JP2005505013A

JP2005505013A - 小径の高強度光ファイバー

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Publication number: JP2005505013A
Application number: JP2003534954A
Authority: JP
Inventors: ビー．ジュニアウォーカー，クリストファー; ダブリュ．ロウマー，ジェイムズ; ケー．マークランド，ジェスパー
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2005-02-17
Also published as: TW591251B; US20030099451A1; EP1438623A2; WO2003032033A2; US6895156B2; BR0212972A; WO2003032033A3; CN1564956A; CA2458478A1; MXPA04003231A

Abstract

被覆光ファイバー、好ましくはＧＧＰ光ファイバーが、光ファイバーコアーと、前記光ファイバーコアーの上の、シリカクラッドコアーを設けるシリカクラッドと、を含む。永久ポリマーコーティングが、非加水分解性の光開始剤を含有する光硬化性組成物に紫外線を照射する間にシリカクラッド上に形成される。前記被覆光ファイバーが１２０ミクロン〜１６０ミクロンの直径、および４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）〜６３．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（９００ｋｐｓｉ）の動的疲労測定値に対して少なくとも８５％の頻度分布、を有する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、シリカ光ファイバーに関するものであり、より具体的には、小さな平均径を有し、且つ従来の光ファイバーと同等の強度を有する永久薄被覆光ファイバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の通信網は、ほとんど無限の情報量を供給および共有するように構成されている。通信システムの現在の能力に関係なく、更に多くの情報通信サービスに対する需要がある。より多くの信号キャリア、すなわち光ファイバーを用いてこの需要を満たすことができる。追加の各キャリアは、光ファイバーと関連光電子デバイスとの間の接続を形成するために必要とされるスペースを増大する。これは、次世代の信号キャリアが現在のシステムより少ないスペースを占める一般的な傾向と逆行する。
【０００３】
光ファイバーの製造方法は、より低い屈折率のシリカクラッドによって囲まれたより高い屈折率の導波路など、プリフォームの製造を必要とする。炉内のプリフォームを加熱してその温度を上昇させて溶融させ、引き続いて、光ファイバーを溶融プリフォームから線引きする。概してガラスファイバーは、光ファイバーの、外径に直線状に適用された、バッファコーティングとして同様に周知の１つ以上のポリマーコーティング、または、クラッドを備える。ＧＧＰファイバーとして同様に周知の被覆光ファイバーは、前に記載した付加的なバッファコートを適用する前にシリカクラッドの上に適用された永久ポリマー（Ｐ−コート）を備える。
【０００４】
米国特許第５，３８１，５０４号および米国再発行特許第３６，１４６号には、ドープされたシリカコアー、シリカクラッド、およびクラッドを取り囲む永久ポリマーコーティングまたはＰ−コートを備える一般に使用される市販のＧＧＰファイバー（ガラス、ガラス、ポリマー）が記載されている。市販のＧＧＰファイバーを含む材料層の寸法は、集積ファイバー径約２５０ミクロンとなり、シリカコアーおよび縮小シリカクラッドが１００ミクロンになる。Ｐ−コートを付加すると、約１２５ミクロンに直径を増大させる。２つの標準バッファコート（マイクロベンド保護を提供する第１のコート、耐磨耗性を提供する第２のコート）を適用した後に、被覆光ファイバーは約２５０ミクロンの最終直径に達する。標準ファイバーと称される、他のタイプのファイバーは、永久ポリマー層を備えない、すなわちそれらは非ＧＧＰファイバーである。一般的な非ＧＧＰファイバーは、総合直径１２５ミクロンのシリカコアーおよびクラッドと、２つの標準バッファコートと、を有し、被覆光ファイバーの最終直径が約２５０ミクロンになる。内側または一次バッファは典型的には、外側または二次バッファより低いショアーＤ硬度を有する。
【０００５】
米国特許第５，６４４，６７０号には、光ファイバーコアーを有する無被覆光ファイバー、クラッドおよびポリマー被覆の形成について記載されている。無被覆光ファイバーは１２８ミクロンより小さい直径を有するのが好ましく、ポリマー被覆がＤ５５以上のショアー硬度を有することが、繰り返し指摘されている。無被覆ファイバーの直径の制約は、典型的には１２５ミクロンの断面寸法を有する光ファイバーコネクタと結合する必要と関連している。大きなショアー硬度を有するポリマーコーティングの使用は、クリンプコネクタによる無被覆光ファイバーのクラッドへの損傷を妨ぐ。クリンプコネクタを無被覆光ファイバーの末端部分に取り付けるには先ず、導波路要素として無被覆光ファイバーを使用するジャケット付き広帯域光ファイバーケーブルから一次および二次保護コーティングを除去することが必要である。同様な１２５ミクロンの保護導波路要素が、ＥＰ０９５３８５７Ａ１号に記載されている。この場合、光ファイバーリボンが、列に配列された複数の光ファイバーを含む。各光ファイバーが、コアー、クラッド、およびクラッドの周りにコートされた２ミクロン〜１５ミクロンの合成樹脂から作製された不剥性薄コーティングを含む。不剥性薄コーティングは、光ファイバーコネクタまたはプレナ光波回路（ＰＬＣ）にファイバーを接続する間、下にあるクラッドおよびガラスコアーへの保護をもたらす。光ファイバーリボンは、光ファイバーの直径の２倍までの厚さを有する一次コーティングおよび厚さ２０ミクロン〜１００ミクロンまでの二次コーティングを備える。米国特許第５，６４４，６７０号およびＥＰ０９５３８５７Ａ１号は共に、一次および二次コーティングが除去された光ファイバーの端部のクリンプコネクタをクランプする間、ポリマー被覆または不剥性コーティングの厚さがクラッド層への損傷の発生率に及ぼす効果について記載している。無被覆光ファイバーの全機械的強度に関連する情報はない。
【０００６】
多くの光電子デバイスおよび光ファイバー収納構造体において、上に記載したように、一次および二次被覆層を備える大きな直径のファイバーを収納するスペースが限られている。このため、広範囲の通信アプリケーションについて、好ましくは小さな曲げ半径での曲げに耐えることができる、より微細な光ファイバーに対する要望がある。通信アプリケーションは、示唆したように、標準光ファイバーコネクタを用いる相互配線を必要とする光ファイバーネットワークを意味する。標準コネクタは典型的には１２５ミクロンのフェルールを備え、その中に光ファイバーが挿入され、別の光ファイバーまたは関連光電子デバイスの何れかと整列して確実に保持される。前述したように、標準被覆光ファイバーは典型的には、約２５０ミクロンの直径を有する。標準フェルール中に挿入するために十分に小さな直径を有する被覆除去（ｓｔｒｉｐｐｅｄ）ファイバーを提供するためにコーティングを除去した後に限って、これらのファイバーのファイバー間の接続を行うことができる。ファイバーの損傷は一般に、光ファイバーからバッファコーティングを除去する被覆除去（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）プロセスの間に発生する。１２５ミクロンのフェルール付きコネクタに適合させるためにバッファコートの剥離除去を必要としない高強度光ファイバーを使用することによって、かかる損傷を避けることができる。更に別の利点は、ファイバーが研磨または化学的攻撃による摩耗または劣化の徴候を示さないことである。
【０００７】
