JP2018052762A - Optical fiber coating material, coated optical fiber, and method for producing coated optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ用被覆材料、該被覆材料を含む被覆光ファイバ、及び該被覆光ファイバの製造方法に関する。 The present invention relates to a coating material for an optical fiber, a coated optical fiber including the coating material, and a method for manufacturing the coated optical fiber.
光ファイバは、一般的にプリフォーム(光ファイバ母材ともいう)から線引きされたガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型樹脂を被覆し、紫外線照射により硬化させることによって製造される。光ファイバの被覆層は、導波路であるガラス光ファイバの破断を防止すること、ホコリなどのゴミや湿気の進入を防止すること、及び光ファイバ外部から加わる力でガラス光ファイバが微小変形(マイクロベンド)を起こして生じる光の伝送損失を防止することを目的とする。これらの目的を達成するためには、ガラス光ファイバと被覆層との間に高い界面密着力が要求される。 An optical fiber is generally manufactured by coating an outer periphery of a glass optical fiber drawn from a preform (also referred to as an optical fiber preform) with an ultraviolet curable resin and curing it by ultraviolet irradiation. The coating layer of the optical fiber prevents the glass optical fiber that is the waveguide from being broken, prevents dust and other dust and moisture from entering, and the glass optical fiber is micro-deformed by the force applied from the outside of the optical fiber. The object is to prevent light transmission loss caused by bending. In order to achieve these objects, a high interfacial adhesion is required between the glass optical fiber and the coating layer.
光ファイバは屋外を含む様々な環境で用いられる。そのため、ガラス光ファイバと被覆層との間の界面密着力は高湿度雰囲気下でも保たれることが望ましい。しかしながら、光ファイバの被覆層に適した紫外線硬化型樹脂は、そのままではガラスの表面に強く接着しない。さらに、被覆層に水分が入り込むと、ガラス光ファイバと被覆層との間の接着力が著しく低下してしまう。 Optical fibers are used in various environments including outdoors. Therefore, it is desirable that the interfacial adhesion between the glass optical fiber and the coating layer be maintained even in a high humidity atmosphere. However, an ultraviolet curable resin suitable for a coating layer of an optical fiber does not adhere strongly to the glass surface as it is. Furthermore, when moisture enters the coating layer, the adhesive force between the glass optical fiber and the coating layer is significantly reduced.
ガラス光ファイバと被覆層との間の界面密着力を向上させるために、例えば特許文献1、2に記載の技術は、紫外線硬化型樹脂を含む被覆材料にシランカップリング剤を添加する。シランカップリング剤は、加水分解反応及び脱水縮合反応によってガラス光ファイバの表面と反応又は相互作用し、界面密着力を向上させる。 In order to improve the interfacial adhesion between the glass optical fiber and the coating layer, for example, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 add a silane coupling agent to a coating material containing an ultraviolet curable resin. The silane coupling agent reacts or interacts with the surface of the glass optical fiber by hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction, and improves the interfacial adhesion.
シランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応の反応速度は、一般的に酸又は塩基の環境下で上昇することが知られている。そこで、シランカップリング剤の反応を促進して界面密着力を向上させるために、被覆材料として用いられる樹脂組成物を酸性又は塩基性とする方法が考えられる。 It is known that the reaction rate of the hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of a silane coupling agent generally increases in an acid or base environment. Therefore, in order to promote the reaction of the silane coupling agent and improve the interfacial adhesion, a method of making the resin composition used as the coating material acidic or basic can be considered.
しかしながら、樹脂組成物を酸性にすると粘度が非常に高くなり、ガラス光ファイバに均一に塗布できない。また、樹脂組成物を塩基性にするとガラス光ファイバがダメージを受けるため、ガラス光ファイバの強度が低下する。さらに、樹脂組成物を酸性又は塩基性にすると、保管時にシランカップリング剤の反応が自然と進行し、樹脂組成物が白濁する。すなわち、樹脂組成物を酸性又は塩基性とする方法では、樹脂組成物の取り扱いが難しいため、被覆光ファイバの製造が従来よりも難しくなるという問題がある。 However, when the resin composition is acidified, the viscosity becomes very high and cannot be uniformly applied to the glass optical fiber. Moreover, since the glass optical fiber is damaged when the resin composition is made basic, the strength of the glass optical fiber is lowered. Furthermore, when the resin composition is made acidic or basic, the reaction of the silane coupling agent proceeds spontaneously during storage, and the resin composition becomes cloudy. That is, in the method of making the resin composition acidic or basic, since it is difficult to handle the resin composition, there is a problem that the production of the coated optical fiber becomes more difficult than before.
特許文献3に記載の技術は、樹脂組成物自体を酸性とするのではなく、ガラス光ファイバの表面に酸性付与物質を塗布することによって、シランカップリング剤の反応を促進させる。しかしながら、この方法では酸性付与物質によって設備が劣化しやすく、また酸性付与物質の塗布量のコントロールが難しいため、やはり被覆光ファイバの製造が従来よりも難しくなるという問題が生じる。 The technique described in Patent Document 3 promotes the reaction of the silane coupling agent by applying an acid-imparting substance to the surface of the glass optical fiber, rather than making the resin composition itself acidic. However, in this method, the equipment tends to deteriorate due to the acid-imparting substance, and it is difficult to control the amount of the acid-imparting substance applied, so that the production of the coated optical fiber becomes more difficult than before.
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、ガラス光ファイバと被覆層との間の界面密着力を向上させることができ、かつ容易に被覆できる光ファイバ用被覆材料、ならびに該被覆材料を含む被覆光ファイバ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can improve the interfacial adhesion between the glass optical fiber and the coating layer and can be easily coated, and the coating material for the optical fiber. It is an object of the present invention to provide a coated optical fiber containing a material and a method for manufacturing the same.
本発明の第1の態様は、光ファイバ用被覆材料であって、紫外線硬化型樹脂と、シランカップリング剤と、光の照射によって酸を発生する光酸発生剤と、を含む。 A first aspect of the present invention is an optical fiber coating material, which includes an ultraviolet curable resin, a silane coupling agent, and a photoacid generator that generates an acid upon irradiation with light.
