorzugt ist, kann die Silikoneinheit zum Linken mit Gleitmittel- und strahlungshärtbaren Einheiten an anderen Punkten in dem Oligomermolekül neben den Endgruppen maßgeschneidert werden. Funktionale Gruppen können beispielsweise durch die molekulare Struktur des Silikonoligomers eingebaut werden, die mit den strahlungshärtbaren und Gleitmitteleinheiten gelinkt sind. Zu Beispielen für funktionalisierte Silikone, die in das Oligomer eingebaut werden können, gehören Polyether, Polyester, Urethan, Amino und Hydroxyl.
Andere Typen von Gleitmitteleinheiten einschließlich jener, die aus fluorinierten Gleitmitteln hergestellt sind, können auch verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete fluorinierte Gleitmittel gehören FC-430, FX-13 und FX-189 (Minnesota Mining and Manufacturing), Fluorolink E (Ausimont) und EM-6 (Elf Atochem).
Allgemein ist das Kompositoligomer der vorliegenden Erfindung wegen der Glaskupplungseinheiten oberflächenaktiv und kann insbesondere dazu neigen, sich an Beschichtungsgrenzflächen zu konzentrieren, wie der Glas-Beschichtungs-Grenzfläche, wenn es nicht in der inneren Primärbeschichtung gebunden ist. Die kovalente Bindung des Kompositoligomers nach dem Härten infolge der strahlungshärtbaren Einheit kann diese Oberflächenaktivität oder Migration jedoch verzögern. Oberflächenaktivität bedeutet, dass das Kompositoligomer, wenn es in eine Formulierung gegeben wird, dazu neigt, an die Oberfläche der Formulierung zu migrieren, statt gleichmäßig in der Formulierung dispergiert zu werden.
Die strahlungshärtbare Einheit sollte dazu beitragen, dass gewährleistet ist, dass das Kompositoligomer innerhalb einer strahlungshärtbaren Beschichtung kovalent gelinkt ist, so dass das Kompositoligomer nicht extrahiert oder aus der gehärteten Beschichtung als flüchtiger Bestandteil entweichen kann, ohne kovalente Bindungen zu brechen.
Die strahlungshärtbare Einheit kann jegliche funktionale Gruppe umfassen, die unter dem Einfluss von beispielsweise ultravioletter oder Elektronenstrahlstrahlung polymerisieren kann. Ein Typ von strahlungshärtbarer Funktionalität ist beispielsweise eine ethylenische Ungesättigtheit, die allgemein mittels radikalischer Polymerisation polymerisiert wird, jedoch auch mittels kationischer Polymerisation polymerisiert werden kann. Beispiele für geeignete ethylenische Ungesättigtheit sind Gruppen, die Acrylat, Methacrylat, Styrol, Vinylether, Vinylester, N-substituiertes Acrylamid, N-Vinylamid, Maleatester und Fumaratester enthalten. Die ethylenische Ungesättigtheit wird vorzugsweise durch eine Gruppe bereitgestellt, die Acrylat-, Methacrylat- oder Styrolfunktionalität enthält. Am meisten bevorzugt wird die ethylenische Ungesättigtheit durch eine Gruppe bereitgestellt, die Acrylatfunktionalität enthält.
Ein weiterer, allgemein verwendeter Typ von Funktionalität wird beispielsweise durch Epoxidgruppen oder Thiol-En- oder Amin-En-Systeme bereitgestellt. Epoxidgruppen können allgemein mittels kationischer Polymerisation polymerisiert werden, während die Thiol-En- und Amin-En-Systeme üblicherweise mittels radikalischer Polymerisation polymerisiert werden. Die Epoxidgruppen können beispielsweise homopolymerisiert werden. In den Thiol-En- und Amin-En-Systemen kann die Polymerisation beispielsweise zwischen einer allylische Ungesättigtheit enthaltenden Gruppe und einer ein tertiäres Amin oder Thiol enthaltenden Gruppe erfolgen.
Die Menge oder Anzahl der Glaskupplungs-, Gleitmittel- und strahlungshärtbaren Einheiten in dem Kompositoligomer unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, vorausgesetzt, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden können und das erfindungsgemäße Konzept durchgeführt wird. Ein einziges Molekül des Kompositoligomers kann somit mehrere Glaskupplungs-, Gleitmittel- oder strahlungshärtbare Einheiten enthalten, obwohl ein einziges oligomeres Molekül in einer bevorzugten Ausführungsform eine Glaskupplungs-, eine Gleitmittel- und eine strahlungshärtbare Einheit enthält.
Die Glaskupplungs-, Gleitmittel- und strahlungshärtbaren Einheiten sollten in dem Oligomer kovalent aneinander gelinkt sein. Es gibt keine speziellen Einschränkungen, wie diese Bindung bewirkt wird, vorausgesetzt, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden und das erfindungsgemäße Konzept umgesetzt wird. Bindung kann direkte Bindung an das Oligomer oder alternativ indirekte Bindung an das Oligomer bedeuten. Dazwischen befindliche Linkergruppen arbeiten allgemein durch zwei funktionale Gruppen an einer Linkerverbindung, die beispielsweise die strahlungshärtbare Einheit an die Gleitmitteleinheit linken kann, oder die Glaskupplungseinheit an die Gleitmitteleinheit linken kann.
Zu repräsentativen Linkerverbindungen gehören Diisocyanatverbindungen, wobei das Linken durch Bildung von Urethan-, Thiourethan- oder Harnstoffbindungen durch Reaktion von Hydroxyl-, Thiol- beziehungsweise Aminogruppen mit Isocyanat erfolgt. Derartige Diisocyanatverbindungen sind auf dem Sektor der Polyurethan- und strahlungshärtbaren Beschichtungstechnik wohl bekannt. Es können aromatische oder aliphatische Diisocyanate verwendet werden, obwohl aliphatische Diisocyanate bevorzugt sind. Andere Bindungen können beispielsweise über Carbonat-, Ether- und Estergruppen erfolgen. Vorzugsweise werden Urethan-, Harnstoff- oder Thiourethangruppen als Linkergruppen verwendet.
Das Oligomer umfasst daher vorzugsweise in seiner Struktur mindestens eine Bindung, die durch -NH-CO-X- wiedergegeben wird, wobei X ein Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom ist. Urethan- und Thiourethangruppen sind am meisten bevorzugt.
Urethangruppen können beispielsweise Wasserstoffbindungen bilden.
Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle molekulare Architektur für das Kompositoligomer beschränkt ist, kann das Kompositoligomer in einer bevorzugten Ausführungsform, die dazwischen befindliche Linkergruppen verwendet, durch die folgende generische Struktur wiedergegeben werden: R-L₁-A-L₂-C wobei A für die Gleitmitteleinheit steht,

R für eine strahlungshärtbare Einheit steht,
C für die Glaskupplungseinheit steht und
L₁ und L₂ für Linkergruppen stehen.

L₁ und L₂ können unabhängig jede Gruppe sein, die eine kovalente Bindung zwischen der "R"-Einheit und der "A"-Einheit oder zwischen der "C"-Einheit und der "A"-Einheit liefern kann. Ein Fachmann kann basierend auf der hier gegebenen Offenbarung leicht erkennen, welche Linkergruppen für die speziellen gewählten "A"-, "C"- und "R"-Gruppen geeignet sind.
Urethan- und Thiourethangruppen sind besonders bevorzugt. Urethan- und Thiourethan-Linkergruppen werden beispielsweise gebildet, indem (i) ein Hydroxylendverkapptes Oligomer mit einer Diisocyanatverbindung mit niedrigem Molekulargewicht an beiden Oligomerenden ohne extensive Kupplung des Oligomers gelinkt wird, (ii) das Isocyanat-endverkappte Oligomer mit einer Hydroxyacrylatverbindung mit niedrigem Molekulargewicht gelinkt wird, oder (iii) das Isocyanat-endverkappte Oligomer mit einer Mercaptoverbindung mit niedrigem Molekulargewicht gelinkt wird.
Die Linkergruppen werden jedoch als optional angesehen.
In anderen Worten kann das Oligomer auch durch die folgenden generischen Strukturen wiedergegeben werden: R-L₁-A-C, R-A-L₂-C, oder R-A-C.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Form der genannten Gruppen oder Einheiten offenbart wird, können prinzipiell andere Gruppen in dem Maße in die molekulare Struktur eingebaut, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden können und das erfindungsgemäße Konzept umgesetzt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Kompositoligomers unter Verwendung der folgenden Bestandteile: einem Silikonoligomer mit zwei Hydroxylendgruppen (Gleitmitteleinheit), Isophorondiisocyanat (Linker), Hydroxyethylacrylat (strahlungshärtbare Einheit) und Mercaptopropylsilan (Glaskupplungseinheit). Isophorondiisocyanat (IPDI) dient zum Endverkappen beider Enden des Silikondiololigomers und liefert eine Linkerstelle mit dem Hydroxyethylacrylat an einem Ende des Silikonoligomers und mit dem Mercaptopropylsilan an dem anderen Ende.
Eine bevorzugte Anwendung des Kompositoligomers ist als oligomeres Additiv oder sogar als Hauptoligomerkomponente in einer strahlungshärtbaren Beschichtung und insbesondere einer inneren Primärbeschichtung für eine optische Faser. Die Menge des in die strahlungshärtbare Matrix eingebauten oligomeren Additivs unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, ist jedoch ausreichend oder wirksam, um die speziellen Leistungsziele der speziellen Anwendung zu erreichen. Eine geeignete Menge liegt allgemein jedoch zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 60 Gew.-% und insbesondere zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 30 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der strahlungshärtbaren Beschichtungsformulierung. Allgemein liegen Kompositoligomere mit höherem Molekulargewicht in einer strahlungshärtbaren Beschichtung in höheren Gewichtsprozentsätzen als Kompositoligomere mit niedrigerem Molekulargewicht vor.
Das Kompositoligomer wirkt so, dass die Eigenschaften von Formulierungen, die einen zu hohen Reibungskoeffizienten oder zu niedrige Adhäsion zeigen, maßgeschneidert werden. Speziell kann das Kompositoligomer die Adhäsion erhöhen, wenn die Adhäsion inakzeptabel niedrig ist und insbesondere in Anwesenheit von Feuchtigkeit inakzeptabel niedrig ist. Das Kompositoligomer kann alternativ den Reibungskoeffizienten einer Beschichtung reduzieren. Konventionelle Kupplungsadditive und Gleitmittel können diese Doppelfunktion nicht ausüben.
Gewünschtenfalls kann das Kompositoligomer zusammen mit konventionellen Kupplungs- und Gleitmitteln verwendet werden, um die absolute Leistung oder kostenbezogene Leistung zu verbessern, obwohl eine Reduktion der Zahl der Additive erwünscht ist. Das Kompositoligomer kann in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise zusammen mit einer funktionalen Organosilanverbindung verwendet werden, wie beispielsweise Mercaptopropylsilan. Ein Hydroxybutylvinyletheraddukt mit OCN-(CH₂)₃Si(OCH₃)₃ kann auch zusammen mit dem Kompositoligomer verwendet werden.
Das Kompositoligomer kann in viele verschiedene strahlungshärtbare Formulierungen eingebracht werden. Es gibt keine speziellen Einschränkungen, vorausgesetzt, dass das erfindungsgemäße Konzept durchgeführt wird und sich Vorteile ergeben. Ein Fachmann der Formulierung von strahlungshärtbaren Beschichtungen ist leicht in der Lage, das Kompositoligomer einzubringen, um die gewünschten Eigenschaften zu liefern.
In optischen Glasfaserbeschichtungsanwendungen gehören zu anderen Formulierungskomponenten im Allgemeinen beispielsweise:

(i) mindestens ein multifunktionales strahlungshärtbares Oligomer, das ein anderes Oligomer als das erfindungsgemäße Kompositoligomer ist, um eine vernetzte Beschichtung zu liefern;
(ii) mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel, um die Viskosität auf ein Niveau einzustellen, dass für die Aufbringung auf optische Glasfasern annehmbar ist, und
(iii) mindestens ein Photoinitiator.

Additive, wie Antioxidantien, und, wie bereits gesagt, Beschichtungs- und Gleitmittel, können auch verwendet werden. Unter Verwendung von Ultraviolettlicht wird allgemein rasch Strahlungshärtung erreicht, obwohl die vorliegende Erfindung nicht derart eingeschränkt ist und ein Fachmann das beste Härtungsverfahren bestimmen kann. Strahlungshärtung führt zur Polymerisation von mindestens einigen der in dem Kompositoligomer vorhandenen strahlungshärtbaren Einheiten, die das Kompositoligomer kovalent an sich selbst oder, bevorzugter, andere strahlungshärtbare Komponenten in der Formulierung linken. Die chemischen Prozesse, die beim Mischen und Härten der Formulierungen ablaufen, sind in einigen Fällen komplex und möglicherweise nicht vollständig bekannt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine Lehre eingeschränkt und kann leicht durch Fachleute verstanden und durchgeführt werden. Die erfindungsgemäßen Formulierungen können, genau wie das Kompositoligomer, in vorgehärteten, teilgehärteten und gehärteten Zuständen vorliegen. Der Begriff Komponente, der Additive und zur Herstellung der Formulierungen verwendete Verbindungen definiert, bezieht sich allgemein auf Ausgangsmaterialien vor dem Mischen. Nach dem Mischen können Wechselwirkungen oder sogar Reaktionen zwischen den Komponenten stattfinden.
Das Kompositoligomer kann in innere Primärbeschichtungszusammensetzungen, äußere Primärbeschichtungszusammensetzungen, Tintenzusammensetzungen und Matrix bildende Zusammensetzungen eingebracht werden. Das Kompositoligomer kann auch in sogenannte Einzelbeschichtungssysteme eingebracht werden.
Das Beschichtungssubstrat ist allgemein ein anorganisches oder Glassubstrat, obwohl prinzipiell auch andere Substrate, wie Polymersubstrate, effektiv verwendet werden können. Das Substrat hat vorzugsweise die Fähigkeit, an die Glaskupplungseinheit des oligomeren Additivs zu kuppeln. In einer bevorzugten Anwendung ist das Beschichtungssubstrat eine optische Glasfaser und insbesondere eine frisch gezogene, jungfräuliche optische Glasfaser. Es ist in der Technik bekannt, dass frisch hergestellte optische Glasfaser auf Glaskupplungsmittel anspricht. In US-A-4,474,830 und US-A-4,913,859 sind beispielsweise beispielhafte Verfahren zum Beschichten von optischen Fasern offenbart, wobei hier die vollständigen Offenbarungen zum Zweck der Bezugnahme zitiert werden.
Die vorliegende Erfindung wird mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele 2-1 und Vergleichsbeispiele B-1 und B-2
Synthese von neuem Kompositoligomer
Ein 1000 ml Vierhalskolben wurde mit Isophorondiisocyanat (55,58 g) beschickt. 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol (0,12 g) und Dibutylzinndilaurat (0,24 g) wurden in den Kolben gegeben. Über einen Zeitraum von 90 Minuten wurden 14,51 g Hydroxyethylacrylat zugegeben, während die Temperatur unter 40°C gehalten wurde. Am Ende der 90 Minuten wurde die Temperatur auf 40°C erhöht und die Mischung eine Stunde bei 40°C gerührt. Die Temperatur wurde auf etwa 30°C sinken gelassen. Über einen Zeitraum von 90 Minuten wurde Mercaptopropylsilan (28,13 g eines 87,1 % reinen Produkts) zugegeben, wobei die Temperatur während dieser Zeit unter 40°C gehalten wurde. Nach der Zugabe des Mercaptopropylsilans wurde die Temperatur auf 40°C erhöht, und die Reaktionsmischung wurde 17 bis 18 Stunden bei 40°C gerührt. 300 g eines 50 % ethoxylierten Polydimethylsiloxandiols mit einem Äquivalent von 1200 Q4-3667 (Dow Corning) wurden dann zugegeben, und die Temperatur wurde auf 70°C erhöht. Nach etwa sechs Stunden wurde der Isocyanatgehalt gemessen, und er betrug etwa Null Prozent. Die Temperatur wurde auf 50°C gesenkt. Bezogen auf die Reaktionsbedingungen und Reaktanten wurde ein Komposit-Silikonsilanacrylatoligomer mit der folgenden Struktur gebildet: H-I-(Q4-3667)-I-M wobei:

H = Hydroxyethylacrylat,
I = Isophorondiisocyanat,
Q4-3667 = das oben beschriebene Silikondiol, und
M = Mercaptopropylsilan

Herstellung der vorgehärteten Formulierung
Die in Tabelle 2 gezeigten Komponenten außer dem Kompositoligomer und dem Silankupplungsmittel wurden kombiniert. Die Komponenten wurden auf etwa 60°C erwärmt und gemischt, um homogene Mischungen zu bilden. Das Kompositoligomer und Silikonkupplungsmittel wurden darin gemischt und die Mischung ungefähr 15 Minuten auf 60°C erwärmt, um eine verbesserte, strahlungshärtbare, innere Primärbeschichtungszusammensetzung für optische Glasfaser zu bilden, Beispiel 2-1. Die Mischungen für Vergleichsbeispiele B-1 und B-2 wurden in ähnlicher Weise hergestellt. Die Zusammensetzungen wurden abgezogen und danach durch Einwirkung von UV-Licht geeignet gehärtet, um gehärtete Beschichtungen herzustellen. Die Delaminierungsbeständigkeit und der Faserausreißrückstand der gehärteten Beschichtungen wurde unter Verwendung der folgenden Verfahren getestet.
Delaminierungstest mit Einweichen in Wasser
Jede innere Primärbeschichtungszusammensetzung wurde unter Bildung eines 75 μm Films aus der inneren Primärbeschichtung auf Mikroskopobjektträger abgezogen und danach durch Einwirkung von 1,0 J/cm² aus einer Fusion D Lampe, 120 W/cm, unter einer Stickstoffatmosphäre gehärtet. Danach wurde jede äußere Primärbeschichtung abgezogen, um einen 75 μm Film aus der äußeren Primärbeschichtungszusammensetzung über dem gehärteten inneren 75 μm Primärfilm zu bilden, und danach in der gleichen Weise wie die innere Primärbeschichtung gehärtet.
In ein 500 ml Becherglas wurde entionisiertes Wasser gegeben, und die beschichteten Mikroskopobjektträger wurden in dem Wasser eingeweicht. Danach wurde der Becher, welcher die beschichteten Objektträger enthielt, in ein 60°C warmes Wasserbad gestellt. Die Filme wurden periodisch auf Delaminierung untersucht. Die Zeit, als die ersten Anzeichen von Delaminierung auftraten, wurde aufgezeichnet.
Faserausreiß-Rückstandstest
Der Vorgang des Strippens von Beschichtungen von optischen Fasern, um eine blanke Glasoberfläche zurückzulassen, wurde simuliert, indem vier blanke Glasfasern aus einer Schicht aus gehärteter innerer Primärbeschichtung herausgezogen wurden. Mikroskopische Untersuchung der herausgezogenen Fasern bei geringer Vergrößerung (z. B. 10X) zeigte eindeutig die Anwesenheit oder Abwesenheit von Abriebmaterial auf der Glasoberfläche. Wenn Abriebmaterial vorhanden war, wurde die Menge des Abriebmaterials notiert.
Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Tabelle 2
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Monomere gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
Q4-3667 = ethoxyliertes Polydimethylsiloxandiol, Molekulargewicht 1200 (Dow Corning)
* Die Proben wurden 4 Stunden bei 60°C gealtert. Danach wurde das Wasserbad etwa 70 Stunden abgeschaltet. Die Temperatur wurde dann weitere 48 Stunden wieder auf 60°C gebracht.

