DE60202991T2

DE60202991T2 - Harzzusammensetzung zur Beschichtung von optischem Glasfaser, beschichtete optische Faser, und dieses verwendende faseroptische Kabel

Info

Publication number: DE60202991T2
Application number: DE60202991T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Suita-shi Takemura; Akihiro Ageo-shi Iwamoto; Osamu Ageo-shi Saitou
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: CN100351333C; CN1428386A; DE60202991D1; US6850682B2; EP1323784A1; US20030138231A1; EP1323784B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser, die eine ausgezeichnete schnelle Härtbarkeit und eine ausgezeichnete Lagerungsstabilität aufweist.
2. BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDES DER TECHNIK
Optische Faserkabel sind zur praktischen Verwendung als ein Hochkapazitätsmedium zur Informationsübertragung eingesetzt worden, wobei optische Faserkabel-verwendende Breitwand-Netzwerke gerade aufgebaut werden. Optische Fasern werden grob wie folgt qualifiziert: In solche mit einer doppelschichtigen überzogenen Struktur, die ein Wellenleiterglas und primäre und sekundäre Überzugsschichten aus einem durch Strahlung (beispielsweise Ultraviolettlicht) härtbaren Harz (nachfolgend als eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser bezeichnet), die auf das Wellenleiterglas aufgebracht ist bzw. sind, umfasst, und solche mit einer überzogenen Einschichtstruktur, die ein Wellenleiterglas und eine einzelne Überzugsschicht umfassen, die auf das Wellenleiterglas aufgebracht ist. Eine derartige, mit der Überzugsschicht versehene, optische Faser wird als eine beschichtete optische Faser bezeichnet, die manchmal zum Zwecke der Kennzeichnung an der äußersten Schicht mit einer Farbschicht versehen wird, was eine gefärbte beschichtete optische Faser ergibt. Darüber hinaus können die optischen Fasern eine einheitliche Struktur aufweisen, die durch Anordnen einer Vielzahl beschichteter optischer Fasern oder gefärbter beschichteter optischer Fasern in Form von konzentrischen Kreisen oder Ebenen und ihrem Zusammenschließen unter Verwendung einer Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser erhalten worden ist. Diese einheitliche Struktur ist zur Verwirklichung einer hohen optischen Faserdichte nützlich und heutzutage bei optischen Faserkabeln üblich.
Verschiedene Charakteristika, z.B. Hochgeschwindigkeitsverarbeitbarkeit oder Haltbarkeit und mechanische Festigkeit, eines Films nach dem Härten, sind für die Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser erforderlich, die als ein primäres Beschichtungsmaterial, ein sekundäres Beschichtungsmaterial und ein Material zur Bildung einer optischen Fasereinheit eingesetzt werden soll. Unter diesen Charakteristika sind Schnellhärtbarkeit und Lagerungsstabilität als Charakteristika der Zusammensetzung vor dem Härten wichtig. Insbesondere lauten geforderte Charakteristika wie folgt:
(1) Schnellhärtbarkeit
Die Harzzusammensetzung soll sogar bei einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung (niedrige Lichtenergiedosis) bei einer Geschwindigkeit von oder über mehreren hundert Metern/Minute oder mehreren tausend Metern/Minute in ausreichendem Maße gehärtet werden um einen gehärteten Gegenstand mit einem Young'schen Modul zu erhalten, der zur Verwendung in der optischen Faser geeignet ist.
(2) Lagerungsstabilität
Die Harzzusammensetzung soll weder eine Erhöhung der Viskosität, noch eine Abscheidung von Feststoffen während der Lagerung über einen langen Zeitraum oder der Lagerung bei einer hohen Temperatur bewirken und kann problemlos sogar nach Lagerung unter diesen Bedingungen zum Beschichten eingesetzt werden.
Andere Charakteristika sind wie folgt:
(3) Hochgeschwindigkeitsverarbeitbarkeit
Die Harzzusammensetzung soll gleichmäßig auf die Oberfläche einer beschichteten optischen Faser, sogar bei Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, aufgeschichtet werden.
(4) Haltbarkeit
Die Harzzusammensetzung soll keine Änderung in den Übertragungscharakteristika und den mechanischen Charakteristika einer optischen Fasereinheit bewirken, wenn sie verschiedenen Umgebungen über einen langen Zeitraum ausgesetzt ist, und zeigt auf diese Weise eine gute Haltbarkeit.
(5) Temperaturcharakteristika
Die Harzzusammensetzung soll keine Änderung der Transmissionscharakteristika bzw. Übertragungscharakteristika und der mechanischen Charakteristika einer optischen Fasereinheit bewirken, sogar wenn diese einer Betriebstemperatur innerhalb eines weiten Bereichs ausgesetzt ist, und zeigt auf diese Weise gute Temperaturcharakteristika.
(6) Zähigkeit
Die Harzzusammensetzung soll eine gute Balance zwischen Young'schem Modul, Dehnung und Bruchfestigkeit aufweisen um sogar bei rauer Behandlung nicht beschädigt zu werden.
(7) Wasserfestigkeit
Die Harzzusammensetzung soll keine Verschlechterung der Übertragungscharakteristika über einen langen Zeitraum bewirken, sogar wenn eine Kabelummantelung zufällig gebrochen wird, nachdem das optische Faserkabel verlegt worden ist, was zu einem Eindringen von Wasser in das Kabel führt.
