阅读说明：本技术 将油墨层施涂到光纤上的改进的方法 (Improved method for applying ink layers to optical fibers ) 是由 D·C·布克班德 R·C·莫尔 D·A·斯坦纳 P·坦登 R·坦登 M·J·托德 于 2018-12-07 设计创作，主要内容包括：提供了光纤及其制造。所述光纤包括光波导和包围光波导的经固化的一次涂层。光纤还包括包围经固化的一次涂层的经固化的二次涂层。光纤还包括包围经固化的二次涂层的经固化的三次油墨涂层。经固化的三次油墨涂层的玻璃化转变温度(T<Sub>g-油墨</Sub>)大于或等于75℃。(Optical fibers and their manufacture are provided. The optical fiber includes an optical waveguide and a cured primary coating surrounding the optical waveguide. The optical fiber further includes a cured secondary coating surrounding the cured primary coating. The optical fiber further includes a cured tertiary ink coating surrounding the cured secondary coating. Glass transition temperature (T) of cured triple ink coating g-ink ) Is greater than or equal toEqual to 75 ℃.)

将油墨层施涂到光纤上的改进的方法

本申请要求于2018年1月25日提交的第2020318号的荷兰专利申请的优先权权益，该申请要求2017年12月7日提交的系列号为62/595,799的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及光纤及其制造的领域，更具体地，涉及添加具有高模量的外油墨层，其促进光纤的耐磨性和抗刺穿性能。

背景技术

光纤通常具有玻璃芯体，其由常称为预制件的玻璃体制造。使用本领域中称为“拉制”的过程，玻璃预制件被放置在光纤拉制塔的顶部处，其中，光纤在炉中被加热到足够高的温度以软化预制件的底部部分，其中，软化的材料通过一系列步骤得到拉伸而形成光纤玻璃芯体。玻璃芯体一般被额外的玻璃层包围，所述额外的玻璃层的折射率低于芯体的折射率。这些包围的层一般被称为包层。玻璃芯体和包围的包层通常被称为“光波导”。

在包层上方常有两个或更多个叠覆的聚合物层，它们形成了涂层体系。通常，该涂层体系在拉制过程期间被直接施涂到光波导上。涂层与光波导或玻璃芯体直接接触，以使得涂层可有助于吸收施加于经涂覆的光纤的力。随后的与涂层相关的损耗提供了针对微弯的保护，所述微弯可导致经涂覆的玻璃光纤的信号传输能力的衰减。

用于涂覆光波导的方法的改进以及涂层的化学和所得性质的改变对所生产的最终光纤具有惊人的影响。

发明内容

根据一个实施方式，提供了一种光纤。所述光纤包括光波导和包围光波导的经固化的油墨涂层。经固化的油墨涂层包括着色剂，并且玻璃化转变温度(T_g-油墨)大于或等于75℃。

根据另一个实施方式，提供了一种光纤。所述光纤包括光波导，包围光波导的经固化的一次涂层，以及包围经固化的一次涂层的经固化的二次涂层，其中，经固化的二次涂层的玻璃化转变温度(T_g-二次)大于或等于75℃。所述光纤还包括经固化的三次油墨涂层，其包围经固化的二次涂层，所述经固化的三次油墨涂层包括着色剂，其中，所述经固化的三次油墨涂层的玻璃化转变温度(T_g-油墨)大于或等于75℃。

根据另一个实施方式，提供了用于制造光纤的方法。所述方法包括：由玻璃预制件拉制光波导，施涂二次涂料以包围光波导，固化二次涂料以形成经固化的二次涂层，使用油墨施涂装置施涂油墨涂料以包围二次涂层，油墨层涂料包括着色剂，以及固化油墨涂料以形成经固化的油墨涂层。经固化的油墨涂层的玻璃化转变温度(T_g-油墨)大于或等于75℃，并且光波导以大于30m/s的速率被拉制。进入油墨层施涂器的经固化的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨+40℃。在一些实施方式中，进入油墨层施涂器的经固化的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨+20℃。在另一些实施方式中，进入油墨层施涂器的经固化的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨+10℃。在另一些实施方式中，进入油墨层施涂器的经固化的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨。

应理解，前面的一般性描述和以下的

具体实施方式

都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。

附图说明

所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。

图1是根据本公开的一个实施方式所述的光纤的侧视透视图；

图2是根据本公开的一个实施方式所述的沿着图1的线II-II截取的光纤的截面图；

图3是根据本公开的一个实施方式所述的用于制造光纤的拉制塔的示意图；

图4A-4D提供了在沿着图3所示的光纤制造方法的一些点处截取的光纤的各种截面图；

图5是例示了用于制造光纤的方法的示意性流程图；

图6示出了实施例1-3中提供的三次油墨涂层的模量和Tanδ测量值的图；以及

图7示出了实施例4-7中的三次油墨涂层的模量和Tanδ测量值的图。

具体实施方式

在以下的具体实施方式中将给出其他特征和优点，对本领域的技术人员而言，这些特征和优点根据所作描述就可以容易地看出，或者通过如以下具体实施方式连同权利要求和附图所述进行实施而被认识。

