JP6659048B2 - 光ファイバー用の単色化学線硬化性被覆 - Google Patents

光ファイバー用の単色化学線硬化性被覆 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
[技術分野]
本発明は、一般に、光ファイバーの被覆方法、および光ファイバー上への使用に適しており単色ランプを用いて製造される放射線硬化性二次被覆に関する。
[関連出願の相互参照]
[001]本出願は、2014年8月17日に出願された米国仮特許出願第62/038357号明細書、2015年4月2日に出願された米国仮特許出願第62\142217号明細書、2014年9月28日に出願された米国仮特許出願第62/056592号明細書、および2014年9月28日に出願された米国仮特許出願第62/056594号明細書の出願日の利益を主張し、これらの開示全体が参照により本明細書に援用される。
[背景]
[002]光ファイバーは、線引きによって製造された直後に、2つ以上重ねられた放射線硬化性被覆で被覆されることが多い。光ファイバーに直接接触する被覆は「内部一次被覆」と呼ばれ、上に重ねられる被覆は「外部一次被覆」と呼ばれる。一部の参考文献では、内部一次被覆は単に「一次被覆」とも呼ばれ、外部一次被覆は「二次被覆」と呼ばれる。内部一次被覆は、二次被覆よりも弾性率がはるかに小さい。
[003]比較的軟質の内部一次被覆によって、被覆光ファイバーの信号伝送の減衰を増加させるため望ましくないマイクロベンドに対する抵抗性が得られる。マイクロベンドは、数マイクロメートルの局所的な軸方向変位および数ミリメートルの空間波長を伴う光ファイバー中の微視的な湾曲である。マイクロベンドは、熱応力および/または機械的な横力によって生じうる。被覆によって、横力から保護することができ、それによってマイクロベンドから光ファイバーが保護されるが、被覆の直径が減少すると、得られる保護の量も減少する。被覆と、マイクロベンドを引き起こす横応力からの保護との間の関係は、たとえば、D.Gloge,“Optical−fiber packaging and its influence on fiber straightness and loss”,Bell System Technical Journal,Vol.54,2,245(1975);W.B.Gardner,“Microbending Loss in Optical Fibers”,Bell System Technical Journal,Vol.54,No.2,p.457(1975);T.Yabuta,“Structural Analysis of Jacketed Optical Fibers Under Lateral Pressure”,J.Lightwave Tech.,Vol.LT−1,No.4,p.529(1983);L.L.Blyler,“Polymer Coatings for Optical Fibers”,Chemtech,p.682(1987);J.Baldauf,“Relationship of Mechanical Characteristics of Dual Coated Single Mode Optical Fibers and Microbending Loss”,IEICE Trans.Commun.,Vol.E76−B,No.4,352(1993);およびK.Kobayashi,“Study of Microbending Loss in Thin Coated Fibers and Fiber Ribbons”,IWCS,386(1993)において議論されている。より硬質の外部一次被覆、すなわち二次被覆によって、被覆ファイバーのリボンの形成および/またはケーブル布線のときに遭遇するような取扱時の力に対する抵抗性が得られる。
[004]光ファイバー二次被覆組成物は、一般に、硬化前に、液体エチレン性不飽和希釈剤中に溶解または分散させた1種類以上のオリゴマーと、光開始剤とからなることが多いエチレン性不飽和化合物の混合物を含む。この被覆組成物は、典型的には液体形態で光ファイバーに塗布され、次に化学線に曝露することで硬化させる。
[005]これらの組成物の多くでは、反応性末端とポリマー主鎖とを有するウレタンオリゴマーが使用される。さらに、これらの組成物は、一般に、反応性希釈剤、組成物をUV硬化性にするための光開始剤、および他の適切な添加剤を含む。
[006]しかし、硬化のために使用されるエネルギー放出光源を変更する場合には、これらすべての成分ならびにそれらの組合せおよび組成を再考する必要がある。実際、UV硬化源の出力プロファイル(波長、エネルギー、反射板の構成など)の実質的な変化によって、全く硬化できない程度まで、光ファイバーに塗布される組成物の最終的な性質に大きな影響が生じうる。
[007]光ファイバーに塗布された放射線硬化性被覆の硬化に適切な紫外光を放出する紫外水銀アークランプの使用はよく知られている。紫外アークランプは、電気アークを使用して不活性ガス(たとえば、アルゴン)環境中にある水銀を励起させて、紫外光を発生させることで発光し、それによって硬化が起こる。あるいは、マイクロ波エネルギーを使用して不活性ガス媒体中の水銀ランプを励起させて紫外光を発生させることもできる。本特許出願全体にわたって、アーク励起およびマイクロ波励起される水銀ランプ、ならびにこれらの水銀ランプの種々の添加剤(鉄金属、ガリウムなど)で改良された形態は、水銀ランプとして識別される。
[008]しかし、放射線源としての紫外水銀ランプの使用には、水銀、および副生成物としてのオゾンの生成による環境への懸念などのいくつかの欠点がある。さらに、水銀ランプは典型的には、発光ダイオード(LED)と比較すると、エネルギー変換率が低く、予熱時間が必要であり、動作中に熱を発生し、多量のエネルギーを消費する。さらに、被覆光ファイバーの製造において、被覆が揮発分の存在を回避するように配合されないと、それらの揮発分が気化して石英管表面上に堆積し、それによってUV線がガラス繊維上の液体被覆に照射されるのが妨げられる場合があるので、UV水銀ランプが発生する熱が液体被覆に悪影響を与える場合がある。これによって液体被覆の固体への硬化が妨害され、設備のメンテナンスの頻度および関連する費用が増加する。したがって、別の放射線源が調査されている。
