JP6382676B2 - 光ファイバ用の改善された低屈折率コーティング、その製造方法、及び同コーティングを含む物品 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本開示は、２０１３年１０月１６日出願の米国仮出願第６１／８９１，５５６号に基づく優先権を主張するものであり、その全体の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、光ファイバ用の改善された低屈折率コーティング、その製造方法、及び同コーティングを含む物品を対象とするものである。特に、本開示は、三フッ化炭素原子（ＣＦ_３）を有する長鎖分子を含有せず、以下のタイプのフッ素化分子：
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｎ−ＣＨ＝ＣＨ_２；
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｘ（式中、Ｘは任意の化学部位である）；
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｍ−ＣＨ_２−Ｘ（式中、Ｘは任意の化学部位である）；
（式中、ｎ＞５又はｍ＞６）
を含まない、光ファイバ用フッ素化低屈折率コーティングに関する。

光ファイバ用フッ素化低屈折率コーティングは、以前にはペルフルオロ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）オリゴマーを使用して実現されてきた。主要な例は、Ｓｏｌｖａｙ社よりＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）及びＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）という商標で販売され、以下の一般構造：
Ｘ−ＣＦ_２−Ｏ−（ＣＦ_２−ＣＦ_２−Ｏ）_ｐ−（ＣＦ_２Ｏ）_ｑ−ＣＦ_２−Ｘ
を有する、エトキシ化ＰＦＰＥジオールの紫外線硬化性誘導体であり、式中、Ｘ末端基は典型的には、１つ又は複数の−ＣＨ_２架橋基、及び誘導体化することができる（例えばアクリラート化される）１つ又は複数のアルコール（−ＯＨ）部位を含有する。これらのＰＦＰＥは、「高」粘度を得るためにしばしば活用される比較的高い数平均分子量（１モル当たりおよそ１５００〜２６００グラム）を一般に有し、従来の高圧光ファイバコーティング塗布装置の望ましい便利な使用を可能にする。望ましくは、ＰＦＰＥは本質的に低屈折率を有するが、それらの使用にはいくつかの欠点があり、それらの中で主要なものは、ＰＦＰＥ自体が軟らかく、硬度が望まれる場合に硬度をもたらさないことである。ＰＦＰＥ誘導体、例えばＰＦＰＥ（メタ）アクリラート又はウレタン（メタ）アクリラートは、ポリエーテル系ではないフルオロカーボン材料と比較して熱酸化安定性（硬化後）が低い。加えて、ＰＦＰＥオリゴマーは、低分子量フッ素化モノマーよりも精製するのが難しい場合があり、いくつかの証拠は、親水性不純物が高湿度環境においてＰＦＰＥ系クラッドの性能不良に寄与することを示唆している。本明細書で使用する（メタ）アクリラートという用語は、メタクリラート又はアクリラートのいずれかを指す。

ＰＦＰＥ誘導体は、それらの高い分子量のために、顕著な多分散性によって特徴づけられる；それらの分子量分布は、一連のロットを製造する場合に制御及び再現が困難である場合がある。多分散性は、さらにはロット間の粘度のばらつき及び他のコーティング成分との相溶性のばらつきを引き起こすことがある；そのようなばらつきは、ＰＦＰＥ系ポリマークラッドを用いて作られるファイバの一貫性を低下させることがある。

他の市販のポリマークラッドは、化学物質規制局によって使用が除外されている又は厳しく制限されている化学成分（すなわち、ペルフルオロ化オクタン酸ＰＦＯＡとの類似点を有する構造並びにその前駆体及び高級同族体）に頼ってきた。ＰＦＯＡは生体残留性（ｂｉｏｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）及び生体蓄積性であることが分かっている。本発明のすべての成分が生体在留性及び生体蓄積性の傾向について試験されたわけではないが、米国ＥＰＡの長鎖ペルフルオロ化化合物行動計画（Ｌｏｎｇ−Ｃｈａｉｎ Ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＰＦＡＣ）Ａｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎ）（２００９）によって記載されている成分を利用しないことが目標である。

したがって、低屈折率を有し、酸化劣化に対する感受性が低く、より一貫性の高い製造プロファイルを有する（すなわち、製造条件の変化に起因する特性の違いが最小限である）、環境に優しいコーティングを使用することが望ましい。加えて、硬度（又は弾性率）及び屈折率を含めた特性の適切なバランスを有するコーティングを使用することが望ましい。

米国特許第４，５１１，２０９号明細書 米国特許第６，９５８，０９６号明細書

Ａ．Ａ．Ｓｔｏｌｏｖ、Ｄ．Ａ．Ｓｉｍｏｆｆ、Ｊ．Ｌｉ、Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．、２００８年、２６巻、３４４３〜３４５１頁 Ｘｉａｏｇｕａｎｇ Ｓｕｎ；Ｊｉｅ Ｌｉ；Ａｄａｍ Ｈｏｋａｎｓｓｏｎ；Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄａｍａｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｉｇｈｔ ｂｅｎｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ａｔ ２１４０ ｎｍ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ６４３３、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＶＩＩ、６４３３０９、２００７年２月１５日

６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマー；５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；及び０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤を含む組成物であって、すべての重量パーセントは、組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位は、ＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ（式中、Ｘはナノメートルで表される波長を示す）の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有する、組成物が、本明細書で開示される。

６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマー；５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤を共に混合して組成物を得るステップであり、すべての重量パーセントは組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位はＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ（式中、Ｘはナノメートルで表される波長を示す）の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有する、ステップを含む、方法も本明細書で開示される。

光ファイバと；６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマー；５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；及び０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤を含む組成物の反応生成物を含むクラッドであり、すべての重量パーセントは、組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位は、ＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ（式中、Ｘはナノメートルで表される波長を示す）の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有し；光ファイバに接触している、クラッドと；前記クラッドの上に配置された緩衝層とを含む物品も、本明細書で開示される。

本発明の組成物（試料７及び試料８）及び他の比較用の市販のポリマークラッドにおけるショアＤ硬度対開口数を図示するグラフである；特筆されない限り、開口数値は、シリカコアを基準としてクラッドフィルム上の６３３ｎｍでの屈折率の測定から計算される（硬化線量１４Ｊ／ｃｍ^２、光ファイバ基材上ではない）；ショアＤ硬度は、光ファイバ基材のないフィルムの形態で測定した。 特定の本発明の組成物（試料１３）が他の２つの比較用の市販のポリマークラッド１−Ａ及び１−Ｂ（表４より）よりも高い熱安定性を示すことを図示するグラフである；図１Ｂのデータは、２５％の重量減少という寿命判定基準を用いて作成された。 市販のポリマークラッド１−Ａ及び１−Ｂ（表４より）と本発明の組成物（試料１３）とを比較した、フィルム（シリカの光ファイバ上に配置されていない）の動弾性係数を示すグラフである。 市販のポリマークラッドのいくつか（表４より）と本発明の組成物（試料１３）とを比較した、フィルム（シリカの光ファイバ上に配置されていない）の動弾性係数を示すグラフである。 ＦＯＴＰ−７２による温度及び湿度サイクルを施し６３０ナノメートルの波長で測定した場合の、１００ｍファイバコイルにおける減衰量の変化対時間を示すグラフである。 −６５〜１２５℃の熱サイクルを施し６３０ナノメートルの波長で測定した場合の、１００ｍファイバコイルにおける減衰量の変化対時間を示すグラフである。 １５０℃で１日間エージングを行う前後での、１００ｍルーズコイルにおける減衰対波長を示すグラフである。 高出力レーザー光を伝送させながらの曲げ半径の関数としてのファイバの破損を示すグラフである。破断時の曲げ半径が小さいほど強度が高いことを示す。 本発明のクラッドを有するファイバを熱水に浸している間の８５０ｎｍでの減衰性能の変化を、比較用の市販のファイバのものと比較するグラフである。ファイバコイルの長さは１５メートルである。

