[发明专利]增加已辐射固化内侧底涂层与玻璃光纤间粘结力的方法

说明书

                         发明背景

1．发明领域

本发明涉及一种增加已辐射固化内侧底涂层在玻璃光纤上的粘结力的方法。本发明还涉及一种在带涂层的玻璃光纤上形成几段在内侧底涂层与每段玻璃光纤之间具有不同粘结强度的方法。本发明还涉及在内侧底涂层和玻璃光纤之间具有增强型粘结力的各种玻璃光纤，并涉及一种有着几段在内侧底涂层与其各段玻璃光纤之间具有不同粘结强度的玻璃光纤。本发明进一步涉及一种具有灵活性的玻璃光纤塔式拉丝机，它能连续地调整内侧底涂层对玻璃光纤的粘结力。

2．相关技术描述

许多种玻璃光纤经常都涂以二层或多层叠置的可辐射固化涂层，它们共同形成底涂层。与玻璃光纤接触的这层称为内侧涂层，而覆盖层则称为外侧底涂层。在其它参考文献中，内侧底涂层可称为主涂层，外侧底涂层则可称为次涂层。

内侧底涂层通常是一种具有抗微弯曲能力的软性涂层。微弯曲会导致带涂层玻璃光纤的信号传送能力衰弱，所以是不合乎要求的。外侧底涂层可以是最外露的涂覆表面，它一般是一种提供要求的抗处理力的较硬涂层，这种处理力为诸如当纤维被拧成电缆时会遇到的那些。

形成内侧底涂层的涂层组合物通常包括一种溶解或弥散于液态乙烯不饱和介质的聚乙烯不饱和单体或低聚物，和一种光引发剂。这内侧底涂层组合物一般以液态形式涂覆于玻璃光纤上，然后使其暴露于光化辐射下，以便内侧底涂层组合物固化和变硬。

湿气除了会引起玻璃光纤衰减外，还会引起内侧底涂层从玻璃光纤上脱落。内侧底涂层脱离玻璃光纤通常导致使玻璃光纤变弱，因为脱落的内侧底涂层会相对于玻璃光纤滑动，从而在玻璃光纤的表面上造成多处显微擦伤。这种显微擦伤可以是在玻璃光纤上在此形成裂纹的裂纹起始点，由此会削弱玻璃光纤。此外，如果内侧底涂层的脱落是周期性的，则可以导致高的传输损耗。

为了减少由湿气引起的内侧底涂层的脱落，已在内侧底涂层组合物中加入了增粘添加剂。由不含增粘剂的涂层组合物形成的内侧底涂层在暴露于高湿度下之后通常可能易于从玻璃光纤上除去。

包含以下结构的化合物已成功地用作内侧底涂层中的增粘剂：在市场上可从Kay Fries公司买得

                       (MEMO^TM)HS-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃在市场上可从联合碳化物公司买得

                        (A-189)

一般认为三甲氧基甲硅烷基基团-Si(OCH₃)₃是通过与该玻璃上的各种硅烷醇基的以下反应而与玻璃光纤表面起作用的：

存在于增粘剂分子的“R”中的甲基丙烯酸酯基或巯基基团被认为是在游离基聚合作用过程中，在暴露于光化辐射下，通过形成游离基本体而与内侧底涂层起如下反应的：类似地

基本上认为增粘剂分子在玻璃表面和已固化内侧底涂层之间起着“链合”作用：一端与玻璃表面起反应并形成共价键，而增粘剂的另一端起反应变成内侧底涂层低聚物网络。

以下二份美国专利公开了包含增粘剂的可辐射固化玻璃光纤涂层组合物的实例。U.S.4849462描述了一种包括含有约0.5～5.0wt％的巯基聚烷氧基硅烷的可紫外线固化聚氨酯聚丙烯酸酯的涂层组合物。U.S.5146531描述了一种含有以下组分的内侧底涂层，即基于烃类多元醇的丙烯酸化尿烷低聚物、几种活性稀释剂、有机官能增粘剂、以及光引发剂。

某些增粘剂对内侧底涂层组合物中可能存在的杂质和污染物特别敏感。例如，酸性杂质或其它诸如水或乙醇之类的杂质会和增粘剂起作用，从而使增粘剂变得与玻璃光纤表面不起反应。

此外，玻璃光纤表面和增粘剂之间的反应通常是相对缓慢的。例如玻璃光纤表面上的各种硅烷基和硅烷增粘剂上的各种三烷氧基基团之间的反应，一般可能需要约24小时才完成这种反应。

需要一种解决上述关于在辐射固化内侧底涂层组合物中使用增粘剂的不稳定和不可预见性问题的办法。此外，在有些应用场合，最理想的是希望能轻易地调整内侧底涂层和玻璃光纤之间的粘结强度，而不必采用不同的内侧底涂层组合物。在本发明之前，若希望内侧底涂层和玻璃光纤表面之间有不同的粘结强度，那么对于玻璃光纤的相应各段必需使用不同的内侧底涂层组合物，这在实践中是难以达到的，费时的和昂贵的。