[009]発光ダイオード(LED)は、エレクトロルミネッセンス現象を使用して光を発生させる半導体デバイスである。LEDは、電圧が印加されるときに正孔が陰電子と結合して発光可能となるp−n接合を形成するために不純物がドープされた半導体材料からなる。放出される光の波長は、半導体の活性領域中に使用される材料によって決定される。LEDの半導体中に使用される典型的な材料としては、たとえば周期表の13(III)族および15(V)族の元素が挙げられる。これらの半導体はIII−V半導体と呼ばれ、このようなものとして、たとえばGaAs、GaP、GaAsP、AlGaAs、InGaAsP、AlGalnP、およびInGaNの半導体が挙げられる。LED中に使用される半導体の別の例としては、14族(IV−IV半導体)および12族−16族(II−VI)の化合物が挙げられる。材料の選択は、所望の発光波長、性能パラメータ、およびコストなどの複数の要因に基づく。
[010]早期のLEDでは、ヒ化ガリウム(GaAs)が使用され、赤外(IR)放射線および低強度の赤色光を放出した。材料科学の発展によって、より高強度で、可視光の別の色などのより短波長の光を放出できるLED、さらにはUV光を放出するLEDが開発された。約100nmの最短波長から約900nmの最長波長までのいずれかの光を放出するLEDを形成することが可能である。現在、周知のLED UV光源は、約300〜約475nmの間の波長の光を放出し、365nm、390nmおよび395nm、405nmが一般的なピークスペクトル出力である。ケンブリッジ大学出版(Cambridge University Press)より出版された教科書のE.Fred Schubert著“Light−Emitting Diodes”,2nd Edition,(著作権)E.Fred Schubert 2006を参照されたい。
[011]いくつかの製造業者が、商業的硬化用途のLEDランプを提供している。たとえば、フォセオン・テクノロジー(Phoseon Technology)、Summit UV、Honle UV America,Inc.、1ST Metz GmbH、Jenton International Ltd.、Lumios Solutions Ltd.、Solid UV Inc.、Seoul Optodevice Co.,Ltd、Spectronics Corporation、Luminus Devices Inc.、およびClearstone Technologies、ヘレウス・ノーブルライト(Heraeus Noblelight)、およびExcelitas Technologiesは、インクジェット印刷組成物、PVC床被覆組成物、金属被覆組成物、プラスチック被覆組成物、および接着剤組成物の硬化に最も一般的なLEDランプを現在提供している製造業者の一部である。
[012]過去数年間で、UV LED技術は、UV硬化産業の商業的選択肢の1つとして急速に出現した。LED硬化システムは、はるかに少ない電力消費、瞬時のオン・オフが可能なこと、より長いランプ寿命、基材を加熱しないこと、メンテナンスフリーであること、環境持続可能性がより高いことなど、従来の水銀ランプに対して実質的な利点が得られる。しかし、典型的には従来の水銀ランプよりもLEDランプの出力が低いこと、およびLEDによる表面硬化はより不十分であり従来の水銀ランプのより短い波長を従来必要とすることなどの2つの主要な欠点によって、十分な硬化性能を得ることは限定されている。これらの分野における最近の発展的改善によって、工業的な光ファイバー被覆硬化プロセスの全LEDの解決策への期待が高まっている。しかし、これらのより高性能の特性でも、UV LEDランプでは、光硬化性組成物に改善された硬化特性が付与されない場合がある。UV LED硬化システムでは、より長波長のUVA領域で得られる単色波長に適した化学的性質を有さないことが主要な課題となっている。光ファイバー用被覆材料の既存の化学的性質の改良、および場合により新規原材料が必要である。
[013]過去40年にわたって、ほとんどのUV化学は、広帯域の水銀スペクトルと反応するように配合されており、表面硬化のためのより短い波長、および全体の硬化のためのより長い波長に依拠している。光ファイバーの需要および市場競争が増加するとともに、最新の光ファイバーの製造では、さらに速い線引き速度(最大2500m/分、将来には、2800m/分を超え、またはさらには3000m/分を超えるまでさらに速くなりうる)で線引き可能な被覆材料が必要である。
[014]光ファイバー被覆は、ウェットオンウェット(WOW)およびウェットオンドライ(WOD)の2つの方法の一方を使用して塗布される。WOD法では、ファイバーは最初に一次被覆塗布に通され、それが次にUVまたはUV−LED硬化され、次に二次被覆塗布に通され、続いてその硬化が行われる。WOW法では、ファイバーは一次および二次被覆の両方の塗布に通され、その後、ファイバーのUVまたはUV−LED硬化が進められる。ウェットオンウェット法では、一次および二次被覆塗布の間の硬化用ランプが省略される。