文中所用的术语“和/或”在用于两项或更多项的罗列时，表示所列项中的任何一项可以单独使用，或者可以使用所列项中的两项或更多项的任意组合。例如，如果描述一种组合物含有组分A、B和/或C，则该组合物可只含有A；只含有B；只含有C；含有A和B的组合；含有A和C的组合；含有B和C的组合；或含有A、B和C的组合。

本文所用的“UV”是指紫外。

参考图1-7，附图标记10一般表示光纤。光纤10包括光波导14和包围光波导14的经固化的一次涂层18。光纤10还包括包围经固化的一次涂层18的经固化的二次涂层22。光纤10还包括包围经固化的二次涂层22的经固化的三次油墨涂层26。经固化的三次油墨涂层26包括大于或等于75℃的油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)。

传统的光纤制造技术要求施涂两种或更多种作为涂层来提供的可UV固化的丙烯酸酯聚合物，以向光纤提供抗弯曲和抗损坏性。另外的涂层，例如用于识别光纤类型的油墨层，在单独的离线过程中进行施涂。这些单独的离线过程促使在生产传统制造的光纤中成本增加且效率降低。本文公开的过程在拉制过程中施涂经固化的三次油墨涂层26，以消除了额外的离线过程步骤，因此降低了光纤10的制造成本。本文论述了油墨涂料层26的工艺和所得性质，因为这些性质可影响光纤性能特征，例如，缠绕缺陷和用于带时的粘合性能。

参考图1，该图提供了光纤10的侧视图。光纤10具有中心线AC和径向坐标r。光纤10包括被经固化的一次涂层18包围的光波导14和/或连接到经固化的一次涂层18的光波导14。经固化的二次涂层22围绕经固化的一次涂层18定位。经固化的三次油墨涂层26通过覆盖和包围经固化的二次涂层22而提供了光纤10的最外表面。

现在参考图2，该图提供了图1所示的光纤10的截面图。光纤10包括半径为r₁的光波导14，其被半径为r₂的经固化的一次涂层18包围和/或与其连接。经固化的二次涂层22具有半径r₃并且围绕经固化的一次涂层18定位。经固化的三次油墨涂层26具有半径r_最大，并且其通过覆盖和包围经固化的二次涂层22而提供了光纤10的最外表面。取决于光纤10的期望的应用或性质，光波导14的半径r₁可以是62.5微米或者可在40微米至70微米的范围内，经固化的一次涂层18的半径r₂可在75微米至100微米的范围内，经固化的二次涂层22的半径r₃可在80微米至120微米的范围内，并且经固化的三次油墨涂层26的半径r_最大可在120微米至135微米的范围内。

第一聚合物层18或经固化的一次涂层18毗邻光波导14定位，并且通常展现出使该层柔软的低杨氏模量，以使得其可用作吸收层来防止光缆中的热和机械应力传递而影响光波导14。经固化的一次涂层18可具有5微米至45微米的层厚度。第二聚合物层22或经固化的二次涂层22围绕经固化的一次涂层定位，并且通常展现出高杨氏模量，以使得该层是硬的并耐磨。经固化的二次涂层22可具有5微米至40微米的层厚度。第三聚合物层26或经固化的三次油墨涂层26通常是包含油墨的聚合物薄层，其被施涂在光纤10的外侧上以用于识别目的。经固化的三次油墨涂层26可具有2微米至10微米的层厚度。经固化的三次油墨涂层26具有高的杨氏模量，其额外地促进了光纤的耐磨和抗刺穿性能。

光纤10的光波导14可以包括芯体或者芯体和一个或多个包层。所述一个或多个包层可以包括内包层和外包层，它们可以配合以形成围绕芯体设置的包层。芯体可以由纯二氧化硅、掺杂的二氧化硅(例如，掺锗、铝和/或氯)和/或其他光学透明材料组成。所述一个或多个包层可以由纯二氧化硅、掺杂的二氧化硅(例如，氟和/或硼)或其他光学透明材料组成。光纤10可以是单模光纤或者可以是多模光纤。芯体可以具有比所述一个或多个包层更高的折射率。芯体相对于所述一个或多个包层的相对折射率变化或Δ(德尔塔)可以在约0.2％至约3.0％的范围内，例如，约0.34％、约0.5％、约1.0％、约1.5％、约2.0％、约2.5％或约3.0％。包层可以是复合物(例如，内包层由玻璃组成并且外包层由玻璃或聚合物组成)。所述一个或多个包层的材料可以具有比芯体更低的折射率。应理解，如本文所述的光纤10可以仅仅是与另一个更长或更大的光纤的连接件或连接器。

芯体的形状和尺寸可以在光纤10的预成形阶段中形成，并且预制件的芯体可以具有用于在光纤10的生产期间维持芯体的芯体表面的特定几何结构。芯体可以具有直径，其是截面的最大直线尺寸或宽度，其为约6μm、约7μm、约8μm、约9μm、约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm或约50μm。芯体的直径可以足够地大，使得芯体的模场直径大致为单模光纤的直径。芯体的直径还可以被构造用于特定的设计目的以具有大的或小的模场直径。光波导14的直径可以大于约80μm、大于约100μm、大于约110μm、大于约120μm、大于约130μm、或大于约140μm。在一些具体实施方式中，光波导14的直径可以为约125μm。