光ファイバクラッドとして使用するための改善された硬化性ポリマー組成物が本明細書で開示される。この組成物は、フッ素化単官能性及びフッ素化多官能性モノマーを含む。硬化組成物は、高い硬度（及び高い弾性係数）と低屈折率（及び高い開口数）を併せ持つという点で、独特な特性の組み合わせを示す。硬化組成物（架橋組成物又はコーティング又はクラッドとも呼ばれる場合がある）は、光ファイバ上により低屈折率のコーティング（他の市販の比較用クラッドと比較した場合）を形成し、そのため、高い硬度（５６〜８５のショアＤ）を維持し２３℃で３００ＭＰａを超える弾性係数を示しながら、光ファイバ（例えば、シリカコアを有するファイバ）に最大で約０．５０のより高い開口数（ＮＡ）を与える。この組成物は、光ファイバを被覆するのに使用される場合、熱エージング及び高湿度環境中でのエージング、熱サイクル、熱水への浸漬、及びきつく曲げた状態での高出力光への曝露を受けると、耐環境性の改善（他の市販のコーティングを上回る）を示す。

図１Ａに図示されるような好ましい実施形態において、架橋組成物は、光ファイバ上に配置される場合、５６〜８５、好ましくは６０〜８０、より好ましくは６５〜７５のショアＤ硬度を示しながら、０．４６を上回る、好ましくは０．４７を上回る、より好ましくは０．４８を上回る開口数をもたらす。

加えて、この組成物の化学成分は、技術的には、２００９年１２月３０日発行の米国ＥＰＡの長鎖ペルフルオロ化化合物（ＰＦＣ）行動計画によって定義されるようなＰＦＯＡ類似化合物のカテゴリーから外れる。これは、組成物がトリフルオロカーボン（−ＣＦ_３）基を含有しないため、及び／又は制限されたカテゴリーから除外される分子鎖長を有するためである。組成物の成分は、シラン含有液体の保存期間を最大化するために低い酸性度を有するように、しかし高湿度環境中でガラスファイバの線引き後の腐食を最小限にするために低い塩基性度も有するように、選択される。例示的な実施形態において（後で詳細に論じる）、フルオロカーボン繰り返し単位の数が６を上回る場合、フッ素化単官能性モノマー及びフッ素化多官能性モノマーの両方ともトリフルオロカーボン（−ＣＦ_３）基を含有せず、フルオロカーボン繰り返し単位の数が６未満である場合、単官能性モノマー及びフッ素化多官能性モノマーのいずれか又は両方がトリフルオロカーボン（−ＣＦ_３）基を場合により含有していてもよい。フルオロカーボン繰り返し単位はＣＦ_２又はＣＦ部分である。クラッドは具体的には以下のタイプのフッ素化分子：
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｎ−ＣＨ＝ＣＨ_２；
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｘ（式中、Ｘは任意の化学部位である）；
・ＣＦ_３（ＣＦ_２）_ｍ−ＣＨ_２−Ｘ（式中、Ｘは任意の化学部位である）；
（式中、ｎ＞５又はｍ＞６）
を含まない。

光ファイバ上にクラッドを生成させる架橋反応は、一般に紫外線の使用によって活性化されるフリーラジカル反応であってもよい。架橋反応は、組成物の架橋を行うためのカチオン性重合を用いることによっても引き起こすことができる。本明細書で開示されるフッ素化単官能性モノマー及びフッ素化多官能性モノマーは、照射により活性化されるとフリーラジカル反応を用いて硬化される官能基（エチレン性不飽和官能基、アクリラート官能基、又はメタクリラート官能基など）を有する。しかし、エポキシド官能基又はビニルエーテル官能基などの反応性官能基を有する他のモノマーを、カチオン性重合を使用して架橋させてもよい。フッ素化（メタ）アクリラートのフリーラジカル重合の場合、他の特定のタイプの官能基（チオール及び／又はビニル及び／又はビニルエーテル）を有するフッ素化コモノマーを、限られた量で使用してもよい（この場合、アクリラート及び／又はメタクリラート基の数と比較してそれらのモル分率が０．５未満である）。エポキシド又はビニルエーテルのカチオン性重合の場合、アルコール官能基を含有するフッ素化コモノマーは、限られた量で使用してもよい（やはりこの場合、エポキシド又はビニルエーテル基のモル分率と比較して、それらのモル分率が０．５より大きく下回る）。

フッ素化単官能性モノマーは、架橋組成物内で共有結合されることを可能にする少なくとも１つの反応性基を有するフッ素化種を含む。好ましい実施形態において、フッ素化単官能性モノマーは、コーティングに共有結合されることを可能にする反応性基を１つのみ有するフッ素化種を含む。フッ素化種は、以下の式中の繰り返し単位の数「ｎ」が６以上である場合にはいかなる三官能性フルオロカーボン部分も含まず、ｎが６未満である場合には場合により三官能性フルオロカーボン部分を含有していてもよい。フッ素化種は、直鎖フッ素化種、環状フッ素化種、分岐フッ素化種、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。直鎖フッ素化種が好ましい。直鎖フッ素化単官能性モノマーは化学式（１Ａ）
Ｒ_１−（ＣＦ_２）ｎ−Ｒ_２ （１Ａ）
によって表される。

環状フッ素化単官能性モノマーは、化学式（１Ｂ）

によって表され、式（１Ａ）又は（１Ｂ）において、ｎが６以上である場合には、Ｒ_１はＣＨ_２Ｆ又はＣＨＦ_２を含むがＣＦ_３を含まない非反応性末端基であり、ｎが６未満である場合には、Ｒ_１はＣＨ_２Ｆ、ＣＨＦ_２、又はＣＦ_３を含む非反応性末端基であり；Ｒ_２は、アクリラート、メタクリラート若しくはビニルエーテル官能基などのエチレン性不飽和官能基；エポキシド官能基、ヒドロキシル官能基、ビニルエーテル官能基、又はチオール官能基を含む単官能性反応性基である。単官能性反応性基Ｒ_２がアクリラート又はメタクリラート官能基を含む場合、この種は好ましくはフリーラジカル反応によって架橋される。

上記の式（１）において、ｎは１〜１５、好ましくは６〜１０である。好ましい実施形態において、Ｒ_２はエチレン性不飽和官能基、好ましくはアクリラート又はメタクリラート官能基を含む。

好ましい実施形態において、フッ素化単官能性モノマーは、１モル当たり１２００グラム未満、好ましくは１モル当たり１０００グラム未満、より好ましくは１モル当たり７００グラム未満の数平均分子量を有する。フッ素化単官能性モノマーは６０℃を上回る引火点を有するのが望ましい。

好ましい実施形態において、化学式（２Ａ）によって表される直鎖フッ素化単官能性モノマーも使用してもよい。
Ｒ_１−（ＣＦ_２）_ｎ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｒ_２ （２Ａ）

環状フッ素化単官能性モノマーは、化学式（２Ｂ）又は（２Ｃ）：

によって表され、式（２Ａ）、（２Ｂ）、及び（２Ｃ）において、Ｒ_１、Ｒ_２、及びｎは上記に詳細に述べた通りであり、ｍは１〜１０、好ましくは１〜５、より好ましくは１〜２である。一実施形態において、Ｒ_２がチオール、アルコール又はエポキシドである場合を除き、Ｒ_２基はＣ−Ｏ−Ｃ部分を介して主構造に共有結合している。

分岐フッ素化単官能性モノマーも使用してもよく、化学式（３）

によって表され、式中、Ｒ_１及びＲ_３は、ｎ及びｏの和が６以上である場合には、ＣＨ_２Ｆ又はＣＨＦ_２を含むがＣＦ_３を含まない非反応性末端基であり、ｎ及びｏの和が６未満である場合にはＣＨ_２Ｆ、ＣＨＦ_２、又はＣＦ_３を含む非反応性末端基であり；Ｒ_２は、エチレン性不飽和官能基（アクリラート官能基、メタクリラート官能基若しくはビニルエーテル官能基など）、エポキシド官能基、ヒドロキシル官能基又はチオール官能基を含む単官能性反応性基である。

上記の式（３）において、ｎ及びｏはそれぞれ独立に１〜１５、好ましくは２〜１２、より好ましくは６〜１０であり、一方ｐは１〜６、好ましくは１〜２である。分岐部分はフルオロカーボン分子の骨格に沿ってランダムに分散していてもよいことに留意すべきである。好ましい実施形態において、Ｒ_２はエチレン性不飽和官能基、好ましくはアクリラート又はメタクリラート官能基である。