ＧＧＰファイバーのＰ−コートは典型的には、好ましくは適した形の化学線に暴露することによってカチオン硬化性である場合があるエポキシ樹脂を含む。他の周知のカチオン硬化性樹脂は、それらの構造に脂環式エポキシ基またはビニルエーテルを含有する。ＧＧＰ被覆光ファイバーの製造は、シリカクラッドファイバーを炉から取り出した後すぐに、Ｐ−コートを適用するので、それを硬化することを必要とする。Ｐ−コートは典型的には、適した放射線と相互作用してポリマーを硬化するカチオン光開始剤としてヨードニウム塩を含有する。硬化したＰ−コートの上に適用された１つ以上の保護バッファコートは、ＧＧＰファイバー構造体の全直径を約２５０ミクロンまで増加させて、保護および耐摩耗性を提供する。
【０００８】
以下の考察は他のカチオン光開始剤に言及し、それらの大部分は、被覆光ファイバーの製造と無関係な適用において用いられている。米国特許第５，３４０，８９８号、米国特許第５，４６８，９０２号、米国特許第５，５５０，２６５号および米国５，６６８，１９２号には、光開始剤として様々なヨードニウムボレートおよび有機金属ボレートが記載されている。しかしながら、これらの特許は、光ファイバーに適用されたポリマー材料の硬化剤としてのボレートアニオン含有光開始剤に言及しない。米国特許第６，０１１，１８０号には、酸基官能価を有するモノマー組成物の光重合に適した有機ホウ素（ｏｒｇａｎｏｂｏｒｏｎ）光開始剤が開示されている。この光開始剤は一般式Ｇ⁺（Ｒ）₄Ｂ^-によって記載され、Ｇ⁺にはオニウムカチオン、特にスルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンがあり、（Ｒ）₄が置換アルキルおよびアリール基を表す。
【０００９】
いろいろな文献が「ポリボレート」アニオンを含有する光開始剤について記載しており、ＥＰ７７５７０６号、米国特許第５，８０７，９０５号、および国際公開第９８５２９５２号の例がある。ＥＰ８３４４９２号は、光ファイバーのコーティングにこれらの材料を適用することに言及せず、ポリヨードニウムカチオン含有光開始剤について記載している。
【００１０】
米国特許第４，６５５，５４５号には、光ファイバー伝送ネットワーク用のガラスファイバーが開示されている。その文献には、フッ素含有樹脂で押出被覆された光ファイバーが記載されている。フッ素含有樹脂コーティングは、フッ素を含有しない樹脂を用いて被覆された同様な光ファイバーと比較して光ファイバーの機械的強度を減少させることが知られている。前述の文献は、機械的強度の低下を溶融押出時のフッ素ガスまたはフッ化水素の発生にもとめている。その文献によれば、これらの酸性ガスが第１の焼付層を通過してガラス表面に達し、ガラスの浸蝕、または焼付された押出コーティングとガラス表面との間の化学的接着による干渉によってガラスファイバーを弱化する。米国特許第５，１８１，２６９号は、加水分解性成分、例えばヘキサフルオロアルセネートおよびヘキサフルオロホスフェートアニオンを含有する酸性カチオン光硬化コーティングを用いて光ファイバーの強度を改良することを提案し、反対の見解を示している。この特許（米国特許第５，１８１，２６９号）は、材料およびコーティング方法に言及するが、光ファイバーの強度に関した補助データを提供しない。
【００１１】
米国特許第５，５５４，６６４号には、フルオロカーボンアニオンを有するエネルギー活性化塩が記載されている。エレクトロニクス用途に用いた接着剤および関連コーティングに対して非加水分解性アニオンを有する触媒の利点について記載されている。ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ₆ ^-）およびヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆ ^-）イオンの例が挙げられる加水分解性アニオンが湿分の存在下で反応して、腐蝕性フッ化水素酸を生じる。前述の文献は、他には、メチドおよびイミドアニオンを含有するオニウム塩について記載し、ボレートアニオン開始剤の例を挙げている。
【００１２】
被覆光ファイバーの機械的性質および寿命は、ポリマーファイバーコーティングを硬化する光開始剤の不適当な選択によって悪影響を受ける場合がある。フッ素化光開始剤の先の考察には、湿分の存在下でのフッ化水素酸の形成が記載されている。フッ化水素酸などの腐蝕性材料の存在下で、ＧＧＰファイバーは、高温／高湿度環境に置かれる時、動的疲労試験に示されるようにファイバーの強度低下を示すものがある。残念なことに、高温および高湿度条件は、潜水艦および同様な軍艦、宇宙船、航空機などの乗り物の他、光ファイバーおよび関連デバイスを現在使用する、または使用する可能性がある他の適用の操作中、比較的よくある。これらの場合、腐蝕性材料を避けることが重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
より大きな強度保持率を有する信号キャリアを用いて、通信ネットワークによって伝送される情報量を増大させる必要から、高温および高湿度に暴露した後にその強度を保持する小径の被覆光ファイバーに対する需要がある。小径の被覆光ファイバーは、直径２５０ミクロンに被覆されたファイバーを用いて現在のデバイスより多くの信号キャリア接続部を有する光ファイバーデバイスを製造する可能性をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、全径１２０ミクロン〜１６０ミクロンに永久ポリマー層で被覆されたシリカクラッドシリカファイバーを用いる小径の機械的強度被覆光ファイバーに対する需要に応える。被覆光ファイバーの好ましい実施態様は、約１２５ミクロンの完成光ファイバー径をもたらす１つ以上の永久コーティングを塔方式で適用する前に８０〜８５ミクロンの径に線引きされたシリカクラッドシリカコアーを有する。得られた被覆光ファイバーは、耐応力腐蝕性を示し、標準試験方法ＦＯＴＰ−２８（動的疲労）によって測定したとき、驚くべきことに高強度を示す。本発明によって加工された劈開可能な光ファイバーは、被覆除去せずに、多くの標準光ファイバーコネクタと容易に接続し、光ファイバーが曲げ応力に対する高い許容度を有する接続部を設ける。これは、適したコネクタに光ファイバーを接合するために必要な時間を減少させることによる有用な利点を有する。被覆除去工程のないことで、接続部を形成するためにファイバーの無被覆ガラスを露出する必要がないため、光ファイバーの信頼性をも高める。場合によっては腐蝕性副生成物を生じない光開始剤を用いるＧＧＰファイバーの永久ポリマーコーティングの重合から、本発明による被覆光ファイバーの更に別の信頼性が得られる。腐蝕性副生成物のない場合、被覆光ファイバーは、高温で湿り条件への暴露を必要とする適用に使用するためのその強度を保持する。
【００１５】
より詳しくは、本発明は、被覆光ファイバー、好ましくは光ファイバーコアー、光ファイバーコアーの上の、シリカクラッドコアーを設けるシリカクラッドと、を含むＧＧＰ光ファイバーを提供する。永久ポリマーコーティングは、非加水分解性光開始剤を含有する光硬化性組成物を化学線に露光する間にシリカクラッドに適用される。被覆光ファイバーが１２０ミクロン〜１５０ミクロンの直径、および４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）〜６３．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（９００ｋｐｓｉ）の動的疲労測定値に対して少なくとも８５％の頻度分布、を有する。本発明による被覆光ファイバーは非埋込形であるか、または他には、一次および二次バッファ、関連コーティング、封入剤などの材料によって支持されない。
【００１６】
定義
用語「被覆除去（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）」または「バッファ除去（ｂｕｆｆｅｒｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）」もしくは「コーティング除去（ｃｏａｔｉｎｇｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）」などの使用は、被覆光ファイバーからコーティングを取り除くことを指す。被覆除去は、電線ストリッパーに同様な用具を用いて機械的に実施されるか、または濃縮硫酸などの攻撃的液体組成物を用いて化学的に実施されて保護コーティングを溶解することができる。