光纤10的经固化的一次涂层18可以具有低的杨氏模量，以使得材料具有相对较软的感觉。经固化的一次涂层18可用作吸收层并且可防止所诱导的热和机械应力传递到光波导14。经固化的一次涂层18可以由各种不同的可UV固化的单体体系(例如丙烯酸酯)形成，以产生在室温下具有低模量的聚合物层。在一些实施方式中，经固化的一次涂层18的杨氏模量可以是室温下小于约5.0MPa，室温下小于约2.0MPa，室温下小于约1.5MPa，室温下小于约1.0MPa，或者室温下小于约0.5MPa。经固化的一次涂层18的最终的材料性质可以基于所用的单体体系，固化的量和/或反应条件(例如温度)而变化。

相比于经固化的一次涂层18，光纤10的经固化的二次涂层22可以具有更高的杨氏模量，其中，经固化的二次涂层22相对较硬并且耐磨。经固化的二次涂层22可以额外地用于防止所诱导的热和机械应力传递到光波导14。在一些实施方式中，经固化的二次涂层22的杨氏模量可以是室温下大于约250MPa，室温下大于约500MPa，室温下大于约750MPa，室温下大于约1000MPa，室温下大于约1250MPa，或者室温下大于约1500MPa。经固化的二次涂层22包括二次涂层玻璃化转变温度(T_g-二次)。二次涂层玻璃化转变温度(T_g-二次)描述的是在无定形材料中(或在半结晶材料中的无定形区域中)发生可逆转变时的温度，其中，随着温度升高，材料从硬且相对较脆的“玻璃”态变为粘或橡胶态。在一些实施方式中，二次涂层玻璃化转变温度(T_g-二次)大于或等于55℃。在另一些实施方式中，二次涂层玻璃化转变温度(T_g-二次)大于或等于65℃，大于或等于75℃，大于或等于85℃，大于或等于100℃，小于或等于120℃，或小于或等于110℃。

经固化的三次油墨涂层26或经固化的油墨层26是光纤10的最外层，并且可被施涂于经固化的二次涂层22以用于识别目的和/或对光波导14进行额外的保护。经固化的三次油墨涂层26可另外具有高的杨氏模量，使得其可促进光纤10具有耐磨和/或抗刺穿性。在一些实施方式中，经固化的三次油墨涂层26的杨氏模量可以是室温下大于约500MPa，室温下大于约750MPa，室温下大于约1000MPa，室温下大于约1250MPa，室温下大于约1500MPa，室温下大于约1750MPa，或者室温下大于约2000MPa。经固化的三次油墨涂层26包括油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)。油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)描述的是在无定形材料中(或在半结晶材料中的无定形区域中)发生可逆转变时的温度，其中，随着温度升高，材料从硬且相对较脆的“玻璃”态变为粘或橡胶态。在一些实施方式中，油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)大于或等于65℃，大于或等于75℃，大于或等于85℃，大于或等于95℃，大于或等于105℃，小于或等于120℃，小于或等于110℃，或小于或等于100℃。在其他实施方式中，油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)可以大于或等于65℃但小于或等于120℃，可以大于或等于75℃但小于或等于120℃，可以大于或等于85℃但小于或等于120℃，可以大于或等于95℃但小于或等于120℃，或者可以大于或等于105℃但小于或等于120℃。

如下文所解释地，在图3-7中，以及在实施例中，在较高温度下施涂和固化三次油墨涂料56可得到更有效和完全的固化反应，以得到更高的T_g-油墨。选择性地选择和使用固化反应的放热(-ΔH_rxn)影响T_g-油墨和被固化以形成经固化的一次涂层18和经固化的二次涂层22的一次材料48和二次材料56的对应材料性质。

三次油墨涂层26包围经固化的二次涂层22来施涂，并且单独固化。施涂三次油墨涂层26以使得经固化的二次涂层22在期望的暖温度(T_二次)下进入油墨层施涂器装置54。如本文所用的术语T_二次被定义为当经固化的二次涂层22进入油墨层施涂器装置54时，经固化的二次涂层22的表面温度。在油墨层的固化期间，油墨涂层单体体系56聚合，并且由于固化反应的放热，油墨层温度升高。在一些实施方式中，进入油墨层施涂器(第三固化装置58)(或在油墨涂料的施涂期间)的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨+40℃，其中，T_g-油墨是如上所述的经固化的油墨涂层玻璃化转变温度。在一些实施方式中，当在拉制工艺期间在具有预置的经固化的一次和二次涂层18、22的光纤10上固化油墨单体体系时，进入油墨层施涂器(第三固化装置58)(或在油墨涂料的施涂期间)的二次涂层的温度(T_二次)小于或等于T_g-油墨+20℃，小于或等于T_g-油墨+10℃，小于或等于T_g-油墨+5℃，小于或等于T_g-油墨。在一些实施方式中，对于经固化的三次油墨涂层26而言，经固化的二次涂层温度(T_二次)小于T_g-油墨。在另一些实施方式中，进入第三固化装置58(油墨层施涂器)(或在油墨涂料的施涂期间)的二次涂层的温度(T_二次)大于或等于T_g-油墨-25℃，大于或等于T_g-油墨-15℃，大于或等于T_g-油墨-5℃，大于或等于T_g-油墨+5℃，大于或等于T_g-油墨+10℃，或者大于或等于T_g-油墨+15℃。通过谨慎地选择进入第三固化装置58(油墨层施涂器)(或在油墨涂料的施涂期间)的二次涂层温度(T_二次)，经固化的油墨涂层26可被设计成展现出低的光纤缠绕缺陷，期望的油墨涂层玻璃化转变温度(T_g-油墨)和带状缆中的优良的光纤粘合性能。