Im zum Zwecke der Verbesserung der Schnellhärtbarkeit oder der Lagerungsstabilität vorgeschlagenen Stand der Technik beinhaltet der zum Zwecke der Erzielung einer Schnellhärtbarkeit vorgeschlagene Stand der Technik die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 1-190712, die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 2-248470, die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 2-34620 und die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 2-64510. Bei der in diesen Dokumenten des Standes der Technik beschriebenen Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser ist jedoch nicht nur die Schnellhärtbarkeit unzureichend, sondern auch die Lagerungsstabilität ist nicht zufriedenstellend. Ebenso offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 62-215663 eine Technik, die eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser betrifft, die mit einem Schwefelantioxidans zum Zwecke des Erzielens einer zufriedenstellenden Stabilität eines Beschichtungsfilms über einen Zeitraum nach dem Härten vermischt wird. Ebenso beschreibt die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2001-199748 eine Technik, die eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser betrifft, wobei eine radikalisch polymerisierbare Polyurethanverbindung mit einer speziellen Struktur eingesetzt wird, und sie offenbart auch eine Technik zur Verbesserung der Schnellhärtbarkeit und der Lagerungsstabilität. Mit den in diesen Patentanmeldungen beschriebenen Techniken ist jedoch keine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser erhalten worden, die dazu in der Lage ist, der Schnellhärtbarkeit und der Lagerungsstabilität der Zusammensetzung vor dem Härten auf gegenwärtig gefordertem technischen Niveau in ausreichender Weise zu genügen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Harzzusammensetzung für eine optische Faser, die sogar beim Hochgeschwindigkeitsverarbeiten (niedrige Lichtenergiedosis) bei einer Geschwindigkeit von oder über mehreren hundert Metern/Minute oder mehreren tausend Metern/Minute in ausreichendem Maße gehärtet werden kann um einen gehärteten Gegenstand mit einem Young'schen Modul, der zur Verwendung in einer optischen Faser geeignet ist, zu erhalten, und ebenso weder eine Erhöhung der Viskosität noch eine Abscheidung von Feststoffen während der Lagerung über einen langen Zeitraum oder der Lagerung bei einer hohen Temperatur bewirkt und problemlos sogar nach Lagerung unter diesen Bedingungen aufgeschichtet werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer beschichteten optischen Faser, die mit einem gehärteten Beschichtungsfilm der Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser überzogen worden ist, die die oben genannte Aufgabe erfüllt, und in der Bereitstellung einer optischen Fasereinheit.
Unter diesen Umständen haben die benannten Erfinder intensive Studien durchgeführt um die voranstehend genannten Aufgaben zu erzielen, und somit haben sie die folgenden Erfindungen vollendet.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser zur Verfügung, die eine radikalisch polymerisierbare Verbindung (A), einen Photopolymerisationsinitiator (B), ein Sulfid (C) und ein organisches Amin (D) umfasst, wobei das Sulfid (C) eine Verbindung der folgenden Formel 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist: R₁-S-R₁ (Formel 1) R₂OCOCH₂CH₂-S-CH₂CH₂COOR₂ (Formel 2) (R₃-SCH₂CH₂COOCH₂)₄C (Formel 3) HOCH₂CH₂S-R₄-SCH₂CH₂OH (Formel 4)
(Formel 5) R₈-SCH₂CH₂COOR₉ (Formel 6)worin R₁ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe steht, die mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen oder einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, R₂, R₃, R₅, R₆, R₇, R₈ und R₉ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen, und R₄ für eine Alkylengruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylengruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen steht, und das organische Amin (D) ein gehindertes Amin mit einer Gruppe der folgenden Formel 7 ist:
(Formel 7) worin R₁₀ für ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, R₁₁ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, und m und n jeweils unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 2 stehen und die Summe aus m und n 1 bis 3 beträgt.
Die genannten Erfinder haben gefunden, dass die Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser, die das Sulfid (C) enthält, in ausreichendem Maße sogar beim Verarbeiten unter den Bedingungen einer hohen Geschwindigkeit von oder über mehreren hundert Metern/Minute oder mehreren tausend Metern/Minute, nämlich einer geringen Lichtenergiedosis, gehärtet wird um einen gehärteten Gegenstand mit dem erwarteten Young'schen Modul zu erhalten. Jedoch war es durch alleinige Zugabe des Sulfids unmöglich, eine derartige Schwierigkeit, wie eine Erhöhung der Viskosität, die durch die Harzzusammensetzung verursacht wird, und die Abscheidung von Feststoffen während der Lagerung über einen langen Zeitraum oder der Lagerung bei einer hohen Tem peratur zu überwinden. Die benannten Erfinder haben Studien zur Verbesserung der Lagerungsstabilität unter Ausnutzung der schnellen Härtbarkeit des Sulfids (C) durchgeführt und einen synergistischen Effekt gefunden, durch den eine ausreichende Lagerungsstabilität und eine Verbesserung der Schnellhärtbarkeit unter den Bedingungen einer niedrigen Lichtenergiedosis durch Zugabe des organischen Amins (D) mit einer Gruppe der Formel 7 zusätzlich zum Sulfid (C) zu erzielen, und sie haben somit die vorliegende Erfindung vervollständigt. Die Kombination einer oder mehrerer Verbindungen, ausgewählt aus den Sulfiden (C) der Formeln 1 bis 6, und dem organischen Amin (D) mit einer Gruppe der Formel 7 fungiert als ein Schnellhärtungsbeschleuniger der Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser.