[015]LEDランプがファイバー線引き塔中に設置され、ファイバーがWOW法またはWOD法によって製造される場合、周知の「従来の」被覆は、従来のマイクロ波ランプによって硬化させた場合に従来示されていた硬化性能よりも硬化性能が顕著に劣ることが分かった。現在の産業で標準的な1500メートル/分を超える「速い」ライン速度でLEDランプに曝露する場合、光ファイバー上のこのような従来の被覆材料は、実際に硬化し始めるが、一次被覆および二次被覆の両方で硬化不足の問題が生じるような遅い速度で硬化することが確認された。硬化不足の影響は、二次被覆の表面で最も顕著であり、すなわち二次被覆表面上の硬化度が実質的に不十分となり、粘着性の被覆光ファイバーが得られる。二次被覆によって一次被覆に到達する光が遮蔽されるため、WOW法による一次被覆の硬化は、WODによる硬化よりも悪くなる。したがって、光ファイバー用に現在利用可能な放射線硬化性被覆の硬化のために、現在利用可能なLEDランプを使用することは現実的ではない。
[016]一次被覆の硬化不足によって、一部の例として、ファイバーのストリップ力(SF)の低下が生じるファイバー上の被覆の不十分な付着、弱い機械的性質(弱い引張強度およびキャビテーション強度など)、および不安定なマイクロベンド減衰レベルなどの被覆光ファイバーにいくつかの別の望ましくない影響が生じる。
[017]同様に、硬化不足の二次被覆によって、ファイバーの保護層の弾性率が低くなることがあり、したがって機械的保護が不十分となりうる。さらに、硬化不足の二次被覆は、それらによって得られる化学的保護または水分からの保護が少ないために、周囲保管条件で容易に劣化しうる。
[018]二次被覆の表面硬化が不十分である場合、特に表面硬化度が80%未満である場合、粘着性または高摩擦性の被覆表面が形成され、それによってそれらが関連するファイバーの巻き取りおよび取り扱いの問題が発生する。これによってケーブル布線プロセス中にファイバーが破壊されることがある。
[019]したがって、以上から分かるように、現在の放射線硬化性光ファイバー被覆組成物は、LEDランプによる硬化には適していないが、その理由は、従来これらの組成物は、異なるスペクトル出力、すなわち、典型的には200〜450nmの間の範囲のいくつかの波長にわたる「多色」スペクトル出力(「広帯域」スペクトル出力とも呼ばれる)が得られる水銀ライトによって硬化させるために配合されているからである。したがって、光ファイバーのUV硬化性被覆の現在利用可能な「従来の硬化」では、LED光源からの光に曝露した場合に実際に硬化を開始させることができるが、硬化速度が遅いために、1500メートル/分を超える現在の産業で標準的な「速い」ライン速度でこれらの被覆は適切に硬化しないであろう。したがって、被覆ファイバーは、十分に性質を発現できず、十分な表面特性を実現できない。したがって、光ファイバー用の現在利用可能な放射線硬化性被覆を硬化させるために現在利用可能なLEDランプを使用することは現実的ではない。
[020]この硬化不足の問題を解決する可能性のある方法の1つは、より高い波長領域で吸収するより多い量の光開始剤を樹脂に加えることである。しかし、この方法の可能性のある欠点の1つは、このような光開始剤によって、典型的には硬化した被覆に(したがってそれより製造された被覆ファイバーにも)濃い黄色の外観が付与されることであり、その理由は、これらの光開始剤は、可視光領域に入る光を(それらの吸収範囲の末端で)吸収するからである。二次表面硬化を強めるためにこれらの光開始剤を多量に加えることによる別の欠点は、一次層へのUV光の実質的な遮断も必ず生じることである。これは、二次層を通して一次を硬化させる必要があるWOW法の場合に特に望ましくない。したがって、光ファイバーの分野において必要なもので、その分野ではまだ実現されていないと思われるものは、速い硬化速度が得られ、硬化すると、良好な機械的性質、良好な光学的透明性、ならびに最小限の変色および黄色化が得られるLED硬化性組成物である。この性質と外観との組合せがなければ、単色光源を使用するファイバー被覆プロセスに使用する場合に、組成物を厳格な産業的な性能要求に適合させることができない。
[021]本発明の目的の1つは、約800〜2000MPaのヤング率を有し、高い表面硬化RAU%(反応アクリレート不飽和パーセント値)を有し、高いUVまたはUV−可視光透過性を有する硬化生成物を生成でき、低い黄色度および優れた表面特性を有する硬化生成物を生成できるにもかかわらず、取り扱いが容易である低粘度を有するLED硬化性液体樹脂組成物を提供することである。このような材料は、光ファイバー中の二次被覆材料、マトリックス材料、バンドリング材料、有色二次材料、インクなに有用となる。
[概要]
[022]本発明の第1の態様は、光ファイバーの被覆方法であって:(a)線引き塔からガラス光ファイバーを線引きするステップと;(b)ガラス光ファイバーの表面上に一次被覆組成物を塗布するステップと;(c)場合により、一次被覆組成物を、紫外線を放出可能な第1の発光ダイオード(LED)に曝露して、前記一次被覆組成物を硬化させるステップと;(d)一次被覆組成物に二次被覆組成物を塗布するステップと;(e)一次被覆組成物および二次被覆組成物を、第1の発光ダイオード(LED)、および紫外線を放出可能な第2の発光ダイオード(LED)からなる群の少なくとも1つに曝露して、前記一次被覆組成物および前記二次被覆組成物を硬化させて、光ファイバーの表面上の硬化一次被覆、および硬化一次被覆の表面上の硬化二次被覆を形成するステップとを含み;二次被覆組成物が、(i)二次被覆組成物の全重量に対して5重量%〜20重量%のビニルエーテルモノマーであって、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドからなる群から選択される主鎖を含むビニルエーテルモノマーと;(ii)ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと;(iii)1種類以上のフリーラジカル光開始剤とを含む、被覆方法である。