別の実施形態において、以下の式（４）を有する分岐フッ素化単官能性モノマー

も使用してもよく、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、ｎ、ｏ及びｐは、式（３）において上記で規定される通りであり、ｍは式（２）において規定される通りである。式（１Ａ）、（１Ｂ）、（２Ａ）、（２Ｂ）、（２Ｃ）、（３）及び（４）のフッ素化単官能性モノマーは、互いに任意の所望の組み合わせで使用してもよい。

組成物において使用してもよいフッ素化単官能性モノマーとしては、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロヘキサンカルビノールアクリラート（本明細書においてペルフルオロシクロヘキシルメチルアクリラートとも呼ばれる）、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロヘキサンカルビノールメタクリラート、（本明細書においてペルフルオロシクロヘキシルメチルメタクリラートとも呼ばれる）、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロペンタンカルビノールアクリラート、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロペンタンカルビノールメタクリラート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルアクリラート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルメタクリラート、１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−ペルフルオロウンデシルアクリラート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニルメタクリラート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニルアクリラート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフルオロヘプチルアクリラート、２−（ペルフルオロヘキシル）エチルアクリラート、２−（ペルフルオロヘキシル）エチルメタクリラート、２−プロペン酸、３，３，４，４，５，６，６，６−オクタフルオロ−５−（トリフルオロメチル）ヘキシルエステル、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ，３Ｈ，３Ｈ，４Ｈ，４Ｈ−ペルフルオロデシルアクリラート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルアクリラートなど、又は前述のフッ素化単官能性モノマーのうち少なくとも１つを含む組み合わせが挙げられる。

組成物において使用するための好ましい直鎖フッ素化単官能性モノマーは、１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−ペルフルオロウンデシルアクリラート又は１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニルアクリラートである。好ましい環状フッ素化単官能性モノマーは、ペルフルオロシクロヘキシルメチルアクリラート及びペルフルオロシクロヘキシルメチルメタクリラートである。前述の直鎖フッ素化単官能性モノマー及び前述の環状フッ素化単官能性モノマーは、任意の所望の組み合わせで使用してもよい。

フッ素化単官能性モノマーは、組成物の総重量を基準として６５〜９５重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用してもよい。好ましい実施形態において、フッ素化単官能性モノマーは、組成物の総重量を基準として７５〜８５重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用してもよい。

組成物は、フッ素化多官能性モノマーも含む。フッ素化多官能性モノマーは、２個以上の官能基を有していてもよい。一実施形態において、フッ素化多官能性モノマーは、二官能性、三官能性、四官能性、五官能性などであってもよい。好ましい実施形態において、フッ素化多官能性モノマーは二官能性である。フッ素化多官能性モノマーは、直鎖、環状又は分岐状であってもよい。

一実施形態において、フッ素化多官能性モノマーは、式（５）から（８）
Ｒ_２−（ＣＦ_２）_ｎ−Ｒ_２ （５）
Ｒ_２−（ＣＨ_２）_ｍ−（ＣＦ_２）_ｎ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｒ_２ （６）

に示される構造を有し、式中、Ｒ_２はエチレン性不飽和官能基（例えば、アクリラート、メタクリラート又はビニルエーテル）を含む反応性基である。クラッドがフリーラジカル反応によって生成される場合、アクリラート又はメタクリラート反応性基が使用される；それらの場合、チオール官能基又はビニルエーテル官能基も、フッ素化コモノマー中で０．５より大きく下回るモル分率で使用してもよい。クラッドがカチオン性重合により生成される場合、エポキシド官能基又はビニルエーテル官能基を含む反応性基Ｒ_２を使用してもよい；それらの場合、ヒドロキシル又はアルコキシシランを含む反応性官能基を少量で使用してもよい。ここで式（５）〜（８）に関して、Ｒ_２がチオール又はアルコール又はエポキシドである場合を除き、反応性基Ｒ_２はＣ−Ｏ−Ｃ結合によりエチレン結合に共有結合している。

上記の式（５）から（８）において、ｎ及びｏは１〜１５、好ましくは２〜１２、より好ましくは４〜１０であり、一方、ｍは１〜１０、好ましくは１〜５、より好ましくは１〜２である。式（７）において、ｐは１〜６、好ましくは１〜２である。式（７）の分岐部分はフルオロカーボンオリゴマーの骨格に沿ってランダムに分散していてもよいことに留意すべきである。式（７）のＲ_３は、反応性又は非反応性であってもよい。好ましい実施形態において、Ｒ_２は、エチレン性不飽和官能基、好ましくはアクリラート又はメタクリラート官能基である。

好ましいフッ素化多官能性モノマーは式（９）
Ｒ_２−（ＣＨ_２）_ｍ−（ＣＦ_２）_ｎ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｒ_２ （９）
の構造を有し、式（９）において、Ｒ_２はアクリラート基であり、ｎは１〜１５、好ましくは４〜１０であり、ｍは１〜１０、好ましくは１〜２である。好ましいフッ素化多官能性モノマーは、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ヘキサンジオールジアクリラート及び２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１，８−オクタンジオールジアクリラートである。

フッ素化多官能性モノマーは、組成物の総重量を基準として５〜３５重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用してもよい。好ましい実施形態において、フッ素化多官能性モノマーは、組成物の総重量を基準として１０〜２５ｗｔ％の量で使用してもよい。

組成物は、アミン官能基を含有しないシランカップリング剤をさらに含む。シランカップリング剤は、コーティングを形成するための組成物の塗布中及び組成物の硬化後に、組成物が光ファイバに結合するのを促進する。（メタ）アクリラート系配合物の場合、シランカップリング剤は、フッ素化モノ及びポリ不飽和モノマーとのフリーラジカル重合反応に寄与することが可能な少なくとも１つの官能基を含むことが望ましく、シランカップリング剤は、縮合して光ファイバとのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成することが可能な少なくとも１つのアルコキシシラン基を有することがさらに望ましい。エポキシ又はビニル−エーテル系配合物の場合、シランカップリング剤は、それぞれのフッ素化モノマータイプとのカチオン性重合反応に関与することが可能な少なくとも１つの官能基を含むだけでなく、縮合して光ファイバとのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成することが可能な少なくとも１つのアルコキシシラン基も有することが望ましい。

照射を受けると又は熱的加熱を受けると、シランカップリング剤は、フッ素化単官能性モノマー又はフッ素化二官能性モノマーのいずれかと反応する。シラン官能基の一部は、光ファイバ上でシリカと反応して光ファイバとの改善された結合をもたらす。上述の通り、モノマーがエポキシド又はビニルエーテルである反応性官能基を有する場合は、カチオン性重合が一般に用いられる。

フリーラジカル硬化配合物に適したシランの例は、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシランであり；カチオン性エポキシ硬化配合物に適したシランの例は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β（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など、又は前述のシランカップリング剤のうち少なくとも１つを含む組み合わせである。好ましいシランカップリング剤は、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランである。グリシドキシ部分を有するシランは、エポキシ官能化されているモノマーを使用するカチオン性重合において使用される。ビニルエーテル反応性基を含有するシランは同様に、カチオン硬化性ビニルエーテルに基づく配合物に適している。

シランカップリング剤は、組成物の総重量を基準として０．５〜３重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用してもよい。好ましい実施形態において、シランカップリング剤は、組成物の総重量を基準として１．０〜２．０重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用してもよい。

組成物は、任意選択のチオール相乗剤をさらに含んでいてもよい。チオール相乗剤は一般に、フリーラジカルにより硬化されるアクリラート又はメタクリラート組成物においてのみ使用される。チオール相乗剤は、硬化速度を増加させるが、場合によって架橋密度を減少させ屈折率を低下させることがある。したがって、一般にチオール相乗剤は、使用する場合には非常に少量で使用される。例示的なチオール相乗剤が米国特許第４，５１１，２０９号明細書に開示されており、その全体の内容が参照により本明細書に組み込まれる。チオール相乗剤の例は、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ペンタエリトリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオナート）など、又は前述のチオール相乗剤のうち少なくとも１つを含む組み合わせである。チオール相乗剤は、組成物の総重量を基準として好ましくは３ｗｔ％まで、より好ましくは０．１〜１ｗｔ％の量で使用される。

