含有酸性涂层系统的光纤技术方案

一种涂布光纤（３０）包括从预制品拉制的并为其提供一层或多层具有规定性能的涂布材料的光学玻璃纤维。与所拉制玻璃纤维邻接的涂布材料层（３２），可以是一种在较好实施方案中进行离子型固化的涂布材料。这种离子型固化涂布材料的固化引起酸的产生。这种具有相当长寿命的酸能有效地充分降低与所拉制玻璃接触的环境的ｐＨ，使该涂布光纤具有提高的机械强度。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含能提高光纤强度的酸性涂层系统的光纤。光纤已经从其大约10多年前作为一种通讯媒介的萌芽阶段，发展到目前成为一种世界级可靠通讯媒介的状况。典型地说，光纤包括一种含有芯和壳层的熔融二氧化硅部分及一层或多层涂布材料。这种涂布材料保护着从一种预制品拉成的纤维。习惯上一直是，这些涂布光纤的材料是丙烯酸酯基可紫外固化的材料，其中包括光引发剂。这些材料固化，即利用称之为自由基固化的方法，使其从液体转变成固体。在自由基固化体系中，当吸收光时，光引发剂组分便断裂而生成一对自由基。这对自由基先彼此扩散开，并与带有丙烯酸酯末端的组分反应，引发自由基链式聚合过程。丙烯酸酯基涂料系统已知在化学上是中性的，即从设计上说，既不是酸性的也不是碱性的。另一组涂布材料是可用阳离子固化的。在阳离子型固化中，阳离子或质子在聚合机理中既是引发剂也是链增长剂。参阅美国专利4，956，198和PCT专利申请公报No.WO90/03988。在后者中，可在纤维涂料上使用的阳离子固化是这样的即使在对固化能源的暴露已经中断之后，聚合作用也继续进行;而在自由基固化中，聚合反应可能是不完全的，因为当对固化能源的暴露中断时反应也中断。人们早就希望能使光纤强度从它目前大约50，000磅/平方英寸的安全试验值进一步提高，并使这种强度在纤维全长上呈均匀分布。一种已为其提供密封涂层的光纤，具有可达200，000磅/平方英寸的安全试验值。然而，密封涂布光纤的制造和着色中所经历的各种困难，已使其难以得到广泛接受。已知熔融二氧化硅光纤在酸性环境中老化之后的强度高于其在中性或无源环境中老化之后的强度。例如，参阅H.C.Chandan和D.Kalish“在各种pH溶液中老化的光纤的强度和动态疲劳”，该文发表于ProceedingsoftheTopicalMeetingonOpticalFiberCommunication(光纤通讯专题会议文集)，pp.12-14，Washington，D.C.1979。为寻求均匀强度，希望提供一种能使纤维强度更高且更均匀的机制。对光纤需要长毡(long-felt)包覆，一直是要提高其强度和抗应力断裂性能。这样一些性能会导致更可靠的通讯系统。所形成的光纤可用于那些需要更高强度的用途，例如用于水下光缆或用于以绳链控制的器具。看来，先有技术尚未提供解决提高纤维强度问题的办法，这样的解决办法应不损害固化速度，这样的办法也应能相当容易实施。先有技术的上述问题已被权利要求1中提出的涂布光纤所克服。附图说明图1是从预制品拉制玻璃光纤然后提供一个涂层系统的生产线流程图;图2是包含涂层系统的光纤横截面端视图;图3是包含有着色材料的涂层系统的光纤横截面端视图;图4是包括一层着色剂材料的缓冲光纤剖面端视图;图5是包括一层含着色剂材料的缓冲材料的光纤端面剖视图;和图6是由基体材料固定成阵列的多股光纤横截面端视图。现在参照图1，所表示的是一种设备，总体上用数字20标出，用以从一种特制圆柱形预制品22拉制玻璃光纤21，然后涂布该光纤。通过局部而对称地把预制品22拉制玻璃光纤21，然后涂布该光纤。通过局部而对称地把预制品22加热到约2000℃的温度，首先形成光纤21。随着预制品22被馈进并通过炉23，便从熔融材料拉制出光纤21。如同在图1中可以看到的，该拉伸系统包括炉23，其中预制品22被拉细到光纤尺寸，此后把光纤21从加热区拉出来。在炉23之下一点用装置24测量的光纤21直径变成一个控制系统的输入。在该控制系统内，所测直径与预期数值进行比较，并发生一个输出信号来调节拉伸速度，从而使纤维直径接近预期值。在光纤21的直径测量之后，用设备25涂布一个保护性涂层系统，提供一种涂布光纤30。