Vergleichsbeispiel B-1 war eine Formulierung, die nicht das erfindungsgemäße Kompositoligomer, sondern ein Silankupplungsmittel enthielt. Im Ausreißtest wurden jedoch schlechte Ergebnisse erhalten, weil die Adhäsion zu stark war.
Vergleichsbeispiel B-2 war eine Formulierung, die ein konventionelles Silikon-Gleitmittel enthielt. Das Silikon-Gleitmittel verbesserte im Vergleich zu Vergleichsbeispiel A die Ergebnisse des Ausreißtests, jedoch nur auf Kosten der hydrolytischen Grenzflächenadhäsion.
Beispiel 2-1 war eine Formulierung, die das erfindungsgemäße Kompositoligomer enthielt. Das Kompositoligomer verbesserte die Ergebnisse des Ausreißtests deutlich, jedoch nicht auf Kosten der hydrolytischen Grenzflächenadhäsion.
Beispiele 2-2 und 2-3 und Vergleichsbeispiele B-3 und B-4
Diese Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden durchgeführt, um den Effekt des Kompositoligomers auf die Glasplattenadhäsion zu zeigen. Die in Tabelle 3 gezeigten Formulierungen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 2-1 und den Vergleichsbeispielen B-1 und B-2 hergestellt. Das Silikon-Silan-Acrylatoligomer wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2-1 hergestellt, außer dass anstelle von Q4-3667 (Dow Corning) ein Silikondiol HSi-2111 (Tego Chemie) verwendet wurde.
Auf Mikroskopobjektträgern wurden Filme aus den Beschichtungsmaterialien (75 μm dick) hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht gehärtet. Oben auf den Beschichtungen wurde eine im Handel erhältliche äußere Primärbeschichtung gebildet. Die Filme wurden bei 60°C in Wasser eingeweicht und danach auf Delaminierung untersucht. Die Adhäsion wurde zusätzlich bei 50 % und 95 % relativer Feuchtigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Gemäß den Patenten US-A-5,336,563 (Coady et al.) und US-A-5,384,342 (Szum) wurden die Nass- und Trockenadhäsion mit gehärteten Filmproben getestet, die durch Abziehen eines 75 μm Films der Beschichtungszusammensetzungen auf gläsernen Mikroskopobjektträgern mit einem Bird Bar und Härten durch Einwirkung von 1,0 J/cm² aus einer Fusion D Lampe, 120 W/cm, unter einer Stickstoffatmosphäre hergestellt wurden, wie bereits in Beispiel 2-1 beschrieben wurde.
Die Proben wurden danach bei einer Temperatur von 23 ± 2°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 5 % für einen Zeitraum von 7 Tagen konditioniert. Ein Teil des Films wurde zum Testen der Trockenadhäsion verwendet. Nach dem Testen der Trockenadhäsion wurde der Rest des auf Nassadhäsion zu testenden Films bei einer Temperatur von 23 ± 2°C und einer relativen Feuchtigkeit von 95 % für einen Zeitraum von 24 Stunden weiter konditioniert. Auf die Oberfläche des weiter konditionierten Films wurde eine Schicht aus Polyethylenwachs/Wasser-Aufschlämmung aufgetragen, um die Feuchtigkeit zu belassen.
Der Adhäsionstest wurde mit einer Vorrichtung durchgeführt, zu der ein Universalprüfinstrument, z. B. ein Instron Modell 4201, im Handel erhältlich von Instron Corp., Canton, Mass., USA, und eine Vorrichtung gehörte, zu der ein horizontaler Träger und eine Rolle gehörte, die in dem Prüfinstrument angeordnet wurden.
Die Proben, die gleichförmig und mängelfrei zu sein schienen, wurden nach dem Konditionieren in Abziehrichtung geschnitten. Jede Probe war 6 Inch (15,24 cm) lang und 1 Inch (25,40 mm) breit und frei von Tränen oder Scharten. Der erste Inch (25,40 mm) jeder Probe wurde von dem Glas zurückgezogen. Das Glas wurde an dem horizontalen Träger angebracht, wobei das befestigte Ende des Probestücks neben der Rolle lag. An dem zurückgezogenen Ende der Probe wurde ein Draht angebracht, um das Probestück herumgeführt und danach in einer Richtung senkrecht zu dem Probestück durch die Rolle geführt. Das freie Ende des Drahts wurde in die obere Backe des Prüfinstruments geklemmt, welches danach aktiviert wurde. Der Test wurde fortgesetzt, bis der durchschnittliche Kraftwert in Gramm-Kraft/Inch relativ konstant war. Der bevorzugte Wert für die Nassadhäsion beträgt mindestens etwa 5 g/in, und der bevorzugtere Wert beträgt mindestens etwa 12 g/in.
Tabelle 3
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Monomere gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
M = Mercaptosilan
PTHF2000 = Polytetramethylenetherglykol mit einem Molekulargewicht von 2000 (BASF)
HSi2111 = ein Silikondiol mit einem Molekulargewicht von 1000 (Tego Chemie)

Die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen, dass das Kompositoligomer nicht nur in der Lage ist, die Adhäsion an der Glasoberfläche zu verbessern, sondern auch in der Lage ist, mit einem konventionellen Silan-Kupplungsmittel synergistisch zu wirken.
Beispiel 2-4
Die in Tabelle 4 gezeigte Formulierung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2-1 hergestellt. Das Silikon-Silan-Acrylat-Oligomer war das gleiche wie dasjenige, welches in Beispiel 2-1 hergestellt worden war.
Ein Film aus dem Beschichtungsmaterial (75 μm dick) wurde auf Glasplatten hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht in der gleichen Weise wie oben gehärtet. Es wurden die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul gemessen.
Es wurde auch ein 75 μm Film aus dem Beschichtungsmaterial hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Faserausreißreibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die vorhergesagte Bandstrippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
M = Mercaptopropyltrimethoxysilan
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem Molekulargewicht von 2000 (Mitsui, NY)
HSi2111 = ein Silikondiol mit einem Molekulargewicht von 1000 (Tego Chemie oder Gold Schmidt Chemical Corp.)

Aus den obigen Testdaten kann das neue Silikon-Silan-Acrylat-Oligomer überraschenderweise verwendet werden, um eine innere Primärbeschichtung mit einer Faserreibung bereitzustellen, die eine Widerstandskraft liefert, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Diese Feststellung basiert auf der vorhergesagten Strippsauberkeit von etwa 3. Ein Wert von etwa 3 oder weniger ist sehr gut und liefert üblicherweise eine blanke optische Glasfaser, die zur Verbindung mit einer anderen optischen Glasfaser oder Komponente einer Lichtübertragungszusammenstellung geeignet ist, ohne dass Rückstand von der blanken optischen Glasfaser gewischt werden muss.
Beschreibung der hier verwendeten Testverfahren
Testverfahren für vorhergesagte Strippsauberkeit
Die vorhergesagte Strippsauberkeit ist der vorhergesagte Grad der Sauberkeit einer blanken optischen Glasfaser, nachdem die innere Primärbeschichtung während des Bandstrippens entfernt worden ist. Eine niedrigere Zahl ist besser.
Es ist überraschenderweise gefunden worden, dass der Grad der Sauberkeit einer blanken optischen Glasfaser einer ausgewählten Bandzusammenstellung vorhergesagt werden kann, indem die folgenden beiden Eigenschaften der inneren Primärbeschichtung gemessen werden:

(1) Faserausreißreibung und
(2) Rissausbreitung.

Die Rissausbreitung ist ein Maß für die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung. Je größer die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, um so größer ist die erforderliche Energiemenge, um die innere Primärbeschichtung auseinander zu brechen. Eine innere Primärbeschichtung mit höherer Kohäsionsfestigkeit kann somit während des Bandstrippens größere Strippkräfte aushalten, ohne auseinander zu brechen und Rückstand auf der Oberfläche der optischen Glasfaser zu hinterlassen, als eine innere Primärbeschichtung mit einer niedrigeren Kohäsionsfestigkeit.
Die Rissausbreitung kann wie folgt gemessen werden. Zuerst wird ein 75 μm dicker Abzug der inneren Primärzusammensetzung hergestellt, und danach wird der Film gehärtet, indem er unter einer Stickstoffatmosphäre 1,0 J/cm² UV aus einer Fusion D Lampe ausgesetzt wird. Es werden drei Teststreifen mit den Abmessungen 35 mm Länge, 12 mm Breite und 75 μm Dicke geschnitten. An der Seite jedes Streifens wird ein 2,5 mm langer Schnitt vorgenommen. Ein Streifen wird in einem RSA-II-Rheometer angeordnet, die Temperatur wird auf 90°C gebracht (repräsentative Bandstripptemperatur) und auf den Teststreifen wird eine konstante Dehngeschwindigkeit von 0,1 mm/Sekunde einwirken gelassen. Das Maß der Kohäsionsfestigkeit ist der Anstieg der Länge L, bevor der Riss sich über die Breite des Teststreifens ausgebreitet hat. Die Messlänge beträgt konstant 23,2 mm. Der angegebene Wert ist derzeit der Mittelwert von drei Messungen.
Die Faserausreißreibung der inneren Primärbeschichtung ist eine Schätzung der Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der blanken optischen Glasfaser. Je niedriger die Faserausreißreibung der inneren Primärbeschichtung ist, um so niedriger ist allgemein die Faserreibung zwischen der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung, um so niedriger ist die Widerstandskraft und um so leichter gleitet die innere Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser ab. Je niedriger die Faserreibung ist, um so weniger Kraft wird auch auf die innere Primärbeschichtung ausgeübt, um Bandstrippen durchzuführen. Je kleiner die auf die innere Primärbeschichtung ausgeübte Kraft ist, um so geringer ist die Wahrscheinlichkeit des Kohäsionsversagens der inneren Primärbeschichtung, wodurch ein Rückstand aus innerer Primärbeschichtung auf der Oberfläche der optischen Glasfaser verbleibt.
Der Faserausreißreibungstest kann wie folgt durchgeführt werden. Die Probe besteht aus einer blanken, sauberen optischen Faser, von der ein Ende in eine 250 μm dicke Lage aus zu testender, gehärteter, innerer Primärbeschichtung eingebettet worden ist. Diese Zusammenstellung wird in einem geeigneten Instrument angeordnet, wie einem Rheometrics RSA-II Rheometer, und die Temperatur wird auf eine repräsentative Bandstripptemperatur (wie 90°C) erhöht und die Faser langsam mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s aus der Lage gezogen. Das Instrument zeichnet und trägt Kraft gegen Distanz auf. Die Auftragungen zeigen in der Regel einen linearen Bereich mit negativer Steigung, der das Ergebnis einer abnehmenden Kontaktfläche zwischen Faser und Beschichtung ist, wenn die Faser zurückgezogen wird. Die Steigung wird gemessen und ist die Ausgabe des Tests. Niedrige Steigungswerten entsprechen niedriger Faserausreißreibung und anders herum. Der Test sollte mit drei Testproben durchgeführt werden und ihr Mittelwert als letztendliche Ausgabe des Tests verwendet werden.
Bevor die Informationen aus den Messungen von Rissausbreitung und Reibungskoeffizient als Vorhersageverfahren verwendet werden können, ist Kalibrierung erforderlich. Kalibrierung besteht darin, Testdaten von mindestens fünf inneren Primärbeschichtungen mit bekannter Sauberkeitsleistung zu erhalten und die Daten mit statistischen Verfahren in einem geeigneten Statistik/Plot-Computerprogramm an eine dreidimensionale Oberfläche anzupassen. Eine zweckmäßige zweidimensionale Darstellung der dreidimensionalen Oberfläche ist eine Konturauftragung, in der jede Kontur für einen festgelegten Wert der Sauberkeitsbewertung steht und die vertikalen und horizontalen Achsen Ausgabewerte der Tests von Faserausreißreibung beziehungsweise Rissausbreitung sind.
Die Sauberkeitsbewertungen sollten auf einer quantitativen Skala ausgedrückt werden, beispielsweise einer Skala von 1 bis 5. Ein Beispiel für eine geeignete quantitative Skala ist der oben im Abschnitt des allgemeinen Standes der Technik beschriebene "Mill's" Test, dessen vollständige Offenbarung hier zitiert wird zum Zweck der Bezugnahme. In Bezug auf Strippsauberkeit und vorhergesagte Strippsauberkeit entsprechen die Zahlenwerte jenen des Mill's Test.
Nachdem die Kalibrierungskonturauftragung erhalten wurde, wird ein Punkt unter Verwendung von Daten aus Rissausbreitungs- und Faserausreißreibungsmessungen der inneren Primärbeschichtungsformulierung, für die eine Sauberkeitsvorhersage gewünscht wird, darauf aufgetragen. Eine Vorhersage der Sauberkeit wird erhalten, indem die Position des Punkts relativ zu den am nächsten liegenden Konturlinien notiert wird.
Das folgende hypothetische Beispiel illustriert die Kalibrierungsstufe und die Verwendung der so erzeugten Konturauftragung, um eine vorhergesagte Bandstrippsauberkeit zu erhalten. Acht innere Primärbeschichtungen A bis H werden hergestellt und in der üblichen Weise als Beschichtung auf eine optische Faser aufgebracht, wobei alle dieselbe äußere Primärbeschichtung über den jeweiligen inneren Primärbeschichtungen aufweisen. Beschichtete Faser, die jede der acht inneren Primärbeschichtungen repräsentiert, wird danach mit einer Tintenschicht beschichtet und dann zu einer Bandzusammenstellung zusammengestellt. Der Tintentyp und Matrixmaterialtyp für die Bandzusammenstellung sollten für alle acht Probestücke identisch sein. Drei Bandzusammenstellungen für jede Probe können bei der gewünschten Bandstripptemperatur gestrippt werden. Die Sauberkeit der Probe wird unter Verwendung des Mill's Test bewertet, wobei 1 der beste Wert und 5 der schlechteste Wert ist. Die endgültige Bewertung für jedes der acht Probestücke ist der Mittelwert der Bewertungen für die drei Wiederholproben. Die hypothetischen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5 (hypothetisch)
Als nächstes wurden Proben für die Faserausreißreibung und Rissausbreitung aus der inneren Primärbeschichtung hergestellt, die aus der gewählten inneren Primärzusammensetzung hergestellt war, und für jedes Testverfahren wurden nach den hier beschriebenen Methoden Ausgabewerte erhalten. Am diesem Punkt waren mit jeder der acht Proben drei Datenwerte assoziiert. In Tabelle 5 sind hypothetische Werte aufgezeichnet, die als typisch für echte Fälle ausgewählt worden sind. Die durch ein Statistik-Softwareprogramm erzeugte Konturauftragung ist in 6 gezeigt.
Diese Konturauftragung wird wie folgt verwendet. Eine Probe einer experimentellen inneren Primärbeschichtung wird beispielsweise durch die Faserausreißreibungs- und Rissausbreitungstests gemessen, und die resultierenden Datenwerte sind 10 beziehungsweise 1. Der diesen Werten entsprechende Punkt wird auf der Konturauftragung lokalisiert, und es ist zu sehen, dass er zwischen den Konturwerten 2,5 und 3 liegt. Aus seiner Position relativ zu den beiden Linien wird die vorhergesagte Sauberkeitsbewertung auf etwa 2,7 geschätzt.
Ein Wert von etwa 3 oder weniger wird für optische Glasfaserverbindungen als annehmbar angesehen.
Viskositätstestverfahren
Die Viskosität wurde mit einem Physica MC10 Viskosimeter gemessen. Die Testproben wurden untersucht, und wenn eine übermäßige Menge an Bläschen vorhanden waren, wurden Schritte unternommen, um die meisten der Bläschen zu entfernen. In diesem Stadium müssen nicht alle Bläschen entfernt werden, weil der Probenladevorgang einige Bläschen einbringt.
Das Instrument wurde auf das konventionelle Z3-System eingestellt, welches verwendet wurde. Die Proben wurden unter Verwendung der Spritze, um 17 cm³ abzumessen, in eine Einweg-Aluminiumschale geladen. Die Probe in der Schale wurde untersucht, und wenn sie eine übermäßige Menge an Bläschen enthielt, wurden sie durch ein direktes Mittel, wie Zentrifugieren, entfernt, oder es wurde ausreichend Zeit verstreichen lassen, damit die Bläschen aus der Flüssigkeitsmasse entweichen konnten. Bläschen an der Oberseite der Flüssigkeit sind annehmbar.
Das Druckelement wurde sanft in die Flüssigkeit in der Messschale abgesenkt, und die Schale und das Druckelement wurden in das Instrument eingesetzt. Die Probentemperatur wurde mit der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit ins Gleichgewicht kommen gelassen, indem fünf Minuten gewartet wurde. Die Rotationsgeschwindigkeit wurde dann auf einen gewünschten Wert eingestellt, der zu der gewünschten Schergeschwindigkeit führt. Der gewünschte Wert der Schergeschwindigkeit wird durch einen Fachmann leicht aus einem erwarteten Viskositätsbereich der Probe bestimmt.
Die Ablesung des Instrumentenfelds ergab einen Viskositätswert, und wenn der Viskositätswert 15 Sekunden lang nur leicht variierte (weniger als 2 % relative Variation), war die Messung abgeschlossen.
Wenn nicht, hatte die Temperatur möglicherweise noch keinen Gleichgewichtswert erreicht, oder das Material veränderte sich möglicherweise durch die Scherung. Im letzteren Fall sind weitere Tests mit unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten erforderlich, um die Viskositätseigenschaften der Probe zu definieren. Die angegebenen Ergebnisse sind die durchschnittlichen Viskositätswerte von drei Testproben.
Testverfahren für Zugfestigkeit, Dehnung und Modul
Die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul von gehärteten Proben wurden mit einem Universalprüfinstrument getestet, einem Instron Modell 4201, das mit einem PC und der Software "Series IX Materials Testing System" ausgestattet war. Die verwendeten Messdosen waren 2 und 20 lb Kapazität. Es wurde mit den folgenden Modifizierungen nach ASTM D638M vorgegangen.
Auf einer Glasplatte wurde ein Abzug von jedem zu testenden Material hergestellt und mit einem UV-Prozessor gehärtet. Der gehärtete Film wurde mindestens 16 Stunden vor dem Test bei 22 bis 24°C und 50 ± % relativer Feuchtigkeit konditioniert.
Aus dem gehärteten Film wurden mindestens acht Testprobestücke mit einer Breite von 0,5 Inch (12,70 mm) ± 0, 002 Inch (0, 051 mm) und einer Länge von 5 Inch (12,70 cm) geschnitten. Um die Effekte geringfügiger Probendefekte zu minimieren, wurden die Probestücke parallel zu der Richtung geschnitten, in der der Abzug des gehärteten Films hergestellt worden war. Wenn der gehärtete Film bei Berührung klebrig war, wurde mit einem Applikator mit Baumwollspitze eine kleine Menge Talkum auf die Filmoberfläche aufgebracht.
Dann wurden die Testprobestücke von dem Substrat entfernt. Es wurde darauf geachtet, die Testprobestücke während der Entfernung von dem Substrat nicht über ihre Elastizitätsgrenze hinaus zu strecken. Wenn irgendeine wahrnehmbare Änderung der Probenlänge während der Entfernung von dem Substrat festgestellt wurde, wurde das Testprobestück verworfen.
Wenn die Oberseite des Films mit Talkum beschichtet worden war, um Klebrigkeit zu beseitigen, wurde nach Entfernung von dem Substrat eine geringe Menge Talkum auf die Unterseite des Testprobestücke aufgebracht.
Die durchschnittliche Filmdicke der Testprobestücke wurde bestimmt. In dem zu testenden Bereich wurden mindestens fünf Messungen der Filmdicke durchgeführt (von oben nach unten), und für Berechnungen wurde der Durchschnittswert verwendet. Wenn irgendeiner der gemessenen Werte der Filmdicke um mehr als 10 % relativ von dem Mittelwert abwich, wurde das Testprobestück verworfen. Alle Testprobestücke kamen von derselben Platte.
Die geeignete Messdose wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt: [A × 145] × 0,0015 = Cwobei:

A = maximale erwartete Zugfestigkeit des Produkts (MPa);
145 = Umwandlungsfaktor von MPa auf psi
0,00015 = ungefähre Querschnittfläche (in²) der Testprobestücke, und
C = lb.

Die 2 lb Messdose wurde für Materialien verwendet, wobei C = 1,8 lb. Die 20 lb Messdose wurde für Materialien verwendet, wobei 1,8 < C < 18 lb. Wenn C > 19 war, war eine Messdose mit höherer Kapazität erforderlich.
Die Traversengeschwindigkeit wurde auf 1,00 Inch/Min (25,4 mm/Min) eingestellt, und die Traversenaktion wurde auf "return at break" eingestellt. Die Traverse wurde auf 2,00 Inch (50,8 mm) Backenabstand eingestellt. Der Luftdruck für die pneumatischen Greifzeuge wurde eingeschaltet und wie folgt eingestellt: für Primärbeschichtungen für optische Faser und andere sehr weiche Beschichtungen auf ungefähr 20 psi (1,5 kg/m²); für Einzelbeschichtungen für optische Fasern auf ungefähr 40 psi (3 kg/cm²), und für Sekundärbeschichtungen für optische Fasern und andere harte Beschichtungen auf ungefähr 60 psi (4,5 kg/cm²). Das passende Instron-Computerverfahren für die zu analysierende Beschichtung wurde geladen.
Nachdem das Instron-Prüfinstrument 15 Minuten aufwärmen gelassen worden war, wurde es gemäß den Bedienungsanweisungen des Herstellers kalibriert und ausgeglichen.
Die Temperatur in der Nähe des Instron-Instruments wurde gemessen, und die Feuchtigkeit wurde an der Position der Feuchtigkeitsmessvorrichtung gemessen. Dies erfolgte kurzfristig vor Beginn der Messung des ersten Testprobestücks.
Proben wurden nur analysiert, wenn die Temperatur im Bereich von 23 ± 1°C lag und die relative Feuchtigkeit im Bereich von 50 ± 5 % lag. Es wurde bei jedem Testprobestück verifiziert, ob die Temperatur innerhalb dieses Bereichs lag. Der Feuchtigkeitswert wurde nur am Anfang und am Ende des Tests einer Reihe von Probestücken aus einer Platte verifiziert.
Jedes Testprobestück wurde getestet, indem es in den Raum zwischen den oberen pneumatischen Greifzeugen gehängt wurde, so dass das Testprobestück seitlich zentriert war und senkrecht hing. Nur das obere Greifzeug wurde arretiert. Das untere Ende des Testprobestücks wurde sanft gezogen, so dass es kein Spiel hatte oder sich verwarf, und wurde seitlich in dem Raum zwischen den offenen unteren Greifzeugen zentriert. Das untere Greifzeug wurde arretiert, während das Probestück in dieser Position gehalten wurde.
Die Probennummer und Probedimensionen wurden gemäß den Anweisungen in dem Softwarepaket in das Datensystem eingegeben.
Die Temperatur und Feuchtigkeit wurden gemessen, nachdem das letzte Testprobestück aus dem aktuellen Abzug getestet wurde. Die Berechnung der Zugeigenschaften wurde automatisch von dem Softwarepaket durchgeführt.
Die Werte für Zugfestigkeit, % Dehnung und (Sekanten- oder Segment-) Modul wurden überprüft, um festzustellen, ob einer von ihnen ausreichend stark von dem Mittelwert abwich, um ein "Ausreißer" zu sein. Wenn der Modulwert ein Ausreißer war, wurde er verworfen. Wenn es weniger als sechs Datenwerte für die Zugfestigkeit gab, wurde der gesamte Datensatz verworfen und mit einer neuen Platte wiederholt.
Testverfahren für den Elastizitätsmodul
Der Elastizitätsmodul (E'), der Viskositätsmodul (E'') und der tan Delta (E''/E'), der eine Angabe der T_g des Materials ist, der Beispiele wurden mit einem Rheometrics Solids Analyzer (RSA-11) gemessen, der mit 1) einem PC mit dem Betriebssystem MS-DOS 5.0 ausgestattet war und die Rhios^® Software (Version 4.2.2 oder höher) geladen hatte, und 2) mit einem Flüssigstickstoff-Steuerungssystem für den Tieftemperaturbetrieb ausgestattet war.
Die Testprobestücke wurden hergestellt, indem ein Film des Materials mit einer Dicke im Bereich von 0,02 mm bis 0,4 mm auf eine Glasplatte gegossen wurde. Der Probenfilm wurde mit einem UV-Prozessor gehärtet. Ein ungefähr 35 mm (1,4 Inch) langes und ungefähr 12 mm breites Probenstück wurde aus einem defektfreien Bereich des gehärteten Films geschnitten. Bei weichen Filmen, die zu klebrigen Oberflächen neigen, wurde ein Applikator mit Baumwollspitze verwendet, um das geschnittene Probestück mit Talkumpulver zu beschichten.
Die Filmdicke des Probestücks wurde an fünf oder mehr Positionen entlang der Länge gemessen. Die durchschnittliche Filmdicke wurde auf ± 0,001 mm berechnet. Die Dicke kann über diese Länge um nicht mehr als 0,01 mm variieren. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt war, wurde ein anderes Probestück genommen. Die Breite des Probestücks wurde an zwei oder mehr Positionen gemessen, und der Durchschnittswert wurde auf ± 0,1 mm berechnet.
Die Geometrie der Probe wurde in das Instrument eingegeben. Das Längenfeld wurde auf einen Wert von 23,2 mm gesetzt, und die gemessenen werte für Breite und Dicke des Probestücks wurden in die entsprechenden Felder eingegeben.
Bevor der Temperaturdurchlauf durchgeführt wurde, wurde Feuchtigkeit von den Testproben entfernt, indem die Testproben 5 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre einer Temperatur von 80°C ausgesetzt wurden. Zu dem verwendeten Temperaturdurchlauf gehörte das Abkühlen der Testproben auf etwa –60°C oder etwa –80°C und das Erhöhen der Temperatur mit etwa 1/Minute, bis die Temperatur etwa 60°C bis etwa 70°C erreichte. Die verwendete Testfrequenz war 1,0 Rad/Sekunde.
Lösliches Wachs
Wachs kann als Gleitmittel zugegeben werden, um die Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser auf einen Wert einzustellen, der zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Konventionelle Wachse zeigen jedoch Unverträglichkeitsprobleme mit inneren Primärbeschichtungen. Viele Wachse lösen sich nicht gut in inneren Primärbeschichtungen und neigen daher dazu, sich aus der Lösung abzuscheiden. Zudem neigen konventionelle Wachse dazu, ein trübes Aussehen der resultierenden inneren Primärbeschichtung herbeizuführen, was unerwünscht ist. Der Begriff "lösliches Wachs" soll hier jene Wachse bezeichnen, die in der erforderlichen Konzentration in der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung ausreichend löslich sind, um das gewünschte Niveau der Faserreibung zu liefern. Der Begriff "Wachs" soll Wachse wie in Hawley's "Condensed Chemical Dictionary", 11. Auflage, definiert einschließen, wobei die Definition hier zitiert wird zum Zweck der Bezugnahme.
Es ist gefunden worden, dass die Unverträglichkeitsprobleme durch Auswahl von modifizierten Wachsen oder durch Modifizieren der Wachse im Wesentlichen vermieden werden können. Bei der Auswahl eines modifizierten Wachses sollte in erster Linie die Löslichkeit des modifizierten Wachses in der gewünschten inneren Primärzusammensetzung berücksichtigt werden. Wachse neigen üblicherweise dazu, in inneren Primärbeschichtungszusammensetzungen unlöslich zu sein. Die Löslichkeit des Wachses in der inneren Primärbeschichtung hängt hauptsächlich von dem folgenden ab:

(1) der relativen Polarität des Wachses und der Polarität der Monomere und Oligomere, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind,
(2) den jeweiligen Typen der funktionalen Gruppen, die in dem Wachs und den Monomeren und Oligomeren vorhanden sind, die in der inneren Primärbeschichtung vorhanden sind, und
(3) der Ähnlichkeit zwischen der molekularen Struktur des Wachses und derjenigen der Oligomere und Monomere, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind, wie aliphatischen/aromatischen, ungesättigten/gesättigten, linearen/verzweigten, usw. Strukturen.