本発明の第2の態様は、被覆光ファイバの製造方法であって、ガラス光ファイバを線引きする工程と、前記ガラス光ファイバに、紫外線硬化型樹脂、シランカップリング剤及び光の照射によって酸を発生する光酸発生剤を含む被覆材料を被覆する工程と、前記被覆材料が被覆された前記ガラス光ファイバに紫外線を照射することによって、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させるとともに前記光酸発生剤に前記酸を発生させる工程と、を含む。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a coated optical fiber, the step of drawing a glass optical fiber, and an acid applied to the glass optical fiber by irradiation with an ultraviolet curable resin, a silane coupling agent and light. A step of coating a coating material containing a photoacid generator to be generated; and irradiating the glass optical fiber coated with the coating material with ultraviolet rays, thereby curing the ultraviolet curable resin and applying the photoacid generator to the photoacid generator. Generating the acid.
本発明によれば、光ファイバの被覆材料に光の照射によって酸を発生する光酸発生剤を添加するため、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための光によって同時にシランカップリング剤の反応を促進させることができる。光を照射していない状態では光酸発生剤から酸がほとんど発生しないため被覆材料の取り扱いが容易である。また、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための光を光酸発生剤からの酸の発生にも利用するため、従来の被覆光ファイバの製造方法を変更する必要がない。 According to the present invention, since the photoacid generator that generates an acid upon irradiation with light is added to the coating material of the optical fiber, the reaction of the silane coupling agent is simultaneously accelerated by the light for curing the ultraviolet curable resin. be able to. In the state where light is not irradiated, since the acid is hardly generated from the photoacid generator, the coating material can be easily handled. In addition, since the light for curing the ultraviolet curable resin is also used for the generation of acid from the photoacid generator, there is no need to change the conventional method for manufacturing a coated optical fiber.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の断面図である。図1に示すように、被覆光ファイバ10は、ガラス光ファイバ11と、ガラス光ファイバ11の外周に被覆されたプライマリ層12(1次被覆層)及びセカンダリ層13(2次被覆層)を含む2層の被覆層14とを有する。プライマリ層は0.2MPa以上3.0MPa以下のヤング率を有する軟質層であり、セカンダリ層は500MPa以上2500MPa以下のヤング率を有する硬質層である。プライマリ層12及びセカンダリ層13は、それぞれ紫外線硬化型樹脂を含む光ファイバ用被覆材料に紫外線を照射して硬化させることによって形成される層からなり、ガラス光ファイバ11を保護する機能を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a coated
被覆光ファイバ10は図1に示した構成に限定されない。例えば、被覆層14は0.2MPa以上2000MPa以下のヤング率を有する単層からなってよい。また、被覆層14は3層以上の層を含んでよい。また、被覆光ファイバ10は、被覆層14の外周に被覆された着色層をさらに有する光ファイバ心線の形態をとってよい。また、被覆光ファイバ10は、複数の被覆光ファイバ10を束ねる一括被覆層をさらに有する光ファイバテープ心線の形態をとってよい。
The coated
ガラス光ファイバ11の直径は、通常80μm以上150μm以下であり、124μm以上126μm以下が一般的である。プライマリ層12の厚さは、通常5μm以上50μm以下であり、セカンダリ層13の厚さは、通常5μm以上50μm以下である。また、被覆光ファイバ10の直径(すなわち、セカンダリ層13の外径)は、通常200μm以上255μm以下である。
The diameter of the glass
被覆層14の被覆材料は、紫外線硬化型樹脂を含む。紫外線硬化型樹脂は、例えば、紫外線で重合及び硬化するエチレン性不飽和基を少なくとも2つ有する紫外線硬化型樹脂であり、好ましくはオリゴマーである。なお、ここでオリゴマーとは、重合度が2以上100以下の重合体である。
The coating material of the
さらに、被覆層14の被覆材料は、加水分解及び脱水縮合によりガラス光ファイバ11の表面と相互作用するシランカップリング剤、及び光源から発せられる活性エネルギー線の照射によりルイス酸やブレンステッド酸などの酸を発生する光酸発生剤を含む。光酸発生剤から発生した酸により、シランカップリング剤の加水分解及び脱水縮合が促進され、被覆層14に含まれる樹脂とガラス光ファイバ11との間の密着力が向上する。
Further, the coating material of the
[光酸発生剤]
光酸発生剤は、照射された光を吸収し、次いで分解して、溶媒又は酸発生剤自身から水素を引き抜くことで、酸を発生する。光酸発生剤が吸収する光は、光酸発生剤の種類によって異なるが、例えば約10nm以上405nm以下の波長領域の紫外線である。被覆層14の被覆材料に含まれる紫外線硬化型樹脂を硬化させる光の波長領域と、光酸発生剤に酸を発生させる光の波長領域との少なくとも一部が重複していることが望ましい。これにより、一種類の光源からの光によって紫外線硬化型樹脂の硬化と光酸発生剤による酸の発生とを同時に行うことができる。
[Photoacid generator]
The photoacid generator absorbs irradiated light, then decomposes, and generates hydrogen by extracting hydrogen from the solvent or the acid generator itself. The light absorbed by the photoacid generator varies depending on the type of the photoacid generator, but is, for example, ultraviolet light having a wavelength range of about 10 nm to 405 nm. It is desirable that at least a part of the wavelength region of light that cures the ultraviolet curable resin contained in the coating material of the
光酸発生剤は、オニウム塩系光酸発生剤と非イオン性光酸発生剤とに大別できる。本実施形態ではオニウム塩系光酸発生剤及び非イオン性光酸発生剤の少なくとも一方が用いられるが、それ以外の種類の光酸発生剤が用いられてもよい。被覆層14の被覆材料に使用できるオニウム塩系光酸発生剤としては、特に限定されないが、例えば有機スルホニウム塩化合物、有機オキソニウム塩化合物、有機アンモニウム塩化合物、有機ホスホニウム塩化合物、有機ヨードニウム塩化合物であって、ヘキサフルオロアンチモネートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、ヘキサクロロアンチモネートアニオン、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン、又はフルオロスルフォン酸イオンなどのカウンターアニオンを有するものが挙げられる。カウンターアニオンの具体的な化学式は、例えばB(C6F5)4 -、SbF6 -、SbF4 -、AsF6 -、PF6 -、BF4 -、CF3SO3 -で表されるアニオンである。これらは1種のみで用いられてよく、あるいは2種以上を混合して用いられてよい。
