JP2924383B2 - 光ファイバ - Google Patents

光ファイバ

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JP2924383B2
JP2924383B2 JP3322534A JP32253491A JP2924383B2 JP 2924383 B2 JP2924383 B2 JP 2924383B2 JP 3322534 A JP3322534 A JP 3322534A JP 32253491 A JP32253491 A JP 32253491A JP 2924383 B2 JP2924383 B2 JP 2924383B2
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オルガノポリシロキサ
ン組成物の硬化物をコアとするプラスチック光ファイバ
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
ように、光ファイバには、石英ガラスや多成分ガラスを
芯(コア)成分や鞘(クラッド)成分とするガラス系光
ファイバのほかに、芯成分、鞘成分ともにプラスチック
からなるプラスチック光ファイバがある。このプラスチ
ック光ファイバはガラス系光ファイバに比べ、伝送損失
が大きく、長距離通信には適さないという欠点はある
が、ガラス系光ファイバに比べて開口数を大きくしやす
く、取扱が容易で、安価であるという利点を持ってい
る。
【0003】従来、プラスチック光ファイバは、通常、
光の透過性が良い有機重合体から成る芯と、芯成分より
も屈折率が小さく、透明性の良い有機重合体から成る鞘
とから構成されている。この場合、芯物質として適当な
光透過性の良い有機重合体としては、例えばポリメタク
リル酸メチル、ポリスチレン等が知られている。更に近
年、芯物質としてオルガノポリシロキサン弾性体を用い
ることが特開昭60−43613号公報に提案されてお
り、これを芯物質としたプラスチック光ファイバは、ポ
リメタクリル酸メチル等を芯成分とするものに比べ、可
撓性に富み、耐熱性にも優れているという利点を有して
いる。
【0004】しかしながら、オルガノポリシロキサン弾
性体を芯物質として適用した場合は、上述の如く耐熱性
には極めて優れているものの、湿熱環境下で使用すると
コアのオルガノポリシロキサン弾性体に水蒸気が吸収さ
れ、温度変化時にコア内の水蒸気が凝結して光ファイバ
の光透過性が著しく低下するという欠点を有しており、
このため使用範囲が極めて限定されてしまうという問題
があった。
【0005】なお、耐熱性に優れたプラスチック光ファ
イバが好適に使用される分野では、同時にプラスチック
光ファイバに高温高湿雰囲気下での信頼性が必然的に要
求されるもので、それ故、プラスチック光ファイバの耐
湿性の改善が望まれていた。
【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高温高湿度条件下で使用しても光透過性がほとんど低下
しない耐湿性に優れたプラスチック光ファイバを提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、分子中に下
記式(1)で示される単位を有すると共に、けい素原子
に直結したアルケニル基をけい素原子1個当り0.05
個以上有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサン
と、下記一般式(2)で示される有機けい素化合物と、
白金系触媒とを含有するオルガノポリシロキサン組成物
を硬化させることにより得られる硬化物を光ファイバの
コアに適用することが極めて有効であることを見い出し
た。
【0008】 RSiO1.5 …(1) (但し、式中Rは炭素数1〜10の置換又は非置換の一
価炭化水素基である。)
【0009】
【化2】 (但し、式中R1,R2はそれぞれ一価の炭化水素基であ
り、Qは二価の芳香族炭化水素基である。)
【0010】即ち、本発明者は上述した湿熱条件下での
光ファイバの光透過率の低下という現象について追求し
た。その結果、通常のオルガノポリシロキサン弾性体は
ガラス転移温度が非常に低く、通常の使用湿熱環境条件
下ではオルガノポリシロキサン分子鎖全体がミクロブラ
ウン運動と呼ばれる活発な分子運動を行ない、この分子
運動に伴って自由体積が大きくなって水蒸気の吸収量の
温度依存性が高くなっており、このため温度が変化(低
下)するとオルガノポリシロキサン弾性体中で水蒸気が
凝結し、光ファイバの光透過性が著しく低下することが
わかった。
【0011】更に本発明者は、上記現象を防止するには
使用湿熱環境条件の温度(通常は50℃未満)よりも高