【００１７】
用語「光ファイバーコアー（ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｒｅ）」はファイバーの中心柱を意味する。シグナルは、内部全反射のために主にコアー内に制限され、ファイバーを移動する。
【００１８】
用語「バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）」または「バッファコーティング（ｂｕｆｆｅｒｃｏａｔｉｎｇ）」は、溶融プリフォームから光ファイバーを線引きした後に光ファイバーに適用された１つ以上の外側コーティングを指す。典型的には、光ファイバー接続部の形成は、光ファイバー端部をコネクタに挿入する前にバッファを除去することを必要とする。
【００１９】
本明細書中で用いた用語「クラッド（ｃｌａｄｄｉｎｇ）」は、光ファイバーコアーの周りの材料の層、典型的には、シリカ層を指す。好ましくはクラッドはコアーより低い屈折率を有し、光信号をコアーに本質的に閉じ込める。
【００２０】
「ポリマーコート（ｐｏｌｙｍｅｒｃｏａｔ）」または「Ｐ−コート（Ｐ−ｃｏａｔ）」または「保護コーティング（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｔｉｎｇ）」などは、シリカ、例えば光ファイバークラッドに強く付着し、容易に除去されないコーティングを指す。コーティングは、水蒸気、粉塵、機械的または化学的にガラス光ファイバーを攻撃する他の原因物質に対するバリアを意味する。同様に、ポリマーコートは、光ファイバーを光ファイバーコネクタに付着させるために用いた接着剤と強い結合を形成する。「永久ポリマーコーティング」としてのポリマーコーティングの説明は、Ｐ−コートを除去しないで光ファイバー接続部を形成することができるという事実に関わっている。ポリマーコーティング材料は、好ましくはジアリールヨードニウムメチド開始剤を使用するカチオン硬化した、エポキシおよびポリオール含有非エステルを含むのが好ましい。適した組成物は、一官能性および多官能性エポキシおよびポリオールを希釈剤として含有してもよい。
【００２１】
用語「ＧＧＰファイバー（ＧＧＰｆｉｂｅｒ）」は光ファイバーの構造を指し、それは、断面で見ると、ドープされたシリカ（ガラス）コアー、シリカ（ガラス）クラッドおよび少なくとも１つの永久保護ポリマーコーティング（Ｐ−コート）を備える。本発明によるＧＧＰファイバーは、それらの直径の２倍近い直径のＧＧＰ光ファイバー構造に匹敵する引張強度を維持しながら、好ましくは１２０ミクロン〜１６０ミクロン、最も好ましくは１２５ミクロンの断面直径を有する。
【００２２】
用語「非埋封（ｎｏｎ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）」または「無支持（ｕｎｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」および本明細書中で用いた他のほとんど同義の用語は、一次または二次コーティング、バッファ、注封樹脂または関連した封入型組成物などの材料によって更に保護することを必要としない被覆光ファイバーを指す。リボンケーブルは、支持を大きくして封入ファイバーの損傷を防ぐポリマー封入剤によって一般に囲まれた光ファイバーを備える光ファイバー接続構造の形状の１つを意味する。
【００２３】
「動的疲労（ＤｙｎａｍｉｃＦａｔｉｇｕｅ）」は、光ファイバーを破断するのに必要とされる応力を測定する本質的に引張り・不良試験である技術を指す。本発明による動的疲労測定は、毎分９％の歪み率および周囲条件下で４メートルのゲージ長を用いる改良ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−２８Ｂ標準試験方法を使用する。この試験は、「光ファイバーの動的引張強度の測定方法（“ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇＤｙｎａｍｉｃＴｅｎｓｉｌｅＳｔｒｅｎｇｔｈｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒｓ”）」と題された光ファイバー試験手順（ＦＯＴＰ）２８（すなわち、ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−２８Ｂ−ＥＩＡ＝米国工業会およびＴＩＡ＝電気通信工業会）とも別称される。
【００２４】
用語「一定した性能（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）」または「一定した強度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈ）」等の用語の使用は、動的疲労試験を実施した時の本発明による光ファイバーの性質を指す。一定した性能は、所与の光ファイバーの多数の試験試料の＞８５％が、狭い範囲内の値の引張応力下でそれらの破壊点に達するのを試験結果の頻度分布が示すことを必要とする。好ましくは、動的疲労試験について、被覆光ファイバーが、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）以上、３．５×１０³ｋｇ／ｃｍ²（５０ｋｐｓｉ）〜７．０×１０³ｋｇ／ｃｍ²（１００ｋｐｓｉ）の範囲内、の要求条件を満たす。＞９０％の頻度分布が好ましい。＞９５％の動的疲労値が、最も高いレベルの一定した性能を表す。
【００２５】
用語「被覆光ファイバーの直径（ｃｏａｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｄｉａｍｅｔｅｒ）」または関連用語は、光ファイバーの周りの最も外側のコーティングの外面の最大の直径距離を指す。直径は、厚さ制御および光ファイバーコアーに対する同心性について、コーティングを適用する精度に依存してわずかに変化する場合がある。
【００２６】
本明細書中で用いた用語「ジアリールヨードニウムメチド（ｄｉａｒｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍｍｅｔｈｉｄｅｓ）」は、概してオニウム塩として周知の材料のクラスに属する光開始剤を指す。好ましいジアリールヨードニウムメチドは、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムトリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチドである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
先行の考察は、コアー、クラッドおよびポリマーコーティングを有する光ファイバーを形成し、光ファイバー構造体の直径を約１２５ミクロンに保つことが問題であったことを示す。その直径は、光ファイバーの端部をクリンプコネクタなど、１２５ミクロンのコネクタに適合させ、容易に挿入するために重要であった。耐久ポリマーコーティングが、接続構造体による貫通を阻み、クラッドの引っ掻き、割れなどによる損傷を妨いだ。コネクタを適用する間、側圧に対して保護することに関心が向けられたが、光ファイバーの一般的な強度特性は考慮されなかった。
【００２８】
本発明は、その直径の２倍の被覆光ファイバーに匹敵する強度特性を維持したまま、外径が１６０ミクロンより小さい、好ましくは１３０ミクロンより小さい微細なフィラメントとして被覆ガラスファイバーを提供する。曲げ応力の作用下で、本発明による被覆光ファイバーは、６ｍｍ（０．２５インチ）半径の曲げに耐える。他の有利な性質には、耐磨耗性の他、被覆除去せずに挿入および取付けし、光ファイバーコネクタに保持できるなどがある。除去しなければならない外側バッファコートはないが、コネクタへのファイバーの確実な取付けは通常、接着剤を必要とする。
【００２９】
代表的な市販のＧＧＰファイバー構造体は、シリカコアーおよび縮小シリカクラッドを有し、直径１００ミクロン構造体を形成する。厚さ１２．５ミクロンの永久ポリマーコーティングまたはＰコート、各々厚さ約３１．０ミクロンの、２つの標準バッファコートが、ＧＧＰファイバーの最終直径を約２５０ミクロンにする。第１のバッファコートがマイクロベンド保護を提供し、第２のバッファコートが耐磨耗性を提供する。適したコーティング組成物には、イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテック（ＤＳＭＤｅｓｏｔｅｃｈ，Ｅｌｇｉｎ，ＩＬ）から市販されているアクリル化ウレタンポリマーがある。