一次涂料的层18由具有低杨氏模量(例如，25℃下小于约5MPa)和低玻璃化转变温度(T_g)(例如，小于约-10℃)的软的、交联的聚合物材料形成。理想的是，一次涂料的层18具有比光纤的包层更高的折射率，以使其能够从光纤包层中除去错误的光学信号。一次涂料的层18应当在热和水解老化过程中保持对玻璃光纤的足够的粘合性，但是又可以从玻璃光纤剥离以进行接续。一次涂料的层18的厚度通常在25-40μm的范围内(例如，约32.5μm)。一次涂层通常作为液体被施涂于玻璃光纤并且进行固化，这将在下文更详细描述。用于形成一次涂层的常规可固化组合物使用低聚物(例如，聚醚型氨基甲酸酯丙烯酸酯)、一种或多种单体稀释剂(例如，含醚丙烯酸酯)、光引发剂和其他期望的添加剂(例如，抗氧化剂)来配制。过去已经很好地描述了用于光纤的一次涂层，并且是技术人员熟悉的。有利的一次涂层公开于授予Chien等人的第7,923,483号美国专利，授予Chien等人的第6,326,416号美国专利，授予Winningham等人的第6,531,522号美国专利，授予Fewkes等人的第6,539,152号美国专利，授予Schisse等人的第6,849,333号美国专利，授予Winningham等人的第6,563,996号美国专利，以及授予Fewkes等人的第6,869,981号美国专利；和Chou等人的第20030123839号美国专利申请公开，所述文献中的每一者通过引用全文纳入本文。

虽然二次涂料的层22通常被直接施涂于一次涂层，但是技术人员应认识到，在一次涂层与二次涂层之间可以沉积有一个或多个中间涂层。二次涂层由经固化的聚合材料形成，并且厚度通常在20-35μm的范围内(例如，约27.5μm)。有利地，二次涂料的层22具有足够的刚度以保护光纤，有足够的挠性以便处理、弯曲或卷绕；具有低的粘着性以能够处理和防止卷轴上的相邻绕卷彼此粘着；耐水和化学品，例如光纤线缆填充化合物；以及对其所施涂的涂层(例如一次涂层)具有足够的粘合性。

光纤的二次涂料的层22中所用的经固化的聚合材料可以是包含低聚物和至少一种单体的可固化组合物的固化产物。如常规的，用于形成二次涂料的层22的可固化组合物还可以包括光引发剂、抗氧化剂和技术人员熟悉的其他添加剂。在本发明的有利的实施方式中，可固化组合物中的低聚物和单体是烯键式不饱和的并且含有(甲基)丙烯酸酯官能团以促进固化。低聚物例如可以是氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物。但是，如技术人员应认识到的，根据本发明可以使用适于其他固化化学的低聚物和单体，例如环氧物、乙烯基醚和硫醇烯。根据本发明所用的烯键式不饱和单体的合适的官能团包括但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、N-乙烯基酰胺、苯乙烯、乙烯基醚、乙烯基酯、酸性酯及其组合(即，多官能单体)。可用于制造二次涂料的层22的具体的单体和低聚物公开于Chien等人的第7,923,483号美国专利，其通过引用全文纳入本文。

大多数合适的单体或者可商购或者易于使用本领域已知的反应方案合成。例如，大多数的上述单官能单体可通过使适当的醇或胺与丙烯酸或丙烯酰氯反应来合成。低聚组分可包括单种类型的低聚物或者可以是两种或更多种低聚物的组合。当使用时(若有)，引入到本发明的组合物中的低聚组分优选地包括烯键式不饱和低聚物。虽然低聚组分可以15重量％或更小的量存在，但是优选地，其存在的量为约13重量％或更小，更优选地，约10重量％或更小，甚至更优选地，小于约10％，并且最优选地，约9％或更小。在维持组合物及其所得的经固化的材料的合适的物理特性的同时，在成本上更加节约，并因此有利地制备了含有优选小于约5重量％低聚组分或基本上不含低聚组分的组合物。

油墨涂料56可通过将颜料和/或染料加入到颜料粘结剂相(即，含有一种或多种低聚物和一种或多种单体和共聚单体的可固化二次涂料组合物)中形成。共聚单体组分优选是极性、非丙烯酸酯单体(例如，N-乙烯基己内酰胺单体)。