いガラス転移温度を有するオルガノポリシロキサン硬化
物をコアとして用いることが効果的であることを見い出
した。そして、オルガノポリシロキサン組成物の硬化前
のオルガノポリシロキサン構造に三次元構成単位、即ち
上記式(1)で示される単位とけい素原子に直結したア
ルケニル基をけい素原子1個当り0.05個以上含有さ
せ、かつかかるオルガノポリシロキサン中のアルケニル
基と付加架橋反応する架橋剤として上記式(2)で示さ
れるけい素原子に直結した水素原子を有する有機けい素
化合物を用いることにより、通常の使用湿熱環境条件の
温度よりも高いガラス転移温度を有する硬化物を与える
オルガノポリシロキサン組成物を得ることができ、この
オルガノポリシロキサン組成物をコアとした光ファイバ
は耐湿性に優れ、高温高湿度条件下で使用しても光透過
性が低下せず、高い信頼性を有することを知見し、本発
明をなすに至ったものである。
【0012】以下、本発明につき更に詳述すると、
(イ)成分のオルガノポリシロキサンは、下記式(1)
で示される三次元構成単位を有し、かつけい素原子に直
結したアルケニル基を有するものである。
【0013】 RSiO1.5 …(1)
【0014】ここで、上記式(1)において、R は炭素
数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、
具体的に例示すると、メチル基,エチル基,プロピル基
等のアルキル基、ビニル基,アリル基,ヘキセニル基等
のアルケニル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル
基、フェニル基,トリル基,キシリル基等のアリール
基、ベンジル基,フェニルエチル基等のアラルキル基、
テトラクロロフェニル基,クロロフェニル基,クロロメ
チル基,ペンタフルオロブチル基,トリフルオロプロピ
ル基等のハロゲン置換一価炭化水素基などが挙げられ
る。これらの中でもメチル基,フェニル基,ビニル基が
好ましいが、これらの割合は特に制限されない。なお、
この式(1)の三次元構成単位は、(イ)成分のオルガ
ノポリシロキサン中30〜80モル%、特に40〜70
モル%の割合で含有することが好ましい。
【0015】また、この(イ)成分のオルガノポリシロ
キサンは、後述する(ロ)成分の有機けい素化合物のけ
い素原子に直結した水素原子と、(ハ)成分の白金系触
媒の存在下で付加架橋反応により硬化するものであり、
このため1分子中にけい素原子に直結したビニル基,ア
リル基,アクリル基等のアルケニル基をけい素原子1個
当り0.05個以上、好ましくは0.15個以上有する
ことが必要である。このけい素原子に直結したアルケニ
ル基の数がけい素原子1個当り0.05個未満の場合、
硬化速度が遅くなったり、あるいは硬化物が得られなく
なる。
【0016】なお、(イ)成分のオルガノポリシロキサ
ンを構成する上記式(1)以外の単位としては、R2
iO、R3SiO0.5、SiO2単位を挙げることがで
き、R2SiOは20〜70モル%、R3SiO0.5は0
〜20モル%、SiO2は0〜20モル%含有すること
ができる。
【0017】上記式(1)の三次元構成単位及びアルケ
ニル基を有する(イ)成分のオルガノポリシロキサンと
しては、具体的に下記平均組成式で示されるものが例示
される。なお、Meはメチル基、Viはビニル基、Ph
はフェニル基を示す。〔MeSiO 1.5a〔MeViS
iO〕b、〔PhSiO 1.5a〔MeViSiO〕b
〔PhSiO 1.5a〔MeSiO 1.5b〔MeViSi
O〕c、〔PhSiO 1.5a〔ViSiO 1.5b〔Me2
SiO〕c、〔PhSiO 1.5a〔MeViSiO〕
b〔Me PhSiO c、〔PhSiO 1.5a〔MeVi
SiO〕b〔Me3SiO 0.5c〔SiO 2d、〔PhS
iO 1.5a〔MeViSiO〕b〔ViMe2Si
0.5c〔SiO 2d、〔MeSiO 1.5a〔MeVi
SiO〕b〔HO 0.5c、〔PhSiO 1.5a〔MeV
iSiO〕b〔HO 0.5c、〔PhSiO 1.5a〔Me
SiO 1.5b〔MeViSiO〕c〔HO 0.5e、〔P
hSiO 1.5a〔ViSiO 1.5b〔Me2SiO〕
c〔HO 0.5e、〔PhSiO 1.5a〔MeViSi
O〕b〔Me PhSiO c〔HO 0.5e、〔PhSiO
1.5a〔MeViSiO〕b〔Me3SiO 0.5cSiO
2e〔HO 0.5d、〔PhSiO 1.5a〔MeViSi
O〕b〔ViMe2SiO 0.5c〔SiO 2e〔H
0.5d (但し、a〜eはそれぞれ1未満の正数である。)
【0018】これらのオルガノポリシロキサンは、上記