【００３０】
本発明による被覆光ファイバー構造体は、好ましくは全外径が１６０ミクロンより小さい光ファイバーの断面構造と関連したさまざまな強度特性を示す。本発明の顕著な特徴は、一次および二次コーティング、またはバッファの保護がなくても一定した強度特性を有する光ファイバーの製造である。例えば米国特許第５，６４４，６７０号およびＥＰ０９５３８５７Ａ１号に教示されているような一次および二次コーティングは、本技術分野において一般的であり、明らかに不可欠であると考えられる。一定した強度性能はすぐには明らかでなく、多数の試験試料を使用する、動的疲労測定の注意深い統計分析を必要とした。その分析は、カチオン光開始剤、好ましくはジアリールヨードニウム塩を用いて重合した光硬化性コーティングを使用する、被覆シリカクラッドファイバーがより好ましいことを明らかにした。統計の結果の比較は、本発明による被覆光ファイバーは、ジアリールヨードニウム塩のアニオンに依存して強度特性の異なることを示した。非加水分解性ジアリールヨードニウムメチド光開始剤を含有するコーティング組成物で被覆された光ファイバーは概して、ヘキサフルオロアンチモネートアニオンなどの加水分解性アニオンを含有するコーティング組成物を使用する同様な光ファイバーより一定した強度性能を示した（表３および表４を参照のこと）。一次または二次バッファ、または関連コーティングを備える周知の光ファイバーと対照的に、本発明による光ファイバーは、「非埋封」または「無支持」であると考えられ、直径２５０ミクロン以上にコーティングで保護された周知の光ファイバーと少なくとも同等の一定した強度を維持したまま、直径１２０ミクロン〜１６０ミクロンを有することができる。比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｅ（表１）は、単一の永久ポリマーコーティング（Ｐ−コート）がその表面に適用されたシリカクラッド光ファイバーコアーを備える被覆ＧＧＰ光ファイバーを提供する。シリカクラッド光ファイバーコアーが１００ミクロンの直径を有し、そのコーティングが１２．５ミクロンの厚さを有し、１２５ミクロンの外径を有する被覆光ファイバーを製造する。比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄにおいて、コーティングが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆ ^-）光開始剤溶液５重量％およびエポキシ官能性光硬化性樹脂９５重量％を含む。硬化性樹脂は、エポン（ＥＰＯＮ）８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニー（ＳｈｅｌｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）９０重量％およびトーン（ＴＯＮＥ）０３０１（コネチカット州、ダンバリーのユニオンカーバイド（ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅ，ＤａｎｂｕｒｙＣＴ．）から入手できるヒドロキシル官能価を有するカプロラクトントリオールベースのポリマー）１０重量％を含有した。光開始剤溶液は、ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有した。動的疲労試験（ＦＯＴＰ−２８）を使用するこれらの被覆ファイバーの測定は、５２．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７５０ｋｐｓｉ）の最大強度を示し、十分なファイバーが１４．１×１０³ｋｇ／ｃｍ²（２００ｋｐｓｉ）で破損し、このタイプの被覆ファイバーが一定しない強度特性を有することを示した。
【００３１】
ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤溶液５重量％およびエポキシ官能性光硬化性樹脂９５重量％を含むＰ−コートを用いて、実施例Ｃ１Ｅを作製した。光硬化性樹脂はこの場合、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニー）６０重量％およびＧＰ５５４（ミシガン州、フリントのゲネシーポリマー社）４０重量％を含有した。光開始剤溶液は、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有した。動的疲労試験（ＦＯＴＰ−２８）を使用して実施例Ｃ１Ｅの被覆ファイバーを測定すると、５２．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７５０ｋｐｓｉ）の最大強度を示した。十分なファイバーが１６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（２３０ｋｐｓｉ）において一定した強度特性を示した。実施例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄと比較して、その値の範囲の下限にわずかな改善が観察された。
【００３２】
厚さ１７．５ミクロンのウレタン−アクリレートバッファ層を比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｅによる同様な厚さのＰ−コートの上に適用することにより、被覆ファイバーの強度を増大させ、動的疲労の下限を約２８．１×１０³ｋｇ／ｃｍ²（４００ｋｐｓｉ）に引き上げた。又、被覆光ファイバーの外径は、本発明による好ましいＧＧＰ被覆光ファイバーの上限に近い、１６０ミクロンに達した（実施例１Ａ〜１Ｃ）。
【００３３】
実施例１Ａおよび１Ｂの１６０ミクロンの被覆光ファイバーは、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート光開始剤を用いて光硬化されるＰ−コートポリマーを含有した。光硬化性樹脂は、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）７５重量％およびＧＰ５５４（ミシガン州、フリントのゲネシーポリマー社から市販されている、高レベルのエポキシ官能価を有するシリコーン）２５重量％を含有した。光開始剤溶液は、ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有した。
【００３４】
実施例１Ａおよび１Ｂのヘキサフルオロアンチモネート光開始剤をドデシルフェニルヨードニウムメチド光開始剤（実施例１Ｃ）と交換することにより、動的疲労測定値の一致性の著しい改善がみられた。ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤の選択によるこの改善は、約１３０ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーの開発を可能にした（実施例２Ａ〜２Ｄを参照のこと）。この場合、被覆ファイバーは、厚さ約１２．５ミクロンのＰ−コートおよび同じく厚さ約１２．５ミクロンのウレタン−アクリレートバッファで被覆された８０ミクロンのシリカクラッド光ファイバーを有する。より厚い１６０ミクロンの被覆光ファイバーと比較して、実施例２Ａ〜２Ｄの被覆光ファイバーは一貫して、より高い最大応力５６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（８００ｋｐｓｉ）に耐え、ところどころの破損が、４２．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（６００ｋｐｓｉ）以下であった。１６０ミクロンのファイバーが１００ミクロンのシリカクラッドファイバーおよび約１３０ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーより厚いバッファ層を備えることを考慮すれば、これは驚くべきである。
【００３５】