[023]特許請求される発明の第2の態様は、光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物であって、(a)液体放射線硬化性組成物の全重量に対して0.5重量%〜20重量%の量で存在する、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分と;(b)(メタ)アクリレートオリゴマーと;(c)(メタ)アクリレート希釈剤モノマーと;(d)フリーラジカル光開始剤成分とを含み;前記組成物が約355nm〜約420nmのピークスペクトル出力を有する単色化学線源によって硬化される場合に、LED DSC法に準拠して少なくとも約71%、より好ましくは少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約80%の上面パーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)が得られるように組成物が構成される、組成物である。
[024]特許請求される発明の第3の態様は、特許請求される発明の第1の態様による方法によって製造された、または特許請求される発明の第2の態様による組成物から製造された被覆光ファイバーである。
本明細書に記載の実施形態による光ファイバーの断面を概略的に示している。 線A−Aに沿った断面図であり、図1の光ファイバーの一例の実施形態の構成を示している。 3(a)に示される1時間以内の硬化後の時間の関数としての、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分を種々の量で含有する組成物の黄色度指数を示すグラフである。 3(b)に示される1週間以内の硬化後の時間の関数としての、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分を種々の量で含有する組成物の黄色度指数を示すグラフである。
[詳細な説明]
[028]特許請求される発明の第1の実施形態は、光ファイバーの被覆方法であって:
(a)線引き塔からガラス光ファイバーを線引きするステップと;
(b)ガラス光ファイバーの表面上に一次被覆組成物を塗布するステップと;
(c)場合により、一次被覆組成物を、紫外線を放出可能な第1の発光ダイオード(LED)に曝露して、前記一次被覆組成物を硬化させるステップと;
(d)一次被覆組成物に二次被覆組成物を塗布するステップと;
(e)一次被覆組成物および二次被覆組成物を、第1の発光ダイオード(LED)、および紫外線を放出可能な第2の発光ダイオード(LED)からなる群の少なくとも1つに曝露して、前記一次被覆組成物および前記二次被覆組成物を硬化させて、光ファイバーの表面上の硬化一次被覆、および硬化一次被覆の表面上の硬化二次被覆を形成するステップとを含み;
二次被覆組成物が:
i.二次被覆組成物の全重量に対して5重量%〜20重量%のビニルエーテルモノマーであって、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドからなる群から選択される主鎖を含むビニルエーテルモノマーと;
ii.ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと;
iii.1種類以上のフリーラジカル光開始剤と
を含む、方法である。
[029]特許請求される発明の第2の態様は、光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物であって:
(a)液体放射線硬化性組成物の全重量に対して0.5重量%〜20重量%の量で存在する、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分と;
(b)(メタ)アクリレートオリゴマーと;
(c)(メタ)アクリレート希釈剤モノマーと;
(d)フリーラジカル光開始剤成分とを含み;
前記組成物が約355nm〜約420nmのピークスペクトル出力を有する単色化学線源によって硬化される場合に、LED DSC法に準拠して少なくとも約71%、より好ましくは少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約80%の上面パーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)が得られるように組成物が構成される、組成物である。
[030]特許請求される発明の第3の態様は、特許請求される発明の第1の態様の方法によって製造される、または特許請求される発明の第2の態様の組成物から製造される被覆光ファイバーである。
[031]たとえば約2000℃の温度に局所的および対象に加熱された、特に製造された円筒形プリフォームからガラス繊維が線引きされることは周知である。プリフォームを炉中に供給し通過させることなどによってプリフォームが加熱されるときに、溶融した材料からガラス繊維が線引きされる。プリフォームから線引きされた後、好ましくは冷却直後のガラス繊維に一次、中間、および二次被覆組成物が塗布される。次に被覆組成物を硬化させて、被覆光ファイバーが形成される。硬化方法は、好ましくは、ガラス繊維上の未硬化の被覆組成物を紫外光または電子ビームに曝露することによって行われる。線引きプロセス後に両方のいくつかの被覆組成物を連続して塗布することが多くの場合に有利となる。被覆組成物の二重層を移動するガラス繊維に塗布する一般的な方法は、当技術分野において周知であり、Taylorに付与された米国特許第4,474,830号明細書およびRennellらに付与された米国特許第4,851,165号明細書に開示されている。しかし、これらの塔の中で単色光を放出するランプを使用することによって生じる問題は、光ファイバーのガラスの設計および種類とは無関係であろうし、そのためこの解決策はあらゆる異なるファイバーの種類に適用可能であろう。より新しいファイバー設計の概念は、米国特許第8,837,892号明細書、米国特許出願公開第2014/0294355号明細書、および米国特許出願公開第2015/0071595号明細書に見ることができる。