組成物は以下の添加剤：開始剤、抗酸化剤、熱安定剤、紫外線安定剤、表面張力改質添加剤、光沢剤（ｓｌｉｃｋｎｅｓｓ ａｇｅｎｔｓ）、又は前述の添加剤の少なくとも１つを含む組み合わせのうち、１つ又は複数をさらに含んでいてもよい。好ましい添加剤は光開始剤及び抗酸化剤である。

光開始剤は、組成物の総重量を基準として０．０１〜５ｗｔ％、より好ましくは０．５〜１．５ｗｔ％の量で使用してもよい。光開始剤はフリーラジカル型又はカチオン性型であってもよく、これは、モノマーがアクリラート若しくはメタクリラートであるか（フリーラジカル型）、又はエポキシド又はビニルエーテルであるか（カチオン性型）に依存する。例示的な光開始剤は、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１１７３である。

一実施形態において、組成物の１つの製造方法では、フッ素化単官能性モノマー、フッ素化多官能性モノマー、シランカップリング剤、光開始剤、及び場合によりチオール相乗剤を互いに混合して組成物を得る。組成物は、バッチ法又は連続法で製造してもよい。

組成物は、例えば、磁気撹拌プレート上で、又は場合によりさらに大きい体積で、例えば回転撹拌シャフト上のプロペラ翼を用いて、単純な混合により混合してもよい。加熱は必要である場合と必要でない場合がある。モノマーが室温で液体ではない場合、加熱が必要である。例えば、実施例の試料１３の１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−ペルフルオロウンデシルアクリラートは、固体ワックスであり、これは約４５℃で溶融する。

次いで、組成物を光ファイバ上にのせ、硬化又は架橋を行う。架橋は、一般に電磁波を使用して行われる。電磁波は、紫外線（ＵＶ）、マイクロ波放射線、電子線、又はそれらの組み合わせを含む。組成物を架橋するための放射線の好ましい形態は紫外線である。

架橋前の組成物は、塗布温度において１００センチポアズ未満、好ましくは２０センチポアズ未満の低い粘度を有する。理論に拘束されないが、低い粘度は、組成物中に存在する選択された成分の性質（相当なフッ素含量、比較的低い分子量、水素結合基の低い濃度）に起因する。これらのコーティングは、オープンカップ塗布装置（ｏｐｅｎ−ｃｕｐ ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）又はＬｉｎｄｈｏｌｍの米国特許第６，９５８，０９６号明細書に記載のような塗布装置を使用して容易に塗布できる。例えばスプレー又はエアロゾル供給などの、さらなるタイプのコーティング塗布を使用してもよい。架橋前の組成成分もそれぞれ大気圧で比較的揮発性が低く、光ファイバを被覆する間、安定な加工を可能にする。それらの「引火点」の値は、一般に７０℃以上、好ましくは１００℃以上である。

組成物の架橋は、組成物を光ファイバ上にのせた後、１平方センチメートル当たり０．１〜１５ジュール（Ｊ／ｃｍ^２）のエネルギー密度を有する紫外線量を用いて行ってもよい。好ましい実施形態において、組成物の硬化は、組成物を光ファイバ上にのせた後、０．５〜１．５（Ｊ／ｃｍ^２）のエネルギー密度を有する線量を用いて行ってもよい。紫外線照射は、紫外線Ａ、紫外線Ｂ、紫外線Ｃの組み合わせ、又は前述の形態の紫外線のうち少なくとも１つを含む組み合わせであってもよい。

架橋組成物は、一般に光ファイバ上のコーティングとして使用され、光ファイバのガラス部分の屈折率よりも屈折率が低く、このことはファイバのコア内で導光するためのファイバの使用を可能にする。シリカ系光ファイバにおいて、シリカ系コアの屈折率よりも低い屈折率を有する架橋組成物の使用は、シリカ系コア内で導光するための光クラッドとしてのその使用を容易にする。架橋組成物は、他の比較用の市販のポリマークラッドと比較して、屈折率と、硬度、弾性係数及びガラスへの接着性を含めた機械的特性とのより優れたバランスを有する。

架橋組成物は、好ましくはシリカの屈折率（すなわち、好ましくは８５０ナノメートルで約１．４５未満）を下回る屈折率を有する。一実施形態において、架橋組成物（すなわちコーティング）は、８５０ナノメートルで約１．３８未満の屈折率を有する。最も好ましくは、架橋組成物は、式ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ（式中、Ｘはナノメートルで表される波長を表す）によって波長と関連づけられる屈折率（ＲＩ）を有する。以下の表１は、波長の関数として屈折率がどのように変化するかを示す。

架橋組成物はポリマー性であり、したがって粘弾性であり、このことはコーティングの弾性率が時間及び温度に依存することを意味する。弾性率値は、選択された繰り返し歪みの周波数における動的機械分析（ＤＭＡ）を用いて定量化してもよい。一実施形態において、１ラジアン毎秒の周波数で試験した場合に、コーティングは、２３℃で、２００ＭＰａを上回る、好ましくは３５０ＭＰａを上回る、最も好ましくは４００〜１０００ＭＰａの範囲の動弾性係数を示す。対応するガラス転移温度Ｔｇ（１ｒａｄ／ｓの繰り返し歪み速度でＤＭＡ ｔａｎ ｄｅｌｔａピーク温度により測定される）は３０℃を上回り、好ましくは４０℃を上回る。社内の試料調製技術を用いて測定されるショアＤ硬度は、５６〜８５、好ましくは６０〜８０の範囲であるべきである。

本発明のコーティング組成物を有する光ファイバは、７５ｋｐｓｉ（キロポンド毎平方インチ）以上のレベルで、好ましくは１５０ｋｐｓｉ以上のレベルで耐力検査することができ、破断の頻度及び点欠陥の生成が少ない。ガラス直径が２００マイクロメートルであるファイバは、１５０ｋｐｓｉを上回る引張り耐力試験負荷でルーチン試験され耐えることができ、一方、ガラス直径が４００マイクロメートルであるファイバは、１００ｋｐｓｉを上回る引張り耐力試験負荷、又は曲げ半径が３８．４ｍｍであるホイールを用いた１００ｋｐｓｉの耐力試験負荷によるラジアル曲げ（ｒａｄｉａｌ ｂｅｎｄ）のいずれかで検査され耐えることができる。ガラス直径が４００マイクロメートルを上回り最大で２０００マイクロメートルのファイバは、ガラス直径に応じて選択される曲げ半径を有するホイールを用いた７５ｋｐｓｉを上回る耐力試験負荷によるラジアル曲げで検査され耐えることができる。

被覆光ファイバは、上塗りするか又は第２の層で緩衝化してもよい。第１の（開示の）コーティングを塗布し、光ファイバ上で比較的薄い単層状に硬化させ、次いで、上塗りするか又は第２の層（例えば、押出熱可塑性プラスチック又は紫外線硬化コーティング）で緩衝化する。光ファイバは、第２の層がさらなるロバスト性（耐摩耗性；任意選択により難燃性）をもたらし且つ成端又は他のタイプのファイバ終端処理のために除去できるように設計されており、一方でポリマークラッド層は除去されない。ポリマークラッド（第１のコーティング）の厚さは、基材のガラスファイバの直径及びファイバ線引き条件に応じて、２〜３０マイクロメートル、典型的には１０〜１５マイクロメートルである。第２の層（すなわち緩衝材）は、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）熱可塑性プラスチックを含んでいてもよいが、ファイバの設計はこの材料の使用に限定されない。別の緩衝材としては、押出ナイロン熱可塑性プラスチック、又は紫外線硬化アクリラート、紫外線硬化エポキシ、難燃性紫外線硬化コーティング、熱硬化若しくは紫外線硬化シリコーン、多層緩衝材などが挙げられる。第２の層の厚さは、ガラス直径にしたがって適応させてもよい。例えば、２３０マイクロメートルの直径のポリマークラッド上の緩衝材の厚さは約１３５マイクロメートルである。