二重被覆構造を使用し続けるが外径を１２５ミクロンに低下することによって所望の被覆光ファイバーに近づいた。適した被覆光ファイバーは、厚さ１１ミクロンのＰ−コートで被覆され、次いで市販のウレタン−アクリレートの１１．５ミクロンの層でオーバーコートされる直径８０ミクロンのシリカクラッド光ファイバーを有し、二重被覆ファイバーの外径を１２５ミクロンにする。得られた被覆光ファイバー（実施例３を参照のこと）は一貫して、５１．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７３０ｋｐｓｉ）まで動的疲労試験に耐え、４５．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（６５０ｋｐｓｉ）においてまれにしか破損はなかった。４５．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（６５０ｋｐｓｉ）〜５１．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７３０ｋｐｓｉ）の動的疲労の範囲は、上に記載した被覆光ファイバー構造体の場合よりも狭く、上限（すなわち５１．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７３０ｋｐｓｉ））が予め超えられている。
【００３６】
１２５ミクロンの外径を有する好ましい被覆光ファイバーは、永久ポリマーコーティングまたはＰ−コートだけで被覆された８０ミクロンの直径を有するシリカクラッドファイバーを含む。Ｐ−コートの厚さは約２２．５ミクロンであり、１２５ミクロンの外径を有する被覆光ファイバーを提供する。好ましい単一被覆ファイバーのポリマーコーティング組成物には、フリーラジカル光開始剤（実施例４）を用いて硬化された市販のアクリル化ウレタン組成物がある。適した保護コーティングはイリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手でき、特に、前記光開始剤を含有するＤＳＭ３４７１−２−１３６という名称の組成物である。別の選択肢として、例えばジアリールヨードニウムメチド光開始剤と架橋可能なエポキシ官能性モノマーを含有するカチオン光硬化性Ｐ−コートを使用してもよい（実施例５）。動的疲労試験の結果は、ウレタンアクリレート樹脂の同じ厚さと比較して硬化エポキシド樹脂で被覆された１２５ミクロンの光ファイバーの改善された強度特性を示唆する。相対的な結果に関係なく、両方の被覆光ファイバーが、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）の概して良好な動的疲労値を超える。
【００３７】
本発明による好ましい光ファイバーは、１２０ミクロン〜１６０ミクロンの外径を有するＧＧＰファイバーを有する。これらの被覆光ファイバーは強度低下の問題を克服し、被覆ファイバーの直径を２５０ミクロンに増加させる２つのバッファを備えるＧＧＰファイバーと同等の動的疲労性能を一貫して維持する。ジアリールヨードニウムメチドなどの好ましい非加水分解性光開始剤を含むＰ−コート調合物を使用することにより、フッ素含有部分の存在下でも加水分解の問題を除く。
【００３８】
非加水分解性光開始剤の例には、Ｃ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃ ^-、Ｂ（Ｃ₆Ｆ₅）₄ ^-、およびＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂ ^-から選択されたアニオンを含有するジアリールヨードニウム塩がある。フッ化物イオンを含有するが、本発明によるカチオン光開始剤中のアニオンの好ましいクラスには、フッ素化トリスアルキルまたはアリールスルホニルメチドおよび相応するビスアルキルまたはアリールスルホニルイミドがある。以下の式ＩおよびＩＩが、それぞれ、「メチド」および「イミド」アニオンを表す一般式を提供する。
（Ｒ_fＳＯ₂）₃Ｃ^-（式Ｉ）
（Ｒ_fＳＯ₂）₂Ｎ^-（式ＩＩ）
各Ｒ_fが独立に、高フッ素化または過フッ素化アルキルもしくはフッ素化アリール基からなる群から選択される。メチドおよびイミドはまた、任意の２個のＲ_f基を結合して橋を形成することによって、環状である場合がある。典型的には、Ｒ_fアルキル鎖が、１〜２０個の炭素原子を含有するが、１〜１２個の炭素原子が好ましい。Ｒ_fアルキル鎖が枝分かれしているかまたは環状であってもよいが、好ましくは直鎖状である。ヘテロ原子または、二価酸素、三価窒素または六価硫黄などの基が、骨格鎖に割り込んでもよい。Ｒ_fが環状構造であるかまたは含有するとき、かかる構造が好ましくは、１または２個のヘテロ原子を含有する、５または６の環の構成員を有する。アルキル基Ｒはまた、エチレンまたは他の炭素−炭素不飽和を含まず、例えばそれは飽和脂肪族、脂環式、または複素環基である。「高フッ素化」は、鎖のフッ素化度が、過フッ素化鎖の性質に似た性質を鎖に提供するのに十分であることを意味する。より詳しくは、高フッ素化アルキル基は、鎖の水素原子の合計数の半分より多くがフッ素原子で置換されている。水素原子が鎖に残っていてもよいが、全ての水素原子がフッ素で置換されてペルフルオロアルキル基を形成するのが好ましい。臭素または塩素原子が、フッ素で置換されていない任意の水素を置換してもよい。アルキル基の３個の水素のうち少なくとも２個がフッ素で置換されるのが、より好ましく、４個の水素原子のうち少なくとも３個がフッ素で置換されるのが更により好ましく、全ての水素原子がフッ素で置換されて過フッ素化アルキル基を形成するのが最も好ましい。
【００３９】
式ＩおよびＩＩのフッ素化アリール基が６〜２２個の環状炭素原子、好ましくは６個の環状炭素原子を含有してもよく、そこにおいて、各アリール基の少なくとも１個、好ましくは少なくとも２個の環状炭素原子が、フッ素原子または上に定義したような高フッ素化または過フッ素化アルキル基、例えば、ＣＦ₃で置換される。
【００４０】
本発明の実施に有用なアニオンの具体例には、（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ^-、（Ｃ₄Ｆ₉ＳＯ₂）₂Ｎ^-、（Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂）₃Ｃ^-、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ^-、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ^-、（Ｃ₄Ｆ₉ＳＯ₂）₃Ｃ^-などがある。より好ましいアニオンは、式Ｉによって表されたアニオンであり、式中、Ｒが１〜４個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基であり、特にトリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチドアニオンである。このタイプのアニオンおよびそれらの製造方法が、米国特許第４，５０５，９９７号、米国特許第５，０２１，３０８号、米国特許第４，３８７，２２２号、米国特許第５，０７２，０４０号、米国特許第５，１６２，１７７号および米国特許第５，２７３，８４０号およびタロウスキー（Ｔｕｒｏｗｓｋｙ）およびセッペルト（Ｓｅｐｐｅｌｔ）著、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２７，２１３５〜２１３７（１９８８年）に記載されている。タロウスキーおよびセッペルトは、ＣＦ₃ＳＯ₂Ｆに対して２０％の収量またはＣＨ₃ＭｇＣｌに対して１９％の収量でＣＦ₃ＳＯ₂ＦおよびＣＨ₃ＭｇＣｌから（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃Ｃ^-アニオンを直接合成することを記載している。米国特許第５，５５４，６６４号には、ヨードニウムメチドの改良された合成方法が記載されている。
【００４１】