Photoacid generators can be broadly classified into onium salt photoacid generators and nonionic photoacid generators. In this embodiment, at least one of an onium salt photoacid generator and a nonionic photoacid generator is used, but other types of photoacid generators may be used. The onium salt photoacid generator that can be used for the coating material of the
オニウム塩系光酸発生剤の市販品としては、例えばIRGACURE(登録商標、以下省略)250、IRGACURE270(以上、BASF社製、商品名)、WPI−113、WPI−116、WPI−169、WPI−170、WPI−124、WPAG−638、WPAG−469、WPAG−370、WPAG−367、WPAG−336(以上、和光純薬工業株式会社製、商品名)、B2380、B2381、C1390、D2238、D2248、D2253、I0591、T1608、T1609、T2041、T2042(以上、東京化成工業株式会社製、商品名)、AT−6992、At−6976(以上、ACETO社製、商品名)、CPI−100、CPI−100P、CPI−101A、CPI−200K、CPI−210S(以上、サンアプロ株式会社製、商品名)、SP−056、SP−066、SP−130、SP−140、SP−150、SP−170、SP−171、SP−172(以上、ADEKA株式会社製、商品名)、CD−1010、CD−1011、CD−1012(以上、サートマー社製、商品名)、PI2074(ローディアジャパン製、商品名)などが挙げられる。 Examples of commercially available onium salt photoacid generators include IRGACURE (registered trademark, hereinafter omitted) 250, IRGACURE 270 (above, trade name, manufactured by BASF), WPI-113, WPI-116, WPI-169, WPI- 170, WPI-124, WPAG-638, WPAG-469, WPAG-370, WPAG-367, WPAG-336 (above, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name), B2380, B2381, C1390, D2238, D2248, D2253, I0591, T1608, T1609, T2041, T2042 (above, trade name, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), AT-6992, At-6976 (above, trade name, made by ACETO), CPI-100, CPI-100P , CPI-101A, CPI-200K, CP -210S (above, San Apro Co., Ltd., trade name), SP-056, SP-066, SP-130, SP-140, SP-150, SP-170, SP-171, SP-172 (above, ADEKA shares) Company-made, trade name), CD-1010, CD-1011, CD-1012 (above, trade name, manufactured by Sartomer), PI 2074 (trade name, made by Rhodia Japan) and the like.
被覆層14の被覆材料に使用できる非イオン性光酸発生剤としては、特に限定されないが、例えばフェナシルスルホン型光酸発生剤、o−ニトロベンジルエステル型光酸発生剤、イミノスルホナート型光酸発生剤、N−ヒドロキシイミドのスルホン酸エステル型光酸発生剤などが挙げられる。これらは1種のみで用いられてよく、あるいは2種以上を混合して用いられてよい。非イオン性光酸発生剤の具体的な化合物としては、例えばスルホニルジアゾメタン、オキシムスルホネート、イミドスルホネート、2−ニトロベンジルスルホネート、ジスルホン、ピロガロールスルホネート、p−ニトロベンジル−9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホネート、N−スルホニル−フェニルスルホンアミド、トリフルオロメタンスルフォン酸−1,8−ナフタルイミド、ノナフルオロブタンスルホン酸−1,8−ナフタルイミド、パーフルオロオクタンスルホン酸−1、8−ナフタルイミド、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸−1,8−ナフタルイミド、ノナフルオロブタンスルホン酸−1,3,6−トリオキソ−3,6−ジヒドロ−1H−11−チア−アザシクロペンタアントラセン−2−イルエステル、ノナフルオロブタンスルホン酸−8−イソプロピル−1,3,6−トリオキソ−3,6−ジヒドロ−1H−11−チア−2−アザシクロペンタアントラセン−2−イルエステル、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸クロリド、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸クロリド、1,2−ベンゾキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸クロリド、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸ナトリウム、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸ナトリウム、1,2−ベンゾキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸ナトリウム、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸カリウム、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸カリウム、1,2−ベンゾキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸カリウム、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸メチル、1,2−ベンゾキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸メチルなどが挙げられる。
The nonionic photoacid generator that can be used for the coating material of the
非イオン性光酸発生剤の市販品としては、例えばWPAG−145、WPAG−149、WPAG−170、WPAG−199(以上、和光純薬工業株式会社製、商品名)、D2963、F0362、M1209、M1245(以上、東京化成工業株式会社製、商品名)、SP−082、SP−103、SP−601、SP−606(以上、ADEKA株式会社製、商品名)、SIN−11(株式会社三宝化学研究所製、商品名)、NT−1TF(サンアプロ株式会社製、商品名)などが挙げられる。 As a commercial item of a nonionic photo-acid generator, WPAG-145, WPAG-149, WPAG-170, WPAG-199 (above, the Wako Pure Chemical Industries Ltd. make, brand name), D2963, F0362, M1209, M1245 (above, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name), SP-082, SP-103, SP-601, SP-606 (above, ADEKA Corporation, trade name), SIN-11 (Sanpo Chemical Co., Ltd.) Laboratories, trade name), NT-1TF (trade name, manufactured by Sun Apro Co., Ltd.) and the like.