一実施形態において、最大のパワー閉じ込め（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）及び伝送が必要な場合は、コーティングはガラスクラッド光ファイバ上の第２のクラッドとしても使用できる。これは３５０〜２２００ナノメートルの範囲の波長を含む。

被覆光ファイバ（第２の層有り及び無しの両方）はポリマークラッドの耐層間剥離性を示し、ファイバ線引き、巻き取り及び再スプーリング（ｒｅｓｐｏｏｌｉｎｇ）の間、キャプスタン上での回転に耐えホイールを引っ張る。第２の層（又は緩衝材）が利用される場合、このファイバは、従来のファイバ剥離器具を使用して下にあるポリマークラッド層を引っ掻く又は剥がすことなく外層を機械的に剥がす及び除去する能力を示し（「耐爪スクラッチ性」とも表される）、この能力は比較用の市販のコーティングで被覆された他の比較用の市販の光ファイバよりも高い。

組成物で被覆された光ファイバは、ＨＣＳ（登録商標）ファイバのために確立された「クリンプ及びクリーブ（ｃｒｉｍｐ ａｎｄ ｃｌｅａｖｅ）」法を用いて、ポリマークラッドを元の場所に残してファイバを成端する能力を示す。組成物で被覆された光ファイバは、エポキシ／研磨法を用いてクラッドを無傷にしたままファイバを成端する能力を示し、一方、光ファイバ端部は最終用途のために研磨される。

硬化コーティングは、他で開示されるポリマークラッドと比較して、また他の比較用の市販の組成物と比較した場合に、より優れた熱安定性及び熱酸化安定性をもたらし黄変する傾向がより低い。これはウレタン系又はポリエーテル系であるクラッドと比較すると特に当てはまる。

光ファイバ上のポリマークラッドとして利用される場合、硬化コーティングは特に、他で開示されるポリマークラッドと比較して、また他の比較用の市販の組成物と比較した場合に、可視の波長範囲における少ない光減衰、及び環境曝露時の減衰の変化に対する優れた耐性を実現する。これは例示的なファイバについて以下のタイプの環境曝露において実証されている：
○ −６５℃〜＋１２５℃の範囲の熱サイクル
○ ８５％の相対湿度で最大＋８５℃の温度へのサイクルを含み、その後零度以下の温度（−１０℃）への熱サイクルが続く、ＦＯＴＰ−７２による高温高湿度エージング
○ １５０℃での熱エージング（２４時間）
○ レーザーパワー下でのファイバ屈曲
○ 熱水中への浸漬

加えて、コーティングは、熱重量試験（空気中での重量減少対温度及び／又は時間）において実証されるように、熱酸化による切断に対する優れた耐性を実現する。

組成物について、光ファイバにおけるその使用と共に、以下の非限定的な実施例において詳細に述べる。

この実施例は、フッ素化単官能性モノマー（モノエン）及びフッ素化二官能性モノマーを含む組成物を実証説明するために行われた。表２に記載のような一連のフッ素化モノ及びジ（メタ）アクリラートモノマーを得た。これらは直鎖及び脂環式モノエンの両方を含むものとした。選択される液体特性（屈折率、吸光度、及び粘度）を３０℃で測定し、これは可能であった。Ｆ２０モノアクリラートは室温でワックスであり、そのためその液体特性を５０℃で測定した。ＤＤＦＯＤＤＡは室温で主に液体であったが、（調達時の状態で）結晶性分画を示しこれがいくらかのヘイズを生じたため、その吸光度を３０及び５０℃の両方で測定した。より高い温度でヘイズは最小であった。ＰＦＨＸＥＭＡ及びＰＦＨＸＥＡは、調達時の状態で、他のモノマーよりも高い黄色度を示した。すべての頭字語を以下の表２に詳細に示す。

最終的な性能に影響を与える可能性がある要因を特徴づけるために、１ｗｔ．％の光開始剤（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１１７３、ＢＡＳＦ）を取り入れ、次いで１Ｊ／ｃｍ^２の線量で窒素環境中で紫外線を照射することにより、個々のモノマーを単独重合させた。間に薄いスペーサーを入れたガラススライドと石英スライドの間で（上側のスライドが石英である）液体を硬化させ、次いで硬化後にスライドを引き離すことにより、フィルムを調製した。硬化フィルムは、スライドの一方に優先的に付着したままであり、次いで屈折率を測定するために使用された。フィルムの屈折率を３つの波長でＭｅｔｒｉｃｏｎプリズム結合器を使用して測定した。ショアＤ硬度測定用の試料を、小さいアルミニウム皿（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ又はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒなどの企業によって示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）用に販売されているものなど）の中で液滴を紫外線硬化させることにより調製した。

表３に示すように、すべてのフッ素化モノマーは６３３〜１５３８ナノメートルの範囲の波長で１．３７〜１．４３の範囲の硬化後の屈折率値を示し、シリカコア（ＲＩ約１．４５８５）の屈折率を大幅に下回った。すべてのモノアクリラートはホモポリマーとしての機械的一体性が低かった。これらのうち、Ｆ２０アクリラート（試料１）は最も扱いやすく、軟質のヘイズのあるフィルムが得られるが、破壊せずには基材から容易にはがれず、ショアＤ硬度が４２であった。短鎖モノアクリラートであるＤＤＦＨＰＡ（試料２）では粘性液体しか生成されず、そのため硬化後の屈折率を測定しなかった。フッ素化脂環式モノアクリラートであるＰＦＣＨＭＡ（試料４）では、軟質フィルムが得られＲＩ測定が可能であったが、そのショアＤ硬度は容易に測定されなかった。そのメタクリラート相当物であるＰＦＣＨＭＭＡ（試料３）は、元々の光開始剤の量及び紫外線量では容易に単独重合しないと思われ、そのためＲＩ試験用のフィルムを生成させるために両方の要素を５倍に増加させた。ＯＦＨＤＤＡ及びＤＤＦＯＤＤＡジアクリラートは、それぞれ１分子当たり２つの官能基を有し、架橋を可能にする；これらはホモポリマーとしての高い硬度を実現したが（試料５及び６のそれぞれで８８及び９４のショアＤ硬度）、得られるフィルムは脆性であった。

Ｇｅｌｅｓｔ社よりＳＩＡ０２００．０として購入した１．５ｗｔ％のγ−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）（シランカップリング剤）を取り入れて、次にモノマーの混合物を調べた（やはり表３を参照）。ＡＰＴＭＳは、（ｉ）他のアクリルモノマーと容易に共重合することができる反応性アクリル基を含有する；（ｉｉ）配合物の屈折率を著しく増加させない；（ｉｉｉ）アクリラート系コーティング配合物中で使用される場合、他のシラン（例えばメルカプトシラン）と比較して比較的長い保存期間をもたらす、という理由で選択された。試験された組成物の中で、いくつかはＦ２０モノアクリラートをフッ素化ジアクリラートと組み合わせて、硬度（６９〜７２）と予測されるＮＡ値（０．４７〜０．４９）との優れたバランスが得られた。

表３の試料１〜６は、１００ｗｔ％の架橋フッ素化単官能性モノマー又は１００ｗｔ％の架橋フッ素化二官能性モノマーのいずれかを含む比較用組成物を示す。

表３の試料７〜１２は、それぞれフッ素化単官能性モノマー及びフッ素化二官能性モノマーの混合物を含む。試料７は、シリカファイバ上で約０．４７の開口数ＮＡを可能にすると予測される低い屈折率を有する。試料７は、Ｆ２０フッ素化モノアクリラートをＯＦＨＤＤＡフッ素化ジアクリラートと８０：２０の比で組み合わせており、光開始剤及びシランカップリング剤をさらに加えている。室温において、この組成物は半ワックスであり、これはいったん４０℃を超えて加熱されると透明液体となる。架橋組成物は透明である（すなわち、ヘイズがなく透明である）。表３は架橋組成物の主な特性を示す。

