通过低功率电子束辐射固化光学纤维涂料和油墨的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用低功率电子束辐射制造光学纤维涂料、油墨和诸如束或带的母体材料结构的方法。光学纤维底材，在固化过程中暴露在低功率电子束辐射之后，基本不降解。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Method for curing optical fiber coatings and inks by low power electron beam radiation

The invention relates to a method of manufacturing optical fiber coatings, inks, and parent material structures such as bundles or bands using low power electron beam radiation. The optical fiber substrate is virtually non degradable after exposure to low power electron beams during curing.

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及采用低功率电子束辐射固化玻璃或热塑性光学纤维涂料和油墨，特别是固化着色涂料和油墨，的方法。2.背景资料玻璃或热塑性光学纤维通常用内底涂料(即“一次涂料”)和外底涂料(即“二次涂料”)涂覆，以便保护纤维的性能。涂层纤维也能涂覆油墨层，以助于纤维鉴别。要不然，可将外底涂层染色，以助于纤维鉴别。能够将称作母体材料的附加的可辐射固化涂料组合物施涂到涂层光学纤维组合体上，然后固化形成包含光学纤维束或带的防护固定结构。当多根纤维置于带状或缆状结构中时，单根纤维的鉴别是重要的。能够使用附加的可辐射固化母体材料将涂层光学纤维固定在包含光学纤维束或带的缆状结构中。光学纤维涂料、油墨和母体材料通常在施涂到纤维上之后固化。能够借助包括热(热引发)和光(光引发)的种种方法完成固化。然而，热引发通常固化比较慢，在纤维生产中固化速度快是很重要的。所以，通常优选光引发。特别是，为了实现快速固化，通常使用紫外光获得快速固化。惯用诸如酰基氧膦衍生物等光引发剂，以增加固化速度。然而，诸如有色外底涂料或油墨等着色涂料的固化会产生一些无色涂料不存在的特殊问题。例如，颜料的存在限制光穿透未固化树脂及有效地固化树脂的能力。当树脂含有高浓度颜料时，能够使光引发效率格外降低。电子束固化光学纤维涂层可代替紫外线固化，已经公开在，例如，美国专利No 4,581,407。电子束固化是有利的，因为其不需要能使涂料变色的光引发剂的存在。着色涂料和无着色涂料两者均能有利地经电子束固化。然而，电子束辐射，通过电离玻璃中产生显色中心的并增加其中传递信号衰减的金属原子，能够损坏底层的玻璃纤维底材。电子束也能损害树脂并对涂层机械性能产生有害影响。因此，该方法也会有明显的缺点。本领域似乎还没有提供电子束固化光学纤维涂层的，特别是有色涂料和油墨层的，并且不损坏底层的纤维底材的方法。专利技术概述本专利技术的一个目的在于提供一种电子束固化光学纤维涂料和油墨而基本上不损坏纤维的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种玻璃或热塑性光学纤维，它包含至少一层经基本上不影响底层纤维底材的电子束处理固化的涂层。这些目的通过将可辐射固化涂料层或油墨层涂覆到光学纤维上并将该层暴露在电子束辐射之中来实现，电子束辐射由有效低量加速电压产生，以避免使玻璃或热塑性纤维显著降解。本专利技术方法也能用于固化，作为形成涂层光学纤维束或带的母体材料使用的可辐射固化组合物。正如本文所使用的，术语“低功率电子束辐射”意指由约125kV或更低的加速电压(即电子束功率或能)产生的电子束。在一个实施方案中，电子束的能为约80kV或更低。在本专利技术的另一个实施方案中，该能为约60kV或更低。优选，调节电子束功率，使电子基本不影响底材。词组“基本避免降解”意指玻璃底材的外观(如颜色)和材料性能基本没变化。优选能量至少为约10kV，更优选为至少约20kV，以及再优选为至少约30kV。专利技术详述本专利技术方法，与现有固化光学玻璃纤维涂料和油墨的方法相比，具有许多优点。因为电子束的穿透能力，包含高浓度颜料的树脂能够有效地被固化。如果需要这样，该方法能够在可辐射固化组合物中没有光引发剂的条件下实施，这样降低了成本，并且改善了固化涂层的光氧化稳定性。