光酸発生剤の添加量は、被覆層14の被覆材料に対して0.01wt%以上、好ましくは0.1wt%以上である。これよりも光酸発生剤が少ない場合には、光酸発生剤から発生する酸の量が少ないためにシランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応の進行速度が低下し、被覆層14とガラス光ファイバ11との間の密着性発現に時間を要する。なお、「wt%」とは、重量パーセント濃度を示している(以下、同じ)。
The addition amount of the photoacid generator is 0.01 wt% or more, preferably 0.1 wt% or more with respect to the coating material of the
また、光酸発生剤の添加量は、被覆層14の被覆材料に含まれる光重合開始剤の量以下であることが望ましい。光酸発生剤を光重合開始剤よりも多く添加する場合には、同じく紫外線を吸収してラジカル種を発生する光重合開始剤の反応を阻害するため、被覆層14の硬化性が低下して弾性率が低下するおそれがある。具体的には、光酸発生剤の添加量は被覆層14の被覆材料に対して10wt%以下、好ましくは5wt%以下である。
Further, it is desirable that the amount of the photoacid generator added is not more than the amount of the photopolymerization initiator contained in the coating material of the
[シランカップリング剤]
シランカップリング剤としては、本発明の効果の妨げにならないものであれば、公知公用のものを含め任意のものを用いることができる。シランカップリング剤の添加量は、実験等によって適宜決定される。シランカップリング剤の具体的な化合物としては、特に限定されないが、例えばテトラメチルシリケート、テトラエチルシリケート、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
[Silane coupling agent]
As the silane coupling agent, any known silane coupling agent can be used as long as it does not interfere with the effects of the present invention. The addition amount of the silane coupling agent is appropriately determined by experiments or the like. Although it does not specifically limit as a specific compound of a silane coupling agent, For example, tetramethyl silicate, tetraethyl silicate, vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl Trimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxy Silane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanate Examples include nurate, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
シランカップリング剤の添加量は、被覆層14に対して0.1wt%以上10wt%以下が好ましく、0.5wt%以上5.0wt%以下がより好ましい。上記範囲であると、ガラス光ファイバと被覆層14との密着力が十分となり、且つ被覆材の保存安定性に優れる。
The addition amount of the silane coupling agent is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less, more preferably 0.5 wt% or more and 5.0 wt% or less with respect to the
さらに、被覆層14の被覆材料は、希釈モノマー、光増感剤、光重合開始剤、連鎖移動剤及び各種添加剤を含んでよい。希釈モノマーとしては、単官能(メタ)アクリレート又は多官能(メタ)アクリレートが用いられる。希釈モノマーとは、紫外線硬化型樹脂を希釈するためのモノマーである。
Furthermore, the coating material of the
[光重合開始剤]
光重合開始剤は、紫外線照射装置から発せられる波長領域の光を吸収し、ラジカルを発生することによって紫外線硬化型樹脂に重合を開始させる。光重合開始剤の添加量は、実験等によって適宜決定される。光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えばアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、o−アシルオキシム系光重合開始剤などを用いることができる。
[Photopolymerization initiator]
The photopolymerization initiator absorbs light in a wavelength region emitted from an ultraviolet irradiation device and generates radicals to start polymerization in the ultraviolet curable resin. The addition amount of the photopolymerization initiator is appropriately determined by experiments or the like. Although it does not specifically limit as a photoinitiator, For example, an acyl phosphine oxide type photoinitiator, an acetophenone type photoinitiator, an o-acyl oxime type photoinitiator, etc. can be used.
[光増感剤]
光増感剤は、光酸発生剤の感光性を向上させる目的で被覆層14の被覆材料に添加される。光増感剤は、光酸発生剤では吸収できない波長領域の光を吸収することによって、光酸発生剤の感光性を向上させる。そのため、光増感剤の吸収波長域と光酸発生剤の吸収波長域とは異なっており、それらの重なりが少ないほど好ましい。
[Photosensitizer]
The photosensitizer is added to the coating material of the
光増感剤の添加量は、被覆層14の被覆材料に対して0.1wt%以上10wt%以下であることが好ましく、0.5wt%以上10wt%以下であることがより好ましい。光増感剤の含有量が0.1wt%以上であると、所望の感度が得やすく、また、10wt%以下であると、被膜の透明性を確保しやすい。
The addition amount of the photosensitizer is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less, and more preferably 0.5 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the coating material of the
被覆層14の被覆材料に使用できる光増感剤としては、特に限定されないが、例えばアントラセン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノン誘導体、ベンゾイン誘導体などが挙げられる。より詳しくは、光増感剤として、9,10−ジアルコキシアントラセン、2−アルキルチオキサントン、2,4−ジアルキルチオキサントン、2−アルキルアントラキノン、2,4−ジアルキルアントラキノン、p,p’−アミノベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−アルコキシベンゾフェノン、ベンゾインエ−テルなどが挙げられる。
Although it does not specifically limit as a photosensitizer which can be used for the coating material of the
光増感剤の具体的な化合物としては、特に限定されないが、例えばアントロン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、9−エトキシアントラセン、ピレン、ペリレン、コロネン、フェナントレン、ベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、2−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイル安息香酸ブチル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイン−i−ブチルエーテル、9−フルオレノン、アセトフェノン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p’−テトラエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、フェノチアジン、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、3,3’−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセンなどが挙げられる。これらは1種のみで用いられてよく、あるいは2種以上を混合して用いられてよい。 Specific compounds of the photosensitizer are not particularly limited. For example, anthrone, anthracene, 9,10-diphenylanthracene, 9-ethoxyanthracene, pyrene, perylene, coronene, phenanthrene, benzophenone, benzyl, benzoin, 2- Methyl benzoylbenzoate, butyl 2-benzoylbenzoate, benzoin ethyl ether, benzoin-i-butyl ether, 9-fluorenone, acetophenone, p, p'-tetramethyldiaminobenzophenone, p, p'-tetraethylaminobenzophenone, 2-chloro Thioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, phenothiazine, acridine orange, benzoflavin, cetoflavin-T, 2-nitrofluorene, 5-nitroacetate Futen, benzoquinone, 2-chloro-4-nitroaniline, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramid, anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2- tert-butylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthrone, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 3,3′-carbonyl-bis (5 , 7-dimethoxycarbonylcoumarin), 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[熱酸発生剤]
