无点瑕疵组合物的制造和使用方法及其涂布产品技术

本发明专利技术涉及一种制备无点瑕疵的涂布基质，例如光纤。本发明专利技术过滤涂料组合物时，控制过滤温度、通过过滤组件的压降、以及过滤孔径，从而获得不超过２５０，０００ｓ↑［－１］的过滤因子。过滤因子是过滤温度和通过过滤组件压降的函数。通常，过滤涂料组合物是使其通过过滤组件的一个或多个过滤器，该过滤器的绝对孔径范围在０．０５－５微米，过滤温度低于１０５°Ｆ（４０℃），通过过滤组件的压降ΔＰ至多８０ｐｓｉｇ，其中压降（ｍＰａ）与粘度（ｍＰａ.ｓ）的比率取决于过滤温度，并使过滤因子最小化，小于等于２５０，０００ｓ↑［－１］。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂布需要绝对清洁表面产品的领域。具体的讲，通过调节涂料过滤条件，例如孔径、压降和过滤温度，本专利技术提供了解决涂层点瑕疵问题的技术方案，例如对于光学纤维涂层。
技术介绍
抽提获得用于光传导的光学纤维异常坚固，很少带有固有的缺陷。然而，既使是表面的微小缺陷，也会导致光学纤维易碎，并且易于损坏。因此，为了获得保护，光学纤维通常由第一涂层涂布，任选由第二涂层涂布，如美国专利No 6,014,488、No 5,352,712、No5,527,835、No 5,538,791、No 5,587,403和No.6,048,911(to Shustack)所述，其所有内容通过在此引述合并于本文。在生产光学纤维电缆的过程中，通常经过一个独立的步骤制备玻璃预制棒，然后将其垂直悬挂，在可控速度下移入熔炉。预制棒在熔炉内受热软化后，使用绞塔底部的绞盘，从预制棒软化端直接抽提光学纤维。为了保护光学纤维免受磨损或装卸造成的损害，通常用涂层保护光学纤维。在抽提的光学纤维到达任何旋转机械或绞盘前施用涂料，从而降低自身卷转产生的缺陷。除了保护光学纤维免受磨损外，选择涂层结构可以降低传输的缺陷。特别是，如美国专利No 4,962,992(to Chapin et al)所述，其全部内容通过在此引述合并于本文，不合标准的涂层会产生大的气泡、空隙、非同心涂层和微弯曲，这些通常都会造成传输错误。在避免前述不希望的效果同时，双涂层光学纤维施用于电缆，可以获得设计的灵活性和性能的改进。通常，双层涂层的玻璃纤维包括涂层系统，其中含有以施用于光学纤维、相对低模数的橡胶材料为特征的内涂层或第一涂层。第一涂层的橡胶模数应该足够大，通过外侧横向力降低传导到玻璃的应力，从而减少玻璃的微弯曲。第一涂层材料是以范围在50-200psi平衡弹性模数为特征的。平衡模数定义为交联材料及时或高温下最终达到的模数。选择适当的模数，可以使第一涂层达到其主要目的，即减弱或均匀分配施加在纤维表面的应力。通过弱化与均匀分布应力，大大降低了由于微弯曲造成的损失。第一涂层的目的是，在不产生微弯曲阻尼误差的条件下，允许光学纤维有限程度的弯曲。虽然涂层没有对玻璃纤维的信号传输起直接作用，但是涂层对于纤维性能至关重要。涂层可以提供(1)强度保持；(2)环境保护；(3)微弯曲损失的抗力；(4)辅助纤维保持一致；(5)在电缆结构中使用时隔开每根玻璃纤维。第一涂层通常柔软或有弹性。因为固化后第一涂层具有低玻璃态化温度(例如-20℃到-50℃)，所以其具有低模数和起到减震器的作用。在不同的环境和操作条件下第一涂层对玻璃还具有良好的粘附力；一方面粘附力要足够的低，允许很容易地除去涂层，另一方面还要阻止分层。上述可除去特性如美国专利No.6,0141,488(to Shustack)所述，其全文通过在此引述合并于本文。外涂层或第二涂层可以施用在第一涂层表面。第二涂层通常由高模数材料制得，从而为涂布纤维提供抗磨损特性和低摩擦特性。双涂层材料通过第一涂层缓冲光学纤维，通过第二涂层均匀分配受到的压力，从而使玻璃纤维避免了曲矩的作用。第二涂层通常是坚硬的抗刮涂层，其玻璃态化温度大于80℃。特别选择第二涂层，使其表现出高模数和低延展性，从而提供环境保护，例如在严酷的机械和化学条件下。第二涂层的摩擦系数不能太低(纤维滑动)，也不能太高(粘着)。需要保持在适当的固化范围，从而降低涂层的滑动和粘着。通常，采用紫外线固化(交联)第一涂层和第二涂层。光学纤维的总直径为245微米。通常，抽提的玻璃纤维中心束的直径为8微米，并带有117微米的同心包层。第一涂层直径为65微米，为了达到平衡，外涂层厚度为55微米。玻璃纤维的核心结构被设计为从一个基站向另一个基站传输信号。通常，纯玻璃包层包裹着含有锗、铒的玻璃中心束。