油墨涂料56包括颜料粘结剂相、颜料或染料和氧化膦光引发剂，其中，油墨制剂的特征为固化速度为至少约80％的丙烯酸酯转化/秒，更优选约80％至约500％的丙烯酸酯转化/秒，或者约100％至约400％的丙烯酸酯转化/秒。固化速度是每秒的丙烯酸酯转化百分比(％/s)的量度。固化的百分比根据傅立叶(Fourier)变换红外光谱分析来评价。基本上，以～1mm厚度向ASIATR晶体(或等同物)施涂未固化的膜，用氮气吹扫所述膜30秒，然后用例如LESCO MARK II点固化单元和具有T132型号驱动器的VS25快门组件进行照射以诱导聚合。打开快门进行1秒曝光，并且以6ms的间隔收集光谱，持续0.9秒。在暂停0.1秒后，在初始曝光后再次收集光谱，持续5秒。再次打开快门进行10秒曝光，这能够计算出100％固化带比值。计算每一者的未固化和完全固化带比值，并且使用常规软件构建固化与时间关系图，所述常规软件例如用OS/2的OPUS v3.04(分光计操作和数据处理)、Galactic Grams32 v5.02和MicroCal Origin v6.0。在曲线中的任何点处可以根据曲线的斜率计算聚合速率Rp，并且最大聚合速率优选作为从10％转化率到40％转化率的曲线斜率来估算。报告的固化速度数是该范围中的线的斜率。

如本文所用的着色剂可以选自各种颜料和/或染料。在一些实施方式中，颜料或染料不大于约1微米。示例性的颜料和染料(及其相应的颜色)包括但不限于：二氧化钛，其为白色颜料；酞菁蓝和阴丹酮蓝，其为蓝色颜料；偶氮黄、二芳基黄和异吲哚啉酮黄，其为黄色颜料；酞菁绿，其为绿色颜料；偶氮红、萘酚红和苝红，其为红色颜料；炭黑，其为黑色颜料；吡唑啉酮橙，其为橙色颜料；咔唑紫和喹吖酮紫，其是紫色颜料；使用上文列出的颜料的适当组合可制造棕色、蓝灰色、浅绿色和玫瑰色其余颜色。其他颜料是已知的并且正不断地开发其他颜料以使它们的固化速度在前述段落中的上述范围和优选范围内。

自由基聚合(固化)过程的引发、增长和终止反应如下：

其中，反应物质上方的点代表自由基，即，未配对电子。这些反应的速度不受速率常数限制，而是由反应物质找到彼此并建立反应复合物(扩散受限的反应)所需的时间限制。由于随着油墨基质的反应的进行，交联的数目和平均分子量增加，造成分子变得的移动性降低以及相应的玻璃化转变温度(T_g)升高，因此迅速达到扩散极限。当玻璃化转变温度(T_g)增加到可与反应温度相当的温度时，反应速率显著降低，这是因为反应物质不可再彼此迁移。对于通常的油墨涂料，在室温下，在可实现完全转化(固化)之前就达到了扩散极限并且反应基本上停止，并且经固化的油墨层的平均固化程度通常不超过90％。但是，在更高的固化温度下，例如75℃及更高，扩散受限机制的起始被延迟，反应物质保持更长时间的移动，并且固化的程度增加。拉制过程中(on-draw process)的平均固化程度通常高于93％，并且可超过98％。同时，当在75℃或更高的温度下固化时，实现高转化(固化)水平所需的剂量通常低20％，这减少了需专用于UV灯的空间的量。

在一些实施方式中，有利的是，在形成经固化的一次和二次涂层18、22后，立即施涂三次油墨涂料56，即，在拉制出光纤时即进行施涂。用于形成经固化的一次和二次涂层18、22的相应的单体体系的固化是放热反应，因此，由于在固化的一次和二次涂层18、22的放热固化反应中所释放的热(-ΔH_rxn)，刚固化的一次和二次涂层18、22的温度在固化后保持有限时间的高温度。例如，在一次涂层18的聚合和固化的反应焓(ΔH_rxn)为-75焦耳/克(J/g)且二次涂层22的聚合和固化的反应焓为-100J/g的实施方式中，所产生的热将足以在涂覆和固化后将半径为125微米的玻璃波导加热30℃(例如，50℃至80℃)，假设一次涂层18的通常的外直径为190微米，并且二次涂层22的为242微米。在这样的实施方式中，由一次和二次涂层18、22的固化所产生的热向涂层表面提供了升高的温度，以用于施涂和形成经固化的三次油墨涂层26。玻璃波导和每个层18、22具有各自可考虑的热容，并且应理解，复合物层18、22不是瞬间达到热平衡的，而是当施涂和固化油墨涂料56以形成经固化的三次油墨涂层26时，它们理想地处于其各自最高的温度下。

按照惯例并且如本文所用，放热反应的反应热是负量，并在本文中表示为ΔH_rxn。从放热反应释放到周围的热对应于反应热的负数，即-ΔH_rxn。反应热越负(即，反应热越低)，从放热反应释放的热量越大。如上所述，从放热反应释放的热提供了用于加热光波导和/或任何的包围的涂料或经固化的涂层的能量。反应热在本文中被称为反应焓。

对用于制造经固化的一次和二次涂层18、22的一次和二次涂料40和48中的相应的单体、低聚物和/或聚合物体系的聚合和固化焓进行选择，以在施涂三次油墨涂料56之前，提供足以加热部分涂覆的光纤所需的期望的反应热(ΔH_rxn)。在一些方面中，用于形成经固化的一次涂层18的一次涂料40的反应热(ΔH_rxn)小于约-70J/g，小于约-80J/g，小于约-90J/g，小于约-100J/g，小于约-110J/g，小于约-125J/g，小于约-150J/g，小于约-175J/g，小于约-200J/g，或者小于约-225J/g。