Die Löslichkeit des Wachses kann beispielsweise erhöht werden, indem funktionale Gruppen eingebaut werden, die denjenigen ähnlich sind, die in den Oligomeren oder Monomeren vorhanden sind, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind. Wenn die innere Primärzusammensetzung Monomere oder Oligomere mit Estergruppen enthält, können Estergruppen in die molekulare Grundgerüststruktur des Wachses eingebaut werden, oder die Estergruppen können auf das Grundgerüst des Wachses gepfropft werden. Alternativ können wachsartige langkettige Fettester verwendet werden. Zu kommerziellen Beispielen für geeignete Fettester gehören:
Laneto-50 und 100 (PEG-75 Lanolin),
Laneto-AWS (PPG-12-PEG-50 Lanolin),
Ritacetyl (acetyliertes Lanolin),
Ritahydrox (hydroxyliertes Lanolin),
Ritasol (Isopropyllanolat),
Ritalan (Lanolinöl),
Ritalan AWS (PPG-12-PEG-65-Lanolinöl),
Ritawax (Lanolinalkohol),
Supersat (hydriertes Lanolin),
Forlan C-24 (Choleth-24 und Ceteth-24),
Ritachol 1000 (Cetearylalkohol, Polysorbat 60,
PEG-150-Stearat und Steareth-20),
Ritapro 100 (Cetearylalkohol, Steareth-20 und Steareth-10),
Pationic ISL (Natriumisostearoyllactylat),
Pationic CSL (Calciumstearoyllactylat),
Pationic SSL (Natriumstearoyllactylat),
Pationic SBL (Natriumbehenoyllactylat),
Pationic 138C (Natriumlauroyllactylat),
Pationic 122A (Natriumcaproyllactylat),
Pationic SCL (Natriumcocoyllactylat),
Ritox 36 (Laureth-23),
Ritox 52 (PEG-40-Stearat),
Rita CA (Cetylalkohol),
Rita SA (Stearylalkohol) und
Rita Cetearyl Alcohol 70/30 (RITA Corp.).
Das fettestermodifizierte Wachs ist vorzugsweise Isocetylstearat.
Wenn die innere Primärzusammensetzung Monomere oder Oligomere mit Alkoxy- oder Hydroxygruppen enthält, können zur Erhöhung der Löslichkeit des Wachses Alkoxy- oder Hydroxygruppen in die molekulare Grundgerüststruktur des Wachses eingebaut werden, oder die Alkoxygruppen können auf das Grundgerüst des Wachses gepfropft werden. Zu kommerziellen Beispielen für solche modifizierten Wachse gehören die Unilin^TM Reihen der alkoholmodifizierten Wachse von Petrolite, und Ritawax (Lanolinalkohol),
Ritachol 1000 (Cetearylalkohol, Polysorbat 60, PEG-150-Stearat und Steareth-20),
Ritapro 100 (Cetearylalkohol, Steareth-20 und Steareth-10),
Rita CA (Cetylalkohol),
Rita SA (Stearylalkohol) und
Rita Cetearyl Alcohol 70/30, (RITA Corp.).
Das alkoxymodifizierte Wachs ist vorzugsweise Polypropylenglykol₁₂Polyethylenglykol₅₀Lanolin.
Wenn als weiteres Beispiel die innere Primärzusammensetzung Monomere oder Oligomere mit Amingruppen enthält, können zur Erhöhung der Löslichkeit des Wachses Amingruppen in die molekulare Grundgerüststruktur des Wachses eingebaut werden, oder die Amingruppen können auf das Grundgerüst des Wachses gepfropft werden. Ein Beispiel für ein derartiges modifiziertes Wachs sind die Armeen^TM Reihen von aminmodifizierten Wachsen (Armak), wie Armeen TD (Talgamin),
Armeen O, OL oder OD (Oleylamine),
Armeen SD (Sojaamin),
Armeen 18 (Octadecylamin),
Armeen HT, HTD oder 2HT (hydrierter Talg),
Armeen T oder TM-97 (Talgamin),
Armeen 12D (Dodecylamin),
Armeen C oder CD (Kokosamin),
Armeen 16D (Hexadecylamin),
Armeen 2C (Dikokosamin),
Armeen M2C (Methyldikokosamin),
Armeen DM12D (Dimethyldodecylamin),
Armeen DMCD oder DMMCD (Dimethylkokosamin),
Armeen DM14D (Dimethyltetradecylamin),
Armeen DM16D (Dimehylhexadecylamin),
Armeen DM18D (Dimethyloctadecylamin),
Armeen DMHTD (Dimethyl(hydriertes Talg)amin,
Armeen DMTD (Dimethyltalgamin),
Armeen DMSD (Dimethylsojaamin) oder
Armeen DMOD (Dimethyltalgamin).
Das aminsubstituierte Wachs ist vorzugsweise Methyldi(hydriertes Talg)amin.
Ein Beispiel für eine weitere funktionale Gruppe, die in das Wachs eingebaut werden kann, umfasst Carbonsäuren. Geeignete Beispiele für gesättigte modifizierte Wachse umfassen Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure und Stearinsäure. Zu Beispielen für geeignete ungesättigte Wachse gehören Ölsäure, Ricinolsäure, Linolsäure und Linolensäure.
Die auf dem modifizierten Wachs vorhandenen funktionalen Gruppen müssen nicht notwendigerweise mit jenen identisch sein, die in den Oligomeren oder Monomeren der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung vorhanden sind, um erhöhte Löslichkeit zu erreichen. Funktionale Gruppen mit ähnlichen Eigenschaften, wie Wasserstoffbindung, Polarität, usw. können gemischt und nach Wunsch kombiniert werden, um die Löslichkeit zu erhöhen.
Die Löslichkeit des Wachses kann auch erhöht werden, indem ein Wachs modifiziert oder ein Wachs gewählt wird, das eine ähnliche molekulare Struktur wie diejenige der in der inneren Primärzusammensetzung vorhandenen Monomere und Oligomere hat. Wenn die Monomere und Oligomere beispielsweise aromatische Gruppen enthalten, kann das Wachs so gewählt oder modifiziert werden, dass es aromatische Gruppen enthält. Wenn die Monomere oder Oligomere wesentliche Mengen an Ungesättigtheit enthalten, dann kann das Wachs modifiziert oder gewählt werden, so dass es wesentliche Mengen an Ungesättigtheit enthält. Wenn die Monomere oder Oligomere ferner im Wesentlichen linear sind, dann kann ein im Wesentlichen lineares Wachs verwendet werden. Zu kommerziellen Beispielen für im Wesentlichen lineare Wachse gehören Polymekon, Ceramer 67 und 1608, und Petrolite C-400, CA-11, WB-5, WB-11 und WB-17 (Petrolite).
Auf der Grundlage der hier bereitgestellten Lehre ist ein Fachmann in der Lage, das gewünschte Wachs zu modifizieren oder zu wählen und das gewählte Wachs in einer Menge zu verwenden, um das gewünschte Niveau der Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser zu liefern. Die in der inneren Primärzusammensetzung vorhandene Wachsmenge hängt von (1) der Fähigkeit des Wachses, die gewünschte Reduktion der Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser herbeizuführen, und (2) der Löslichkeit des Wachses in der inneren Primärbeschichtung ab. Je größer die Löslichkeit des Wachses in der inneren Primärzusammensetzung ist, um so größer ist die Wachsmenge, die vorhanden sein kann. Je größer die Fähigkeit des Wachses zur Reduktion der Faserreibung ist, um so weniger Wachs wird erforderlich sein. Die vorhandene Wachsmenge ist vorzugsweise die erforderliche Mindestmenge, um ein erforderliches Niveau der Faserreibung zu liefern, um zu einer Widerstandskraft zu führen, die nach dem Bandstrippen eine saubere, rückstandfreie optische Glasfaser liefert. Das Faserreibungsniveau, das zu einem Widerstandskraftniveau führt, das nach dem Bandstrippen eine saubere optische Glasfaser liefert, hängt, wie bereits erörtert, von der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ab. Je größer die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, um so größer ist die Menge an Widerstandskraft, die toleriert werden kann und dennoch nach dem Bandstrippen eine saubere, blanke optische Glasfaser liefert. Die erforderliche Wachsmenge, um eine Faserreibung zu liefern, die zu einem derartigen Widerstandskraftniveau führt, kann durch den Fachmann leicht bestimmt werden, indem Testproben von Bandzusammenstellungen mit unterschiedlichen Konzentrationen des gewählten Wachses in der inneren Primärbeschichtung hergestellt werden. Die erforderliche Wachsmenge sollte unter Verwendung vollständiger Bandstrukturen bestimmt werden, weil, wie bereits erörtert wurde, die Anwesenheit der äußeren Primärbeschichtung einen Effekt auf die Strippbarkeit der inneren Primärbeschichtung hat.
Man kann sich unter Verwendung der hier beschriebenen Testverfahren für Faserausreißreibung und Rissausbreitung auch geeigneten Wachsmengen eng annähern, wobei die Wachsmengen bevorzugt sind, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von weniger als etwa 3 liefern.
Es ist gefunden worden, dass geeignete Mengen an modifiziertem Wachs etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der gesamten inneren Primärzusammensetzung, insbesondere etwa 0, 01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% beinhalten.
Das Wachs kann gewünschtenfalls weiter modifiziert werden, damit es eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe enthält, die mit strahlungshärtbaren Monomeren und Oligomeren, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind, copolymerisieren kann. Ein Beispiel für ein derartiges strahlungshärtbares funktionales Wachs ist Stearylacrylat. Die strahlungshärtbare funktionale Gruppe muss im Allgemeinen keine Acrylatgruppe sein, sondern kann jede beliebige, bekannte, strahlungshärtbare, funktionale Gruppe einschließlich der hier beschriebenen sein.
Die Erfindung wird ferner mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert, die die Verwendung der Wachse illustrieren.
Beispiele 3-1 bis 3-4
Die in Tabelle 6 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um vier innere Primärbeschichtungszusammensetzungen zu bilden. Es wurden Abzüge der inneren Primärbeschichtungszusammensetzungen hergestellt und danach unter einer Stickstoffatmosphäre durch Einwirkung von UV-Licht aus einer Fusion D Lampe gehärtet. Die Rissausbreitung und Faserreibung für jeden der Filme wurde wie oben getestet, und die vorhergesagte Strippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem Molekulargewicht von 2000 (Mitsui, NY), wobei die Methylgruppen Verzweigung lieferten, die die Orientierung der aus dem Oligomer gebildeten Polymere reduzierte.

Der Faserausreiß-Rückstandstest war der gleiche Test, der zuvor verwendet wurde, außer dass die Bewertung auf einer Skala von 0 bis 10 quantifiziert wurde, wobei 0 der beste Wert war (kein sichtbarer Rückstand unter 10X Vergrößerung) und 10 der schlechteste Wert war (viel sichtbarer Rückstand ohne Verwendung von Vergrößerung).
Die Testergebnisse in Tabelle 6 zeigen, dass modifizierte Wachse zur Einstellung der Faserreibung auf ein Niveau verwendet werden können, das eine Widerstandskraft liefert, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, was durch die hervorragenden vorhergesagten Strippsauberkeitswerte von weniger als etwa 3 gezeigt wird.
Strahlungshärtbare silikonhärtbare Oligomere und Verwendung von nicht-strahlungshärtbaren Silikonverbindungen
Strahlungshärtbare silikonhaltige Monomere und Oligomere können auch verwendet werden, um das Faserreibungsniveau einzustellen und dadurch die Bandstrippbarkeit der inneren Primärbeschichtung zu verbessern. Das strahlungshärtbare Silikonoligomer umfasst eine Silikonverbindung, an die mindestens eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe gebunden ist. Vorzugsweise sind zwei oder mehr strahlungshärtbare funktionale Gruppen mit der Silikoneinheit verbunden.
Die strahlungshärtbare funktionale Gruppe ist vorzugsweise in der Lage, bei Einwirkung einer geeigneten Strahlung mit den strahlungshärtbaren Monomeren und Oligomeren zu copolymerisieren, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind. Die Auswahl der funktionalen Gruppe hängt daher von dem Monomer oder Oligomer ab, das in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden ist. Ein Fachmann kann leicht bestimmen, welche funktionalen Gruppen mit dem in der inneren Primärzusammensetzung vorhandenen Monomer oder Oligomer vernetzen werden. Beispiele für geeignete funktionale Gruppen sind ohne Einschränkung Gruppen, die Vinyl, Acrylat, Methacrylat, Maleat, Vinylether oder Acrylamide enthalten, sowie die hier bereits beschriebenen.
Zu Beispielen für im Handel erhältliche Silikonverbindungen, die eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe enthalten, gehören die Silikonacrylate Ebecryl 350 und Ebecryl 1360 (Radcure Industries), Tego Rad 2100, 2200, 2500 und 2600 (Tego Chemie) sowie Coat-O-Sil 3503 (OSI Specialties).
Alternativ ist ein Fachmann auf Grundlage der hier gegebenen Lehre in der Lage, bekannte Silikonverbindungen zu modifizieren, damit sie die erforderliche strahlungshärtbare Funktionalität enthalten. Eine mit Hydroxyfunktionalität ausgestattete Silikonverbindung kann beispielsweise mit einer Diisocyanatverbindung und einer Verbindung, die eine Hydroxy- und eine strahlungshärtbare Funktionalität enthält, umgesetzt werden, um die Silikonverbindung mit einer strahlungshärtbaren Funktionalität auszustatten. Zu speziellen Beispielen gehören die Umsetzung einer Silikonverbindung, die eine Hydroxyfunktionalität enthält, mit einem Diisocyanat und Hydroxyethylacrylat, um an der Silikonverbindung eine Acrylatfunktionalität bereitzustellen, oder mit Isocyanat und Hydroxybutylvinylether, um die Silikonverbindung mit einer Vinyletherfunktionalität an der Silikonverbindung auszustatten. Beispiele für geeignete Silikonverbindungen, die Hydroxylfunktionalität enthalten, beinhalten: Polydimethylsiloxandiol mit einem Äquivalenzgewicht von 1200 Q4-3667, DC 193 und DC 1248 (Dow Corning), HSi2111 (Tego Chemie) und Coat-O-Sil 3500 und 3505 (Osi Specialties).
Alternativ können nicht-strahlungshärtbare Silikonverbindungen (anschließend als "unreaktives Silikon" beschrieben) verwendet werden, um die Faserreibung einzustellen und dadurch die Bandstrippbarkeit der inneren Primärbeschichtung zu verbessern.
US-A-4,496,210, die hier zitiert wird zum Zweck der Bezugnahme, offenbart Beispiele für geeignete unreaktive Silikone, die verwendet werden können. Unreaktive Silikone können getrennt von oder zusammen mit den hier beschriebenen strahlungshärtbaren Silikonoligomeren verwendet werden.
Das strahlungshärtbare Silikonoligomer und/oder unreaktive Silikon sollten in einer Menge vorhanden sein, um eine Faserreibung zu liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist. Die Menge des strahlungshärtbaren Silikonoligomers und/oder unreaktiven Silikons ist vorzugsweise die Mindestmenge, die erforderlich ist, um eine Faserreibung zu liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist. Diese Mindestmenge kann leicht bestimmt werden, indem Testläufe von inneren Primärzusammensetzungen durchgeführt werden, in denen die Menge der vorhandenen strahlungshärtbaren Silikonoligomere und/oder unreaktiven Silikone variiert wird. Die niedrigste Menge der vorhandenen strahlungshärtbaren Silikonoligomere und/oder unreaktiven Silikone, die eine Faserreibung liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist, ist die bevorzugte Menge.
Eine langkettige Silikonverbindung, die durchschnittlich etwa eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe (monofunktional) nahe einem Ende der Silikonverbindung gebunden enthält, kann weitere Vorteile bieten. Das Ende der langen Silikonkette, das am weitesten von der strahlungshärtbaren funktionalen Gruppe entfernt ist, kann mechanisch in der inneren Primärbeschichtung gebunden sein. Es wird jedoch angenommen, dass das Ende der langen Silikonkette, das am weitesten von der strahlungshärtbaren funktionalen Gruppe entfernt ist, während des Erwärmens während des Bandstrippens frei werden kann und in Richtung der Grenzfläche zwischen optischer Glasfaser/innerer Primärbeschichtung diffundiert, was die Richtung ist, in der die Wärme sich bewegt. Diese Diffusion von Silikon steigt am kritischen Moment während des Bandstrippens, so dass die saubere Entfernung des gesamten Beschichtungssystems erleichtert wird. Das Silikon wirkt als Schmierstoff zwischen der Oberfläche der optischen Glasfaser und der inneren Primärbeschichtung.
Die Dicke der inneren Primärbeschichtung variiert üblicherweise von etwa 10 μm bis etwa 35 μm. Ein monofunktionalisiertes Silikonfluid mit einer Molekülkettenlänge von etwa 50.000 bis 350.000 Dalton kann somit während des Bandstrippens zu der Grenzfläche zwischen Glas und innerer Primärbeschichtung diffundieren.
Man kann sich geeigneten Mengen an strahlungshärtbaren Silikonoligomeren und/oder unreaktiven Silikonen auch nahe annähern, indem die hier beschriebenen Reibungs- und Rissausbreitungstestverfahren verwendet werden, wobei die Mengen der strahlungshärtbaren Silikonoligomere und/unreaktiven Silikone bevorzugt sind, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von weniger als etwa 3 liefern.
Die Menge des strahlungshärtbaren Silikonoligomers und/oder der unreaktiven Silikone hängt auch von der Auswahl der inneren Primärzusammensetzung, insbesondere der anfänglichen Faserreibung der gewählten inneren Primärbeschichtungszusammensetzung ab. Je höher die anfängliche Faserreibung (kein Gleitadditiv) ist, um so größer ist allgemein die Menge an strahlungshärtbarem Silikonoligomer und/oder unreaktivem Silikon, die erforderlich ist, um die Faserreibung auf ein Niveau herabzusetzen, das eine Widerstandskraft unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liefert.
Die strahlungshärtbaren Silikonoligomere können allgemein in größeren Mengen als unreaktive Silikone verwendet werden, weil angenommen wird, dass das strahlungshärtbare Silikonoligomer während der Härtung in der inneren Primärbeschichtung gebunden wird, während das unreaktive Silikon durch die gehärtete innere Primärbeschichtung hindurch frei migrieren kann. Das strahlungshärtbare Silikonoligomer kann alternativ das Hauptoligomer sein, das zur Bildung der inneren Primärbeschichtung verwendet wird. Es hat sich herausgestellt, dass geeignete Mengen an strahlungshärtbarem Silikonoligomer zwischen etwa 0,1 und etwa 90 Gew.-% liegen, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-% und insbesondere etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-%. Allgemein liegen strahlungshärtbare Silikonoligomere mit höherem Molekulargewicht in einer strahlungshärtbaren Beschichtung in höheren Gewichtsprozentsätzen als Kompositoligomere mit niedrigerem Molekulargewicht vor.
Als geeignete Mengen an monofunktionalisierten Monomeren haben sich etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.-%, insbesondere etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% erwiesen.
Geeignete Mengen an unreaktivem Silikon liegen zwischen etwa 0,01 und etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% und insbesondere etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-%.
Die Erfindung wird ferner mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert, die die Verwendung der Silikoneinheiten illustrieren.
Beispiel 4-1
Die in Tabelle 7 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um eine innere Primärbeschichtungszusammensetzung zu bilden.
Ein Film aus dem Beschichtungsmaterial (75 μm dick) wurde auf Objektträgern hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht in der gleichen Weise wie oben gehärtet. Es wurden die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul gemessen.
Es wurde auch ein 75 μm Film aus dem Beschichtungsmaterial hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Reibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die vorhergesagte Bandstrippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
Tabelle 7
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
DesW = Bis-4,4-(isocyanatocyclohexyl)methan
I = Isophorondiisocyanat,
PTHF2900 = Polytetramethylenether mit einem Molekulargewicht von 2900 (BASF)
HSi2111 = ein Silikondiol mit einem Molekulargewicht von 1000 (Tego Chemie)

Beispiele 4-2 bis 4-10
Die in Tabelle 8 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um neun verschiedene innere Primärbeschichtungszusammensetzungen zu bilden. Die Viskosität und Klarheit der Zusammensetzungen wurde bestimmt.
Filme aus dem Beschichtungsmaterial (75 μm dick) wurden auf Mikroskopobjektträgern hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht in der gleichen Weise wie oben gehärtet. Es wurden die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul gemessen.
Es wurden noch weitere Filme aus den Beschichtungsmaterialien hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Reibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die vorhergesagte Bandstrippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
PTHFCD2000 = ist PolyTHF, das einige Carbonatbindungen enthält
PPG1025 = ist Polypropylenoxiddiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 (Arco)
PPG2010 = ist Polypropylenoxiddiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 (Arco)
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol (Mitsui, NY)
TPE4542 = Polypropylenglykol-Ethylenoxid-endverkapptes Triol (BASF)
Perm = Permanol KM10-1733 Polycarbonat/Polyether-Copolymerdiol