さらに、被覆層14の被覆材料は、熱酸発生剤を含んでよい。熱酸発生剤は、熱によって分解し、酸を発生する。過剰の光酸発生剤の添加は同じく紫外線を吸収しラジカル種を発生する光重合開始剤の反応を阻害する場合がある。そこで、光酸発生剤の添加量を抑え、熱酸発生剤を併せて添加することによって、光酸発生剤の効果を補填することができる。
[Thermal acid generator]
Furthermore, the coating material of the
被覆材料に熱酸発生剤を添加する場合には、被覆光ファイバ10の製造中あるいは製造後に熱酸発生剤の酸発生温度(分解温度)で加熱を行う。熱酸発生剤は、紫外線硬化型樹脂硬化時の光源からの熱や樹脂自身の反応熱により、追加の工程を行うことなく酸を発生し得る。また、後述の第2の実施形態のように、追加の加熱工程を別途設定してもよい。その場合には、樹脂硬化後の被覆光ファイバ10を加熱する装置を紫外線照射装置の次に設置する、あるいは製造後の被覆光ファイバ10を恒温槽に入れて加熱エージングすることを加熱工程とする。加熱によって、熱酸発生剤により発生された酸がシランカップリング剤の反応をさらに促進し、ガラス密着性を向上させることができる。
When a thermal acid generator is added to the coating material, heating is performed at the acid generation temperature (decomposition temperature) of the thermal acid generator during or after the production of the coated
熱酸発生剤の酸発生温度(分解温度)は、被覆光ファイバ10への影響を低減するために、60℃以上200℃以下が好ましく、80℃以上150℃以下が特に好ましい。熱酸発生剤の添加量は被覆層14の被覆材料に対して0.01wt%以上10wt%以下、好ましくは0.1wt%以上5wt%以下である。この範囲よりも少ないと発生する酸の量が少ないためシランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応の促進効果が低く、被覆層14とガラス光ファイバ11との間の密着性発現に時間を要する。この範囲よりも多いと被覆材料の保存安定性が低下するおそれがある。
The acid generation temperature (decomposition temperature) of the thermal acid generator is preferably 60 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and particularly preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower in order to reduce the influence on the coated
被覆層14の被覆材料に使用できる熱酸発生剤は、熱分解によって酸を発生するものであれば特に限定されない。例えば熱酸発生剤として、カチオン成分とアニオン成分とが対になった有機オニウム塩化合物が用いられる。熱酸発生剤のカチオン成分としては、例えば有機スルホニウム塩化合物、有機オキソニウム塩化合物、有機アンモニウム塩化合物、有機ホスホニウム塩化合物、有機ヨードニウム塩化合物などの各種オニウム塩系化合物などが挙げられる。また、熱酸発生剤のアニオン成分としては、例えばB(C6F5)4 -、SbF6 -、SbF4 -、AsF6 -、PF6 -、BF4 -、CF3SO3 -などが挙げられる。また、アルミニウムキレート錯体、鉄−アレン錯体、チタノセン錯体、アリールシラノール−アルミニウム錯体などの有機金属錯体、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキル又はビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤なども熱酸発生剤として機能する。これらは1種のみで用いられてよく、あるいは2種以上を混合して用いられてよい。
The thermal acid generator that can be used for the coating material of the
図2は、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法に用いる製造装置20の模式図である。光ファイバ母材21は、例えば石英系のガラスからなり、VAD法、OVD法、MCVD法など周知の方法で製造される。光ファイバ母材21の端部は、光ファイバ母材21の周囲に配置された加熱装置であるヒータ22によって加熱されて溶融し、線引きされてガラス光ファイバ23(すなわち、図1のガラス光ファイバ11)が引き出される。
FIG. 2 is a schematic diagram of a
ヒータ22の下方には、ガラス光ファイバ23の外周に紫外線硬化型樹脂を塗布する樹脂塗布装置24(ダイス)が設けられる。樹脂塗布装置24には、プライマリ層12用の被覆材料(プライマリ層材料ともいう)とセカンダリ層13用の被覆材料(セカンダリ層材料ともいう)とが別々に保持される。ここで、少なくともプライマリ層材料は上述のシランカップリング剤及び光酸発生剤を含む被覆材料である。セカンダリ層材料は上述の構成に限られず、例えばシランカップリング剤及び光酸発生剤を含まなくてよい。光ファイバ母材21から引き出されたガラス光ファイバ23には、樹脂塗布装置24によってプライマリ層材料とセカンダリ層材料とが一括して塗布される。
Below the
樹脂塗布装置24の下方には、プライマリ層材料及びセカンダリ層材料が被覆されたガラス光ファイバ25に対して紫外線を照射する紫外線照射装置26が設けられる。紫外線照射装置26は、半導体発光素子、水銀ランプなどの任意の紫外線光源を備える。樹脂塗布装置24によって紫外線硬化型樹脂が塗布されたガラス光ファイバ25は、紫外線照射装置26に入り、紫外線が照射される。その結果、ガラス光ファイバ25の外周に被覆された2層の紫外線硬化型樹脂は硬化され、該2層の紫外線硬化型樹脂はプライマリ層12及びセカンダリ層13になる。
Below the
外周にプライマリ層12とセカンダリ層13が形成されたガラス光ファイバ(すなわち、被覆光ファイバ10)は、ガイドローラ27にガイドされ、巻取り装置28に巻き取られる。
The glass optical fiber (that is, the coated optical fiber 10) having the primary layer 12 and the
本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法は、プライマリ層12及びセカンダリ層13を1つのダイスで塗布して硬化させるWet−On−Wet法を用いているが、プライマリ層12及びセカンダリ層13を別々のダイスで塗布して硬化させるWet−On−Dry法を用いてもよい。
Although the manufacturing method of the coated
図3は、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法のフローチャートを示す図である。まず、ユーザは製造装置20に光ファイバ母材21を設置する(ステップS11)。次に、ヒータ22は光ファイバ母材21を加熱し、ガラス光ファイバ23の線引きを開始する(ステップS12)。
FIG. 3 is a diagram illustrating a flowchart of the method for manufacturing the coated
樹脂塗布装置24は、線引きされたガラス光ファイバ23にプライマリ層材料を被覆し(ステップS13)、次いでセカンダリ層材料を被覆する(ステップS14)。紫外線照射装置26は、プライマリ層材料及びセカンダリ層材料が被覆されたガラス光ファイバ25に対して紫外線を照射する(ステップS15)。紫外線の照射によって、プライマリ層材料及びセカンダリ層材料が硬化し、プライマリ層12とセカンダリ層13を備える被覆光ファイバ10が形成される。それと同時に、紫外線の照射によって被覆材料に含まれる光酸発生剤から酸が発生し、シランカップリング剤の反応が促進される。
The
本実施形態に係る被覆光ファイバ10の被覆層14(特にプライマリ層12)に用いる被覆材料は、光酸発生剤を含む。光酸発生剤は紫外線照射によって初めて酸を発生するため、被覆材料の紫外線硬化と同時に酸が発生する。発生した酸によってシランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応の進行が促進され、紫外線硬化後すぐにガラス光ファイバ11と被覆層14との高い密着性が得られる。
The coating material used for the coating layer 14 (particularly the primary layer 12) of the coated
従来の光ファイバ心線において、浸水によって光損失が増すことが少なからず報告されている。光ファイバ心線が長期間浸水した場合、浸水により例えばガラス光ファイバ/プライマリ層界面の密着力が低下して部分的な剥離が生じ、それにより形成された空間に水が溜まってさらに剥離が拡大する。ガラス光ファイバ/プライマリ層界面に剥離が発生し、水が溜まるとガラス光ファイバに側圧を与えるため、マイクロベンドによる光損失増加が発生する。本実施形態に係る被覆光ファイバ10を用いた光ファイバ心線では、ガラス光ファイバ/プライマリ層界面の密着性が向上しているため、光ファイバ心線の浸水による光損失増加を抑制することができる。