式におけるそれぞれの構成単位に対応するオルガノハロ
シラン又はオルガノアルコキシシランを共加水分解する
公知方法によって得ることができる。
【0019】次に、(ロ)成分は下記一般式(2)で示
されるけい素原子に直結した水素原子を有する有機けい
素化合物であり、この有機けい素化合物は(イ)成分の
オルガノポリシロキサン中のアルケニル基と付加架橋反
応して硬化物を形成するものである。
【0020】
【化3】
【0021】ここで、上記式(2)中の置換基R1,R2
はそれぞれ一価の炭化水素基、好ましくは炭素数1〜1
0、より好ましくは1〜6の一価の炭化水素基であり、
例えばメチル基,エチル基,プロピル基等のアルキル
基、フェニル基,トリル基,キシリル基等のアリール
基、ベンジル基,フェニルエチル基等のアラルキル基な
どが挙げられるが、特にメチル基、フェニル基であるこ
とが好ましい。
【0022】また、置換基Qは二価の芳香族炭化水素
基、好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは6〜1
5の二価の芳香族炭化水素基であり、これは構造の一部
にけい素原子あるいはシロキサン結合を含んだものであ
ってもよく、具体的には下記の基が例示される。
【0023】
【化4】
【0024】このような上記式(2)の有機けい素化合
物としては、具体的に下記構造の化合物を挙げることが
できる。
【0025】
【化5】
【0026】更に、(ハ)成分の白金系触媒は、(イ)
成分のオルガノポリシロキサン中のけい素結合アルケニ
ル基と(ロ)成分の有機けい素化合物中のけい素結合水
素原子との付加反応による架橋結合の生成を促進して硬
化に要する時間を短縮するための触媒である。この白金
系触媒としては、例えば白金黒、塩化白金酸などが挙げ
られるが、オルガノポリシロキサンに溶解させるため、
例えば塩化白金酸のアルコール変性溶液、塩化白金酸の
シリコーン変性溶液などの溶液とすることが好ましい。
【0027】また、(ハ)成分の白金系触媒の量は触媒
量であるが、光ファイバに使用する場合、白金が光伝送
損失に影響を与えることから、白金の量は少ない方が良
く、具体的には(イ)成分と(ロ)成分の合計量に対し
て白金として5ppm以下、特に1ppm以下とするこ
とが好ましい。
【0028】本発明の光ファイバのコア用として用いら
れるオルガノポリシロキサン組成物は、上述した(イ)
成分、(ロ)成分及び(ハ)成分を含有してなるもので
あるが、これらの成分を混合して組成物とした場合、
(ハ)成分の白金系触媒の触媒作用により、(イ)成分
と(ロ)成分との付加反応が常温付近においても進行
し、また、加熱下においてはこの付加反応の進行が早い
ため、作業面からその任意成分として反応抑制剤を添加
しても良い。この反応抑制剤としては、例えばアセチレ
ンアルコール類のほか、3−メチル−3−ブチン−2−
オール,2−メチル−1−ペンチル−3−オール,3,
5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール,2,5−ジ
メチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール,3,6−ジ
メチル−4−オクチン−3,6−ジオール,2,4,
7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール
などが挙げられる。この反応抑制剤の添加量は特に制限
はなく、作業条件に合わせて適宜選択すれば良い。
【0029】本発明において上述のオルガノポリシロキ
サン組成物は、上記成分を単に混合し、チューブ等に圧
入するなど、公知の方法によりファイバ状に成形した
後、加熱、硬化して光ファイバのコアを製造することが
できる。この場合、硬化条件は通常100〜150℃で
3時間以上加熱することが好ましい。
【0030】更に、上記オルガノポリシロキサン組成物
の硬化物はそのガラス転移温度が50℃以上、特に70
℃以上であることが好ましく、50℃に満たないと湿熱
環境条件下で光ファイバの光透過性が低下する場合があ
る。
【0031】本発明の光ファイバにおいて、クラッド
(鞘)成分としては公知のプラスチックにより構成する
ことができる。クラッド成分として、具体的にはポリテ
トラフルオロエチレン,テトラフルオロエチレン/パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体,テトラフル
オロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体,ポ
リクロロトリフルオロエチレン,テトラフルオロエチレ
ン/エチレン共重合体,ポリビニルフルオライド,ポリ