Die Testergebnisse in Tabelle 8 zeigen, dass die strahlungshärtbaren Silikonoligomere und unreaktiven Silikone zur Einstellung der Faserreibung auf ein Niveau verwendet werden können, das eine Widerstandskraft liefert, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, was durch die vorhergesagten Strippsauberkeitswerte von etwa 3 oder darunter gezeigt wird.
Strahlungshärtbare fluorierte Oligomere und fluorierte Materialien
Die Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser kann auch erheblich reduziert werden, indem strahlungshärtbare fluorierte Oligomere, Monomere und/oder nicht-strahlungshärtbare fluorierte Materialien in die innere Primärbeschichtungszusammensetzung eingebracht werden. Das strahlungshärtbare fluorierte Oligomer oder Monomer umfasst eine fluorierte Verbindung, an die mindestens eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe gebunden ist. Vorzugsweise sind zwei oder mehr strahlungshärtbare funktionale Gruppen mit der fluorierten Einheit verbunden.
Die strahlungshärtbare funktionale Gruppe ist vorzugsweise in der Lage, bei Einwirkung einer geeigneten Strahlung mit den strahlungshärtbaren Monomeren und Oligomeren zu copolymerisieren, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind. Die Auswahl der funktionalen Gruppe hängt daher von dem Monomer oder Oligomer ab, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind. Ein Fachmann kann leicht bestimmen, welche funktionalen Gruppen mit dem in der inneren Primärzusammensetzung vorhandenen Monomer oder Oligomer vernetzen werden. Beispiele für geeignete strahlungshärtbare funktionale Gruppen sind ohne Einschränkung Gruppen, die Vinyl, Acrylat, Methacrylat, Maleat, Vinylether oder Acrylamide enthalten, sowie die hier bereits beschriebenen.
Beispiele für im Handel erhältliche fluorierte Verbindungen, die mindestens eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe enthalten, umfassen Perfluorethylacrylat (DuPont), 2-(N-Ethylperfluoroctansulfonamido)ethylacrylat (3M), 1H,1H-Pentadecafluoroctylacrylat (Oakwood Research Chemicals) sowie Methacrylat- oder N-Butylacrylatvarianten von diesen.
Ein Fachmann ist auf Grundlage der hier gegebenen Lehre in der Lage, eine fluorierte Verbindung zu modifizieren, damit sie die erforderliche strahlungshärtbare Funktionalität enthält. Eine mit Hydroxyfunktionalität ausgestattete fluorierte Verbindung kann beispielsweise mit einer Diisocyanatverbindung und einer Verbindung, die eine Hydroxy- und eine strahlungshärtbare Funktionalität enthält, umgesetzt werden, um die fluorierte Verbindung mit einer strahlungshärtbaren Funktionalität auszustatten. Zu speziellen Beispielen gehören die Umsetzung einer fluorierten Verbindung, die eine Hydroxyfunktionalität enthält, mit einem Diisocyanat und Hydroxyethylacrylat, um an der fluorierten Verbindung eine Acrylatfunktionalität bereitzustellen, oder mit Isocyanat und Hydroxybutylvinylether, um die fluorierte Verbindung mit einer Vinyletherfunktionalität an der fluorierten Verbindung auszustatten. Zu Beispielen für geeignete fluorierte Verbindungen, die Hydroxylfunktionalität enthalten, gehören Fluorolink E (Ausimont), 2-Methyl-4,4,4-trifluorbutanol, 1H,1H-Pentadecafluor-1-octanol, 1H,1H-Pentafluorpropanol-1 und 1H,1H,12H,12H-Perfluor-1,12-dodecandiol (Oakwood Research Chemicals).
Alternativ können nicht-strahlungshärtbare fluorierte Verbindungen (anschließend einfach als "fluorierte Verbindungen" bezeichnet) verwendet werden, um die Faserreibung einzustellen und dadurch die Bandstrippbarkeit der inneren Primärbeschichtung zu verbessern.
Die fluorierten Verbindungen können getrennt von oder zusammen mit den hier beschriebenen strahlungshärtbaren Silikonoligomeren oder -monomeren verwendet werden.
Das strahlungshärtbare fluorierte Oligomer oder Monomer und/oder die fluorierten Verbindungen sollten in einer Menge vorhanden sein, um eine Faserreibung zu liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist. Die Menge des strahlungshärtbaren fluorierten Oligomers und/oder der fluorierten Verbindung ist vorzugsweise die Mindestmenge, die erforderlich ist, um eine Faserreibung zu liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist. Diese Mindestmenge kann leicht bestimmt werden, indem Testläufe von inneren Primärzusammensetzungen durchgeführt werden, in denen die Menge der vorhandenen strahlungshärtbaren fluorierten Oligomere oder Monomere und/oder fluorierten Verbindungen variiert wird. Die niedrigste Menge der vorhandenen strahlungshärtbaren fluorierten Oligomere oder Monomere und/oder fluorierten Verbindungen, die eine Faserreibung liefern, die zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärzusammensetzung ist, ist die bevorzugte Menge.
Man kann sich geeigneten Mengen an strahlungshärtbaren fluorierten Oligomeren oder Monomeren und/oder fluorierten Verbindungen auch eng annähern, indem die hier beschriebenen Reibungs- und Rissausbreitungstestverfahren verwendet werden, wobei die Mengen der strahlungshärtbaren fluorierten Oligomere oder Monomere und/oder der fluorierten Verbindungen bevorzugt sind, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von weniger als etwa 3 liefern.
Die Menge des strahlungshärtbaren fluorierten Oligomers oder der Monomere und/oder fluorierten Verbindungen hängt auch von der Auswahl der inneren Primärzusammensetzung, insbesondere der anfänglichen Faserreibung der gewählten inneren Primärbeschichtungszusammensetzung ab. Je höher die anfängliche Faserreibung (kein Gleitadditiv) ist, um so größer ist allgemein die Menge an strahlungshärtbarem fluoriertem Oligomer oder Monomer und/oder fluorierten Verbindungen, die erforderlich ist, um die Faserreibung auf ein Niveau herabzusetzen, das eine Widerstandskraft unter der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung liefert.
Die strahlungshärtbaren fluorierten Oligomere oder Monomere können allgemein in größeren Mengen als unreaktive fluorierte Verbindungen verwendet werden, weil angenommen wird, dass die strahlungshärtbaren fluorierten Oligomere oder Monomere während der Härtung in der inneren Primärbeschichtung gebunden werden, während die unreaktiven fluorierten Verbindungen durch die gehärtete innere Primärbeschichtung hindurch frei migrieren können. Das strahlungshärtbare fluorierte Oligomer oder Monomer kann alternativ das Hauptoligomer sein, das zur Bildung der inneren Primärbeschichtung verwendet wird. Es hat sich herausgestellt, dass geeignete Mengen an strahlungshärtbarem fluoriertem Oligomer oder Monomer zwischen etwa 0,1 und etwa 90 Gew.-% liegen, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-% und insbesondere etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-%. Oligomere mit höherem Molekulargewicht können allgemein in größeren Mengen verwendet werden als Oligomere oder Monomere mit niedrigerem Molekulargewicht.
Es hat sich herausgestellt, dass geeignete Mengen an fluorierten Verbindungen zwischen etwa 0,01 und etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% und insbesondere etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-% liegen. Die Erfindung wird ferner mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert, die die Verwendung der fluorierten Materialien illustrieren.
Beispiele 5-1 bis 5-3
Die in Tabelle 9 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um drei verschiedene innere Primärbeschichtungszusammensetzungen zu bilden. Die Viskosität und die Klarheit der Zusammensetzungen wurden bestimmt.
Filme aus dem Beschichtungsmaterial (75 μm dick) wurden auf Objektträgern hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht in der gleichen Weise wie oben gehärtet. Es wurden die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul gemessen.
Es wurden noch weitere Filme aus den Beschichtungsmaterialien hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Reibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die vorhergesagte Bandstrippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt.
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
PPG1025 = ist Polypropylenoxiddiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 (Arco)
PPG2010 = ist Polypropylendiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 (BASF)
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem Molekulargewicht von 2000 (Mitsui, NY)
Perm = Permanol KM10-1733 Polycarbonat/Polyether-Copolymerdiol

Feste Schmierstoffe
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass der inneren Primärzusammensetzung feste Schmierstoffe zugegeben werden können, um die Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser zu verringern. Der Begriff "fester Schmierstoff" soll hier bedeuten, dass der Schmierstoff in der inneren Primärzusammensetzung im wesentlichen unlöslich ist und dass die Teilchen- oder Flockenform des festen Schmierstoffs nach dem Härten der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung im Wesentlichen erhalten bleibt.
Der feste Schmierstoff ist üblicherweise unreaktiv mit den Komponenten der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung. Es folgen Beispiele für geeignete unreaktive Schmierstoffe, sie sind jedoch nicht auf diese begrenzt: feste organische Schmierstoffe einschließlich organischen Polysacchariden, wie Natriumalginat, Polyolefinen, Polyvinylalkohol, Nylon wie Orgasol (Elf Atochem), festen Teflonteilchen und Hartwachsen, wie Rad Wax; feste anorganische Schmierstoffe einschließlich Molybdändisulfid, Graphit, Silikaten wie Talkum, Tonen wie Kaolin und Glimmer, Siliziumdioxid und Bornitrid.
Es kann jedoch gewünschtenfalls ein reaktiver fester Schmierstoff verwendet werden. Reaktive feste Schmierstoffe enthalten eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe. Die strahlungshärtbare funktionale Gruppe ist vorzugsweise in der Lage, mit den strahlungshärtbaren Monomeren und Oligomeren zu copolymerisieren, die in der inneren Primärzusammensetzung vorhanden sind. Die strahlungshärtbare funktionale Gruppe kann beispielsweise jede der hier beschriebenen strahlungshärtbaren funktionalen Gruppen sein. Zu speziellen Beispielen für geeignete reaktive feste Schmierstoffe gehören Zinkacrylat, Molybdänacrylat, Aluminiumacrylat, Bariumacrylat und Chromacrylat.
Die Teilchengröße ist vorzugsweise ausreichend klein, um Mikrobiegung zu vermeiden, die durch die festen Teilchen verursacht wird, die während des Gebrauchs Belastungen auf die Oberfläche der optischen Glasfaser ausüben. Die Teilchengröße ist außerdem vorzugsweise ausreichend klein, damit kein trübes Aussehen der inneren Primärbeschichtung herbeigeführt wird. Es hat sich herausgestellt, dass Beispiele für geeignete Teilchengrößen etwa 10 μm oder weniger, vorzugsweise etwa 5 μm oder weniger und am meisten bevorzugt weniger als etwa 2 μm sind.
Alternativ zu der Teilchengröße ist die Härte des festen Schmierstoffs vorzugsweise ausreichend niedrig, damit keine Mikrobiegung auftritt, die durch die festen Teilchen verursacht wird, die während des Gebrauchs Belastungen auf die Oberfläche der optischen Glasfaser ausüben. Allgemein ist es weniger wahrscheinlich, dass ein weicherer fester Schmierstoff diese Mikrobiegung herbeiführt.
Auf der Grundlage der hier gegebenen Lehre ist ein Fachmann leicht in der Lage, den gewählten festen Schmierstoff in einer Menge zu verwenden, um das gewünschte Niveau der Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Glasfaser zu liefern. Die in der inneren Primärzusammensetzung vorhandene Menge des festen Schmierstoffs hängt von der Fähigkeit des festen Schmierstoffs ab, die gewünschte Reduktion der Faserreibung zwischen der inneren Primärbeschichtung und der Oberfläche der optischen Faser herbeizuführen, und die Menge der Faserreibung muss derart herabgesetzt werden, dass ein Faserreibungsniveau bereitgestellt wird, welches dazu führt, dass die Widerstandskraft kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist. Je größer die Fähigkeit des festen Schmierstoffs zur Reduktion der Faserreibung ist, um so weniger fester Schmierstoff wird erforderlich sein. Die vorhandene Menge des festen Schmierstoffs ist vorzugsweise die erforderliche Mindestmenge, um ein erforderliches Niveau der Faserreibung zu liefern, um nach dem Bandstrippen eine saubere, rückstandfreie optische Glasfaser zu liefern. Das Faserreibungsniveau, das nach dem Bandstrippen eine saubere optische Glasfaser liefert, hängt, wie bereits erörtert, von der Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ab. Je größer die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, um so größer ist die Menge an Faserreibung und resultierender Widerstandskraft, die toleriert werden kann und dennoch nach dem Bandstrippen eine saubere, blanke optische Glasfaser liefert. Die erforderliche Menge an festem Schmierstoff, um ein derartiges Faserreibungsniveau zu liefern, kann durch den Fachmann leicht bestimmt werden, indem Testproben von Bandzusammenstellungen mit unterschiedlichen Konzentrationen des gewählten festen Schmierstoffs in der inneren Primärbeschichtung hergestellt werden. Die erforderliche Menge an festem Schmierstoff sollte unter Verwendung vollständiger Bandstrukturen bestimmt werden, weil, wie bereits erörtert wurde, die Anwesenheit der äußeren Primärbeschichtung einen Effekt auf die Strippbarkeit der inneren Primärbeschichtung hat.
Man kann sich unter Verwendung der hier beschriebenen Testverfahren für Faserausreißreibung und Rissausbreitung auch geeigneten Mengen an festem Schmierstoff eng annähern, wobei die Mengen an festem Schmierstoff bevorzugt sind, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von weniger als etwa 3 liefern.
Es ist gefunden worden, dass geeignete Mengen an festem Schmierstoff etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% der gesamten inneren Primärzusammensetzung, insbesondere etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% beinhalten.
Es wird vorzugsweise in Kombination mit dem festen Schmierstoff ein oberflächenaktives Mittel verwendet. Zu Beispielen für geeignete oberflächenaktive Mittel gehören: Fluorsulfonamid-oberflächenaktives Mittel (3M), 3,6-Dimethyl-4-octin-3,6-diol (Air Products), lineares Copolymer von Vinylpyrrolidon und langkettigem α-Olefin (International Specialty Products), Solsperse polymere Dispergiermittel mit hohem Molekulargewicht (Zeneca) und andere wohl bekannte anionische, kationische und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel.
Die Erfindung wird mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele 6-1 bis 6-3
Die in Tabelle 10 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um drei verschiedene innere Primärbeschichtungszusammensetzungen zu bilden. Die Viskosität und die Klarheit der Zusammensetzungen wurden bestimmt.
Filme aus dem Beschichtungsmaterial (3 mil) wurden auf Mikroskopobjektträgern hergestellt und danach durch Einwirkung von UV-Licht in der gleichen Weise wie oben gehärtet. Es wurden die Zugfestigkeit, die Dehnung und der Modul gemessen.
Es wurden auch 75 μm Filme aus den Beschichtungsmaterialien hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Faserausreißreibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die vorhergesagte Bandstrippsauberkeit wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.
Die Oligomere wurden durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol (Mitsui, NY)

Die Testergebnisse in Tabelle 10 zeigen, dass feste Schmierstoffe zur Herabsetzung der Faserreibung auf ein Niveau verwendet werden können, das zu einer Widerstandskraft führt, die kleiner als die Kohäsionsfestigkeit der inneren Primärbeschichtung ist, was durch die vorhergesagten Strippsauberkeitswerte von etwa 3 oder weniger gezeigt wird.
Verwendung neuer Gleitmittel
Die oben beschriebenen neuen Gleitmittel können allein, in Kombinationen von neuen Gleitmittel, als neue Gleitmittel mit konventionellen Gleitmittel und als neue Gleitmittel in Kombination mit der Einstellung der Normalkraft nach Wunsch verwendet werden, um das gewünschte Faserreibungsniveau zur Verfügung zu stellen.
Basierend auf den obigen experimentellen Daten kann die Zusammensetzung der inneren Primärbeschichtung überraschenderweise so formuliert oder gewählt werden, dass eine Faserreibung von etwa 40 (g/mm) oder weniger, vorzugsweise etwa 30 (g/mm) oder weniger und insbesondere etwa 20 (g/mm) und am meisten bevorzugt etwa 10 (g/mm) oder weniger bei der gewünschten Bandstripptemperatur in Kombination mit einer Rissausbreitung der inneren Primärbeschichtung von mehr als etwa 0,7 mm, vorzugsweise mehr als etwa 1 mm, insbesondere mehr als etwa 1,5 mm und am meisten bevorzugt mehr als etwa 2 mm bei der gewünschten/vorgesehenen Bandstripptemperatur, wie 90°C, zur Verfügung gestellt werden. Tabelle 11 und Beispiel 11-1 illustrieren eine praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 11
Die Oligomere und Monomere wurden aus den folgenden Komponenten formuliert:

H = Hydroxyethylacrylat,
I = Isophorondiisocyanat
PTGL2,000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit dem Molekulargewicht 2000, (Mitsui, NY)
Silikonfluid = Byk33 (BYK Chemie), das Polydimethylsiloxan mit endständigen Polyethylenoxidgruppen ist

Lineare Oligomere
Die Bandstrippbarkeit kann gewünschtenfalls auch verbessert werden, indem die Fähigkeit der inneren Primärbeschichtung zur Übertragung der während des Bandstrippens aufgewendeten Kraft erhöht wird. Je effizienter die innere Primärbeschichtung die während des Bandstrippvorgangs aufgewendete Kraft übertragen kann, um so weniger Strippkraft muss aufgewendet werden, um die innere Primärbeschichtung zu entfernen.
Es hat sich nun auch herausgestellt, dass die Verwendung von linearen Oligomeren die Wirksamkeit und demzufolge die Effizienz der inneren Primärbeschichtung verbessern kann, während der Bandstrippvorgänge aufgewendete Bandstrippkräfte zu übertragen. Mit zunehmendem Linearitätsgrad der molekularen Struktur der Oligomers packen sich die Oligomere allgemein dichter zusammen, wenn sie die innere Primärbeschichtung bilden. Es hat sich herausgestellt, dass die innere Primärbeschichtung die während des Bandstrippens aufgewendete Strippkraft um so effizienter übertragen kann, je dichter die Oligomere gepackt werden.
Die Fähigkeit einer Bandzusammenstellung zum sauberen Strippen während des Bandstrippens kann weiter verbessert werden, wenn sich die in der äußeren Primärbeschichtung gebundenen Polymere während des Erwärmens orientieren können.
Beispiele für erfindungsgemäße lineare strahlungshärtbare Oligomere, die verbesserte Strippfähigkeit zur Verfügung stellen, umfassen vorzugsweise ein im Wesentlichen lineares Grundgerüst. Im Wesentlichen linear bedeutet, dass weniger als 5 % der Kohlenstoffatome in der Grundgerüststruktur (R² unten) seitenständig zu der Hauptkette sind. Geeignete Oligomere können durch die folgende Formel (4) veranschaulicht werden: R¹-L-[R²-L]_n-R³ (4) wobei:

R¹ und R³ organische Gruppierungen mit strahlungshärtbaren funktionalen Gruppen wie hier definiert sind;
L eine Linkergruppe ist, die eine Brückengruppe zur Verfügung stellt, wie eine Urethan-, Thiourethan-, Harnstoff- oder Estergruppierung wie hier definiert, vorzugsweise Urethan;
R² eine im Wesentlichen lineare, kohlenstoffhaltige Struktur ist; und
n etwa 1 bis etwa 40 ist, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 20 und am meisten bevorzugt etwa 1 bis etwa 10, wobei das Molekulargewicht von [R²-L]_n etwa 500 bis etwa 20.000, vorzugsweise etwa 1.000 bis etwa 10.000 und am meisten bevorzugt etwa 1.500 bis etwa 6.000 ist.

Wenn n 1 ist, kann [R²-L] beispielsweise eine Polyolefin-, Polyether-, Polycarbonat- oder Polyesterstruktur mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 20.000 enthalten. Wenn n etwa 2 bis etwa 5 ist, kann [R²-L] beispielsweise ein Polyolefin, einen Polyether, ein Polycarbonat oder einen Polyester mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 10.000 enthalten. Wenn n etwa 5 bis etwa 30 ist, kann [R²-L] beispielsweise für ein Polyolefin, einen Polyether, ein Polycarbonat oder einen Polyester mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 4.000 stehen. Die Fähigkeit zum sauberen Strippen scheint insbesondere in dem Fall sehr effektiv zu sein, wenn R² ein im Wesentlichen linearer Polyether ist, wie beispielsweise Polytetramethylenglykol, Polytrimethylenglykol und dergleichen.
Die linearen erfindungsgemäßen Oligomere können in einer geeigneten Menge verwendet werden, um das gewünschte Niveau der Bandstrippleistung zu liefern. Die gewünschte Menge lässt sich durch einen Fachmann leicht herausfinden und bestimmen, indem unterschiedliche Mengen des gewählten linearen Oligomers/der gewählten linearen Oligomere in einer inneren Primärbeschichtung und gegebenenfalls auch in einer äußeren Primärbeschichtung auf optischen Glasfasern getestet werden, die in eine Bandzusammenstellung eingehüllt sind. Es hat sich allgemein herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen linearen Oligomere in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 80 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis etwa 60 Gew.-% verwendet werden können, bezogen auf das Gesamtgewicht der inneren Primär- oder äußeren Primärzusammensetzung.
Beispiele 7-1 bis 7-2
Die in Tabelle 12 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um eine innere Primärbeschichtungszusammensetzung zu bilden. Die Zusammensetzungen wurden gehärtet und die Faserausreißreibung der gehärteten Beschichtung wie hier definiert gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt.
Tabelle 12
Das Oligomer wurde durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
PTHF2000 = Polytetramethylenetherglykol mit einem Molekulargewicht von 2000 (BASF)

Endständige lineare Einheiten
Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von strahlungshärtbaren Oligomeren, die mindestens eine endständige lineare Einheit enthalten, die Effizienz der inneren Primärbeschichtung zur Übertragung der während des Bandstrippvorgangs aufgewendeten Strippkraft auch verbessern kann.
Beispiele für erfindungsgemäße strahlungshärtbare Oligomere, die verbesserte Strippbarkeit liefern, lassen sich durch die folgende Formel veranschaulichen: R⁴-x-L-x-[R⁵-x-L-x]_n-R⁶ wobei:

R⁴ ein im Wesentlichen lineares, langkettiges Alkyl ist, das mit mindestens einer Hydroxylgruppe endet; jedes L unabhängig für eine molekulare Brückengruppe steht, die vorzugsweise von einem Diisocyanatvorläuferreaktanten abgeleitet ist;
jedes x für eine resultierende umgesetzte Linkergruppe steht, wie unter anderem eine Urethan-, Thiourethan- oder Harnstoffstruktur.

Alternativ können auch Esterbindungen verwendet werden;

R⁵ ist eine lineare oder eine verzweigte oder cyclische Kohlenwasserstoff- oder Polyethereinheit, die von einem Diol abgeleitet ist und ein Molekulargewicht von 150 bis 10.000, vorzugsweise 500 bis 5.000 und am meisten bevorzugt 1000 bis 2000 Dalton hat;
R⁶ ist eine Endgruppe, die eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe wie hier definiert trägt, vorzugsweise ein Acrylat oder Methacrylat, und auch eine Hydroxylbindung an die L-Struktur hat.

Bei R⁴ sind vorzugsweise mindestens etwa 80 %, insbesondere mindestens etwa 90 % seiner Kohlenstoffatome in einer geraden Kette; und
n kann für eine Zahl von Null bis 30 stehen.
R⁴ ist vorzugsweise ein Alkylrest mit etwa C₉ bis C₂₀, da längere Kohlenstoffketten die Ölbeständigkeit herabsetzen können. Geeignete Beispiele für Alkyle sind Lauryl, Decyl, Isodecyl, Tridecyl und Stearyl. Lauryl ist am meisten bevorzugt.
R⁵ kann eine verzweigte oder cyclische aliphatische Gruppe mit etwa 6 bis etwa 15 Kohlenstoffatomen enthalten. R⁵ kann insbesondere die aliphatische Komponente einer Diisocyanatverbindung sein, wie Isophorondiisocyanat, DesW, TMDI und HXDI. Wenn R⁵ eine verzweigte Komponente ist, beträgt die Menge der Verzweigungseinheiten vorzugsweise mindestens etwa 10 Mol.% und insbesondere mindestens etwa 20 Mol.%, bezogen auf die Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome in R⁵.
Die Oligomere gemäß der obigen Formel können beispielsweise hergestellt werden, indem in einer ersten Reaktion ein Mol einer Diisocyanatverbindung (zur Bildung von R⁵) mit (1) einem Mol eines langkettigen Alkyls, das eine Hydroxygruppe enthält (um R⁴ zu bilden) oder (2) einem Mol einer Verbindung, die eine hydroxyfunktionale Gruppe und eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe (zur Bildung von R⁶) enthält, umgesetzt wird. Die an "L" gebundene Urethanlinkergruppe "x" wird durch die Reaktion der Isocyanatgruppe mit einer Hydroxylgruppe gebildet. In einer zweiten Reaktion wurde die verbleibende Isocyanatgruppe mit der anderen, bislang nicht umgesetzten Hydroxylgruppe der Verbindung umgesetzt. Reaktionen der hydroxyfunktionalen Gruppen mit isocyanatfunktionalen Molekülen sind in der Technik wohl bekannt und können nach Bedarf mit bekannten Katalysatoren katalysiert werden. Geeignete Beispiele für Reaktanten, die eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe und eine Hydroxygruppe enthalten, sind Hydroxyethylacrylat und 2-Hydroxypropylacrylat.
Geeignete Beispiele für lineare langkettige Alkyle umfassen Laurylalkohol, Decylalkohol, Isodecylalkohol, Tridecylalkohol und Stearylalkohol.
Das resultierende strahlungshärtbare Oligomer kann in optischen Glasfaserbeschichtungen, insbesondere in inneren Primärbeschichtungen, als Monomer verwendet werden, das die Strippbarkeit der fertigen Beschichtung erhöht und eine Beschichtungszusammensetzung ergibt, die eine hohe Härtungsgeschwindigkeit aufweisen kann.
Die erfindungsgemäßen strahlungshärtbaren Oligomere können demnach in geeigneten Mengen verwendet werden, um das gewünschte Niveau der Bandstrippleistung zu liefern. Die gewünschte Menge lässt sich durch einen Fachmann leicht bestimmen, indem einfach unterschiedliche Mengen des gewählten linearen Oligomers/der gewählten linearen Oligomere in einer inneren Primärbeschichtung und gegebenenfalls auch in einer äußeren Primärbeschichtung auf optischen Glasfasern getestet werden, die in eine Bandzusammenstellung eingehüllt sind. Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäß bereitgestellten Oligomere in Mengen von etwa 1 bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 80 Gew.-%, und am meisten bevorzugt etwa 5 bis etwa 60 Gew.-% verwendet werden können, bezogen auf das Gesamtgewicht der inneren Primär- oder äußeren Primärzusammensetzung.
Beispiel 8-1 und Vergleichsbeispiele H-1 bis H-3
Die in Tabelle 13 gezeigten Komponenten wurden zu inneren Primärbeschichtungszusammensetzungen kombiniert. Es wurden 75 μm dicke Filme aus den Beschichtungsmaterialien hergestellt und geeignet gehärtet. Der Faserausreiß-Reibungstest wurde wie hier beschrieben durchgeführt, und die Testergebnisse sind in Tabelle 13 gezeigt.
Tabelle 13
Das Oligomer wurde durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

Die Testergebnisse in Tabelle 13 zeigen, dass die Faserausreißreibung abnimmt, wenn die Länge der linearen Einheit erhöht wird.
Aromatische Gruppen
Die Bandstrippbarkeit kann auch erhöht werden, indem eine hohe Konzentration an aromatischen Gruppen in die Oligomere und Monomere eingebaut wird, die zur Bildung der inneren Primärbeschichtung verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass Beschichtungszusammensetzungen, die etwa 0,1 oder mehr Mol an aromatischen Gruppen auf 100 Gramm der Gesamtzusammensetzung umfassen, berechnet unter Verwendung der Molekulargewichte der Zusammensetzungskomponenten, als eine hohe Konzentration an aromatischen Gruppen aufweisend angesehen werden. Es wird angenommen, dass die Planarität des Phenylrings in der Nähe der Oberfläche der optischen Glasfaser die gute Abgleitfähigkeit der inneren Primärbeschichtung von der optischen Glasfaser während des Bandstrippens ermöglichen kann.
Beispiel 9-1
Die in Tabelle 14 gezeigten Komponenten wurden kombiniert, um eine innere Primärbeschichtungszusammensetzung zu bilden.
Es wurde ein 75 μm dicker Film aus dem Beschichtungsmaterial hergestellt und geeignet gehärtet. Dann wurde die Rissausbreitung gemessen. Es wurde auch ein Reibungstest wie hier beschrieben durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 gezeigt.
Tabelle 14
Das Oligomer wurde durch Umsetzung der folgenden Komponenten gebildet:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol (Mitsui, NY)