[032]前述したように、発光ダイオード(LED)などの単色化学線源を従来の広帯域UVランプの代わりに使用する考え方は、最近周知となっている。光ファイバーの製造におけるこれらのLEDランプの設計および使用のより徹底的な記載は、米国特許第8,604,448号明細書および米国特許第8,357,878号明細書に見ることができる。
[033]LED硬化による光ファイバー製造の構成例は以下の通りである:
1)UV LEDランプシステムの数は1〜12、より好ましくは2〜10、最も好ましくは4〜8で変化させることができる。
2)LEDランプシステムは、選択された波長において0.5W/cm〜40W/cmの間、より好ましくは10W/cm〜18W/cmの間のピーク放射度のいずれかで中心軸ターゲットを有することができる。
3)光ファイバーをUV LED光に曝露する間に、酸素を抑制するために窒素を使用する場合も、使用しない場合もある。
4)処理速度は、1m/分〜4000m/分、より好ましくは1000m/分〜3000m/分の間の範囲となりうる。
5)基材がアプリケーターダイに入る前に、空気を置換するために二酸化炭素が使用される場合も、使用されない場合もある。
[034]図2は、本明細書に記載の被覆方法の結果の一例のファイバー10の断面図である。
[035]光ファイバー10は、コア11、クラッド12、外側の環状クラッド領域に接触してこれを取り囲む一次被覆13、および二次被覆14を含む。コア11の外径はDであり、クラッド12の外径はDである。一次被覆13は、インサイチュ弾性率が0.35MPa未満、好ましくは0.3MPa未満、より好ましくは0.25MPa未満、好ましい実施形態では0.2MPa以下である典型的な一次被覆である。一次被覆13のインサイチュガラス転移温度は、−35℃未満、好ましくは−40℃未満、より好ましくは−45℃未満、別の好ましい実施形態では−50℃以下である。低インサイチュ弾性率を有する一次被覆は、ファイバー中を伝播するモード間の結合機構であるマイクロベンドを減少させる。低インサイチュガラス転移温度によって、ファイバーが非常に低温の環境に配置される場合でさえも、一次被覆のインサイチュ弾性率が低いまま維持されることが保証される。したがって、マイクロベンド性能は温度に対して安定となり、あらゆる状況で低モード結合が得られる。二次被覆14は、一次被覆13と接触してこれを取り囲む。二次被覆14のインサイチュ弾性率は、800MPaを超え、より好ましくは1110MPaを超え、より好ましくは1300MPaを超え、より好ましくは1400MPaを超え、最も好ましくは1500MPaを超える。高インサイチュ弾性率を有する二次被覆は、ファイバー中を伝播するモード間の結合機構であるマイクロベンドを減少させる。
[036]本明細書に示され記載される実施形態では、コア11は、純シリカガラス(SiO)、またはドープされていない純シリカガラスよりもガラスコアの屈折率を増加させる1種類以上のドーパントを有するシリカガラスを含む。コアの屈折率を増加させるために適切なドーパントとしては、GeO、Al、P、TiO、ZrO、Nb、Ta、および/またはそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[037]コア11の最大相対屈折率[Δ1ΜΑΧ]がクラッド12の最大相対屈折率[Δ4ΜΑΧ]よりも大きくなるのであれば、クラッド12は、純シリカガラス(SiO)、クラッドが「アップドープ」される場合などの屈折率を増加させる1種類以上のドーパント(たとえば、GeO、Al、P、TiO、ZrO、Nb、および/またはTa)を有するシリカガラス、または内側のクラッドが「ダウンドープ」される場合などのフッ素などの屈折率を低下させるドーパントを有するシリカガラスを含むことができる。一実施形態によると、クラッド12は純シリカガラスである。
[038]光ファイバーのコアを離れた誤った光信号を取り除くため、一次被覆13は、好ましくは、光ファイバー10のクラッド12よりも高い屈折率を有する。たとえば、代表的な伝送光ファイバー10は、コアおよびクラッドの1550nmの波長における屈折率値がそれぞれ1.447および1.436となることができ、したがって一次被覆13の屈折率は1550nmにおいて1.44を超えることが望ましい。一次被覆13は、熱老化および加水分解老化中にガラス繊維への適切な付着が維持されるが、(必要であれば)接続の目的でガラス繊維から剥離可能にすることができる。一次被覆13は、典型的には20〜50μmの範囲内(たとえば、約25または32.5μm)の厚さを有し、200μmファイバーの場合には15〜25μmの範囲内のより薄い厚さを有する。
[039]被覆13は、一次被覆であり、通常はガラス繊維に直接塗布される。被覆13は好ましくは、低インサイチュ弾性率(たとえば、25℃において約0.35MPa未満)および低インサイチュT(たとえば、約−35℃未満)を有する軟質架橋ポリマー材料から形成される。上記インサイチュ弾性率は、好ましくは約0.3MPa未満、より好ましくは0.2MPa未満である。上記インサイチュTは、好ましくは約−100℃〜約−35℃の間、より好ましくは約−100℃〜約−40℃の間、最も好ましくは約−100℃〜約−50℃の間である。
[040]一次被覆13は、好ましくは約40μm未満、より好ましくは約20〜約40μmの間、最も好ましくは約20〜約30μmの間の厚さを有する。本明細書でより詳細に以下に記載されるように、一次被覆13は典型的にはガラス繊維に塗布され、続いて硬化が行われる。一次被覆の1つ以上の性質を向上させる種々の添加剤、たとえば前述の種類の酸化防止剤、接着促進剤、PAG化合物、光増感剤、担体界面活性剤、粘着付与剤、触媒、安定剤、表面剤、および蛍光増白剤なども存在してよい。