ビニリデンフルオライド,テトラフルオロエチレン/ビ
ニリデンフルオライド共重合体,ポリアミド樹脂,ポリ
イミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,エポキシ樹脂,ポ
リエステル樹脂等が挙げられる。
【0032】
【発明の効果】本発明の光ファイバは、通常の使用湿熱
環境条件の温度よりも高いガラス転移開始温度を有する
オルガノポリシロキサン硬化物をコアとして用いたこと
により、高温高湿度下に曝されても光伝送損失が大きく
ならず、温湿度が変化しても高い光透過率を安定して維
持でき、信頼性の高いものである。従って、本発明のプ
ラスチック光ファイバは優れた耐湿性を有するもので、
本来の耐熱性と相まってプラスチック光ファイバの適用
範囲を広げ得るものである。
【0033】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。また、以下の例においてMeはメチル基、Viはビ
ニル基を示す。
【0034】〔実施例1,2、比較例1,2〕下記平均
組成式(3)で示されるビニル基含有オルガノポリシロ
キサン100部と下記式(4)で示される有機けい素化
合物47.2部を混合した。。
【0035】
【化6】
【0036】この混合物の重量を基準として塩化白金酸
のオクチルアルコール変性溶液を白金として1ppmと
なるように添加し、オルガノポリシロキサン組成物A
(実施例1)を調製した。
【0037】また、式(4)の有機けい素化合物の代わ
りに下記式(5)で示される有機けい素化合物42.3
部を使用する以外は上記と同様にしてオルガノポリシロ
キサン組成物B(実施例2)を調製した。
【0038】
【化7】
【0039】更に、式(4)の有機けい素化合物の代わ
りに下記式(6)で示されるオルガノハイドロジェンポ
リシロキサン32.5部を使用する以外は上記と同様に
してオルガノポリシロキサン組成物C(比較例1)を調
製した。
【0040】
【化8】
【0041】更にまた、両末端がジメチルビニルシロキ
シ基で封鎖され、25℃における粘度が60csである
ジメチルポリシロキサン100部と下記平均式(7)で
示されるけい素原子に結合した水素原子を1分子中に3
個以上有するメチルハイドロジェンポリシロキサン1
4.3部を混合し、上記と同様にしてオルガノポリシロ
キサン組成物D(比較例2)を調製した。
【0042】
【化9】
【0043】上記オルガノポリシロキサン組成物A〜D
それぞれを内径1.5mm、外径2.2mmのフッ素樹
脂製チューブに圧入し、110℃、6時間、150℃、
16時間の条件で加熱硬化し、4種の光ファイバ(実施
例1,2、比較例1,2)を作成した。
【0044】これらの光ファイバについて下記の条件で
高湿度環境に曝し、その前後の光量変化(光量保持率)
を660nmの光で測定した。また、上記光ファイバか
らコア部のオルガノポリシロキサン硬化物を取り出し、
下記方法でガラス転移温度を測定した。以上の結果を表
1に示す。 光量保持率の測定条件: 光ファイバを60℃で90R
H%の環境下に1000時間曝した後、室温下に取り出
し、2時間放置後、光量を測定した。 ガラス転移温度:メトラー社製のTA4000熱分析装
置を用いて示差走査熱量測定(DSC)を行い、ガラス
転移温度を測定した。
【0045】
【表1】
【0046】表1の結果より、本発明の光ファイバ(実
施例1,2)は高湿度環境に曝されても光量保持率かほ
とんど低下せず、耐湿性に優れていることがわかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−144404(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/00 391

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)分子中に下記式(1)で示される
    単位を有すると共に、けい素原子に直結したアルケニル
    基をけい素原子1個当り0.05個以上有するアルケニ
    ル基含有オルガノポリシロキサン RSiO1.5 …(1) (但し、式中Rは炭素数1〜10の置換又は非置換の一
    価炭化水素基である。) (ロ)下記一般式(2)で示される有機けい素化合物 【化1】 (但し、式中R1,R2はそれぞれ一価の炭化水素基であ
    り、Qは二価の芳香族炭化水素基である。) (ハ)白金系触媒を含有してなるオルガノポリシロキサ
    ン組成物の硬化物をコアとしてなることを特徴とする光
    ファイバ。
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