Polymerblöcke mit hohem Molekulargewicht und reduzierter Urethankonzentration
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzungen für optische Fasern (anschließend als "innere Primärzusammensetzungen" bezeichnet) sind in der Technik mittlerweile wohl bekannt. Derartige innere Primärzusammensetzungen enthalten üblicherweise mindestens ein strahlungshärtbares Oligomer und gegebenenfalls reaktive Verdünnungsmittel, Photoinitiatoren und Additive, wie hier zuvor beschrieben wurden.
Es ist nun gefunden worden, dass durch Umformulierung des in der inneren Primärzusammensetzung verwendeten strahlungshärtbaren Oligomers eine innere Primärbeschichtung mit einer deutlich erhöhten Rissausbreitung in Kombination mit einer signifikant herabgesetzten Faserreibung gebildet werden kann. Es ist zudem gefunden worden, dass die Rissausbreitung auf Niveaus erhöht und die Faserreibung auf Niveaus herabgesetzt werden können, die die innere Primärbeschichtung mit der Fähigkeit versehen, während des Bandstrippens sauber von der Oberfläche einer optischen Glasfaser zu strippen, ohne dass in der inneren Primärbeschichtung wesentliche Mengen an Gleitmitteln verwendet werden. In einigen Fällen lässt sich die Verwendung von Gleitmitteln im Wesentlichen vermeiden. Der Begriff Gleitmittel beinhaltet Komponenten, die von dem strahlungshärtbaren Oligomer getrennt und abgegrenzt sind, sowie Gleitmitteleinheiten, die an das strahlungshärtbare Oligomer gebunden sein können. Die Verwendung von Gleitmitteln kann während der Verwendung der Bandzusammenstellung in heißen und feuchten Umgebungen, wie in tropischen Umgebungen, zu unerwünschter Delaminierung der inneren Primärbeschichtung führen, was zu Mikrobiegung und Abschwächung der Signalübertragung führen kann. Indem die Verwendung von Gleitmitteln bei der Bereitstellung einer bandstrippbaren inneren Primärbeschichtung im Wesentlichen vermieden wird, kann die vorliegende Erfindung eine bandstrippbare innere Primärbeschichtung liefern, die erhöhte Beständigkeit gegenüber dieser unerwünschten Delaminierung zeigt.
Strahlungshärtbare Oligomere, die ein kohlenstoffhaltiges Grundgerüst umfassen, an das mindestens eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe gebunden ist, sind in der Technik wohl bekannt. Das kohlenstoffhaltige Grundgerüst des strahlungshärtbaren Oligomers enthält üblicherweise einen oder mehrere Polymerblöcke, die jeweils ein Molekulargewicht bis zu etwa 2000 haben und über Kupplungsgruppen miteinander verbunden sind. Ein Oligomer mit einem Molekulargewicht von etwa 6000 enthält üblicherweise drei Polymerblöcke, jeweils mit einem Molekulargewicht von etwa 2000, die über Kupplungsgruppen verbunden sind. Die strahlungshärtbaren funktionalen Gruppen sind üblicherweise auch über Kupplungsgruppen mit dem kohlenstoffhaltigen Grundgerüst verbunden.
Es ist durch umfangreiche Experimente nun gefunden worden, dass die Rissausbreitung der inneren Primärbeschichtung zunimmt und die Faserreibung der inneren Primärbeschichtung abnimmt, wenn das Molekulargewicht der Polymerblöcke erhöht wird. Das Molekulargewicht der Polymerblöcke sollte auf ein Niveau eingestellt werden, das eine innere Primärbeschichtung mit einer Faserreibung und einer Rissausbreitung liefert, die für Bandstrippen geeignet sind. Das Molekulargewicht des Polymerblocks kann beispielsweise auf ein Niveau heraufgesetzt werden, das eine innere Primärbeschichtung mit einer Kombination von Faserreibung und Rissausbreitung liefert, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von etwa 3 oder weniger und vorzugsweise etwa 2 oder weniger liefert. Das Molekulargewicht des Polymerblocks kann alternativ auf ein Niveau heraufgesetzt werden, das bei einer Bandstripptemperatur eine innere Primärbeschichtung mit einer Faserreibung von etwa 30 g/mm oder weniger mit einer Rate von 0,1 mm/s in Kombination mit einer Rissausbreitung von mindestens etwa 1,3 mm mit einer Rate von 0,1 mm/s liefert. Die Faserreibung beträgt vorzugsweise etwa 25 g/mm oder weniger und insbesondere etwa 20 g/mm oder weniger. Die Rissausbreitung beträgt vorzugsweise mindestens etwa 1,5 mm und insbesondere mindestens etwa 2 mm. Die Rissausbreitung liegt üblicherweise unter etwa 4, kann jedoch höher sein.
Es ist gefunden worden, dass durch Verwendung von Polymerblöcken mit einem Molekulargewicht von mehr als 2000, vorzugsweise mindestens etwa 2500 und am meisten bevorzugt mindestens etwa 3000 innere Primärbeschichtungen mit einer Faserreibung und einer Rissausbreitung wie oben beschrieben bereitgestellt werden können. Das Molekulargewicht des Polymerblocks beträgt üblicherweise weniger als etwa 10.000, vorzugsweise weniger als etwa 8.000.
Die Kupplungsgruppen können jegliche Gruppe sein, die einen Link zwischen Polymerblöcken und/oder zwischen strahlungshärtbaren funktionalen Gruppen und Polymerblöcken bereitstellen kann. Beispiele für geeignete Kupplungsgruppen sind Urethan, Harnstoff und Thiourethan. Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung, welche die Einstellung der Rissausbreitung und Faserreibung unter Verwendung des Molekulargewichts der Polymerblöcke und/oder der Urethankonzentration betrifft, werden die folgenden Gruppen bei der Bestimmung des Molekulargewichts der Polymerblöcke nicht als Kupplungsgruppen angesehen: Carbonat-, Ether- und Estergruppen. Bei der Bestimmung des Molekulargewichts des Polymerblocks werden Ettergruppen, Carbonatgruppen und Estergruppen somit als Teil des Polymerblocks angesehen. Polymerverbindungen, die durch Urethan-, Thiourethan- und Harnstoffgruppen getrennt sind, werden als getrennte Polymerblöcke angesehen. Urethan ist die bevorzugte Kupplungsgruppe.
Als Kupplungsgruppen in dem strahlungshärtbaren Oligomer werden üblicherweise Urethangruppen verwendet. Wenn ein Oligomer mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 6000 beispielsweise 3 Polymerblöcke umfasst, jeweils mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Zahlenmittel) von etwa 2000, und 2 strahlungshärtbare funktionale Gruppen enthält, weist es vier Urethanbindungen auf. Zwei der Urethanbindungen verbinden die strahlungshärtbaren Gruppen mit den Polymerblöcken, und zwei der Urethanbindungen verbinden die drei Polymerblöcke miteinander.
Es hat sich nun herausgestellt, dass die Rissausbreitung der inneren Primärbeschichtung zunimmt und die Faserreibung der inneren Primärbeschichtung abnimmt, wenn die Konzentration der in der inneren Primärzusammensetzung vorhandenen Urethanbindungen herabgesetzt wird. Der Begriff Urethankonzentration steht somit für den Gewichtsprozentsatz aller in der inneren Primärbeschichtung vorhandenen Urethanbindungen, bezogen auf das Gesamtgewicht der inneren Primärbeschichtung.
Die Urethankonzentration sollte basierend auf dieser Feststellung auf ein Niveau herabgesetzt werden, das eine innere Primärbeschichtung mit einer Faserreibung und einer Rissausbreitung liefert, die für Bandstrippen der gewünschten Bandzusammenstellung geeignet sind. Die Urethankonzentration kann beispielsweise auf ein Niveau herabgesetzt werden, das eine innere Primärbeschichtung mit einer Kombination von Faserreibung und Rissausbreitung liefert, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von etwa 3 oder weniger und vorzugsweise etwa 2 oder weniger liefert. Es ist gefunden worden, dass innere Primärbeschichtungen mit einer Faserreibung und einer Rissausbreitung bereitgestellt werden können, die eine vorhergesagte Strippsauberkeit von etwa 3 oder weniger zeigen, wenn die Konzentration der Urethanbindungen etwa 4 Gew.-% oder weniger ist. Die Urethankonzentration beträgt vorzugsweise etwa 3,5 Gew.-% oder weniger, insbesondere etwa 2,5 Gew.-% oder weniger und am meisten bevorzugt etwa 2 Gew.-% oder weniger.
Der Effekt der Urethankonzentration auf die Faserreibung und die Rissausbreitung ist bei Oligomeren mit höherem Molekulargewicht deutlicher ausgeprägt, wie etwa 3.000 bis etwa 10.000, insbesondere etwa 3.500 bis etwa 8.000. Das Urethanoligomer hat somit vorzugsweise ein Molekulargewicht von etwa 3.000 bis etwa 10.000 in Kombination mit einer Urethankonzentration von etwa 4 Gew.-% oder weniger, insbesondere ein Molekulargewicht von etwa 3.500 bis etwa 8.000 in Kombination mit einer Urethankonzentration von etwa 3,5 % oder weniger und am meisten bevorzugt ein Molekulargewicht von etwa 3.500 bis etwa 8.000 in Kombination mit einer Urethankonzentration von etwa 3 % oder weniger.
Die Polymerblöcke können beispielsweise Polyether, Polyolefine, Polycarbonate, Polyester, Polyamide oder Copolymere davon umfassen. Die Polymerblöcke umfassen vorzugsweise Polyether.
Die verwendeten strahlungshärtbaren funktionalen Gruppen können jegliche funktionale Gruppe sein, die bei Einwirkung von aktinischer Strahlung zur Polymerisation in der Lage ist. Geeignete strahlungshärtbare funktionale Gruppen sind mittlerweile wohl bekannt und gehören zum Wissen des Fachmanns.
Die verwendete strahlungshärtbare Funktionalität ist üblicherweise ethylenische Ungesättigtheit, die durch radikalische Polymerisation oder kationische Polymerisation polymerisiert werden kann. Spezielle Beispiele für geeignete ethylenische Ungesättigtheit sind Gruppen, die Acrylat, Methacrylat, Styrol, Vinylether, Vinylester, N-substituiertes Acrylamid, N-Vinylamid, Maleatester und Fumaratester enthalten. Die ethylenische Ungesättigtheit wird vorzugsweise durch eine Gruppe bereitgestellt, die Acrylat-, Methacrylat- oder Styrolfunktionalität und am meisten bevorzugt Acrylat oder Methacrylat enthält.
Ein weiterer, allgemein verwendeter Typ von strahlungshärtbarer Funktionalität wird beispielsweise durch Epoxidgruppen oder Thiol-En oder Amin-En-Systeme bereitgestellt. Epoxidgruppen können mittels kationischer Polymerisation polymerisiert werden, während die Thiol-En- und Amin-En-Systeme üblicherweise mittels radikalischer Polymerisation polymerisiert werden. Die Epoxidgruppen können beispielsweise homopolymerisiert werden. In den Thiol-En- und Amin-En-Systemen kann die Polymerisation beispielsweise zwischen einer allylische Ungesättigtheit enthaltenden Gruppe und einer ein tertiäres Amin oder Thiol enthaltenden Gruppe erfolgen.
Das strahlungshärtbare Oligomer kann leicht durch Umsetzung eines polymeren Polyols, einer Verbindung, die eine strahlungshärtbare funktionale Gruppe und eine Hydroxylgruppe enthält, und eines Polyisocyanats gebildet werden. Die allgemeine Reaktion von isocyanatfunktionalen Gruppen mit Hydroxylgruppen unter Bildung von Urethanbindungen ist in der Technik wohl bekannt. Ein Fachmann ist somit in der Lage, basierend auf der hier gegebenen Offenbarung das verbesserte erfindungsgemäße Oligomer herzustellen.
Beispiele für geeignete polymere Polyole, die zur Bildung des strahlungshärtbaren Oligomers verwendet werden können, umfassen Polyetherdiole, Polyolefindiole, Polyesterdiole, Polycarbonatdiole und Mischungen davon. Bevorzugt sind Polyether- und Polycarbonatdiole oder Kombinationen davon. Der Polymerblock ist der Rest des polymeren Polyols nach der Umsetzung zur Bildung des strahlungshärtbaren Oligomers.
Wenn ein Polyetherdiol verwendet wird, ist der Polyether vorzugsweise ein im Wesentlichen nicht-kristalliner Polyether. Der Polyether umfasst vorzugsweise sich wiederholende Einheiten aus einer oder mehreren der folgenden Monomergruppen:
Geeignete Polyether können somit aus Epoxyethan, Epoxypropan, Tetrahydrofuran, methylsubstituiertem Tetrahydrofuran, Epoxybutan und dergleichen hergestellt werden. Kommerzielle Beispiele für geeignete Polyetherpolyole, die verwendet werden können, sind PTGL2500, PTGL3000, PTGL3500, and PTGL4000 (Hodogaya Chemical Company).
Wenn ein Polyolefindiol verwendet wird, ist das Polyolefin vorzugsweise ein linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoff, der mehrere Hydroxylendgruppen enthält. Der Kohlenwasserstoff liefert ein Kohlenwasserstoffgrundgerüst für das Oligomer. Der Kohlenwasserstoff ist vorzugsweise eine nicht-aromatische Verbindung, die einen überwiegenden Anteil an Methylengruppen (-CH₂-) enthält und innenständige Ungesättigtheit und/oder seitenständige Ungesättigtheit enthalten kann. Zu Beispiele für geeignete Kohlenwasserstoffdiole gehören beispielsweise: vollständig oder partiell hydriertes 1,2-Polybutadien mit endständigem Hydroxyl; Copolymere von 1,4-Polybutadien mit endständigem Hydroxyl; Copolymere von 1,2-Polybutadien mit endständigem Hydroxyl; Polyisobutylenpolyol; Mischungen davon und dergleichen. Das Kohlenwasserstoffdiol ist vorzugsweise ein im Wesentlichen vollständig hydriertes 1,2-Polybutadien-Ethen-Copolymer oder 1,2-Polybutadien-Ethen-Copolymer.
Beispiele für Polycarbonatdiole sind jene, die in konventioneller Weise durch die Alkoholyse von Diethylencarbonat mit einem Diol produziert werden.
Zu Beispielen für Polyesterdiole gehören die Reaktionsprodukte von gesättigten Polycarbonsäuren, oder ihren Anhydriden, und Diolen. Kommerzielle Beispiele sind die Polycaprolactone, die von Union Carbide unter der Handelsbezeichnung Tone Polylol Produktreihen im Handel erhältlich sind, beispielsweise Tone 0200, 0221, 0301, 0310, 2201 und 2221. Tone Polyol 0301 und 0310 sind trifunktional.
Es kann jedes beliebige Polyisocyanat allein oder als Mischung als das Polyisocyanat verwendet werden. Zu Beispielen für geeignete Diisocyanate gehören:
Isophorondiisocyanat (IPDI);
Toluoldiisocyanat (TDI);
Diphenylmethylendiisocyanat;
Hexamethylendiisocyanat;
Cyclohexylendiisocyanat;
Methylendicyclohexandiisocyanat;
2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat;
m-Phenylendiisocyanat;
4-Chlor-1,3-phenylendiisocyanat;
4,4'-Biphenylendiisocyanat;
1,5-Naphthylindiisocyanat;
1,4-Tetramethylendiisocyanat;
1,6-Hexamethylendiisocyanat;
1,10-Dexamethylendiisocyanat;
1,4-Cyclohexylendiisocyanat und
Polyalkyloxid- und Polyesterglykoldiisocyanate, wie Polytetramethylenetherglykol mit endständigem TDI beziehungsweise Polyethylenadipat mit endständigem TDI. Die Isocyanate sind vorzugsweise TDI oder IPDI.
Wenn andere Oligomere, Monomere und/oder Additive, die Urethanbindungen enthalten, gemischt mit dem oben beschriebenen strahlungshärtbaren Oligomer zur Bildung einer inneren Primärbeschichtung verwendet werden, sollte die Konzentration der Urethanbindungen, die in jedem anderen Oligomer, Monomer oder Additiv vorhanden sind, in die Berechnung der Urethankonzentration mit einbezogen werden. Zu Beispielen für übliche Monomere, die Urethanbindungen enthalten, gehören:
Trimethylolpropantriacrylat,
das Triacrylat oder -methacrylat von Hexan-2,4,6-triol, oder von Glycerin, ethoxyliertem Glycerin oder propoxyliertem Glycerin,
Hexandioldiacrylat,
1,3-Butylenglykoldiacrylat,
Neopentylglykoldiacrylat,
1,6-Hexandioldiacrylat,
Neopentylglykoldiacrylat,
Polyethylenglykol-200-diacrylat,
Tetraethylenglykoldiacrylat,
Triethylenglykoldiacrylat,
Pentaerythritoltetraacrylat,
Tripropylenglykoldiacrylat,
ethoxyliertes Bisphenol-A-diacrylat,
Trimethylolpropandiacrylat,
Di-trimethylolpropantetraacrylat,
Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat,
Dipentaerythritolhydroxypentaacrylat,
Pentaerythritoltriacrylat,
ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat,
Triethylenglykoldimethacrylat,
Ethylenglykoldimethacrylat,
Tetraethylenglykoldimethacrylat,
Polyethylenglykol-2000-dimethacrylat,
1,6-Hexandioldimethacrylat,
Neopentylglykoldimethacrylat,
Polyethylenglykol-600-dimethacrylat,
1,3-Butylenglykoldimethacrylat,
ethoxyliertes Bisphenol-A-dimethacrylat,
Trimethylolpropantrimethacrylat,
Diethylenglykoldimethacrylat,
1,4-Butandioldiacrylat,
Diethylenglykoldimethacrylat,
Pentaerythritoltetramethacrylat,
Glycerindimethacrylat,
Trimethylolpropandimethacrylat,
Pentaerythritoltrimethacrylat,
Pentaerythritoldimethacrylat,
Pentaerythritoldiacrylat und dergleichen und Mischungen davon.
Mono(meth)acrylate, wie Cyclohexyl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, alkoxyliertes Phenolacrylat, Isooctylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hydroxyethylacrylat und Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat.
Die Erfindung wird ferner mittels der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert, die die Verwendung der Blockpolymerformulierungen illustrieren.
Beispiele 10-1 bis 10-14 und Vergleichsbeispiele J-1 bis J-11
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabellen 15 und 16 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in den Tabellen 15 und 16 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in den Tabellen 15 und 16 gezeigt.
Wie aus den Beispielen 10-6 bis 10-8 und dem Vergleichsbeispiel J-10 ersichtlich ist, nimmt die Rissausbreitung zu und die Faserreibung nimmt ab, wenn die Urethankonzentration abnimmt. Wenn das Molekulargewicht der Polymerblöcke zunimmt, nimmt ferner die Rissausbreitung zu und die Faserreibung nimmt ab.
Wie aus den Beispielen 10-3 bis 10-5 und dem Vergleichsbeispiel J-11 ersichtlich ist, nimmt in ähnlicher Weise die Rissausbreitung zu und die Faserreibung ab, wenn die Urethankonzentration abnimmt. Wenn das Molekulargewicht der Polymerblöcke zunimmt, nimmt ferner die Rissausbreitung zu und die Faserreibung nimmt ab. Beispiele 10-3 bis 10-5 verwendeten deutlich mehr von dem strahlungshärtbaren Oligomer als die Beispiele 10-6 bis 10-8, und die gleiche Tendenz bei Faserreibung und Rissausbreitung wurde eindeutig gezeigt. Die Tendenz bei Faserreibung und Rissausbreitung hängt, basierend auf diesen experimentellen Beweismitteln, im Wesentlichen vom Oligomer ab. Diese Beispiele verwendeten ferner einen Polyether-Polymerblock.
Beispiele 10-1 und 10-2 zeigen, dass die Rissausbreitung und Faserreibung noch von dem Molekulargewicht des Polymerblocks und/oder der Konzentration des Urethans, falls verwendet, abhängen, wenn ein Polypropylenoxidpolymerblock als Polyetherpolymerblock verwendet wird. Wenn die Urethankonzentration abnimmt, steigt insbesondere die Rissausbreitung und die Faserreibung nimmt ab. Wenn das Molekulargewicht der Polymerblöcke zunimmt, nimmt ferner die Rissausbreitung zu und die Faserreibung nimmt ab.
Beispiele 10-4, 10-7 und 10-10 bis 10-14 verwendeten unterschiedliche Mengen desselben strahlungshärtbaren Oligomers. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Tendenz bei der Rissausbreitung und der Faserreibung auf dem Molekulargewicht des Polymerblocks und/oder der Urethankonzentration basiert.
Die Testergebnisse in Tabelle 15 zeigen, dass die oben beschriebenen Tendenzen hinsichtlich der Rissausbreitung und der Faserreibung auf Basis des Molekulargewichts und/oder der Urethankonzentration von dem Typ der Oligomere unabhängig sind und allgemein innerhalb der unterschiedlichen Typen von Oligomeren konsistent sind.
7 illustriert eine graphische Darstellung, die die in den obigen Tabellen 15 und 16 gezeigten Daten umfasst. Wie aus 7 hervorgeht, beeinflusst die Urethankonzentration der inneren Primärbeschichtung direkt die Faserausreißreibung. Wenn die Urethankonzentration abnimmt, nimmt die Faserausreißreibung ab.
8 illustriert eine graphische Darstellung der Faserreibung gegen Urethankonzentration für die Beispiele 10-10 bis 10-14. 8 zeigt eindeutig die direkte Korrelation zwischen Faserausreißreibung und Urethankonzentration in der inneren Primärbeschichtung. Wenn die Urethankonzentration abnimmt, nimmt insbesondere die Faserausreißreibung ab.
Beispiele 10-15 bis 10-22
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 17 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 17 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben Weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 17 gezeigt.
9 illustriert eine graphische Darstellung der experimentellen Ergebnisse der Beispiele 10-15 bis 10-22. Wie aus 9 hervorgeht, nimmt die Faserausreißreibung ab, wenn die Urethankonzentration abnimmt.
Beispiele 10-22A bis 10-24
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 18 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 18 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben Weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 18 gezeigt.
Tabelle 18
Die Oligomere und Monomere in Tabelle 18 wurden aus den folgenden Komponenten formuliert:

H = Hydroxyethylacrylat,
I = Isophorondiisocyanat
HI = Hexandiisocyanat
PTGL4200 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 4200, (Mitsui, NY)
PTGL2000 = Polymethyltetrahydrofurfuryl/Polytetrahydrofurfuryl-Copolymerdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht 2000, (Mitsui, NY)

Aus dem Vergleich von Beispiel 10-22A mit 10-24 wird deutlich, dass durch Verwendung eines Polymerblocks mit höherem Molekulargewicht, 4200 g/Mol in Beispiel 10-24 verglichen mit 2000 g/Mol in Beispiel 10-22A, die Faserreibung signifikant herabgesetzt und die Rissausbreitung erhöht werden kann. Die Urethankonzentration war für beide Beispiele 10-22A und 10-24 gleich. Das verwendete Oligomer enthielt ein Polyethergrundgerüst.
Beispiele 10-25 bis 10-28
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 19 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 19 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben Weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 19 gezeigt.
Tabelle 19
Die Oligomere und Monomere in Tabelle 19 wurden aus den folgenden Komponenten formuliert:

H = Hydroxyethylacrylat,
I = Isophorondiisocyanat
NissoPB 2000 = Polybutadiencopolymerdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000, (Nippon Soda)
* Die Rissausbreitung konnte bei diesen beiden Beschichtungen nicht gemessen werden.