与采用引发剂的涂层相比，除了较不昂贵之外，无引发剂的涂层含有较少可提取物，所以可以考虑应用于在食品包装中与食品直接接触。同时，然而，因为可控制电子束的能量，所以能够使树脂或油墨薄层固化而基本不损坏底层底材。与高能法相比，其他优点是，本低能方法在利用电子束时能够使杂散辐射发射较低。此外，本专利技术方法能够用来固化在用热固性聚合物制造的光学纤维上的涂料和油墨。热固性聚合物光学纤维优选采用具有与热固性纤维芯互补的折光指数的材料进行涂覆，如此使光在透射过涂层纤维时所产生的损失最小。就玻璃光学纤维来说，优选固化过程对底层热塑性纤维没有有害影响。热塑性光学纤维公开在，例如，美国专利No5292459，在此引入其全部内容作为参考。本方法能够采用能量约125kV以下的电子束实施。电子束的能量能够依涂层密度、涂层厚度、所需要的固化深度和其它因素进行调节。例如50～60kV的电子束一般足以固化至约25mm深。虽然剂量能够依需要而变化，但是能够使用的剂量最高约30兆拉德。约2～8兆拉德的剂量就有效果。一般说，电子束辐射的产生需要电源和电子束加速器(即，电子束装置)。优选电子束装置包含一个或多个电子束管。Wakalopulos(美国专利No 5,414,267)叙述了这样的电子束系统的实例，在此引入作为参考。简言之，Wakalopulos叙述了包含一系列薄的低原子序数薄膜(例如原子系数小于20)窗和安装在支撑板上的电子束管。优选，电子通过的窗是电子可穿透的而气体不能穿透的。在优选的实施方案中，窗包含碳化硅、氮化硅、氮化硼或掺杂硅。每个电子束管发出横跨在较低电压下处理的材料的部分宽度的条状电子束。其余宽度由来自其它管的条状电子束处理，管的布置使电子束横跨待固化材料的整个宽度。管的几何排列能够有很大差异，以便适应光学纤维的圆柱形状。例如可以将管彼此以某角度排列(例如120°)，以便单程固化光学纤维上的涂料和油墨。类似地，可以将两个或多个管彼此相对排列(如180°)以便促进用于形成固定涂层光学纤维的束或带的母体材料组合物的固化。该装置还能包含一组以上的管，每组管产生不同剂量或强度的电子。例如，在需要减小惰性之处，能够安装一组管，供给较低电压高表面剂量，以便有效地使材料表面固化。为了供应较高电压较低剂量应安装第二组管，以便实现安全固化。该装置能够包含使光学纤维在电子束源下面连续通过的机构，例如输送带或辊。当固化用于形成束、带或缆的母体材料涂层组合物时，相对的管可以位于固化材料的上方和下方。固化速率很快(例如小于1秒)，并且能够以单程有效地完成。虽然电子束和材料之间的距离可以按需要改变，但是已经发现，电子束管窗的表面至涂层表面的距离为约0.5cm至约2cm是有效的。该方法可应用于具有多层涂层的涂层纤维，包括包含油墨层的纤维。光学纤维涂层可通过湿碰湿法固化，借此内底涂层和外底涂层以湿态施涂，并一步固化。或者换个方法，可以采用湿碰干法使涂层固化，借此，在施涂第二涂层之前先使第一层固化。光学纤维涂料和涂覆纤维的方法公开在，例如，美国专利No 4099837或其新版本专利No 33677和美国专利No 5104433，在此引入作为参考。美国专利No5336563也公开了适合的光学纤维底涂层，在此引入作为参考。美国专利No 5456984公开了能够用于形成适于固定涂层光学纤维的束或带的母体材料组合物，在此引入作为参考。纤维也能在惰性氛围中经静电喷涂，并在喷涂源下方通过。能够使用单一形状或多种形状纤维。涂层光学纤维能够包含，足以防护光学纤维和任何底层涂层的坚韧或质硬的外底涂层(第二层)。底层涂层可以是内底涂层，与外底涂层相比，其一般较软。这些单层，包括外底涂层，能够采用本领域已知的任何方法进行固化，或者可以采用本专利技术的方法进行固化。在通常包含2～12根纤维的带状结构中使用可辐射固化的母体材料，能够将涂层光学纤维粘合在一起。依成束纤维的最终用途和应用，能够将带状结构粘合成多层和/或多种结构。这些母体材料能够采用本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化围绕着光学纤维底材的至少一层可辐射固化层的方法，包括下述步骤： ａ）围绕着所述光学纤维底材施涂至少一层可辐射固化层；和 ｂ）采用约１２５ｋＶ或小于１２５ｋＶ电子束辐射使所述至少一层基本固化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JT范德伯格，VV克朗高扎，
申请(专利权)人：DSM有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]