[041]一実施形態では、適切な一次被覆組成物は、限定するものではないが、約10〜90重量パーセント、より好ましくは約25〜約75重量パーセントの1種類以上のウレタンアクリレートオリゴマー;約10〜約65重量パーセント、より好ましくは約25〜約65重量パーセントの1種類以上の一官能性エチレン性不飽和モノマー;約0〜約10重量パーセントの1種類以上の多官能性エチレン性不飽和モノマー;約1〜約5重量パーセントの1種類以上の光開始剤;約0.5〜約1.5pphの1種類以上の酸化防止剤;場合により約0.5〜約1.5pphの1種類以上の接着促進剤;場合により約0.1〜約10pphのPAG化合物;および約0.01〜約0.5pphの1種類以上の安定剤を含むことができる。
[042]一実施形態では、一次被覆13は、52重量%のBomar Specialty Co.より入手可能なBR 3741(オリゴマー)、41.5重量%のコグニス(Cognis)より入手可能なPhotomer 4003(モノマー)、5重量%のDow Chemicalより入手可能なTone M−100(モノマー)、1.5重量%のCiba Specialty Chemicalより入手可能なイルガキュア(Irgacure)819(光開始剤)、1pphのGelest Incorporatedより入手可能な(3−アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(接着促進剤)、1pphのCibaより入手可能なイルガノックス(Irganox)1035(酸化防止剤)、および0.03pphのアルドリッチ(Aldrich)より入手可能なペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピリオネート)(連鎖移動剤)を含む。一次被覆13のこの実施形態は、0.35MPa未満のインサイチュ弾性率および−35℃未満のインサイチュガラス転移温度を有する。
[043]被覆14は外部被覆であり、「二次被覆」の従来の目的を果たす。外部被覆材料14は、たとえば、重合すると分子が高度に架橋する被覆組成物の重合生成物である。本明細書に記載の実施形態では、被覆14は、高インサイチュ弾性率(たとえば、25℃において約800MPaを超える)および高T(たとえば、約50℃を超える)を有する。インサイチュ二次弾性率は、好ましくは約1000MPaを超え、より好ましくは約1100MPaを超え、最も好ましくは約1200MPaを超える。好ましい一実施形態によると、インサイチュ二次弾性率は1200MPaを超える。別の好ましい実施形態では、インサイチュ二次弾性率は約1000MPa〜約8000MPaの間、より好ましくは約1200MPa〜約5000MPaの間、最も好ましくは約1500MPa〜約3000MPaの間である。二次被覆のインサイチュTは、好ましくは約50℃〜約120℃の間、より好ましくは約50℃〜約100℃の間である。一実施形態では、二次被覆14は、約40μm未満、より好ましくは約20〜約40μmの間、最も好ましくは約20〜約30μmの間の厚さを有する。
[044]外部(または二次)被覆材料における使用に適切な別の材料、およびこれらの材料の選択に関する考察は、当技術分野において周知であり、たとえば、Chapinに付与された米国特許第4,962,992号明細書および米国特許第5,104,433号明細書に記載されている。これらの代案の1つとして、Botelhoらに付与された米国特許第6,775,451号明細書およびChouらに付与された米国特許第6,689,463号明細書に記載されるような低オリゴマー含有量の被覆系を使用して高弾性率被覆も得られている。さらに、Schisselらの米国特許出願公開第20070100039号明細書に記載されるように、高弾性率被覆を得るために非反応性オリゴマー成分が使用されている。本明細書でより詳細に以下に記載されるように、外部被覆は、典型的には、先に被覆されたファイバー(予備硬化が行われる場合も行われない場合もある)に塗布され、次に硬化が行われる。被覆の1つ以上の性質を向上させる種々の添加剤、たとえば酸化防止剤、PAG化合物、光増感剤、触媒、潤滑剤、低分子量非架橋性樹脂、安定剤、界面活性剤、表面剤、滑剤、ワックス、微粉化ポリテトラフルオロエチレンなども存在することができる。当技術分野において周知のように、二次被覆はインクを含むこともできる。
[045]二次被覆または外部被覆14に適した適切な組成物は、限定するものではないが、約0〜20重量パーセントの1種類以上のウレタンアクリレートオリゴマー;約75〜約95重量パーセントの1種類以上の多官能性エチレン性不飽和モノマー;約0〜約10重量パーセントの1種類以上の一官能性エチレン性不飽和モノマー;約1〜約5重量パーセントの1種類以上の光開始剤;約0〜約5pphの1種類以上の滑剤;および約0.5〜約1.5pphの1種類以上の酸化防止剤を含む。
[046]本発明の一実施形態によると、二次被覆14は、10重量%のBomar Specialty Co.より入手可能なKWS 4131(オリゴマー)、72重量%のコグニスより入手可能なPhotomer 4028(モノマー)、10重量%のトリエチレングリコールジビニルエーテル、5重量%のコグニスより入手可能なPhotomer 3016(モノマー)、1.5重量%のBASFより入手可能なLucerin TPO(光開始剤)、1.5重量%のCiba Specialty Chemical(ホーソーン(Hawthorne)、ニューヨーク州(N.Y.))より入手可能なイルガキュア184(光開始剤)、0.5pphのCibaより入手可能なイルガノックス1035(酸化防止剤)を含む。二次被覆のこの実施形態は、約1400MPaのインサイチュ弾性率および約50℃のインサイチュガラス転移温度(Tg)を有する。
[047]前述のようなファイバー用一次被覆および二次被覆のための典型的な光ファイバー被覆、ならびに広帯域UVランプを使用する硬化のためのインクおよびマトリックス材料の配合方法は当技術分野において周知である。この技術ならびに関連する化学的性質および試験方法の好適な議論は、エルゼビア(Elsevier)より出版された教科書のA.Mendez and T.F.Morse,“Specialty Optical Fibers Handbook”,(著作権)Elsevier Inc.2007のセクション4.6から4章の終わりまでに見ることができる。しかし、上記参考文献では、高エネルギー広帯域UVランプからはるかにより効率的な低エネルギー単色UV LEDランプに切り換える場合に発生し解決すべき課題については議論されていない。