Eine Schnellhärtbarkeit der Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser kann als eine Kennzahl zum Vergleich des Young'schen Moduls des gehärteten Gegenstands im Falle der geringen Lichtenergiedosis zum Young'schen Modul bei Bestrahlung mit Lichtenergie bei einer ausreichenden Dosis angenommen werden. In der vorliegenden Erfindung wird als Kennzahl im Falle der Untersuchung der Schnellhärtbarkeit der Harzzusammensetzung ein Verhältnis des Young'schen Moduls (E_L) im Fall der Bestrahlung mit Lichtenergie in einer Dosis von 0,025 J/cm² unter Verwendung einer Metallhalogenidlampe zum Young'schen Modul (E_H) im Falle des Bestrahlens mit Lichtenergie in einer Dosis von 0,5 J/cm², ((E_L/E_H) × 100) (%), verwendet; d.h., nimmt der Wert von ((E_L/E_H) × 100) zu, wird es möglich, den erwarteten Young'schen Modul mit einer geringeren Lichtenergiedosis zu erzielen. Ein kleiner Wert zeigt an, dass die Zusammensetzung noch nicht in ausreichendem Maße gehärtet worden ist und der erwartete Young'sche Modul somit nicht erzielt worden ist. Da die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser einen großen Wert von ((E_L/E_H) × 100) aufweist, ist es möglich, einen gehärteten Gegenstand mit dem erwarteten Young'schen Modul bei einer geringeren Lichtenergiedosis zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser erhalten werden, die eine ausgezeichnete Schnellhärtbarkeit und eine ausgezeichnete Lagerungsstabilität besitzt. Ebenso können eine beschichtete optische Faser und eine optische Fasereinheit durch Verwendung der Harzzusammensetzung unter Hochgeschwindigkeits-Beschichtungsbedingungen in stabiler Weise hergestellt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete, radikalisch polymerisierbare Verbindung (A) ist eine Verbindung mit einer polymerisierbaren ungesättigten Gruppe, z.B. einer Vinylgruppe, einer Acrylgruppe oder einer Methacrylgruppe, am Terminus und schließt ein radikalisch polymerisierbares Oligomer (A1) mit einem relativ hohen Molekulargewicht und ein radikalisch polymerisierbares Oligomer (A2) mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht ein. Als radikalisch polymerisierbares Oligomer (A1) kann ein herkömmlicherweise bekanntes, radikalisch polymerisierbares Oligomer eingesetzt werden, und Beispiele dafür schließen ein Urethanacrylat, das aus einem Polyol (a1), einem Polyisocyanat (a2) und einer Verbindung (a3) mit einer polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe und einer Hydroxylgruppe im gleichen Molekül synthetisiert worden ist, ein Epoxyharz als ein Reaktionsprodukt aus einer Glycidyletherverbindung und Carbonsäuren mit einer polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe, z.B. (Meth)acrylsäure und Vinylether, ein. In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise diese Verbindungen eingesetzt.
Beispiele des Polyols (a1) schließen ein Polyesterpolyol, das durch Polykondensation einer mehrwertigen Säure und eines mehrwertigen Alkohols erhalten worden ist; ein Polyesterpolyol, das durch Ringöffnungspolymerisation aus Lactonen, z.B. ε-Caprolacton und γ-Valerolacton, erhalten worden ist; ein Polyetherpolyol als ein Polymer aus einem Alkylenoxid, z.B. Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid, oder einem cyclischen Ether, z.B. Tetrahydrofuran oder Alkyl-substituiertes Tetrahydrofuran, oder einem Copolymer aus zwei oder mehr Polymeren; Polybutadienpolyol; hydriertes Polybutadienpolyol; und Polycarbonatdiol, ein.
Beispiele des Polyisocyanats (a2) schließen Polyisocyanate, z.B. Toluoldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, hydriertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Xylylendiisocyanat, hydriertes Xylylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, Tolidindiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, trans-Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Lysindiisocyanat, Tetramethylxyloldiisocyanat, Lysinestertriisocyanat, 1,6,11-Undecantriisocyanat, 1,8-Diisocyanat-4-isocyanatmethyloctan, 1,3,6-Hexamethylentriisocyanat, Bicycloheptantriisocyanat, Trimethylhexamethylendiisocyanat und Norbornendiisocyanat, ein.
Beispiele der Verbindung (a3) mit einer polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe und einer Hydroxylgruppe im selben Molekül schließen 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropyl(meth)acrylat, 2-(Meth)acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphthalsäure, Pentaerythrittri(meth)acrylat, 3-Acryloyloxyglycerinmono(meth)acrylat, 2-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-1-(meth)acryloxy-3-(meth)acryloxypropan, Glycerindi(meth)acrylat, Polypropylenglykolmono(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat, Poly-ε-caprolactonmono(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat und ε-Caprolactonmono(meth)acrylat, ein.
Als Verbindung (a3) ist ebenso ein Isocyanursäure-Derivat mit einer polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe und einer Hydroxylgruppe im gleichen Molekül geeignet. Beispielsweise werden als Isocyanursäure-Derivat allgemein diejenigen eingesetzt, die durch Zugabe von Lactonen, z.B. von γ-Butyrolacton, γ-Valerolacton, δ-Valerolacton, ε-Caprolacton, D-Glucono-1,4-lacton, 1,10-Phenanthrencarbolacton, 4-Penten-5-olid und 12-Dodecanolid, einem Alkylenoxid, z.B. Ethylenoxid oder Propylenoxid, oder einem cyclischen Ether, z.B. Tetrahydrofuran, zu Isocyanursäure und Umsetzen des Reaktionsprodukts mit einer Carboxylverbindung mit einer polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe, z.B. (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylsäureestern, in einem äquivalenten Verhältnis, das es ermöglicht, dass die resultierenden Hydroxylgruppen in einer Menge von 1 mol oder mehr erhalten bleiben, mittels einer Dehydratisierungskondensation oder einer Umesterungsreaktion erhalten worden sind.
Das Epoxyacrylat ist vorzugsweise ein Reaktionsprodukt eines Glycidylethers eines Polyols mit einem aromatischen Ring, z.B. Bisphenole, wie Bisphenol A, Bisphenol S und Bisphenol F, sowie ein Phenolharz, und (Meth)acrylsäure.