把双层涂布材料涂布到一种移动光纤上的一种方法，公开于美国专利4，474，830中。另一种在拉伸光纤上涂布双涂层的系统公开于美国专利4，851，165中。然后，在涂布光纤30通过一个同心度量规26、一台用于处理涂布材料以使该涂布材料固化的紫外光(UV)装置27和一台用于测量涂布纤维外径的装置28之后，它移过一台绞盘29绕成线轴，供随后的作业或销售之前进行测试和贮存。光纤固有高强度的保持，在其叠圈、包壳、装连接器和敷缆期间及在其服务寿命期间，都很重要。在从预制品拉制成光纤之后涂布到光纤上的涂层系统31(见图2)较好包含两层辐射固化的聚合物材料。在玻璃一涂料界面33上与玻璃光纤21接触的内层32称为一次涂布材料，外层34则称为二次涂布材料。典型地说，一次涂层和二次涂层的厚度均为约30微米。涂布光纤30必须满足预期性能特征。例如，涂布纤维必须有优异的传输特征。它尽管遭遇到处置和环境条件但必须依然完好无损，它必须能与其它涂布光纤或与器件连接，而且它必须能进行测试。更具体地说，一次涂布材料与玻璃纤维之间的界面必须以能防止脱层的适当强度为特征，而且必须是能使涂层系统与光纤剥离而不在该纤维表面上留下粘着残留物。另一方面，二次涂布材料表面必须是在纤维的相邻褶合之间不发生粘着，以免导致工艺线轴的续料波动。二次涂层的外层表面也必须是能容许涂布一个相当厚的挤出外套层，后者可称为缓冲材料和/或着色剂材料，在多纤维单元中用于标识。重要的是，这种涂布光纤必须有至少为工业标准的适当动态和静态耐疲劳性能。本专利技术较好实施方案的光纤包括一种能在玻璃纤维周围保持pH小于7的周围环境的固化一次涂布材料。这种一次涂布材料包括一种能在固化时产生足以提高该涂布光纤强度的酸性环境的成分。当然，二次涂布材料可以包括一种能产生这样一种环境的成分。如此前所提到的，目前用于制造涂布光纤的光纤涂料大多数是可紫外固化的、能通过自由基聚合机理从液体转化成固体的丙烯酸酯基材料。例如，基于带有丙烯酸酯末端的聚氨酯的可紫外固化涂料是众所周知的。这些涂料在用紫外光引发的一种自由基聚合催化剂存在下固化。如此前所提到的丙烯酸酯基涂料系统已知在化学上是中性的。为了在所拉制的光纤周围提供一种酸性环境，可以把一种有酸性末端的丙烯酸酯混进光纤涂料配方中来获得较低pH。不幸的是，用这种方法可能降低固化速度，这是一种不可接受的结果。简单地把一种酸作为一种成分添加到可固化组合物中，也是不可行的。本专利技术较好实施方案的涂布光纤30是用一种包括带乙烯醚末端的低聚物、尤其聚氨酯低聚物的系统涂布的。与丙烯酸酯基涂料成鲜明对照的是，乙烯醚是通过阳离子聚合机理从液体转化成固体的。带乙烯醚末端的聚氨酯详见美国专利No.4，472，019以及美国专利No.4，751，273。在这些先有公开文献的每篇中，带乙烯醚末端的聚氨酯是通过脂族一元乙烯醚与二异氰酸酯反应生成的。使用本专利技术的阳离子型固化涂料系统是为了提供一种与拉伸玻璃纤维接触的、足以提高涂布光纤的动态与静态耐疲劳性能的酸性环境。两种基本化学材料可用来说明作为能为纤维提供这样一种酸性环境的这样一种涂布系统。这些是乙烯醚配方或带环氧末端的材料。这两种材料的使用是与自由基固化系统成鲜明对照的。本专利技术的阳离子型固化配方包括一种在吸收光时能产生强酸的光引发剂。当它们固化时，这种光引发剂，不是乙烯醚或环氧基，能吸收光并发生产酸反应。随后，光致产生的酸与乙烯醚或带环氧末端的成分反应，产生一种能与中性环氧或乙烯醚成分反应的阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂布光纤（３０）包括从预制品拉制的并为其提供一层或多层具有规定性能的涂布材料的光学玻璃纤维。与所拉制玻璃纤维邻接的涂布材料层（３２），可以是一种在较好实施方案中进行离子型固化的涂布材料。这种离子型固化涂布材料的固化引起酸的产生。这种具有相当长寿命的酸能有效地充分降低与所拉制玻璃接触的环境的ｐＨ，使该涂布光纤具有提高的机械强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR佩蒂斯，
申请(专利权)人：美国电话及电报公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]