[048]現在本発明者らは、理論によって束縛しようと望むものではないが、単色UVまたは近UV可視光源は、表面硬化を実現するための酸素阻害効果を克服するためのより短波長の領域における臨界波長を有さないために、標準的な光ファイバー被覆用の従来規定の方法を用いて良好な表面硬化を得ることはできないとの仮説をたてている。その結果、上部被覆層が実質的に未硬化であり、高い摩擦性を有する強い粘着性となる光ファイバーが得られ、スプールに巻く/スプールから巻き出す場合、ケーブル布線プロセスにおいて、特に典型的には使用される高速において、ファイバーの破壊が生じうる。
[049]従来方法の問題は、表面硬化の改善が実際に確認されるが、望ましくない黄色化も確認されることである。このことは以下の表1中の比較例S1および比較例S2の比較によって容易に分かる。広帯域UVランプ(マイクロ波Dランプ)によって硬化させ場合のフィルム表面硬化を単色LED電球の場合と比較すると、改善されたLED硬化黄色化光開始剤パッケージ(比較例S2)と比較した場合に、標準的な非黄色化光開始剤パッケージ(比較例S1)によって示される硬化不足が容易に分かる。
[050]表面硬化に悪影響があると考えられる酸素阻害は、アミンまたはビニル基に隣接するアミンの混入によってある程度緩和することができる。しかし、これらは塩基性成分であり、ファイバーの疲労およびファイバーの強度に対して悪影響を示すことがあり、そのため光ファイバー用途での実現可能な解決策とはならない。
[ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分]
[051]驚くべきことに、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分の混入によって、特に単色化学線源によって硬化される組成物中に混入した場合に、このような被覆層の表面硬化を改善することができ、同時に、透過硬化、および本発明の別の目的の実現を妨害しないことが分かった。
[052]ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分の好ましい一例はビニルエーテルである。ビニルエーテルは、エーテル、エステル、またはビスカルバメート、またはビニルエーテル末端(ポリ)ウレタンもしくはカーボネートなどの種々の出発物質から生成することができる。それぞれの一部の非限定的な例を以下に示す。
[053]エーテルからのビニルエーテルモノマー:多官能性ビニルエーテルの具体例としては、ジビニルエーテル、たとえばエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、およびビスフェノールFアルキレンオキシドジビニル(divinyle)エーテル;多官能性ビニルエーテル、たとえばトリメチロールエタントリビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテルジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルのエチレンオキシド付加体、トリメチロールプロパントリビニルエーテルのプロピレンオキシド付加体、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテルのエチレンオキシド付加体、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテルのプロピレンオキシド付加体、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテルのエチレンオキシド付加体、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテルのプロピレンオキシド付加体、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテルのエチレンオキシド付加体、およびジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテルのプロピレンオキシド付加体が挙げられる。
[054]エステルまたはビスカルバメートからのビニルエーテルモノマー:多官能性ビニルエーテルの具体例、たとえばアジピン酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ジビニルシクロヘキシルジカロキシレート(dicaroxylate)。アジピン酸ビス[4−(ビニルオキシ)ブチル](VEctomer(登録商標)4060)、コハク酸ビス[4−(ビニルオキシ)ブチル](VEctomer(登録商標)4030)、ビス[4−(ビニルオキシ)ブチル]イソフタルト(isophthalte)(VEctomer(登録商標)4010)、グルタル酸ビス[4−(ビニルオキシメチル)シクロヘキシルメチル](VEctomer(登録商標)4020)、トリメリット酸トリス[4−(ビニルオキシ)ブチル](VEctomer(登録商標)5015)、イソフタル酸ビス[4−(ビニルオキシメチル)シクロヘキシルメチル](VEctomer(登録商標)4040)、ビスカルバミン酸ビス[4−(ビニルオキシ)ブチル](4−メチル−1,3−フェニレン)(VEctomer(登録商標)4220)、およびビスカルバミン酸ビス[4−(ビニルオキシ)ブチル](メチレンジ−4,1−フェニレン)(VEctomer(登録商標)4210)。