In conventional optical fiber cores, it has been reported that optical loss increases due to water immersion. When the optical fiber core is immersed for a long period of time, the adhesion decreases, for example, at the glass optical fiber / primary layer interface, causing partial delamination, which causes water to accumulate in the formed space and further exfoliation. To do. When the separation occurs at the glass optical fiber / primary layer interface and water accumulates, a lateral pressure is applied to the glass optical fiber, resulting in an increase in light loss due to microbending. In the optical fiber core using the coated
また、本実施形態に係る被覆光ファイバ10ではガラス光ファイバ/プライマリ層界面の密着性が向上しているため、ガラス光ファイバ11の破断強度の耐久性(動疲労特性で表される)を長期間にわたって安定的に維持できる。
In addition, since the coated
シランカップリング剤の反応を促進するために被覆材料を予め酸性又は塩基性にするような構成では、保管時にシランカップリング剤の反応が自然と進行するという問題がある。それに対して、本実施形態に係る被覆材料は暗所で保管すれば光酸発生剤からほとんど酸が発生しないため、保存安定性が良好である。 In the configuration in which the coating material is previously made acidic or basic in order to promote the reaction of the silane coupling agent, there is a problem that the reaction of the silane coupling agent naturally proceeds during storage. On the other hand, the coating material according to this embodiment has good storage stability because it hardly generates acid from the photoacid generator when stored in a dark place.
特許文献3に記載の技術のようにガラス光ファイバの表面に酸性付与物質を塗布する構成では、被覆光ファイバの製造中に追加の塗布工程が必ず必要になる。それに対して、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法では、光重合開始剤の分解のために従来使用している光源の波長で光酸発生剤も分解して酸を発生するため、製造工程を変更する必要がない。
In the configuration in which the acid-imparting substance is applied to the surface of the glass optical fiber as in the technique described in Patent Document 3, an additional application process is necessarily required during the production of the coated optical fiber. On the other hand, in the manufacturing method of the coated
(第2の実施形態)
本実施形態は、被覆層14の被覆材料を加熱することによって、ガラス光ファイバ11と被覆層14との間の界面密着力をさらに向上させる。被覆層14の被覆材料の加熱に係る構成及び工程以外は第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the interface adhesive force between the glass
図4は、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法に用いる製造装置20の模式図である。本実施形態に係る製造装置20では、第1の実施形態の構成に加えて、紫外線照射装置26の下方に被覆光ファイバ10(すなわち被覆層14の被覆材料)を加熱する加熱装置29が設けられる。加熱装置29は、テープヒータ、リボンヒータ、ラバーヒータ、オーブンヒータ、セラミックヒータ、赤外線照射ユニット、紫外線照射ユニット、電熱線ヒータ、カーボンヒータ、ハロゲンヒータなどの任意の熱源を備える。加熱装置29による加熱温度は、被覆光ファイバ10へのダメージを抑制するために、60℃以上200℃以下が好ましく、80℃以上150℃以下が特に好ましい。
FIG. 4 is a schematic diagram of a
図5は、本実施形態に係る被覆光ファイバ10の製造方法のフローチャートを示す図である。ステップS11〜S15は第1の実施形態と同様である。ステップS15において紫外線を照射した後、加熱装置29は、被覆光ファイバ10(すなわち被覆層14の被覆材料)を所定の温度で加熱する(ステップS16)。
FIG. 5 is a diagram illustrating a flowchart of the method for manufacturing the coated
被覆材料において、光酸発生剤から発生した酸によるシランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応は、熱により促進される。本実施形態では、第1の実施形態で述べた光酸発生剤の作用を加熱によって促進させるため、ガラス光ファイバ11と被覆層14との間の界面密着力をさらに向上させることができる。
In the coating material, the hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of the silane coupling agent by the acid generated from the photoacid generator are accelerated by heat. In this embodiment, since the action of the photoacid generator described in the first embodiment is promoted by heating, the interfacial adhesion between the glass
被覆材料に、光酸発生剤に加えて、熱酸発生剤を添加してもよい。これにより加熱工程において熱酸発生剤から酸が発生するため、光酸発生剤だけを用いる場合よりもさらにシランカップリング剤の加水分解反応及び脱水縮合反応を促進することができる。 In addition to the photoacid generator, a thermal acid generator may be added to the coating material. As a result, since acid is generated from the thermal acid generator in the heating step, the hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of the silane coupling agent can be further promoted than when only the photoacid generator is used.
本実施形態では紫外線照射工程の後に加熱工程を行っているが、被覆層14の被覆材料を加熱できればこれに限られない。例えば、紫外線照射装置26及び加熱装置29を1つの装置として一体化し、紫外線照射工程と同時に加熱工程を行ってもよい。具体的には、紫外線照射装置26内に紫外線光源及び熱源の両方を配置する、あるいは紫外線とともに高熱を発生させる紫外線光源(例えば無電極UVランプ)を用いてよい。このような構成により、被覆光ファイバ10の製造方法の工程を増やさずに、加熱による界面密着力の向上効果を得ることができる。
In this embodiment, the heating process is performed after the ultraviolet irradiation process, but the present invention is not limited to this as long as the coating material of the
また、紫外線照射工程の前に加熱工程を行ってもよい。具体的には、加熱装置29を樹脂塗布装置24の近傍に配置し、被覆材料が吐出されるダイスを加熱してよい。あるいは加熱装置29を樹脂塗布装置24と紫外線照射装置26との間に配置し、樹脂硬化前のガラス光ファイバ11を加熱してもよい。このような構成によっても、加熱による界面密着力の向上効果を得ることができる。
Moreover, you may perform a heating process before an ultraviolet irradiation process. Specifically, the
また、被覆光ファイバ10の製造後に加熱工程を行ってもよい。具体的には、第1の実施形態に係る製造方法により被覆光ファイバ10を製造した後に、被覆光ファイバ10を所定の温度に設定された恒温槽に入れることによって加熱を行ってよい。これにより、製造装置20を第1の実施形態から変更することなく、加熱による界面密着力の向上効果を得ることができる。
Further, a heating step may be performed after the coated
(実施例)
上述の実施形態に係る実施例及び比較例として以下の条件で試料を作製し、それらの性質を測定した。
(Example)
As examples and comparative examples according to the above-described embodiment, samples were prepared under the following conditions, and their properties were measured.