在一些方面中，用于形成经固化的二次涂层22的二次涂料48的反应热(ΔH_rxn)小于约-70J/g，小于约-80J/g，小于约-90J/g，小于约-100J/g，小于约-110J/g，小于约-125J/g，小于约-150J/g，小于约-175J/g，小于约-200J/g，或者小于约-225J/g。

在一些方面中，用于形成经固化的油墨涂层26的油墨涂料56的反应热(ΔH_rxn)小于约-70J/g，小于约-80J/g，小于约-90J/g，小于约-100J/g，小于约-110J/g，小于约-125J/g，小于约-150J/g，小于约-175J/g，小于约-200J/g，或小于约-225J/g。

现在参考图3，其提供了拉制塔的示意图以列出用于施涂和固化一次涂层18、二次涂层22和三次油墨涂层26的一般过程条件。在拉制过程期间施涂固化的三次油墨涂层26得到的经固化的三次油墨涂层26的性质不同于在离线过程中单独施涂的油墨层的对应性质。可促使产生经固化的三次油墨涂层26的材料性质差异的一些工艺和固化参数包括：施涂油墨涂料56时的光纤的温度，固化强度和将三次油墨涂料56暴露于固化辐射的时间。在拉制期间所施加和固化的三次油墨涂料56的性质可影响光纤性能特征，例如，缠绕缺陷、用于带时的粘合性能等。

玻璃预制件30在炉34中被加热以拉制含有芯体和一个或多个包层的光波导14。玻璃预制件30通过牵引机62被拉制成光波导14，其中，波导14的直径通过第一测量装置测量，其可通过操纵牵引机62的速度和/或张力来调整直径。图4A提供了在图3的位置IV A处的光波导14的截面图。

光波导14接着通过第一施涂器装置38，在此处，施涂器染料适于将所需量的一次涂料40施涂到光波导14上。在一些方面中，一次涂料40作为粘性树脂在第一施涂器装置38中被施涂。涂覆有一次涂料40的光波导14接着通过第一固化装置42。第一固化装置42包括适于对一次涂料40的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或发光二极管(LED)(例如UV LED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。图4B提供了涂覆有经固化的一次涂层18的光波导14的截面图，其对应于图3中的位置IV B。

光波导14和经固化的一次涂层18接着通过第二施涂器装置46，在此处，第二施涂器染料适于将所需量的二次涂料48施涂到经固化的一次涂层18上。在一些方面中，二次涂料48作为第二粘性树脂在第二施涂器装置46中被施涂。涂覆有经固化的一次涂层18和二次涂料48的光波导14接着通过第二固化装置50。第二固化装置50可以包括适于对二次涂料48的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或LED(例如UV LED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。图4C提供了涂覆有经固化的一次涂层18和经固化的二次涂层22的光波导14的截面图，其对应于图3中的位置IV C。

具有经固化的一次涂层18和经固化的二次涂层22的光波导14接着通过第三施涂器装置54或油墨施涂装置54，在此处，第三施涂器染料适于将所需量的三次油墨涂料56施涂到经固化的二次涂层22上。在一些方面中，三次油墨涂料56作为第三粘性树脂在第三施涂器装置54中被施涂。涂覆有经固化的一次和二次涂层18、22以及三次油墨涂料56的光波导14接着通过第三固化装置58。第三固化装置58可以包括适于对三次油墨涂料56的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或LED(例如UV LED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。图4D提供了涂覆有经固化的一次涂层18、经固化的二次涂层22和经固化的三次油墨涂层26的光波导14的截面图，其对应于图3中的位置IV D。

现在参考图5，并且继续参考图1-4D，其提供了用于制造光纤10的方法200的一个实施方式。方法200可以开始于步骤204，其包括拉制光波导14。玻璃预制件30在炉34中被加热以拉制含有芯体和一个或多个包层的光波导14。

接着是步骤208：施涂一次涂料40以包围和/或覆盖光波导14。光波导14通过第一施涂器装置38，在此处，施涂器染料将所需量的一次涂料40施涂到光波导14上。

接着是步骤212：固化一次涂料40以形成经固化的一次涂层18。第一固化装置42包括适于对一次涂料40的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或LED(例如UVLED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。对用作用于制造经固化的一次涂层18的一次涂料40的相应的单体、低聚物和/或聚合物体系的聚合和固化焓进行选择，以在施涂二次涂料48和/或三次油墨涂料56之前，提供所需的反应热(-ΔH_rxn)来将光波导14和经固化的一次涂层18加热到所需温度。

接着是步骤216：施涂二次涂料48以包围和/或覆盖经固化的一次涂层18。使具有一次涂层18的光波导14通过第二施涂器装置46，在此处，施涂器染料将所需量的二次涂料48施涂到经固化的一次涂层18上。

接着是步骤220：固化二次涂料48以形成经固化的二次涂层22。第二固化装置50可以包括适于对二次涂料48的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或LED(例如UV LED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。对用作用于制造经固化的二次涂层22的二次涂料48的相应的单体、低聚物和/或聚合物体系的聚合和固化焓进行选择，以在施涂三次油墨涂料56之前，提供所需的反应热(-ΔH_rxn)来将光波导14、经固化的一次涂层18和经固化的二次涂层22加热到所需温度。