Unter diesen ist ein radikalisch polymerisierbares Oligomer mit einem Polyetherpolyol als ein Gerüst aufgrund seiner guten Schnellhärtbarkeit und seiner guten Hochgeschwindigkeitsverarbeitbarkeit bevorzugt. Ebenso bevorzugt ist ein Urethanacrylat, das ein Epoxyacrylat als Polyol verwendet.
Als radikalisch polymerisierbares Monomer (A2) können in der vorliegenden Erfindung gewöhnlicherweise Bekannte eingesetzt werden. Diese beinhalten beispielsweise eine Verbindung mit einer derartigen Struktur, dass (Meth)acrylsäure an eine Verbindung mit einer Hydroxylgruppe durch eine Umesterungsreaktion gebunden wird. Spezielle Beispiele dafür beinhalten radikalisch polymerisierbare Monomere, wie Methoxyethylenglykol(meth)acrylat, methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Nonylphenoxyethyl(meth)acrylat, Nonylphenoxypolyethylen(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, Phenoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, β-(Meth)acryloyloxypropylhydrogensuccinat, Butoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Alkyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropyl(meth)acrylat, 2-(Meth)acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphthalsäure, 3-Acryloyloxyglycerinmono(meth)acrylat, 2-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-1-(meth)acryloxy-3-(meth)acryloxypropan, Polypropylenglykolmono(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat, Poly-ε-caprolactonmono(meth)acrylat, Dialkylaminoethyl(meth)acrylat, Glycidyl(meth)acrylat, Trifluorethyl(meth)acrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyloxyalkyl(meth)acrylat, Dicyclopentanyl(meth)acrylat, Tricyclodecanyl(meth)acrylat, Tricyclodecanyloxyethyl(meth)acrylat, Isobornyloxyethyl(meth)acrylat, N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Morpholin(meth)acrylat und N-Vinylcaprolactam.
Ebenso werden difunktionelle radikalisch polymerisierbare Monomere, wie das Di(meth)acrylat von 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3-hydroxypropionat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Propylenglykoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Glycerindi(meth)acrylat, Neopentylglykoldi(meth)acrylat, das Di(meth)acrylat von Hydroxypivalinsäureneopentylglykol, das Di(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Bisphenol A, das Di(meth)acrylat des Propylenoxidaddukts von Bisphenol A, 2,2'-Di(hydroxypropoxyphenyl)propandi(meth)acrylat, Tricyclodecandimethyloldi(meth)acrylat, das Di(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Bisphenol F, das Di(meth)acrylat des Propylen oxidaddukts von Bisphenol F, 3,9-Bis-(1,1-dimethyl-2-hydroxyethyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecandiacrylat und 5-Ethyl-2-(2-hydroxy-1,1-dimethylethyl)-5-(hydroxymethyl)-1,3-dioxandiacrylat, aufgeführt.
Darüber hinaus können polyfunktionelle radikalisch polymerisierbare Monomere aufgeführt werden, z.B. Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat, Dipentaerythrithexa(meth)acrylat, Tetramethylolmethantri(meth)acrylat, Tetramethylolmethantetra(meth)acrylat, das Tri(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Trimethylolpropan, das Tri(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Pentaerythrit, das Tetra(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Pentaerythrit, das Hexa(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Dipentaerythrit, das Tri(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Tetramethylolmethan, das Tetra(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Tetramethylolmethan, das Tri(meth)acrylat von Tris-(2-hydroxyethyl)isocyanurat, das Tri(meth)acrylat von Trimellitsäure, Triallyltrimellitsäure und Triallylisocyanurat.
Unter diesen sind das Di(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Bisphenol A, das Di(meth)acrylat des Propylenoxidaddukts von Bisphenol A, das Di(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Bisphenol F, das Di(meth)acrylat des Propylenoxidaddukts von Bisphenol F, das Diacrylat von 3,9-Bis-(1,1-dimethyl-2-hydroxyethyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecan und das Diacrylat von 5-Ethyl-2-(2-hydroxy-1,1-dimethylethyl)-5-(hydroxymethyl)-1,3-dioxan bevorzugt. Diejenigen mit zwei oder mehr cyclischen Strukturen, die direkt verbunden sind oder durch ein Kohlenstoffatom verbunden sind, z.B. das Di(meth)acrylat des Ethylenoxidaddukts von Bisphenol A und das Di(meth)acrylat des Propylenoxidaddukts von Bisphenol A mit einem Molekulargewicht von 200 bis 800, sind aufgrund ihrer ausgezeichneten Wasserfestigkeit, ihrer ausgezeichneten Schnellhärtbarkeit und ihrer ausgezeichneten Hochgeschwindigkeitsverarbeitbarkeit besonders bevorzugt.
In ähnlicher Weise sind Verbindungen, in denen eine cyclische Struktur und/oder eine Amidbindung und eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe durch 0 bis 4 Atome verbunden sind, beispielsweise Dicyclopentanyl(meth)acrylat, Tricyclodecanyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, N-Vinyl-2-pyrrolidon, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Morpholin(meth)acrylat, N-Vinylcaprolactam, Vinylcarbazol, N-Vinylformamid und N-Vinylacetamid, aufgrund ihrer ausgezeichneten Hochgeschwindigkeitsverarbeitbarkeit und ihrer ausgezeichneten Schnellhärtbarkeit bevorzugt.
Die radikalisch polymerisierbare Verbindung (A) wird vorzugsweise in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 80 bis 88 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Harzzusammensetzung der optischen Faser, eingesetzt. Wenn die Menge innerhalb des voranstehend genannten Bereichs liegt, besitzt die resultierende Zusammensetzung eine gute Schnellhärtbarkeit.
Als Photopolymerisationsinitiator (B) kann in der vorliegenden Erfindung ein allgemein bekannter Photopolymerisationsinitiator eingesetzt werden, und Beispiele dafür schließen die Folgenden ein:

(B1) Alkoxyacetophenon, Benzyldimethylketal, Benzophenon und ein Benzophenon-Derivat, Alkylbenzoylbenzoat, Benzyl und ein Benzyl-Derivat, Benzoin und ein Benzoin-Derivat, Benzoinalkylether, 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon oder 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on;
(B2) ein Photopolymerisationsinitiator mit einem Schwefelatom im Molekül, z.B. Thioxanthon oder ein Thioxanthon-Derivat;
(B3) ein Photopolymerisationsinitiator mit einem Schwefelatom und einem Stickstoffatom im Molekül, z.B. 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanon-1;
(B4) ein Photopolymerisationsinitiator mit einem Stickstoffatom im Molekül, z.B.
(B4-1) 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanon-1,
(B4-2) 3,6-Bis(2-methyl-2-morpholinopropionyl)-9-n-octylcarbazol, oder
(B4-3) Bis(4-dialkylaminophenyl)keton, 4-Dimethylaminobenzoesäure, 4-Dimethylaminobenzoatester;
(B5) ein Photopolymerisationsinitiator mit einem Phosphoratom im Molekül, z.B.
(B5-1) 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid,
(B5-2) 2,4,6-Trimethylbenzoylethoxyphenylphosphinoxid,
(B5-3) Bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid, oder
(B5-4) Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid.