1.被覆材料の配合
被覆材料の紫外線硬化型樹脂として、紫外線硬化型のポリエーテル系ウレタンアクリレート系樹脂を使用した。オリゴマー中のポリエーテル部分の分子量、希釈モノマー及び反応性モノマーの種類及び配合量を変えることによって、ヤング率が1.0MPaになるように調整した。光重合開始剤としてLucirin(登録商標)TPO(BASF社製、商品名)3.0wt%を使用し、シランカップリング剤としてKBM−5103(信越化学工業社製、商品名)1.5wt%を使用した。
1. Blending of coating material As a UV curable resin for the coating material, a UV curable polyether urethane acrylate resin was used. The Young's modulus was adjusted to 1.0 MPa by changing the molecular weight of the polyether moiety in the oligomer, the type and blending amount of the diluted monomer and reactive monomer. As photopolymerization initiator, Lucirin (registered trademark) TPO (BASF, trade name) 3.0 wt% is used, and silane coupling agent KBM-5103 (Shin-Etsu Chemical Co., trade name) 1.5 wt% is used. used.
被覆材料に添加する光酸発生剤として、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロアンチモナート(サンアプロ社製、商品名CPI−101A)、又は4−イソブチルフェニル(4−メチルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート(BASF社製、商品名IRGACURE250)を使用した。また、一部の実施例の被覆材料には、光酸発生剤であるCPI−101Aに加えて、熱酸発生剤である1−ナフチルメチルメチル−p−ヒドロキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート(三新化学工業社製、商品名SI−60、分解温度60℃)を添加した。各実施例及び比較例において、被覆材料に添加した酸発生剤の種類及び量は後述の表1のように様々に設定した。 As a photoacid generator to be added to the coating material, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] sulfonium hexafluoroantimonate (manufactured by San Apro, trade name CPI-101A), or 4-isobutylphenyl (4-methylphenyl) iodonium. Hexafluorophosphate (manufactured by BASF, trade name: IRGACURE250) was used. In addition, in addition to the photoacid generator CPI-101A, the coating materials of some examples include 1-naphthylmethylmethyl-p-hydroxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate (Sanshin) as a thermal acid generator. Chemical Industry, trade name SI-60, decomposition temperature 60 ° C.) was added. In each Example and Comparative Example, the type and amount of the acid generator added to the coating material were variously set as shown in Table 1 described later.
2.フィルムの作製
板状のガラス基材に各実施例及び比較例に係る被覆材料を100μmの厚さでスピンコートした。作製された試料をパージボックスに入れて窒素雰囲気にし、コンベヤ型紫外線照射装置にて積算光量500mJ/cm2になるように照度及び速度を調整して紫外線を照射した。これにより硬化された被覆材料を各実施例及び比較例に係るフィルムとした。コンベヤ型紫外線照射装置の光源としては、無電極UVランプ(Dバルブ)を使用した。
2. Production of Film A plate-like glass substrate was spin-coated with a coating material according to each Example and Comparative Example at a thickness of 100 μm. The prepared sample was put in a purge box to make a nitrogen atmosphere, and irradiated with ultraviolet rays by adjusting the illuminance and speed so that the accumulated light amount was 500 mJ / cm 2 with a conveyor type ultraviolet irradiation device. The coating material cured in this manner was used as a film according to each example and comparative example. An electrodeless UV lamp (D bulb) was used as a light source of the conveyor type ultraviolet irradiation device.
3.ヤング率の測定
被覆材料の硬化性の判定のために、フィルムのヤング率(引張弾性率)を用いた。各実施例及び比較例に係るフィルムをガラス基材より剥がし、6mm幅に切断して短冊状にし、それの2.5%モジュラスをJIS K7161に準拠して測定した。
3. Measurement of Young's modulus The Young's modulus (tensile modulus) of the film was used to determine the curability of the coating material. The film according to each Example and Comparative Example was peeled off from the glass substrate, cut into a 6 mm width and formed into a strip shape, and 2.5% modulus thereof was measured according to JIS K7161.
4.ガラス密着力の測定
被覆材料とガラス基材との界面密着力の判定のために、ガラス密着力を用いた。各実施例及び比較例に係るフィルムを10mm幅に切り、常温にて50mm/minでガラス基材の表面から90°の方向に引っ張ってガラス基材より剥がした際の力をガラス密着力として測定した。測定はフィルム作製後、1、3、7日後の3条件で行った。
4). Measurement of glass adhesion strength Glass adhesion strength was used to determine the adhesion strength of the interface between the coating material and the glass substrate. The film according to each Example and Comparative Example was cut into a width of 10 mm, and the force when peeled from the glass substrate by pulling from the surface of the glass substrate at a normal temperature of 50 mm / min. did. The measurement was carried out under three conditions 1, 3, and 7 days after film production.
各実施例及び比較例の条件及び測定結果を表1に示す。
実施例1〜4において、スルホニウム塩系の光酸発生剤(CPI−101A)を被覆材料に添加することによって、光酸発生剤が添加されない場合よりも短時間で高いガラス密着力が得られることが確認された。また、実施例5〜6において、ヨードニウム塩系の光酸発生剤(IRGACURE250)を被覆材料に添加することによって、光酸発生剤が添加されない場合よりも短時間で高いガラス密着力が得られることが確認された。実施例1〜6のいずれにおいてもヤング率は約1.0MPaに維持されており、光酸発生剤は樹脂の硬化性に影響していない。 In Examples 1 to 4, by adding a sulfonium salt photoacid generator (CPI-101A) to the coating material, higher glass adhesion can be obtained in a shorter time than when no photoacid generator is added. Was confirmed. In Examples 5 to 6, by adding an iodonium salt-based photoacid generator (IRGACURE250) to the coating material, higher glass adhesion can be obtained in a shorter time than when no photoacid generator is added. Was confirmed. In any of Examples 1 to 6, the Young's modulus is maintained at about 1.0 MPa, and the photoacid generator does not affect the curability of the resin.