玻璃中心束的折射率大于包层的折射率。这样可以确保信号的聚集，以及将光束限制在中心束的中心。紫外线可固化的光学纤维涂层通常包括低聚物、单体、光引发剂和添加剂。常规的低聚物、单体、光引发剂和添加剂公开在美国专利No 6,014,488和No 5,352,712(to Shustack)中，其全部内容通过在此引述合并于本文。低聚物具有高粘度，提供涂层的基本特性；同时低粘度单体有助于调节交联密度，或参与调节粘度。光引发剂用于引发固化反应；加入添加剂，可以调节涂层的性质，例如粘附力(例如硅酮偶合剂)、耐储存特性(e.g shelf file)和摩擦系数。通常，通过绞塔制备光学纤维的玻璃部分。将统一的坯料、或锭料放入1900-2300℃的熔炉中，使用计算机精确控制的轨道，从软化玻璃锭料中抽提纤维。向绞塔运动的过程中，裸露玻璃纤维冷却到50-60℃。抽提过程中抽提玻璃温度降到35-40℃时，将涂层涂布在裸露的玻璃纤维表面，从而获得超过800米/分钟的抽提速度。为了达到更高的抽提速度，基于涂层粘度进一步进行调节。可以按照传统的湿-对-干工艺或现代的湿-对-湿工艺，施用涂层。在湿-对-干工艺中，将未固化的第一涂层施用于裸露纤维表面。然后，使用一副紫外灯至少使第一涂层部分固化。一旦固化完成，施用第二涂层，并用另一副紫外灯固化。将“湿”状态的第二涂层施用到“干”状态的第一涂层。湿-对-干工艺的替换方法是湿-对-湿涂布工艺。在湿-对-湿工艺中，在第二次涂布前，施用第一涂层。然而，第一涂层不经固化，直到施用第二涂层以后进行固化。因此，同时两涂层同时固化。湿-对-湿涂布工艺中所用涂布装置的特殊设计参见美国专利No 4,474,830(to Taylor)，其全部内容通过在此引述合并于本文。因为在湿-对-湿涂布系统中只需要使用一副紫外灯，在抽提过程高速进行时，与湿-对-干工艺相比，可以使用更小型的绞塔。通常，在施用于玻璃纤维以前，要过滤涂料组合物。特别是，使用0.45微米孔径的尼龙过滤器，在105°F(40℃)下进行过滤工艺，其压降为40(275kPa)-60(415kPa)psig。然而，众所周知，就算进行过滤步骤，涂布的光学纤维仍具有不完善的涂层。通常，涂层的缺陷是由方法缺陷(即涂布玻璃纤维的方法)或组合物缺陷(即涂层的材料和组合物)造成的。方法缺陷包括，例如同心度问题；而组合物缺陷包括，例如纤维内含物或者其他杂质。此外，缺陷，例如气泡或脱层，可以是方法缺陷，也可以是组合物缺陷，或两者的组合。一种组合物缺陷类型是点瑕疵。以前，点瑕疵的本质不得而知。然而，本专利技术人认为，点瑕疵是第二涂层中凝胶状生成物的高分子量部分(下文称为“凝胶”或“凝胶生成物”)。点瑕疵可以导致(1)涂布纤维表现出低抗张强度，是造成后续抽提过程机械障碍的主要原因(例如涂墨彩)，(2)涂层缺陷会导致微弯曲和阻尼现象。这些凝胶生成物视觉可见，或需要放大观察。然而，通常情况下点瑕疵会造成整个纤维结构直径5微米的偏移(或者总直径的2％)。此外，尽管点瑕疵的存在不会降低涂布纤维的抗张强度，但是会对后续上色步骤造成阻碍。通常，点瑕疵具有与固化涂层相同的折射率。即使存在差别，涂层与点瑕疵也都是由相同材料制成。图1展示了不含有点瑕疵的光学纤维110。它包括玻璃纤维112、第一涂层114和第二涂层116。一种类型点瑕疵、即外部点瑕疵，造成了涂布纤维总直径的变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂布基质的方法，其中包括：先提供涂料组合物；然后过滤涂料组合物，使其通过过滤设备，该过滤设备包括至少一个过滤系统，该过滤组合包括至少一个过滤器；过滤后，将该涂料组合物施用到基质表面；其中，至少一个过滤系统 具有由式Ⅰ确定的过滤因子（γ），该值至多２５０，０００ｓ↑［－１］，ΔＰ（ｍＰａ）／η（ｍＰａ.ｓ）＝γ（ｓ↑［－１］）（Ⅰ）其中η是对应过滤系统中涂料组合物相应温度下的粘度，ΔＰ是测定出通过相应至少一个过滤系统的压降， 其范围在０－８０ｐｓｉｇ，至少一个过滤系统中至少一个过滤器的孔径不超过１０微米，至少一个过滤系统中涂料组合物的相应温度不超过１２０°Ｆ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里李II沃克曼，唐纳德利昂金，卡米尔珍妮特雷歇尔，蒂幕西爱德华迈尔斯，
申请(专利权)人：氦克逊特种化学品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]