接着是步骤224：施涂三次油墨涂料56的层以包围和/或覆盖经固化的二次涂层22。使具有经固化的一次和二次涂层18、22的光波导14通过第三施涂器装置54，在此处，施涂器染料将所需量的三次油墨涂料56施涂到经固化的二次涂层22上。

接着是步骤228：固化三次油墨涂料56以形成经固化的三次油墨涂层26。第三固化装置58可以包括适于对三次油墨涂料56的固化起作用的一个或多个固化灯(例如，UV固化灯)或LED(例如UV LED)。固化的程度和动力学至少部分受所述一个或多个固化灯或LED所照射的功率和/或光纤拉制速度控制。对用作用于制造经固化的三次油墨涂层26的三次油墨涂料56的相应的单体、低聚物和/或聚合物体系的聚合和固化焓进行选择，以在形成经固化的三次油墨涂层26期间，提供所需的反应热(-ΔH_rxn)来将三次油墨涂料56加热到所需温度。

一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料的固化辐射波长是红外、可见或紫外。代表性的波长包括在250nm–1000nm的范围内，或在250nm–700nm的范围内，或在250nm–450nm的范围内，或在275nm–425nm的范围内，或在300nm–400nm的范围内，或在320nm–390nm的范围内，或在330nm–380nm的范围内，或在340nm–370nm的范围内的波长。固化可利用一些光源来实现，所述光源包括灯源(例如Hg灯)、LED源(例如UVLED、可见LED或红外LED)或激光源。

在连续的光纤制造过程中，由经加热的预制件拉制玻璃光纤并将其尺寸调整到目标直径(通常是125mm)。然后冷却玻璃光纤并将其引导到涂覆系统，所述涂覆系统将液体一次涂料组合物施涂于玻璃光纤。在将液体一次涂料组合物施涂于玻璃光纤后，有两种可行的工艺选择。在一个工艺选择(湿对干工艺)中，固化液体一次涂料组合物以形成经固化的一次涂层，将液体二次涂料组合物施涂于经固化的一次涂层，并且固化液体二次涂料组合物以形成经固化的二次涂层。在第二工艺选择(湿对湿工艺)中，将液体二次涂料组合物施涂于液体一次涂料组合物，并且同时固化这两种液体涂料组合物以提供经固化的一次和二次涂层。在光纤离开涂覆系统后，收集光纤并室温储存光纤。光纤的收集通常涉及将光纤缠绕在卷轴上并储存卷轴。

可在共同的连续制造工艺中施涂和固化一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料。或者，在共同的连续制造工艺中施涂和固化一次涂料和二次涂料，收集经涂覆的光纤，并且在单独的离线工艺中施涂和固化三次油墨涂料以形成三次油墨涂层。

一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料各自可利用上文任何波长和任何光源来固化。可使用相同的波长或光源来固化一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料中的每一者，或者可使用不同的波长和/或不同的光源来固化一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料。一次涂料、二次涂料和三次油墨涂料的固化可利用单个波长或两个或更多个波长的组合来实现。

应理解，阐述和教导前述光纤10的描述可以任何组合来使用，这些描述同样可很好地适用于制造光纤10的方法200。

本文中的本公开的实施方式和公开内容的使用相对于制造光纤10的现有技术或者用于向光纤10添加三次油墨层的技术来说，可以提供多个优点。第一，其提供了在拉制期间形成的有效、高性能的经固化的三次油墨层26。第二，当在拉制期间进行的由固化过程热缠绕时，可减少经固化的二次涂层22的缠绕缺陷或变形。第三，其在带状缆中提供了优良的光纤粘合/拔出性能。第四，在高温下更快的反应速率意味着在特定的拉制速度下需要更少的UV灯来固化三次油墨涂料56，因此，在给定高度的拉制塔上可以更快的速度拉制光纤10。第五，经固化的三次油墨涂层26的物理性质，尤其是增加的油墨玻璃化转变温度(T_g-油墨)，使经固化的三次油墨涂层26得到了改进的处理特征，例如，平滑性，以及更高的固化程度。最后，三次油墨涂料56可以不那么容易受周围环境中的氧气抑制，因为高温(例如，高于75℃)下的固化的反应速率相对于氧气扩散的速率变得加速了。

下面将详细说明本公开的代表性实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

实施例

材料和方法

描述了薄膜形式并且位于光纤样品上的经固化的油墨涂层的性质。经固化的油墨涂层由红色和蓝色油墨涂料制造。油墨涂料的组成列于表1。量以重量百分比(重量％)示出。

表1

Miramer 210(单体)是双酚A二丙烯酸酯[美源特种化学公司(Miwon SpecialtyChemical Co.)]。Miramer M240(单体)是乙氧基化(4)双酚A二丙烯酸酯(美源特种化学品公司)。NVC(单体)是N-乙烯基己内酰胺[奥德里奇公司(Aldrich)]。Firstcure TPO(光引发剂)是(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦[雅宝集团(Albemarle Corp.)]。Irgacure184(光引发剂)是1-羟基环己基-苯基酮[巴斯夫公司(BASF)]。Uvitex OB(光学增亮剂)是2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)(巴斯夫公司)。Irganox 1035(抗氧化剂)是硫代二亚乙基双(3,5-二叔丁基)-4-羟基氢化肉桂酸酯(巴斯夫公司)，Tegorad 2250(增滑剂)是有机硅聚醚丙烯酸酯化合物[赢创工业公司(Evonik Industries)]。9W892、9S1875和9R925是专有配制的着色剂(Penn Color公司)。