概してオニウム塩として周知の上記のアニオンの塩が、スルホニウムおよびヨードニウムカチオンを含有してもよい。これらの塩が化学線または熱によってで活性化されるか、または化学線の後に熱を必要とする２段階活性化を要する場合がある。適した塩には、２００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する十分なエネルギーに暴露するとき、反応性種を生じてＰ−コート組成物を重合させる塩がある。開始反応は、熱、加速粒子ビーム（電子ビーム）、または電磁放射線源などの様々な供給源からのエネルギーに暴露する間に起こる場合がある。
【００４２】
実験
以下の節は、本発明による被覆光ファイバーの製造の一般的な手順の説明である。
【００４３】
ファイバーの線引き方法
ノキア−メイルファー（Ｎｏｋｉａ−Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ）ファイバー線引き塔（フィンランドのバンタ（Ｖａｎｔａａ，Ｆｉｎｌａｎｄ））を、本発明による被覆光ファイバーの線引き塔として用いた。ファイバー線引き方法は、１５ＫＷレペル・ジルコニア（ＬｅｐｅｌＺｉｒｃｏｎｉａ）誘導炉（ニューヨーク州、マスペスのレペルコーポレーション（ＬｅｐｅｌＣｏｒｐ．，Ｍａｓｐｅｔｈ，ＮＹ））中への光プリフォームの供給速度を制御するダウンフィード装置を使用した。適したプリフォームには、改良化学蒸着法（ＭＣＶＤ）によって製造されたプリフォームがある。炉内のプリフォームを加熱して、２２００℃〜２２５０℃にその温度を上昇させ、光ファイバーを必要とされる寸法に線引きした。塔内のファイバーの位置をモニタしながら、熱供給源の下に配置されたレーザーテレメトリック測定装置（レーザーマイク（ＬａｓｅｒＭｉｋｅ^TM）により、線引きされたファイバーの直径を測定した。
【００４４】
新たに形成されたファイバーを、一次コーティング装置に送り、永久保護コーティングを適用した。コーティング装置は、コーティングダイ集成体、フュージョンシステムズＲコーポレーション（ＦｕｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓＲＣｏｒｐ．）マイクロ波ＵＶ硬化装置、同心度モニター、および別のレーザーテレメトリック測定装置を備えた。コーティングダイ集成体は、ピッチおよび傾き制御およびコーティング同心度のｘ−ｙ並進を有する調整用ステージ上に取付けられた格納筐体中にサイジングダイおよび背圧ダイを備えた。保護コーティング材料を加圧容器からコーティングダイ集成体に供給し、光ファイバーに適用した後、コーティングを硬化し、一次コーティング装置内で被覆ファイバーの寸法を測定した。好ましくは紫外線源は、２５４ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲の波長の化学線を放射するＨ＋バルブを有するフュージョンシステムズＵＶランプである。紫外線への露光時間は、光ファイバーの線引き速度に依存し、典型的には１秒より短い。
【００４５】
必要な場合、バッファを二次コーティング装置において被覆ファイバーに適用し、第２の永久コーティングを有する二重被覆光ファイバーを提供した。このタイプの二重コーティングは、別個の加圧容器から材料を供給される付加的なサイジングダイを必要とする。コーティングを上記のように硬化し、被覆ファイバーの外径を測定した。被覆光ファイバーを通常の形状の円筒巻取り装置を用いて集めた。
【００４６】
動的疲労の試験手順
本発明による被覆光ファイバーの動的疲労を、周囲条件下で毎分９％の歪み速度および４メートルのゲージ長を用いて、改良ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−２８Ｂを用いて測定した。試験方法の別の説明は、「光ファイバーの動的引張強度の測定方法」、すなわちＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−２８Ｂ（これはＥＩＡ−４５５−２８Ａの改訂版であり、ＥＩＡは米国工業会を表し、ＴＩＡは電気通信工業会を表す）、と題された光ファイバー試験手順（ＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃＴｅｓｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ）（「ＦＯＴＰ」）２８という語を用いる。
【００４７】
材料
ポリマーコーティングＡが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆ ^-）光開始剤溶液５重量％と、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）９０重量％およびトーン０３０１（コネチカット州、ダンバリーのユニオンカーバイドから市販されているヒドロキシル官能価を有するカプロラクトントリオールベースのポリマー）１０重量％を含有する光硬化性樹脂９５重量％を含む。光開始剤溶液が、ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）含有する。
【００４８】
ポリマーコーティングＢが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤溶液５重量％と、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）６０重量％およびＧＰ５５４（ミシガン州、フリントのゲネシーポリマー社から市販されている、高レベルのエポキシ官能価を有するシリコーン）４０重量％を含有する樹脂９５重量％と、を含む。光開始剤溶液が、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有する。
【００４９】
ポリマーコーティングＣが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤溶液５重量％と、エポン８３０（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）８０重量％およびテラタン（ＴＥＲＡＴＨＡＮＥ）２０００（ウィスコンシン州、ミルウォーキーのシグマ−アルドリッチから入手できるポリテトラヒドロフランジオール）２０重量％を含有する樹脂９５重量％と、を含む。光開始剤溶液が、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有する。
【００５０】
ポリマーコーティングＤが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤溶液５重量％と、エポン８３０（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）４０重量％および２，２’−オキシビス（６−オキサビシクロ［３．１．０］ヘキサン）（ウィスコンシン州、ミルウォーキーのシグマ−アルドリッチから市販されている）３０重量％およびテラタン２９００（ウィスコンシン州、ミルウォーキーのシグマ−アルドリッチから市販されているポリテトラヒドロフランジオール）３０重量％を含有する樹脂９５重量％と、を含む。光開始剤溶液が、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有する。
【００５１】
ポリマーコーティングＥが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆）光開始剤溶液５重量％と、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）７５重量％およびＧＰ５５４（ミシガン州、フリントのゲネシーポリマー社から市販されている、高レベルのエポキシ官能価を有するシリコーン）２５重量％を含有する樹脂９５重量％と、を含む。光開始剤溶液が、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ₆ ^-）３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有する。
【００５２】