10 illustriert eine graphische Darstellung der experimentellen Ergebnisse der Beispiele 10-25 bis 10-28. Wie aus 10 hervorgeht, nimmt die Faserausreißreibung ab, wenn die Urethankonzentration abnimmt. Das verwendete Oligomer enthielt ein Polyolefingrundgerüst.
Beispiele 10-29 bis 10-32
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 20 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 20 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben Weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 20 gezeigt.
Tabelle 20
Die Oligomere und Monomere in Tabelle 20 wurden aus den folgenden Komponenten formuliert:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
BI = Butylisocyanat

11 illustriert eine graphische Darstellung der experimentellen Ergebnisse der Beispiele 10-29 bis 10-32. Wie aus 11 hervorgeht, nimmt die Faserausreißreibung ab, wenn die Urethankonzentration abnimmt.
Beispiele 10-33 bis 10-36
Innere Primärzusammensetzungen wurden hergestellt, indem die in Tabelle 21 gezeigten Komponenten in der gleichen Weise wie hier zuvor beschrieben kombiniert wurden. Die Viskosität der Zusammensetzungen wurde wie bereits beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 21 gezeigt. Die inneren Primärzusammensetzungen wurden durch Einwirkung von UV-Strahlung gehärtet, und die Faserreibungs- und die Rissausbreitungseigenschaften wurden in derselben Weise wie hier zuvor beschrieben gemessen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 21 gezeigt.
Tabelle 21
Die Oligomere und Monomere in Tabelle 21 wurden aus den folgenden Komponenten formuliert:

H = Hydroxyethylacrylat
I = Isophorondiisocyanat,
Perm 1000 = Permanol KM10-1733 Polycarbonat/Polyethercopolymerdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000
PPG2025 = PC1122 ein Polycarbonat/Polyethercopolymerdiol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000

Die Testergebnisse in Tabelle 21 illustrieren, dass die Faserausreißreibung abnimmt und die Rissausbreitung zunimmt, wenn die Urethankonzentration abnimmt. Die Testergebnisse in Tabelle 21 zeigen auch, dass die Faserausreißreibung abnimmt und die Rissausbreitung zunimmt, wenn das Molekulargewicht des Polymerblocks zunimmt. Der verwendete Polymerblock war ein Polycarbonat.
Bandzusammenstellungen
Bandzusammenstellungen sind mittlerweile in der Technik wohl bekannt, und ein Fachmann ist leicht in der Lage, die hier gegebene Offenbarung zur Herstellung der neuen Bandzusammenstellungen mit verbesserter Bandstrippbarkeit für die gewünschten Anwendungen herzustellen. Die erfindungsgemäß hergestellte neue Bandzusammenstellung kann vorteilhaft in verschiedenen Telekommunikationssystemen verwendet werden. Zu derartigen Telekommunikationssystemen gehören in der Regel Bandzusammenstellungen, die optische Glasfasern in Kombination mit Sendern, Empfängern und Schaltern enthalten. Die Bandzusammenstellungen, die die beschichteten optischen Glasfasern enthalten, sind die fundamentalen Verbindungseinheiten der Telekommunikationssysteme. Die Bandzusammenstellung kann für Weitbereichverbindungen, wie zwischen Städten, unter der Erde oder unter Wasser vergraben sein. Die Bandzusammenstellung kann auch zum Direktanschluss von Wohnhäusern verwendet werden.
Die erfindungsgemäß hergestellte neue Bandzusammenstellung kann auch vorteilhaft in Kabelfernsehsystemen verwendet werden. Zu derartigen Kabelfernsehsystemen gehören in der Regel Bandzusammenstellungen, die optische Glasfasern in Kombination mit Sendern, Empfängern und Schaltern enthalten. Die Bandzusammenstellungen, die die beschichteten optischen Glasfasern enthalten, sind die fundamentalen Verbindungseinheiten derartiger Kabelfernsehsysteme. Die Bandzusammenstellung kann für Weitbereichverbindungen, wie zwischen Städten, unter der Erde oder unter Wasser vergraben sein. Die Bandzusammenstellung kann auch zum Direktanschluss von Wohnhäusern verwendet werden.
Die neuen Bandzusammenstellungen können auch in vielen verschiedenen Technologien verwendet werden, zu denen verschiedene Sicherheitssysteme, Datenübertragungsleitungen, High-Density-Fernsehen und Computeranwendungssysteme gehören, jedoch nicht auf diese begrenzt. Es ist klar, dass infolge der hier beschriebenen fundamentalen Feststellungen, zu denen die Beziehung zwischen den Faserreibungskräften und der Kohäsionsfestigkeit der Beschichtungen selbst gehört, und der Mittel zur Steuerung und Erzeugung derartiger Merkmale und Funktionen die optische Fasertechnik nun signifikante Vorteile realisieren kann. Diese zeigen sich in erster Linie, wie bereits erläutert, in der Stripp- und Kabelspleißfunktion, jene Vorgänge sind jedoch bei der Einrichtung eines Band/Kabel-Kommunikationsnetzwerks von entscheidender Bedeutung.
Obwohl die Erfindung detailliert und in Bezug auf ihre speziellen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen an der beanspruchten Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem Geist abzuweichen und ihren Geltungsbereich zu verlassen. Obwohl diese Erfindung beispielsweise prinzipiell in Bezug auf Bandkonstruktionen und Zusammenstellung von optischen Fasern beschrieben worden ist, lässt sie sich in gleicher Weise an andere geometrische und strukturelle Gruppierungen aus mehreren Faserleitungen und Kabeln anpassen.
Somit gehen die Anmelder davon aus, dass der Schutzumfang dieser Erfindung ausschließlich durch die in den folgenden Ansprüchen angegebene Terminologie definiert und nicht anderweitig eingeschränkt ist.

Claims

Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung für eine optische Glasfaser, umfassend (A) ein Oligomer mit (i) mindestens einer funktionalen Gruppe, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, und (ii) einem Polyether-Polymerblock, Polycarbonat-Polymerblock, Polyester-Polymerblock, Polyamid-Polymerblock oder Copolymeren davon, und (B) ein Silan-Kopplungsmittel; wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 20 g/mm bei Stripptemperatur; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 1,0 mm bei Stripptemperatur; und (c) eine Glasübergangstemperatur unter 10°C; wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten in Gegenwart von Feuchtigkeit und während der Handhabung nicht von der Glasfaser delaminiert.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung für eine optische Glasfaser nach Anspruch 1, wobei die Stripptemperatur 90°C beträgt und wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten eine Adhäsion an Glas von mindestens 12 g/Inch hat, wenn man bei 95 % relativer Feuchtigkeit konditioniert.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung für eine optische Glasfaser, umfassend (A) ein Oligomer mit (i) mindestens einer funktionalen Gruppe, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, und (ii) einem Polyether-Polymerblock, Polycarbonat-Polymerblock, Polyester-Polymerblock, Polyamid-Polymerblock oder Copolymeren davon, und (B) ein Silan-Kopplungsmittel; wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 20 g/mm bei Stripptemperatur; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 0,7 mm bei Stripptemperatur; (c) eine Glasübergangstemperatur unter 0°C; und wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten in Gegenwart von Feuchtigkeit und während der Handhabung nicht von der Glasfaser delaminiert.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung für eine optische Glasfaser nach Anspruch 3, wobei die Stripptemperatur 90°C beträgt und wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungshärten eine Adhäsion an Glas von mindestens 5 g/Inch hat, wenn man bei 95 % relativer Feuchtigkeit konditioniert.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser, umfassend eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung und eine strahlungshärtbare äußere Primärbeschichtungszusammensetzung, wobei: die innere Primärbeschichtungszusammensetzung umfasst (A) ein Oligomer mit (i) mindestens einer funktionalen Gruppe, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, und (ii) einem Polyether-Polymerblock, Polycarbonat-Polymerblock, Polyester-Polymerblock, Polyamid-Polymerblock oder Copolymeren davon, und (B) ein Silan-Kopplungsmittel; wobei die innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 40 g/mm bei Stripptemperatur; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 1,0 mm bei Stripptemperatur; (c) eine Glasübergangstemperatur unter 10°C; und wobei die innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten in Gegenwart von Feuchtigkeit und während der Handhabung nicht von der Glasfaser delaminiert; und die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung ein Oligomer mit mindestens einer funktionalen Gruppe umfasst, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (e) eine Glasübergangstemperatur über 40°C; und (f) einen Elastizitätsmodul zwischen etwa 10 MPa und etwa 40 MPa bei Stripptemperatur; und wobei das Verhältnis der Längenänderung der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten zu der Längenänderung der äußeren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten kleiner als 2 ist, wenn die gehärteten Zusammensetzungen von 25°C bis zu der Stripptemperatur erwärmt werden.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser nach Anspruch 5, wobei die innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 40 g/mm bei 90°C; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 1,0 mm bei 90°C; (c) eine Glasübergangstemperatur unter 10°C; und (d) eine Adhäsion an Glas von mindestens 12 g/Inch, wenn man bei 95 % relativer Feuchtigkeit konditioniert, und wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (e) eine Glasübergangstemperatur über 40°C; und (f) einen Elastizitätsmodul zwischen etwa 10 MPa und etwa 40 MPa bei 100°C.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser, umfassend eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung und eine strahlungshärtbare äußere Primärbeschichtungszusammensetzung, wobei die innere Primärbeschichtungszusammensetzung umfasst: (A) ein Oligomer mit (i) mindestens einer funktionalen Gruppe, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, und (ii) einem Polyether-Polymerblock, Polycarbonat-Polymerblock, Polyester-Polymerblock, Polyamid-Polymerblock oder Copolymeren davon, und (B) ein Silan-Kopplungsmittel; wobei die Zusammensetzung nach dem Strahlungs härten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 40 g/mm bei Stripptemperatur; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 0,7 mm bei Stripptemperatur; (c) eine Glasübergangstemperatur unter 0°C, und wobei die innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten in Gegenwart von Feuchtigkeit und während der Handhabung nicht von der Glasfaser delaminiert; und die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung ein Oligomer mit mindestens einer funktionalen Gruppe umfasst, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (e) eine Glasübergangstemperatur über 40°C; und (f) einen Elastizitätsmodul von mehr als 25 MPa bei Stripptemperatur; und wobei das Verhältnis der Längenänderung der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten zu der Längenänderung der äußeren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten kleiner als 2 ist, wenn die gehärteten Zusammensetzungen von 25°C bis zu der Stripptemperatur erwärmt werden.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser nach Anspruch 7, wobei die innere Primärbeschich tungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (a) eine Faserausreißreibung von weniger als 40 g/mm bei 90°C; (b) eine Rissausbreitung von mehr als 0,7 mm bei 90°C; (c) eine Glasübergangstemperatur unter 0°C; und (d) eine Adhäsion an Glas von mindestens 5 g/Inch, wenn man bei 95 % relativer Feuchtigkeit konditioniert, und wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (e) eine Glasübergangstemperatur über 40°C; und (f) einen Elastizitätsmodul von mehr als 25 MPa bei 100°C.
Beschichtete optische Glasfaser, die mit einem strahlungsgehärteten System beschichtet ist, wobei das System vor dem Strahlungshärten das System nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ist.
Bandzusammenstellung, umfassend: mehrere beschichtete optische Glasfasern, wobei mindestens eine optische Glasfaser mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist; und ein Matrixmaterial, das die mehreren beschichteten optischen Glasfasern miteinander verklebt, wobei mindestens eine beschichtete optische Faser eine beschichtete optische Glasfaser nach Anspruch 9 ist.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer ein strahlungshärtbares Oligomer ist, umfassend: mindestens eine Glaskupplungseinheit; mindestens eine Gleitmitteleinheit; und mindestens eine strahlungshärtbare Einheit.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung ein lösliches Wachs enthält, das in der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten löslich ist.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer ein strahlungshärtbares Silikonoligomer ist, umfassend: eine Silikonverbindung und mindestens eine strahlungshärtbare Einheit.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine nicht-strahlungshärtbare Silikonverbindung enthält.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer ein strahlungshärtbares fluoriertes Oligomer ist, umfassend: eine fluorierte Verbindung und mindestens eine strahlungshärtbare Einheit.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine fluorierte Verbindung enthält.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Beschichtungszusammensetzung einen festen Schmierstoff enthält.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer im Wesentlichen linear ist.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer ein Urethanoligomer mit mindestens einem an mindestens eine funktionale Gruppe gebundenen Polymerblock ist, welche unter dem Einfluss von Strahlung über eine Urethangruppe polymerisieren kann, und wobei die Konzentration der Urethangruppen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, etwa 4 Gew.-% oder weniger beträgt.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei mindestens ein Oligomer aus mindestens einem an mindestens eine funktionale Gruppe gebundenen Polymerblock zusammengesetzt ist, welche unter dem Einfluss von Strahlung über eine Linkergruppe polymerisieren kann, und wobei der mindestens eine Polymerblock ein Molekulargewicht von mindestens etwa 2000 hat.
Strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung ein Oligomer und ein Monomerverdünnungsmittel enthält, und wobei das Oligomer und Monomerverdünnungsmittel einen hohen Aromatengehalt haben, bezogen auf die kombinierte Menge des Oligomers und des Monomerverdünnungsmittels.
Innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 11 bis 21, wobei das Silan-Kopplungsmittel γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan ist.
Innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 11 bis 21, wobei das Oligomer einen Polyether-Polymerblock umfasst.
Innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 11 bis 21, wobei die Tg der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Härten unter –20°C liegt.
Innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 24, wobei das Oligomer in der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung mit einem aliphatischen Diisocyanat hergestellt worden ist.
Innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach Anspruch 24, wobei das Oligomer in der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung mit Isophorondiisocyanat hergestellt worden ist.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser, umfassend eine strahlungshärtbare innere Primärbeschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 26 und eine strahlungshärtbare äußere Primärbeschichtungszusammensetzung, wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung ein Oligomer mit mindestens einer funktionalen Gruppe umfasst, die unter dem Einfluss von Strahlung polymerisieren kann, und nach dem Strahlungshärten die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist: (e) eine Glasübergangstemperatur über 40°C; und (f) einen Elastizitätsmodul zwischen etwa 10 MPa und etwa 40 MPa bei Stripptemperatur; und wobei das Verhältnis der Längenänderung der inneren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten zu der Längenänderung der äußeren Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten kleiner als 2 ist, wenn die gehärteten Zusammensetzungen von 25°C bis zu der Stripptemperatur erwärmt werden.
System zum Beschichten einer optischen Glasfaser nach Anspruch 27, wobei die äußere Primärbeschichtungszusammensetzung nach dem Strahlungshärten einen Elastizitätsmodul zwischen etwa 10 MPa und etwa 40 MPa bei 100°C hat.
Beschichtete optische Glasfaser, die mit einem strahlungsgehärteten System beschichtet ist, wobei das System vor dem Strahlungshärten das System nach einem der Ansprüche 27 bis 28 ist.
Bandzusammenstellung, umfassend: mehrere beschichtete optische Glasfasern, wobei mindestens eine optische Glasfaser mit mindestens einer inneren Primärbeschichtung und einer äußeren Primärbeschichtung und gegebenenfalls einer Tintenbeschichtung beschichtet ist; und ein Matrixmaterial, das die mehreren beschichteten optischen Glasfasern zusammenhält, wobei mindestens eine beschichtete optische Faser eine beschichtete optische Glasfaser nach Anspruch 29 ist.