Vorzugsweise werden unter den voranstehend genannten Verbindungen in der vorliegenden Erfindung als Photopolymerisationsinitiator ein, zwei oder mehr Photopolymerisationsinitiatoren eingesetzt, die aus der Gruppe, bestehend aus einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Phosphoratom im Molekül, einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Stickstoffatom im Molekül und einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Schwefelatom im Molekül, ausgewählt sind. Speziell sind unter den obigen Verbindungen die Verbindungen (B2), (B3), (B4-1), (B4-2) und (B5) stärker bevorzugt.
Unter den Photopolymerisationsinitiatoren, die kein Phosphoratom, Stickstoffatom oder Schwefelatom im Molekül enthalten, sind 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on Photopolymerisationsinitiatoren, die in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingesetzt werden.
Zwei oder mehr oben aufgeführte Photopolymerisationsinitiatoren werden vorzugsweise in Kombination eingesetzt. Dadurch wird die Schnellhärtbarkeit verbessert.
Der Photopolymerisationsinitiator (B) wird vorzugsweise in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 0,001 bis 15 Gew.-%, und stärker bevorzugt von 0,5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Harzzusammensetzung der optischen Fasern, eingesetzt. Dadurch wird die schnelle Härtbarkeit verbessert.
Das in der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser eingesetzte Sulfid (C) ist eine Verbindung, die durch eine der obigen Formeln 1 bis 6 dargestellt wird, und es ist eine Verbindung, die keine Gruppen im Molekül enthält, die die schnelle Härtbarkeit nachteilig beeinträchtigt, z.B. eine gehinderte Phenolstruktur, Polysulfidstruktur oder Thiolgruppe (-SH). Verbindungen mit beliebiger Struktur können eingesetzt werden, solange sie Verbindungen der obigen Formeln 1 bis 6 sind. Unter diesen Verbindungen sind Sulfide, die bei Normaltemperatur flüssig sind, bevorzugt, weil die Sulfide keine Abscheidung von Feststoffen bewirken und eine ausgezeichnete, rasche Härtbarkeit zeigen. Die Polysulfidstruktur bezieht sich auf eine Struktur der Formel -(S_n)-, worin n für eine ganze Zahl von 2 oder darüber steht.
Die Sulfide (C), die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, können beliebige, allgemein bekannte Verbindungen sein, solange sie Verbindungen der obigen Formeln 1 bis 6 sind, und Beispiele dafür beinhalten die folgenden Verbindungen:
Diethylsulfid, Diphenylsulfid, Dilauryl-3,3'-thiodipropionat, Dimyristyl-3,3'-thiodipropionat, Distearyl-3,3'-thiodipropionat, Dibehenyl-3,3'-thiodipropionat, Pentaerythrittetrakis-(3-laurylthiopropionat), Ditridecyl-3,3'-thiodipropionat, Bis-(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat, Methylthiopropionsäureethylester, 1,2-Bis-(2-hydroxyethylthio)ethan, 1,4-Bis-(2-hydroxyethylthio)butan, 2-Hydroxythioanisol und Bis-[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfid.
Unter diesen Verbindungen ist eine Verbindung mit einer Alkylgruppe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen und einer Alkylengruppe aufgrund ihrer hohen Schnellhärtbarkeit bevorzugt.
Unter diesen Verbindungen sind Distearyl-3,3'-thiodipropionat, Bis-(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat, Bis-[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfid und Pentaerythrittetrakis-(3-laurylthiopropionat) stärker bevorzugt. Insbesondere ist Bis-(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat aufgrund seiner guten Schnellhärtbarkeit bevorzugt.
Das Sulfid (C) wird vorzugsweise in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Harzzusammensetzung der optischen Faser, eingesetzt. Stärker bevorzugt wird das Sulfid in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% eingesetzt, weil die resultierende Zusammensetzung eine gute Schnellhärtbarkeit besitzt.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Menge innerhalb eines Bereichs von 0,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% liegt.
Die organischen Amine (D), die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind gehinderte Amine mit einer Gruppe der Formel 7. Verbindungen mit beliebiger Struktur können eingesetzt werden, solange sie gehinderte Amine mit einer Gruppe der Formel 7 sind, und Beispiele dafür schließen die folgenden ein:
Bis-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacat, Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat, 2-(2,5-Di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)-2-n-butylmalonsäurebis-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl), Dimethylsuccinat-1-(2-hydroxylethyl)-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinpolykondensat, Poly-[1,6-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)imino-1,3,5-triazin-2,4-diyl], [(2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidyl)imino]hexamethylen-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]], 1-[2-[3-(3,5-Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxy]ethyl]-4-[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxy]-2,2,6,6-tetramethylpiperidin, (gemischtes 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidyl/Tridecyl)-1,2,3,4-butantetracarboxylat, Tetrakis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,2,3,4-butantetracarboxylat und Bis-(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat.
Unter diesen organischen Aminen (D) sind diejenigen, die bei Normaltemperatur flüssig sind, aufgrund ihrer guten Lagerungsstabilität bevorzugt. Unter diesen ist eine Verbindung der Formel 7, in der R₁₀ eine Alkylgruppe oder eine Alkoxygruppe ist, stärker bevorzugt, und eine Verbindung, in der R₁₀ eine Alkylgruppe ist, ist besonders bevorzugt.
Unter diesen Verbindungen werden Bis-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacat oder Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat stärker bevorzugt eingesetzt.
Das organische Amin (D) wird vorzugsweise in einer Menge innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 2 Gew.-%, und stärker bevorzugt von 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Harzzusammensetzung der optischen Faser, eingesetzt, weil die resultierende Zusammensetzung eine höhere Schnellhärtbarkeit und eine ausreichende Lagerungsstabilität besitzt.
Falls nötig, können zusätzlich zu den voranstehend genannten Komponenten andere Amine, Polymerisationsinhibitoren, z.B. Amine, Hydrochinon und p-Methoxyphenol, Entfärbungsmittel, z.B. Phosphitester, Entschäumungsmittel, z.B. Siliconöl, Trennmittel, Verlaufmittel und Pigmente zur erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser gegeben werden.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser kann hergestellt werden, indem die voranstehend genannten einzelnen Komponenten durch ein herkömmliches Verfahren vermischt werden. Ebenso können eine beschichtete optische Faser, die mit einem gehärteten Beschichtungsfilm der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser überzogen worden ist, oder eine optische Fasereinheit, die eine Vielzahl beschichteter optischer Fasern umfasst, die mit dem gehärteten Beschichtungsfilm überzogen worden sind und zusammen gebündelt sind, hergestellt werden, indem die Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser auf ein Wellenleiterglas, ein primär beschichtetes Wellenleiterglas oder eine beschichtete optische Faser unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens aufgeschichtet wird und die Harzzusammensetzung mit Ultraviolettlicht unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe oder einer Metallhalogenidlampe bestrahlt wird, wodurch die Harzzusammensetzung gehärtet wird.