ポリマーコーティングＦが、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤溶液５重量％と、エポン８２８（テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニーから市販されているビスフェノールジグリシジルエーテル樹脂）７５重量％およびＧＰ５５４（ミシガン州、フリントのゲネシーポリマー社から市販されている、高レベルのエポキシ官能価を有するシリコーン）２５重量％を含有する樹脂９５重量％と、を含む。光開始剤溶液が、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド３８．５重量％（４０部）、デシルアルコール５７．７重量％（６０部）およびイソプロピルチオキサントン３．８重量％（４部）を含有する。
【００５３】
ポリマーコーティングＧが、ＤＳＭ３４７１−２−１３６（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングである。
【００５４】
ポリマーコーティングＨが、ＤＳＭ３４７１−２−１３７（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングである。
【実施例】
【００５５】
表１は、表２に示した本発明による実施例の光ファイバーのために用いた方法と同様な方法を用いて作製した被覆光ファイバーの比較例を提供する。両方の表には、シリカクラッド光ファイバーの直径、それに適用されたコーティングの厚さ、および被覆光ファイバーの全直径を示す情報が含まれる。
【００５６】
比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｅ
比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｅは、本質的に同じ線引き塔条件下で材料の別個の流れを用いて作製された被覆光ファイバーを示す。比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄに用いたポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、ヘキサフルオロアンチモネートアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。比較例Ｃ１Ｅは、メチドアニオンを有するカチオン光開始剤を用いた。表３は、比較例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄの光ファイバーの強度は可変的であり、小さいパーセンテージの試料だけが４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）を超えたことを示す。比較例Ｃ１Ｅの異なった光開始剤の使用により、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）より上で破断するファイバーのパーセンテージを改善するが、一定の強度の要求条件を満たさない。
【００５７】
比較例Ｃ２
比較例Ｃ２は、シリカクラッド光ファイバーに２つの永久コーティングを線引き塔で適用することによって作製された被覆光ファイバーである。ポリマー（Ｐ−コート）コーティングが、メチドアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。これは、ラジカル重合機構によって硬化するＤＳＭ３４７１−２−１３６（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングでオーバーコートされた。比較例Ｃ２の多数の試料の動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破損までの引張）は、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）から５６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（８００ｋｐｓｉ）の範囲にわたる結果をもたらした(表３)。比較例Ｃ２の被覆光ファイバーの構造は、本発明の実施例３の構造に似ていた。比較例Ｃ２の動的疲労試験は、実施例３より若干高い値を示すが、実施例３より大きいばらつきを示した。結果は、本発明の実施例３に対してこの比較例で用いたコーティング材料の変化による、性能の変化を示す。
【００５８】
比較例Ｃ３
比較例Ｃ３は、シリカクラッド光ファイバーに永久コーティングを線引き塔で適用することによって作製された被覆光ファイバーである。ポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、メチドアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化された、エポキシ／ポリオール樹脂の配合物であった。比較例Ｃ３の多数の試料の動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破断までの引張）は、４５．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（６５０ｋｐｓｉ）から５２．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７５０ｋｐｓｉ）の範囲にわたる結果をもたらし、その大部分が４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）より下であった（表３）。
【００５９】
実施例１Ａ〜１Ｃ
実施例１Ａ〜１Ｃは、本質的に同じ線引き塔条件下で材料の別個の流れを用いて作製された、約１６０ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーを示す。実施例１Ａおよび実施例１Ｂに用いたポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、ヘキサフルオロアンチモネートアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。ヨードニウムメチド光開始剤を用いて、実施例１Ｃのポリマーコーティングを硬化した。各ケースにおいて、Ｐ−コートを、ラジカル重合機構によって硬化するＤＳＭ３４７１−２−１３６（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングでオーバーコートした。実施例１Ａおよび１Ｂの動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破断までの引張）は、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）から５２．７×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７５０ｋｐｓｉ）まで適度の一致性を示す結果になった。実施例１Ｃは、ほとんど５６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（８００ｋｐｓｉ）の一定した改善された性能をもたらした。実施例１Ｃは、Ｐ−コートを硬化するためにビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤を使用する点でだけ他の実施例とは異なる。
【００６０】
実施例２Ａ〜２Ｄ
実施例２Ａ〜２Ｄは、本質的に同じ線引き塔条件下で材料の別個の流れを用いて作製された、約１３０ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーを示す。ポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、メチドアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。これは、ラジカル重合機構によって硬化するアクリル化ウレタンコーティングでオーバーコートされた。実施例２Ａ〜２Ｄの多数の試料の動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破断までの引張）は最も高い一致性および強度を示し、ほとんど５６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（８００ｋｐｓｉ）の結果であった。
【００６１】
実施例３