对于油墨涂层，使用由光纤样品或膜样品制备的去光纤管的样品来测量原位模量。将0.0055英寸的米勒(MILLER)开剥器从光纤样品的端部向下夹约1英寸。将光纤样品的该一英寸区域浸没到液氮流中并保持3秒。然后取出光纤样品并迅速剥开。接着检查光纤样品的剥开端。使用Rheometrics DMTA IV仪器以11mm的样品标距长度运行样品，以获得涂层的原位模量。确定宽度、厚度和长度并作为输入提供给仪器的操作软件。安装样品并在环境温度(21℃)下使用时间扫描程序运行样品，其使用以下参数：频率：1Rad/sec(弧度/秒)；应变：0.3％；总时间＝120秒；每次测量的时间＝1秒；初始静态力＝15.0g；静态力比动态力大10.0％。一旦完成，则平均最后的五个E’(储能模量)数据点。

实施例1-3

下表2提供了使用蓝色油墨涂料的厚度为约38微米的经固化的油墨膜的实施例。这些提供的膜在温度(T_膜)下被施涂，所述温度(T_膜)对应于拉制时进入油墨施涂器时二次涂层所经历的温度(T_二次)，接着使用不同的带速度，在室温下固化。还提供了固化程度与蓝色油墨膜的固化程度相似的光纤蓝色油墨层的带粘合性能。在其上施涂/固化有经固化的蓝色油墨层的所提供的光纤实施例中，提供关于带粘合性能的后续评估。计算实施例1-3中的膜温度(T_膜)为约105℃。

表2

现在参考图6，其提供了表2所列的实施例1-3的模量和Tan(δ)测量值。Tan(δ)图中的峰值或最高温度值对应于相应的经固化的蓝色油墨膜的玻璃化转变温度T_g-油墨。

实施例4-7

下表3A和3B提供了使用红色油墨涂料的厚度为约38微米的经固化的油墨膜的实施例。在经固化的二次涂层的温度(T_二次)下施涂膜，然后使用通过固化设备的不同带速度，在室温或100℃下固化。计算各自的经固化的油墨膜的固化程度和玻璃化转变温度(T_g-油墨)。还提供了固化程度与红色油墨膜的固化程度相似的光纤红色油墨层的带粘合性能。在其上施涂/固化有经固化的红色油墨层的所提供的光纤实施例中，提供关于带粘合性能的后续评估。计算实施例4-7中的经固化的二次涂层的温度(T_二次)为约105℃。

表3A

表3B

现在参考图7，其提供了表2所列的实施例4-7的模量和Tan(δ)测量值。Tan(δ)图中的峰值或最高温度值对应于相应的经固化的红色油墨膜的玻璃化转变温度T_g-油墨。该图支持以下结论：在相同的固化强度下，在更高温度下固化得到玻璃化转变温度显著更高的膜。

仍然参考图7，该图表绘制了在室温或100℃下，在氮气(N₂)中或在空气中固化的经固化的红色油墨膜的储能模量(E’)和损耗模量(E”)。存在于大气中的三线态氧是双自由基分子，因为其具有两个未配对电子。由于三线态氧的双自由基性质，其可用作固化反应的自由基终止剂或猝灭剂，因为其在油墨层材料的固化反应中可与固化灯或LED所产生的自由基反应。三线态氧产生的结果是在固化期间发生自由基聚合的引发和/或增长延迟，并且可降低固化的程度。由于当暴露于空气时，所得的经固化的红色油墨膜的性质仅有小的差异，因此反应(固化)时，氧似乎仅渗透到红色油墨层材料中几十微米。或者，当红色油墨膜的反应(固化)温度升高时，红色油墨膜的性质发生了极大改变。如实施例4-7中所提供的，当在23℃下测量模量值时，在100℃下反应的经固化的红色油墨膜的储能模量比室温下反应的对应的经固化的红色油墨膜的储能模量大约20％。然而，当在50℃下测量模量值时，在100℃下制备的经固化的红色油墨膜的储能模量比在23℃下制备的对应的经固化的红色油墨膜的储能模量高10倍。实施例6-7中提供的增加的储能模量值是当在更高温度下固化红色油墨层材料时，经固化的红色油墨层涂料实现的显著更高的玻璃化转变温度所带来的结果。

如本文所提供的，实施例1-7提供的数据证明，当使用相同的固化条件时，在更高温度下固化油墨层材料时，经固化的油墨膜的玻璃化转变温度(T_g-油墨)显著更高。另外，观察到当在进入油墨施涂器时的二次涂层温度(T_二次)小于(T_g-油墨+20℃)下施涂油墨层材料时，带粘合性能增加或改进。类似地，观察到当在进入油墨施涂器时的二次涂层温度(T_二次)高于(T_g-油墨+40℃)下施涂油墨层材料时，带矩阵中的光纤上的油墨层的性能降低或下降。