架橋組成物は、大部分の比較用の市販のポリマークラッド、特に同等の屈折率を有するものよりも硬い（表３及び図１を参照）。試料７（本発明の組成物）について得られるショアＤ硬度（７０）は、比較用の市販のＯＦＳ Ｍｅｄｉｕｍ ＮＡ ＨＣＳ（登録商標）クラッド（表４の試料１−Ａ）において使用されるクラッドのショアＤ硬度と同じであるが、試料７の屈折率ははるかに低い（すなわち、ＮＡがより高い）。測定されるクラッド硬度に基づき、対応するファイバ（試料７の架橋コーティングを有し緩衝化されている場合はＥＴＦＥを有する）は機械的にロバストであり、満足のできるクリンプ及びクリーブによる成端を実現すると考えられる。

液体配合物の粘度は測定されていない。しかし、個々の成分の粘度に基づき、５〜８ｃＰの範囲内に入ると予測され、例えばオープンカップコーティング塗布装置又はＬｉｎｄｈｏｌｍにより米国特許第６，９５８，０９６に記載されるタイプの低加圧対向流塗布装置（ｌｏｗ−ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅ ｃｏｕｎｔｅｒ−ｆｌｏｗ ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を使用して、これを用途に適した状態にした。

比較用試料１−Ａから５−Ｑは、外部の供給業者から並びに内部でＯＦＳから得られる。表３から、６００〜１６００ナノメートルの波長で１ジュール毎平方センチメートルの紫外線量を受けた後に測定した場合、試料７〜１２の例示的な架橋組成物の屈折率は約１．３６〜約１．３８で様々であることが分かる。

この実施例は、フッ素化単官能性モノマー（モノエン）及びフッ素化二官能性モノマーを含む組成物を実証説明するために行った。

表５に示される割合を有する配合で試料７（表３）と同様の試料１３を調製した。

フィルム（試料１３とラベルされる）を２Ｊ／ｃｍ^２で紫外線硬化させ、熱重量分析を用いてその熱酸化安定性を試験した。試験法は公開されている方法（Ａ．Ａ．Ｓｔｏｌｏｖ、Ｄ．Ａ．Ｓｉｍｏｆｆ、Ｊ．Ｌｉ、Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．、２００８年、２６巻、３４４３〜３４５１頁）に従うものとした。図１Ｂは、本発明の組成物（試料１３）が２つの他の比較用の市販ポリマークラッド１−Ａ及び１−Ｂ（表４より）よりも高い熱安定性を示すことを図示するグラフである。室温での動弾性係数は、クラッド１−Ａ及び１−Ｂの動弾性係数の中間である４２５ＭＰであり、この屈折率レジームの他の市販のクラッドよりも著しく高いことが分かった（図２及び３を参照）。図２は市販のポリマークラッド１−Ａ及び１−Ｂの弾性率と本発明の組成物（試料１３）を比較するグラフ（動的機械分光法を行うことにより得られる）であり、一方、図３は他の市販のポリマークラッド（表４より）及び本発明の組成物（試料１３）の弾性率を比較するグラフ（動的機械分光法を行うことにより得られる）である。

この実施例は、フッ素化単官能性モノマー（モノエン）及びフッ素化二官能性モノマーを含む開示の架橋組成物で被覆され（クラッド付与され）クラッド上にＥＴＦＥを含む緩衝材がさらに配置されたファイバの特性を実証するために行われた。

表３に詳細に記載されるもの（特に表３の試料７及び１０）と同様の、約０．４７のＮＡを有する本発明の２つの配合物を使用して、ファイバの線引きを行った。比較のために、ファイバより低いＮＡ（約０．４４）を有する、表４の組成物１−Ａ’と同様の比較用市販のクラッドを使用して、やはりファイバの線引きを行った。純粋なシリカプリフォームであるＨｅｒａｅｕｓ Ｆ３００を使用し、公称のファイバ直径は２００／２３０／５００μｍ／μｍ／μｍ（それぞれ、ガラス／クラッド／ＥＴＦＥ緩衝材外径）であった。回収されたファイバの長さは１〜２．２ｋｍの範囲であった。３つのファイバのロットはすべて、線引き後に８５０ｎｍの波長で２．２〜３．３デシベル毎キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）の範囲の低い光減衰を示した。ＮＡが高いほうの新しいクラッドは、ＮＡが低いほうのクラッドと比較して９８０ｎｍでわずかに改善された（より低い）減衰をもたらした（それぞれ３．７及び４．１ｄＢ／ｋｍ対６．０ｄＢ／ｋｍ）。これらのファイバの架橋組成物及び緩衝材の詳細を以下の表６に示す。

各ファイバの１００メートル（１００ｍ）ルーズコイルは、３つの異なる厳しい環境曝露を受けた。１つの組はＦＯＴＰ−７２による温度／湿度サイクルを施し、その間に可視波長である６３０ｎｍでの減衰をモニタリングした（図４を参照）。第２の組は−６５℃〜＋１２５℃で熱サイクルを施し、やはり６３０ｎｍでモニタリングした（図５を参照）。第３の組は、１５０℃で１日間の熱エージングを施し、曝露の前後にスペクトルの減衰を測定した（図６を参照）。図４は、ＦＯＴＰ−７２による１００ｍルーズコイルの温度及び湿度サイクルを行った場合の、６３０ナノメートルで測定した場合の減衰の変化対時間を示すグラフである。図５は、−６５〜１２５℃で１００ｍルーズコイルの熱サイクルを行った場合の６３０ナノメートルで測定した場合の減衰の変化対時間を示すグラフである。図６は、１５０℃で１日間のエージングの前後における、１００ｍルーズコイルについての減衰対波長を示すグラフである。

試料１６は、これらの試験中にすぐれた環境安定性を示した（表６を参照）；このファイバは、Ｆ２０フッ素化モノアクリラート対ＯＦＨＤＤＡフッ素化ジアクリラートモノマーが８０：２０の重量比であるポリマークラッドを利用しており、重量比はＦ２０フッ素化モノアクリラート及びＯＦＨＤＤＡフッ素化ジアクリラートモノマーのみの重量の和を基準とした。

表６から、架橋組成物を有するファイバは、ＦＯＴＰ−７２により測定した場合に温度湿度サイクル後に６３０ｎｍで０．４〜４．２デシベル毎１００メートルの最大の減衰の増加を示すことが理解できる。表６から、このファイバは−６５℃から＋１２５℃の熱サイクル後に６３０ｎｍで０．６〜３．４デシベル毎１００メートルの最大の減衰の増加を示すことも理解できる。

これは、フッ素化単官能性モノマー（モノエン）及びフッ素化二官能性モノマーを含む開示の架橋組成物で被覆され（クラッド付与され）クラッド上にＥＴＦＥを含む緩衝材がさらに配置されたファイバの特性を実証するために行われた別の実施例である。

以下の表７は、開示の組成物を使用して製造されたファイバ並びに比較用組成物を使用して製造されたファイバを開示している。比較用組成物は表４の試料１−Ａ’として開示されているが、開示の組成物は表３の試料１１と同様であるものとして詳細に示されている。純粋なシリカプリフォームであるＨｅｒａｅｕｓ Ｆ３００を使用し、公称のファイバ直径は２００／２３０／５００μｍ／μｍ／μｍ（それぞれ、ガラス／クラッド／ＥＴＦＥ緩衝材外径）である。回収されたファイバの長さは１〜２．２キロメートル（ｋｍ）の範囲であった。両方のファイバのロットは、線引き後に８５０ｎｍの波長で３．１〜３．３ｄＢ／ｋｍの範囲の低い光減衰を示した。開口数は、新しいクラッド及び従来技術のクラッドのそれぞれについて６３３ｎｍで０．４８及び０．４４と測定された。ファイバは上記の３種類の環境曝露を受け、結果を以下の表７にまとめた。

この実施例は、高出力レーザー光をファイバのコア中に送っている間の曲げ強度を実証するために行われた。純粋なシリカコア及びフルオロケイ酸塩ガラスの内部クラッドを有するＦＬＵＯＳＩＬ（登録商標）ガラスプリフォームを使用して、３つの異なるポリマークラッドを用いたファイバの線引きを行った。公称の形状寸法（ミクロン）は、ガラスコア、ガラスクラッド、ポリマークラッド、及びＥＴＦＥ緩衝材のそれぞれについて２７２／２９９／３３０／４００であった。ポリマークラッドの対応する公称のＮＡ値は、シリカコアに対して計算すると０．３７、０．４３及び０．４７であった。しかし、この場合のファイバの真のＮＡは主にそのガラスクラッドによって決定される。結果を表８及び図７に示す。