被覆材料に光酸発生剤が添加されていない比較例1では、シランカップリング剤の作用により高いガラス密着力は得られるものの、試料の作製から3日よりも前にはガラス密着力が小さいことが確認された。すなわち、光酸発生剤無しでは高いガラス密着力が発揮されるまでに3日以上かかる。そのため、被覆光ファイバが製造された直後の界面密着性が不十分な時期に負荷が掛かると、界面の剥離などの問題が起こるおそれがある。 In Comparative Example 1 in which the photoacid generator is not added to the coating material, a high glass adhesion is obtained by the action of the silane coupling agent, but the glass adhesion is small before 3 days from the preparation of the sample. Was confirmed. That is, it takes 3 days or more before high glass adhesion is exhibited without a photoacid generator. Therefore, if a load is applied at a time when the interfacial adhesion is insufficient immediately after the coated optical fiber is manufactured, there is a possibility that problems such as separation of the interface occur.
シランカップリング剤が添加されていない比較例2では、光酸発生剤が添加されているにもかかわらず高いガラス密着性は得られないことが確認された。すなわち、上述の実施形態の効果は、シランカップリング剤及び光酸発生剤が共に存在することによって発揮されることがわかる。比較例2でもヤング率は1.0MPaであり、光酸発生剤は樹脂の硬化性に影響していない。 In Comparative Example 2 in which no silane coupling agent was added, it was confirmed that high glass adhesion was not obtained despite the addition of the photoacid generator. That is, it can be seen that the effects of the above-described embodiment are exhibited by the presence of both the silane coupling agent and the photoacid generator. Also in Comparative Example 2, the Young's modulus is 1.0 MPa, and the photoacid generator does not affect the curability of the resin.
光酸発生剤の量(5.0%)が光重合開始剤の量(3.0%)よりも多い比較例3では、ヤング率が大幅に低下し、樹脂の十分な硬化性が得られなかった。これは光酸発生剤が同じく紫外線を吸収しラジカル種を発生する光重合開始剤の反応を阻害しているためであると考えられる。光酸発生剤の量(3.0%)が光重合開始剤の量(3.0%)に等しい実施例4ではヤング率がほぼ維持されているため、光酸発生剤の量は光重合開始剤の量以下であることが望ましいといえる。 In Comparative Example 3 where the amount of photoacid generator (5.0%) is larger than the amount of photopolymerization initiator (3.0%), the Young's modulus is significantly reduced, and sufficient curability of the resin is obtained. There wasn't. This is thought to be because the photoacid generator similarly inhibits the reaction of the photopolymerization initiator that absorbs ultraviolet rays and generates radical species. In Example 4 where the amount of photoacid generator (3.0%) is equal to the amount of photopolymerization initiator (3.0%), the Young's modulus is almost maintained, so the amount of photoacid generator is photopolymerization. It can be said that it is desirable to be less than or equal to the amount of initiator.
光酸発生剤(CPI−101A)に加えて熱酸発生剤(SI−60)が添加されている実施例7では、同じ量の光酸発生剤が添加されている実施例1と比較してガラス密着力の上昇が早い。同様に光酸発生剤に加えて熱酸発生剤が添加されている実施例8でも、同じ量の光酸発生剤が添加されている実施例3よりもガラス密着力の初期値がやや向上している。これは、紫外線照射時の輻射熱や樹脂の反応熱により熱酸発生剤からも酸が発生し、シランカップリング剤の反応を促進しているためであると考えられる。 In Example 7 in which the thermal acid generator (SI-60) was added in addition to the photoacid generator (CPI-101A), compared to Example 1 in which the same amount of photoacid generator was added. The glass adhesion rises quickly. Similarly, in Example 8 in which the thermal acid generator is added in addition to the photoacid generator, the initial value of the glass adhesion is slightly improved as compared with Example 3 in which the same amount of photoacid generator is added. ing. This is considered to be because acid is generated also from the thermal acid generator due to radiation heat at the time of ultraviolet irradiation or reaction heat of the resin, and the reaction of the silane coupling agent is promoted.
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
10 被覆光ファイバ
11 ガラス光ファイバ
12 プライマリ層
13 セカンダリ層
14 被覆層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
シランカップリング剤と、
光の照射によって酸を発生する光酸発生剤と、
を含む光ファイバ用被覆材料。 UV curable resin,
A silane coupling agent;
A photoacid generator that generates acid upon irradiation with light;
A coating material for optical fiber.
前記光酸発生剤の量は、前記光重合開始剤の量以下であることを特徴とする、請求項2に記載の光ファイバ用被覆材料。 A photopolymerization initiator for initiating polymerization of the ultraviolet curable resin;
The optical fiber coating material according to claim 2, wherein the amount of the photoacid generator is equal to or less than the amount of the photopolymerization initiator.
前記ガラス光ファイバを被覆する被覆層と、
を備え、
前記被覆層を構成する少なくとも一層が、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ファイバ用被覆材料からなることを特徴とする被覆光ファイバ。 Glass optical fiber,
A coating layer covering the glass optical fiber;
With
A coated optical fiber, wherein at least one layer constituting the coating layer is made of the coating material for an optical fiber according to any one of claims 1 to 7.
前記ガラス光ファイバに、紫外線硬化型樹脂、シランカップリング剤及び光の照射によって酸を発生する光酸発生剤を含む被覆材料を被覆する工程と、
前記被覆材料が被覆された前記ガラス光ファイバに紫外線を照射することによって、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させるとともに前記光酸発生剤に前記酸を発生させる工程と、
を含む被覆光ファイバの製造方法。 Drawing a glass optical fiber;
Coating the glass optical fiber with a coating material containing an ultraviolet curable resin, a silane coupling agent, and a photoacid generator that generates acid upon irradiation with light;
Irradiating the glass optical fiber coated with the coating material with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin and generate the acid in the photoacid generator;
A method for producing a coated optical fiber comprising:
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