Darüber hinaus zeigt die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser aufgrund ihrer ausgezeichneten Schnellhärtbarkeit und ihrer ausgezeichneten Lagerungsstabilität eine überlegene Eignung zur Verwendung als ein Material zur Bildung einer optischen Fasereinheit, in der eine Vielzahl beschichteter optischer Fasern gebündelt sind. Daher ist die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser am besten zur Verwendung als eine Harzzusammensetzung zur Herstellung einer optischen Fasereinheit geeignet. Wenn die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser als Material zur Bildung einer optischen Fasereinheit eingesetzt wird, wird die optische Fasereinheit hergestellt, indem eine Vielzahl beschichteter optischer Fasern gebündelt werden, die Harzzusammensetzung auf das Bündel unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens aufgetragen wird und die Harzzusammensetzung mit Ultraviolettlicht unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilber-Dampflampe oder einer Metallhalogenidlampe bestrahlt wird, wodurch die Harzzusammensetzung gehärtet wird.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter im Detail. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. In den Beispielen sind alle Teile Gewichtsteile.
(Synthesebeispiel 1 – Synthese eines Urethanacrylats (OS-1))
In einen mit einem Rührflügel ausgestatteten Kolben wurden 348 Teile (2 mol) TDI (2,4-Tolylendiisocyanat) eingebracht, und unter Rühren wurden 2000 Teile (1 mol) Polypropylenglykol (zahlenmittleres Molekulargewicht 2000) und 2 Teile Dibutylzinndiacetat zugesetzt. Nach Erwärmen auf 70°C unter Beachtung der Wärmebildung wurden 0,2 Teile p-Methoxyphenol und 1 Teil 2,6-tert.-Butyl-4-methylphenol zugesetzt. Die Reaktion wurde bei derselben Temperatur 7 Stunden lang durchgeführt. Daraufhin wurden 232 Teile (2 mol) HEA (2-Hydroxyethylacrylat) eingebracht und die Reaktion wurde bei derselben Temperatur 7 Stunden lang weiter fortgeführt. Nach Bestätigen des Verschwindens der NCO-Absorption durch ein Infrarotabsorptionsspektrum wurde das Reaktionsprodukt entnommen um ein Urethanacrylat (OS-1) als ein radikalisch polymerisierbares Oligomer (A1) zu erhalten.
(Synthesebeispiel 2 – Synthese eines Urethanacrylats (OS-2))
In einen mit einem Rührflügel ausgestatteten Kolben wurden 348 Teile (2 mol) TDI (2,4-Tolylendiisocyanat) eingebracht und 2000 Teile (1 mol) Polytetramethylenglykol (zahlenmittleres Molekulargewicht 2000) und Dibutylzinndiacetat wurden unter Rühren zugesetzt. Nach Erwärmen auf 70°C wurden unter Beachten der Wärmebildung 0,2 Teile p-Methoxyphenol und 1 Teil 2,6-tert.-Butyl-4-methylphenol zugesetzt. Die Reaktion wurde bei derselben Temperatur 7 Stunden lang durchgeführt. Daraufhin wurden 232 Teile (2 mol) HEA (2-Hydroxyethylacrylat) eingebracht und die Reaktion wurde bei derselben Temperatur 7 Stunden lang weiter fortgeführt. Nach Bestätigen des Verschwindens der NCO-Absorption durch ein Infrarotabsorptionsspektrum wurde das Rekationsprodukt entnommen um ein Urethanacrylat (OS-2) als ein radikalisch polymerisierbares Oligomer (A1) zu erhalten.
(Synthesebeispiel 3 – Synthese eines Urethanacrylats (H-1))
In einen mit einem Rührflügel ausgestatteten Kolben wurden 260 Teile (2 mol) 2-Hydroxypropylacrylat (Molekulargewicht 130) eingebracht und 174 Teile (1 mol) TDI (2,4-Tolylendiisocyanat) wurden tropfenweise zugesetzt. Nach Erwärmen auf 70°C unter Beachtung der Wärmebildung wurde die Reaktion bei derselben Temperatur 7 Stunden lang durchgeführt. Nach Bestätigen des Verschwindens der NCO-Absorption durch ein Infrarotabsorptionsspektrum wurde das Rekationsprodukt entnommen um ein Urethanacrylat (H-1) als ein radikalisch polymerisierbares Oligomer (A1) zu erhalten.
(Synthesebeispiel 4 – Synthese eines Urethanacrylats (H-2))
In einen mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Rückflusskühler ausgestatteten Kolben wurden 222 Teile Isophorondiisocyanat eingebracht. Nach Erwärmen auf 70°C unter Rühren wurden tropfenweise 116 Teile Hydroxyethylacrylat im Verlauf von 1 Stunde zugesetzt und unter Erhalt eines Intermediats umgesetzt. Daraufhin wurden in einen mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Rückflusskühler ausgestatteten Kolben 144 Teile Acrylsäure zu 376 Teilen eines Bisphenol A-Epoxyharzes (Epoxyäquivalent: 118 g/Äq) gegeben und die Reaktion ließ man 8 Stunden lang bei 100°C ablaufen. Dem Reaktionsprodukt wurden 338 Teile des obigen Intermediats zugefügt und man ließ die Reaktion 5 Stunden lang bei 80°C ablaufen um ein Urethanacrylat (H-2) als ein radkalisch polymerisierbares Oligomer (A-1) zu erhalten.
(Synthesebeispiel 5 – Synthese eines Urethanacrylats (OS-3))
In einen mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Rückflusskühler ausgestatteten Kolben wurden 2000 g (1,0 mol) Polypropylenglykol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2000 und 348 g (2,0 mol) 2,4-Tolylendiisocyanat eingebracht und nach Erwärmen unter Rühren wurde das Gemisch bei 60°C gehalten. Nach Ablauf von 30 Minuten wurden, weil die Temperatur 60°C erreichte, 0,14 g Dibutylzinnlaurat (in Polyurethan, 50 ppm) zugesetzt und man ließ die Reaktion 2 Stunden lang bei 60°C ablaufen. Daraufhin wurden 0,28 g t-Butylhydrochinon (in Polyurethan, 100 ppm), 119 g (1,03 mol) 2-Hydroxyethylacrylat und 306 g (1,03 mol) Pentaerythrittriacrylat eingebracht und 0,14 g Dibutylzinnlaurat (in Polyurethan, 50 ppm) wurden zugesetzt. Nachdem man die Reaktion 1 Stunde lang bei 70°C ablaufen gelassen hatte, wurden 693 g eines Verdünnungsmittels (M-1) zugesetzt und man ließ die Reaktion weiter 8 Stunden lang ablaufen um als ein Syntheseprodukt 6 ein Gemisch eines Urethanacrylats (OS-3) und eines Urethanacrylats (M-1) in einem Verhältnis von 40/10 zu erhalten, das ein mittleres Molekulargewicht von 2800 besitzt.
(Herstellung einer Harzzusammensetzung)
Unter Verwendung des radikalisch polymerisierbaren Oligomers (A1), das in den voranstehenden Synthesebeispielen synthetisiert worden war, und den folgenden Verbindungen wurden Harzzusammensetzungen gemäß den in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Formulierungen hergestellt. In den Tabellen bezeichnen Zahlenwerte in der Spalte der Zusammensetzung die Anzahl der Teile.
Radikalisch polymerisierbares Monomer (A2)