Ｘｉａｏｇｕａｎｇ Ｓｕｎ；Ｊｉｅ Ｌｉ；Ａｄａｍ Ｈｏｋａｎｓｓｏｎ；Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄａｍａｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｉｇｈｔ ｂｅｎｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ａｔ ２１４０ ｎｍ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ６４３３、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＶＩＩ、６４３３０９、２００７年２月１５日に詳細に記載される過去に公開された方法を使用して、レーザーパワーを伝送させながらファイバに２点曲げを行った。ファイバ試験において使用されるレーザーは、Ｌｅｅ Ｌａｓｅｒ社のパルスＮｄ：ＹＡＧレーザーであった。レーザーの中心波長は１０６４ｎｍに位置し、パルス繰り返し数は６ｋＨｚに設定した。２ｍｍ／ｓの一定の挟みこみスピード（ｊａｗ ｓｐｅｅｄ）でファイバを曲げるように平行なプレートを互いに動かしながら、パワーを伝送させながら装置でファイバ破断の直径を測定した。平均出力は８３Ｗであり、ピーク出力は１７０ｋＷであった。

破損確率は、曲げ半径の関数として決定された（図７を参照）。図７は、曲げ半径の関数としての破損を示すグラフである。破断時の曲げ半径が小さいほど強度が高いことを示す。本開示のよりＮＡが高い（より屈折率が低い）クラッドは、比較用クラッドよりも小さい半径まで曲げることを可能にし、曲げている間の強度及びレーザーパワーへの機械的耐性がより優れていることを実証している。

この実施例は、本発明のクラッドを有するファイバを熱水に浸す間の性能を、比較用の市販のファイバと比較する。試料１６と同じクラッド組成物及び製造処方（表６を参照）を使用して、開示の組成物を有する試料２０を作った。クラッド１−Ａ（表４を参照）を有する比較用ファイバ試料２１を作った。両方とも公称の形状寸法は２００／２３０／５００ガラス／クラッド／ＥＴＦＥであり、ここで寸法はミクロンである。８０℃までの温度サイクルを行いながら両方を熱水中へ浸漬し、８５０ｎｍの波長で減衰をモニタリングした。結果を図８に示す。試料２０の減衰は曝露の間非常に安定のままであったが、試料２１の減衰は試験中に上昇した。この試験において試料２０は減衰の変化が０．０５ｄＢ／（１５メートル）未満であった。

この実施例は、本発明のファイバの性能バランスを、一連の市販のポリマークラッドを使用して作られたファイバの性能バランスと比較する。表４に詳細に記載されるものの中から特定の市販のクラッドを選択し、２００ミクロンのガラス直径を有する光ファイバを線引きするのに使用した。いくつかのケースではＨｅｒａｅｕｓ Ｆ３００低ＯＨガラスを使用してファイバの線引きを行ったが、一方他のファイバはＨｅｒａｅｕｓ Ｓｐｅｃｔｒａｓｉｌ Ｆ２０００高ＯＨガラスを使用して線引きを行った。市販のクラッドはすべて、室温で１０００センチポアズを上回る「高」粘度を有していた。２３℃でポリマークラッドの弾性率が約５０ＭＰａを上回る場合、単独のコーティング層を使用し第２の緩衝材を使用せずに特定のファイバの線引きを行った。他のファイバは、外側緩衝層として紫外線硬化性ウレタンアクリラートの第２のコーティングを使用して線引きを行った。これらの緩衝材は、遠距離通信用ファイバにおいて一般に使用されるタイプの代表的なものであり、表９のＵｒＡｃｒｌ及びＵｒＡｃｒ２として表される。３種類の環境曝露を使用して、実施例３及び４で開示される本発明のファイバ試料と同じ方法でファイバを試験した。第１のタイプの曝露では、１００ｍのルーズファイバコイルを１５０℃で１日間エージングし、スペクトルベンチ及びよく知られているカットバック法（ｃｕｔｂａｃｋ ｍｅｔｈｏｄ）を使用して、エージングの前後で６３０ｎｍの波長で減衰を測定した。結果を表９にまとめており、ここでエージングなし及びエージングありのファイバについて６３０ｎｍでの減衰を表にしている。第２のタイプの曝露では、図４のように、１００ｍのルーズファイバコイルに、−１０℃から＋８５℃の範囲の温度及び８５％までの相対湿度値でＦＯＴＰ−７２による温度及び湿度サイクルを施した。第３のタイプの曝露では、図５のように、１００ｍのルーズファイバコイルに、周囲湿度で−６５℃から＋１２５℃の熱サイクルを施した。温度湿度サイクル及び熱サイクルに関して、曝露の間６３０ｎｍでの光伝送を測定し、各ファイバにおける最大の減衰の変化を表９で表にしている。

本発明のクラッドは、市販のクラッドと各々と比較してより優れた性能バランスを実現した。本発明のクラッドは、エージングなしのファイバについて６３０ｎｍで１５ｄＢ／ｋｍ未満の光伝送を実現し、試料１６、１９及び２０はエージング前に１０ｄＢ／ｋｍ未満を実現した。本発明のクラッドは、１５０℃で１日間のエージング後に６３０ｎｍで４５ｄＢ／ｋｍ未満の光伝送を実現し、試料１６、１９及び２０はエージング後に２０ｄＢ／ｋｍ未満の好ましい値を実現した。市販のクラッド４−Ｎ及び２−Ｅは、エージング前であっても特に高く極めて望ましくない減衰をもたらした（それぞれ６４．９及び７７．９ｄＢ／ｋｍ）。他の市販のクラッドは、１５０℃で１日のエージング後に６３０ｎｍで５０ｄＢ／ｋｍを上回る望ましくない高い減衰値をもたらした；これらには、単層コーティングとして塗布される場合のクラッド２−Ｃ、並びに紫外線硬化性緩衝材と一緒に塗布される場合のクラッド４−Ｎ、１−Ｂ及び２−Ｄが含まれた。温度湿度サイクル又は熱サイクルのいずれかが施される場合、開示のクラッドは６３０ｎｍで４．５ｄＢ／（１００−ｍ）未満の減衰の増加をもたらし、試料１６及び２０は１ｄＢ／（１００−ｍ）未満の増加という特に好ましい値をもたらした。対照的に、市販のクラッド３−Ｇ、４−Ｊ、４−Ｎ及び４−Ｊは、温度湿度サイクルの間に１０ｄＢ／（１００ｍ）を上回り最大で約４８ｄＢ／（１００ｍ）の減衰の増加を示し、熱サイクルにおいて同様の望ましくない増加を示した。クラッド１−Ｂは、変動する性能を示し、環境曝露の結果として場合によっては比較的良好な低い減衰をもたらし、他の場合には特に不良である高い減衰をもたらした。

理論によって拘束されることを望まないが、これらの３つの異なるタイプの環境曝露を受けた場合の様々なファイバにおける減衰の増加は、黄変を生じさせる化学分解、光散乱を生じる未架橋の構成成分の相分離、軟らかいポリマークラッド上の緩衝材層の収縮に起因するマイクロベンディング、水分吸収による膨張から生じるマイクロベンディング及び光吸収、又は移動性の未架橋の構成成分の移行若しくはコーティングを通ってガラス／コーティング界面へ吸着した水分に起因する屈折率の増加などの、１つ又は複数のメカニズムから生じると考えられる。加えて、データは、不十分な性能が、ほとんどの場合で比較的低い弾性率を有するクラッド及び／又はシラン接着促進剤を含有しないクラッドに関連していることを示唆している。市販のクラッド５−Ｐ及び５−Ｑの場合、エージングなしのファイバ並びに３種類の環境曝露の間及び後で、比較的良好な光伝送が見られた。しかし、クラッド５−Ｐ及び５−Ｑは、開示される本発明のクラッドと比較して耐爪スクラッチ性が不十分であった。最後に、クラッド３−Ｆ、３−Ｇ、３−Ｈ、及び３−Ｉは、ＰＦＯＡに類似するために制限されている成分を利用しているため、満足できないものである。