実施例３は、グレーディッドインデックス多重モードシリカクラッド光ファイバーにコーティングを線引き塔で適用することによって作製された、約１２５ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーである。ポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、メチドアニオンを有するカチオン光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。これは、ラジカル重合機構によって硬化するＤＳＭ３４７１−２−１３６（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングでオーバーコートされた。実施例３の多数の試料の動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破断までの引張）は、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）あたりに集中した結果になった。
【００６２】
実施例４および実施例５
実施例４および５は、グレーディッドインデックス多重モードシリカクラッド光ファイバーに単一永久コーティングを線引き塔で適用することによって作製された、約１２５ミクロンの直径を有する被覆光ファイバーを示す。ラジカル重合機構によって硬化するＤＳＭ３４７１−２−１３７（イリノイ州、エルジンのＤＳＭデソテックから入手できる）という名称のアクリル化ウレタンコーティングを、実施例４のポリマー（Ｐ−コート）コーティングとして用いた。実施例５のポリマー（Ｐ−コート）コーティングは、メチドアニオンを有するオニウム光開始剤を用いて硬化されたエポキシ樹脂であった。実施例４の多数の試料の動的疲労（ＦＯＴＰ−２８のように破断までの引張）は、５１．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７３０ｋｐｓｉ）あたりに集中した結果になった。実施例５の試験は、５６．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（８００ｋｐｓｉ）あたりに集中した動的疲労値を有する、より強い被覆光ファイバー構造を示した。
【００６３】
【表１】

【００６４】
【表２】

【００６５】
表３には、実施例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｅ、実施例Ｃ２および実施例Ｃ３の被覆光ファイバーの動的疲労試験の結果が含まれる。表４は、実施例１Ａ〜１Ｃ、実施例２Ａ〜２Ｄおよび実施例３〜５の結果を示す。その情報は、試験中の被覆光ファイバーに依存して１０〜２５の多数の複製試料の頻度分布を提供する。所定のレベルの動的疲労のファイバーの性能は、そのレベルに合格するファイバー試料のパーセントとして与えられる。
【００６６】
実施例Ｃ１Ａ〜Ｃ１Ｄは比較的不十分な性能を示し、閾値であると考えられる、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）より上の動的疲労に試料ファイバーの５０％未満が合格することは注目に値する。理論に囚われることを望まないが、Ｐ−コート組成物中での加水分解性光開始剤、ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートの使用は、被覆光ファイバーのガラスを攻撃および弱化する腐蝕性フッ化物種を導入すると考えられる。これは、非加水分解性ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチド光開始剤を使用して４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²（７００ｋｐｓｉ）より上を示す試験試料の７２％の頻度分布をもたらす実施例Ｃ１Ｅと比較して、あり得るようにみえる。被覆ファイバーの強度の改善は、実施例１Ａおよび１Ｂと実施例１Ｃとの比較から明らかであり、後者だけが非加水分解性メチドアニオンを含有する光開始剤を用いて硬化されたＰ−コートを有する。
【００６７】
実施例２Ａ〜２Ｃ、実施例３、実施例４および実施例５の被覆光ファイバーは、１００ミクロンまでの直径を有する、前の実施例のファイバーに対して直径８０ミクロンの細径シリカクラッド光ファイバーを含める。より小径のファイバーはまた、より脆いかもしれないという予想を考慮すると、８０ミクロンのシリカクラッド光ファイバーコアーを備える被覆光ファイバーが一貫して、動的疲労によって測定した時に機械的強度特性の十分な保持を示すことは注目に値する。１６０ミクロンより小さい直径を有する被覆光ファイバー（ＧＧＰ）の動的疲労試験の結果（表４）は、本発明による被覆ファイバーの一定した強度を示す。Ｐ−コート組成物を硬化するための好ましい光開始剤としてビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムメチドを使用することにより、約２倍の直径を有する以前のＧＧＰ被覆ファイバーと少なくとも同等の強度特性を有する細径の被覆光ファイバー（好ましくは＜１３０ミクロン）を製造する。
【００６８】
【表３】

【００６９】
【表４】

【００７０】
被覆ＧＧＰ光ファイバーは望ましい強度特性を保持すると同時に、約６ｍｍ（０．２５インチ）の曲げ半径に伴う応力に耐える。本発明による光ファイバーは、マイクロベンディングにほとんど影響されない短い長さのファイバーを必要とする適用の要求条件を満たす。かかる適用には、光スイッチ、ファイバー−オンボードの接続、光バックプレーン接続および光クロス接続のための、より細い光ファイバーおよびより小さい配線の使用がある。
【００７１】
無支持の、小径、一定した強度のＧＧＰ光ファイバーおよびその成分を本明細書に記載した。当業者に理解されるこれらおよび他の変型は、以下に権利請求されたこの発明の所期の範囲内にある。前に記載したように、本発明の詳細な実施態様が本明細書に開示される。しかしながら、開示された実施態様は、様々な形で具体化されてもよい本発明品について例示するにすぎないことは理解されるはずである。

Claims

シリカクラッドと、
前記クラッドに適用され、１２０ミクロン〜１５０ミクロンの直径、および４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²〜６３．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²の動的疲労測定値に対して少なくとも８５％の頻度分布、を有する被覆光ファイバーを提供するコーティングと、を含む被覆光ファイバー。
前記頻度分布が少なくとも９０％である、請求項１に記載の被覆光ファイバー。
前記直径が１２８ミクロン〜１３５ミクロンであり、前記頻度分布が少なくとも９５％である、請求項１に記載の被覆光ファイバー。
前記コーティングがポリマーコーティングである、請求項１に記載の被覆光ファイバー。
前記ポリマーコーティングが、ジアリールヨードニウムカチオンを有するカチオン光開始剤と、ヘキサフルオロアンチモネートおよび一般式（Ｒ_fＳＯ₂）₃Ｃ^-を有するメチドアニオンからなる群から選択されたアニオンと、を含有するコーティング組成物を硬化することによって形成される、請求項４に記載の被覆光ファイバー。
ＧＧＰ光ファイバーであって、
光ファイバーコアーと、
前記光ファイバーコアーの上の、シリカクラッドコアーを設けるシリカクラッドと、
光開始剤を含有する光硬化性組成物を化学線に露光することによって前記クラッドに適用された永久ポリマーコーティングと、を含み、１２０ミクロン〜１５０ミクロンの直径を有し、４９．２×１０³ｋｇ／ｃｍ²〜６３．３×１０³ｋｇ／ｃｍ²の動的疲労測定値に対して少なくとも８５％の頻度分布を更に有する、ＧＧＰ光ファイバー。
前記永久ポリマーコーティングが１０ミクロン〜２５ミクロンの厚さを有する、請求項６に記載のＧＧＰ光ファイバー。
前記光開始剤が、ジアリールヨードニウムカチオンを有するジアリールヨードニウム塩と、ヘキサフルオロアンチモネートおよび一般式（Ｒ_fＳＯ₂）₃Ｃ^-を有するメチドアニオンから選択されたアニオンと、を含む、請求項６に記載のＧＧＰ光ファイバー。