M-1

Isobornylacrylat

M-2

N-Vinylpyrrolidon

M-3

N-vinylcaprolactam

M-4

Diacrylat des Ethylenoxidaddukts (4 mol) von Bisphenol A

M-5

Diacrylat von Tricyclodecandimethylol

Photopolymerisationsinitiator (B)

I-1

2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid

I-2

1-Hydroxycyclohexylphenylketon

I-3

2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on

I-4

2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanon-1

Sulfid (C)

S-1

Distearyl-3,3'-thiodiproprionat

S-1

Bis-(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat

S-3

Bis-[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfid (Anzahl der Kohlenstoffatome der n-Alkylgruppe = 12 bis 14)

S-4

Pentaerythrittetrakis-(3-laurylthiopropionat)

Andere Schwefelverbindung (C-2)

S-5

Thiodiethylenbis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]

S-6

Bis-(2-ethylhexyl)-3,3'-dithiodipropionat

S-7

2-Ethylhexylthioglykolat

Organisches Amin (D)

N-1

Bis-(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat

N-2

Bis-(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacat

Andere (Additive)
Modifiziertes Silicon: Polyether-(Ethylenoxid/Propylenoxid)-modifiziertes Polydimethylsiloxan
(Beurteilung der Schnellhärtbarkeit)
Jede der gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Formulierungen hergestellten Harzzusammensetzungen wurde auf eine Acrylplatte mit einer Dicke von 150 μm aufgetragen und nachfolgend in einer Stickstoffatmosphäre durch Bestrahlen bei einer Dosis von 0,5 J/cm² und 0,025 J/cm² unter Verwendung einer Metallhalogenidlampe gehärtet. Der Young'sche Modul jedes Härtungsfilms wurde unter den Bedingungen einer Testgeschwindigkeit von 1 mm/min, einer Temperatur von 23°C und einer Feuchtigkeit von 50% RH gemäß dem japanischen Industriestandard JIS K 7127 gemessen. Ein Verhältnis des nach Bestrahlen bei einer Dosis von 0,025 J/cm² gemessenen Young'schen Moduls zum nach Bestrahlen einer Dosis von 0,5 J/cm² gemessenen Young'schen Modul wurde berechnet. Die Harzzusammensetzung mit einem Verhältnis von nicht unter 86% wurde mit "
" bewertet, die Harzzusammensetzung mit einem Verhältnis von nicht unter 83% und nicht unter 86% wurde mit "O" bewertet, die Harzzusammensetzung mit einem Verhältnis von nicht unter 83% und unter 86% wurde mit "Δ" bewertet und die Harzzusammensetzung mit einem Verhältnis von unter 80% wurde mit "X" bewertet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.
In den Tabellen ist E_L der Young'sche Modul (MPa) im Falle des Bestrahlens mit Lichtenergie bei einer Dosis von 0,025 J/cm², während E_H der Young'sche Modul (MPa) im Falle des Bestrahlens mit Lichtenergie bei einer Dosis von 0,5 J/cm² ist. Die Schnellhärtbarkeit wurde auf der Grundlage des durch die Formel ((E_L/E_H) × 100) (%) bestimmten Werts beur teilt. Die Lichtenergiedosis von 0,025 J/cm² entspricht einer Geschwindigkeit von 1800 m/min in der Produktionslinie der optischen Fasern.
Derselbe Arbeitsablauf, wie voranstehend beschrieben, wurde mit der Ausnahme durchgeführt, dass die Dicke der Harzzusammensetzung auf 40 μm verändert wurde, der Young'sche Modul nach Bestrahlen mit Lichtenergie bei einer Dosis von 0,025 J/cm² und 0,5 J/cm² wurde gemessen und die Schnellhärtbarkeit wurde bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
(Bewertung der Lagerungsstabilität)
Die in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten Harzzusammensetzungen wurden auf 70°C erwärmt und 24 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten. Die Harzzusammensetzung, die bei 25°C eine um einen Faktor 2 oder höher erhöhte Viskosität im Vergleich zur Viskosität vor dem Erwärmen besaß, wurde mit "X" bewertet, während die Harzzusammensetzung, die dieselbe Viskosität wie vor dem Erwärmen besaß, mit "O" bewertet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 aufgeführt.

Claims

Zur Beschichtung einer optischen Faser geeignete Harzzusammensetzung, umfassend eine radikalisch polymerisierbare Verbindung (A), einen Photopolymerisationsinitiator (B), ein Sulfid (C) und ein organisches Amin (D), wobei das Sulfid (C) eine Verbindung der folgenden Formel 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 ist. R₁-S-R₁ (Formel 1) R₂OCOCH₂CH₂-S-CH₂CH₂COOR₂ (Formel 2) (R₃-SCH₂CH₂COOCH₂)₄C (Formel 3) HOCH₂CH₂S-R₄-SCH₂CH₂OH (Formel 4)
(Formel 5) R₈-SCH₂CH₂COOR₉ (Formel 6) worin R₁ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe steht, die mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen oder einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein können, R₂, R₃, R₅, R₆, R₇, R₈ und R₉ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen und R₉ für eine Alkylengruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen oder eine Alkenylengruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen steht und das organische Amin (D) ein gehindertes Amin mit einer Gruppe der folgenden Formel 7 ist:
(Formel 7) worin R₁₀ für ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, R₁₁ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und m und n jeweils unabhängig für eine ganze Zahl von 0 bis 2 stehen und die Summe aus m und n 1 bis 3 beträgt.
Zur Beschichtung einer optischen Faser geeignete Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Sulfid (C) eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus Diethylsulfid, Diphenylsulfid, Dilauryl-3,3'-thiodipropionat, Dimyristyl-3,3'-thiodipropionat, Distearyl-3,3'-thiodipropionat, Dibehenyl-3,3'-thiodipropionat, Pentaerythryttetrakis(3-laurylthiopropio nat), Ditridecyl-3,3'-thiodipropionat, Bis(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat, Methylthiopropionsäureethylester, 1,2-Bis(2-hydroxyethylthio)ethan, 1,4-Bis(2-hydroxyethylthio)butan, 2-Hydroxythioanisol und Bis[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfid, ist/sind.
Zur Beschichtung einer optischen Faser geeignete Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Sulfid (C) eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus Distearyl-3,3'-thiodipropionat, Bis(2-ethylhexyl)-3,3'-thiodipropionat, Bis[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl]sulfid und Pentaerythrittetrakis(3-laurylthiopropionat), ist/sind.
Zur Beschichtung einer optischen Faser geeignete Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Photopolymerisationsinitiator (B) einen oder mehrere Photopolymerisationsinitiatoren enthält, der/die aus einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Phosphoratom im Molekül, einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Stickstoffatom im Molekül und einem Photopolymerisationsinitiator mit einem Schwefelatom im Molekül ausgewählt ist/sind.
Zur Beschichtung einer optischen Faser geeignete Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Photopolymerisationsinitiator (B) 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on und/oder 1-Hydroxycyclohexylphenylketon enthält.
Beschichtete optische Faser, die mit einem gehärteten Beschichtungsfilm der Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 5 beschichtet worden ist.
Optische Fasereinheit, die die beschichtete optische Faser nach Anspruch 6 verwendet.
Optische Fasereinheit, die mit einem gehärteten Beschichtungsfilm der Harzzusammensetzung zur Beschichtung einer optischen Faser nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 und 5 beschichtet worden ist.