この実施例は、本発明のクラッドが、１５０℃で１日のエージングした後に、６３０ｎｍで４５ｄＢ／ｋｍ未満、好ましくは６３０ｎｍで３５ｄＢ／ｋｍ未満、好ましくは６３０ｎｍで３５ｄＢ／ｋｍ未満、好ましくは６３０ｎｍで２０ｄＢ／ｋｍ未満の光伝送を実現したことを実証する。

上記の実施例から、架橋組成物が独特な特性の組み合わせを有するファイバを実現することを理解できる。ファイバは、０．４６を上回る、好ましくは０．４７を上回る、より好ましくは０．４７５を上回る開口数を示す。ファイバは、シリカの光ファイバ上に配置される場合は、最大で０．５０の開口数を示すことが可能である。ファイバは、高いレーザー出力下できつく曲げられる、より優れた可能性も示す。

ファイバはまた、６３０ナノメートルの波長で測定した場合に５．５〜１２デシベル毎キロメートルの減衰を示し（それらの線引き後の条件において、１００グラムの張力で巻いた場合）、１５０℃の温度に２４時間曝露した後で６３０ナノメートルの波長で測定した場合に１７〜４５デシベル毎キロメートルの減衰を示す。

本明細書において詳細に記載されるすべての範囲は、終点を含むことに留意すべきである。異なる範囲からの数値は組み合わせ可能である。

移行部用語「含んでいる」は、移行部用語「から成っている」及び「から本質的に成っている」を包含する。

用語「及び／又は」は、「及び」並びに「又は」の両方を含む。例えば、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢであると解釈される。

用語（メタ）アクリラートは、メタクリラート及びアクリラートの両方を包含する。

本発明についていくつかの実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更を行うことができ且つ均等物をその要素と置き換えてもよいことを当業者は理解するであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるように多くの改変を行うことができる。したがって、本発明は本発明の実施を意図する最良の方式として開示される特定の実施形態に限定されないが、本発明は添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を含むことになることが、意図されている。

Claims (10)

1. ６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマーであって、前記フッ素化単官能性モノマーはエチレン性不飽和官能基、アクリラート官能基、メタクリラート官能基又はビニルエーテル官能基を含む単官能性反応性基であり；
   ５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；及び
   ０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤
   を含む組成物であって、
   すべての重量パーセントは、組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分（−ＣＦ_３）も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位は、ＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式
   ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ
   （式中、Ｘはナノメートルで表される波長及び４００〜２１００ナノメートルの範囲を示す）
   の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有する、光ファイバクラッド用組成物。
2. 前記フッ素化単官能性モノマーが、化学式（２Ａ）
   Ｒ_１−（ＣＦ_２）_ｎ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｒ_２ （２Ａ）
   （式中、ｎが６以上である場合には、Ｒ_１はＣＨ_２Ｆ又はＣＨＦ_２を含むがＣＦ_３を含まない非反応性末端基であり、ｎが６未満である場合には、Ｒ_１はＣＨ_２Ｆ、ＣＨＦ_２及びＣＦ_３を含み；Ｒ_２は単官能性反応性基であり；ｎは１〜１５であり、ｍは１〜１０である）
   によって表される直鎖フッ素化単官能性モノマーである、請求項１に記載の組成物。
3. 前記フッ素化単官能性モノマーが、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロヘキサンカルビノールアクリラート、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロヘキサンカルビノールメタクリラート、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロペンタンカルビノールアクリラート、１，１−ジヒドロペルフルオロシクロペンタンカルビノールメタクリラート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルアクリラート、１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−ペルフルオロウンデシルアクリラート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニルメタクリラート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフルオロヘプチルアクリラート、２−（ペルフルオロヘキシル）エチルアクリラート、２−（ペルフルオロヘキシル）エチルメタクリラート、２−プロペン酸、３，３，４，４，５，６，６，６−オクタフルオロ−５−（トリフルオロメチル）ヘキシルエステル、１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロ（２−メチル−３−オキサオクチル）アクリラート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ，３Ｈ，３Ｈ，４Ｈ，４Ｈ−ペルフルオロデシルアクリラート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルアクリラート、又は前述のフッ素化単官能性モノマーのうち少なくとも１つを含む組み合わせである、請求項１に記載の組成物。
4. 前記フッ素化単官能性モノマーが、化学式（２Ｂ）又は（２Ｃ）
   

   

   （式（２Ｂ）及び（２Ｃ）中、Ｒ_２は単官能性反応性基を含み、ｎは１〜１５であり、ｍは１〜１０であり、ｘは０〜２である）
   によって表される環状フッ素化単官能性モノマーである、請求項１に記載の組成物。
5. 前記フッ素化単官能性モノマーが、式（４）
   

   

   （式中、ｎ及びｏの和が６以上である場合には、Ｒ_１及びＲ_３はＣＨ_２Ｆ又はＣＨＦ_２を含むがＣＦ_３を含まない非反応性末端基であり、又はｎ及びｏの和が６未満である場合には、Ｒ_１及びＲ_３はＣＨ_２Ｆ、ＣＨＦ_２又はＣＦ_３を含み、Ｒ_２は単官能性反応性基であり、ｎ及びｏは１〜１５であり、ｐは１〜６であり、ｍは１〜１０である）
   を有する分岐単官能性モノマーである、請求項１に記載の組成物。
6. 前記フッ素化多官能性モノマーが、式（５）から（８）
   Ｒ_２−（ＣＦ_２）_ｎ−Ｒ_２ （５）
   Ｒ_２−（ＣＨ_２）_ｍ−（ＣＦ_２）_ｎ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｒ_２ （６）
   

   

   （式中、Ｒ_２は、エチレン性不飽和官能基、アクリラート官能基、メタクリラート官能基又はビニルエーテル官能基を含む反応性基であり、ｎは１〜１５であり、ｍは１〜１０であり、ｐ及びｏはそれぞれ独立に１〜１０である）
   によって示される構造を有する、請求項１に記載の組成物。
7. 前記多官能性モノマーが、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ヘキサンジオールジアクリラート、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１，８−オクタンジオールジアクリラート、又はそれらの組み合わせである、請求項１に記載の組成物。
8. ６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマーであって、前記フッ素化単官能性モノマーはエチレン性不飽和官能基、アクリラート官能基、メタクリラート官能基又はビニルエーテル官能基を含む単官能性反応性基であり；５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤を共に混合して組成物を得るステップであり、すべての重量パーセントは組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分（−ＣＦ_３）も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位は、ＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式
   ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ
   （式中、Ｘはナノメートルで表される波長及び４００〜２１００ナノメートルの範囲を示す）
   の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有する、ステップと、
   前記組成物を光ファイバ上に配置するステップと；
   前記組成物を照射に供してクラッドを得るステップと
   を含む、方法。
9. 光ファイバと；
   ６５〜９５重量パーセントのフッ素化単官能性モノマー；５〜３５重量パーセントのフッ素化多官能性モノマー；及び０．５〜３重量パーセントのシランカップリング剤を含む組成物の反応生成物を含むクラッドであり、すべての重量パーセントは組成物の総重量を基準としており；前記フッ素化単官能性モノマー及び前記フッ素化多官能性モノマーは、それらが６個以上のフルオロカーボン繰り返し単位を有する場合にいかなる三官能性フルオロカーボン部分（−ＣＦ_３）も含まず；前記フルオロカーボン繰り返し単位は、ＣＦ_２又はＣＦ部分であり；架橋組成物は、５６〜８５のショアＤ硬度を有し且つ式：
   ＲＩ≦１．３６８＋１０．８／Ｘ
   （式中、Ｘはナノメートルで表される波長及び４００〜２１００ナノメートルの範囲を示す）
   の制限を満たす屈折率（ＲＩ）を有し；光ファイバに接触している、クラッドと；
   前記クラッドの上に配置された緩衝層と
   を含む物品。
10. ０．４５を上回る開口数を示し、線引き後の状態で１００グラムの張力下で６３０ナノメートルの波長で測定した場合に５．５〜１２デシベル毎キロメートルの減衰を示し、１５０℃の温度に２４時間さらした後に６３０ナノメートルの波長で測定した場合に１７〜４５デシベル毎キロメートルの減衰を示す、請求項９に記載の物品。

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