[055]ビニルエーテル末端ウレタンまたはカーボネート:多官能性ビニルエーテルの具体例、たとえば、ヒドルキシ(hydorxy)ビニルエーテルでエンドキャップされ、分子内に少なくとも1つのヒドロキシル基および少なくとも1つのビニルエーテル基を有するポリウレタンまたはポリカーボネート;たとえば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシイソプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、3−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシブチルビニルエーテル、3−ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、l−メチル−3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、1−メチル−2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、1−ヒドロキシメチルプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、1,6−ヘキサンジオールモノビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、1,3−シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、1,2−シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、p−キシレングリコールモノビニルエーテル、m−キシレングリコールモノビニルエーテル、o−キシレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレン−グリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、ペンタエチレングリコールモノビニルエーテル、オリゴエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレン−グリコールモノビニルエーテル、ジプロピレングリコールモノビニルエーテル、トリプロピレングリコールモノビニルエーテル、およびテトラプロピレングリコールモノビニルエーテル;ならびに誘導体、たとえばペンタプロピレングリコールモノビニルエーテル、オリゴプロピレングリコールモノビニルエーテル、およびポリプロピレン−グリコールモノビニルエーテルが一部の例である。
[056]より好ましい一実施形態では、上記のエトキシル化、プロポキシル化、およびブトキシル化された変形体などのアルコキシル化多官能性ビニルエーテルモノマーの使用も考慮される。ビニル基に隣接する電子供与部分を含有する別の反応性モノマーも考慮される。これらの例は、ホスホン酸ビニル、ビニルチオエーテル、およびスルホン酸ビニルである。
[057]ビニル基に結合した電子供与置換基を有する上記成分の1つ以上を本発明による組成物中にあらゆる適切な量で使用することができ、単独で、または本明細書に列挙される種類の1つ以上の組合せで選択することができる。好ましい一実施形態では、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分は、組成物の全重量に対して、約0.5重量%〜約50重量%、より好ましくは約0.5重量%〜約20重量%、より好ましくは約2重量%〜約20重量%、より好ましくは約5重量%〜約20重量%、より好ましくは約5重量%〜約12重量%の量で存在する。
[058]本明細書に記載のビニルエーテルモノマーは、他の所望の特性を実現するために、適切な量のエチレン性不飽和重合性化合物とさらに置換したり、組み合わせたりすることができる。
[エチレン性不飽和重合性化合物]
[059]エチレン性不飽和重合性化合物は、1つまたは2つ以上のオレフィン性二重結合を含有することができる。これらは低分子量(モノマー)または高分子量(オリゴマー)の化合物であってよい。
[反応性希釈剤モノマー]
[060]1つの二重結合を含有するより低分子量のモノマーの典型的な例は、アクリル酸またはメタクリル酸アルキルまたはヒドロキシアルキル、たとえばアクリル酸メチル、エチル、ブチル、2−エチルヘキシル、および2−ヒドロキシエチル、アクリル酸イソボルニル,ならびにメタクリル酸メチルおよびエチルである。これらのモノマーのさらなる例は、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド、酢酸ビニルなどのビニルエステル、スチレン、アルキルスチレン、ハロスチレン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、塩化ビニル、および塩化ビニリデンである。2つ以上の二重結合を含有するモノマーの例は、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキサメチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、4,4’−ビス(2−アクリロイルオキシエトキシ)ジフェニルプロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびテトラアクリレート、アクリル酸ビニル、ジビニルベンゼン、コハク酸ジビニル、フタル酸ジアリル、リン酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、またはイソシアヌル酸トリス(2−アクリロイルエチル)である。
[061]1種類以上の前述の反応性希釈剤モノマーを本発明による組成物中にあらゆる適切な量で使用することができ、単独で、または本明細書に列挙される種類の1つ以上の組合せで選択することができる。好ましい一実施形態では、反応性希釈剤モノマー成分は、組成物の全重量に対して、約5重量%〜約90重量%、より好ましくは約10重量%〜約90重量%、より好ましくは約10重量%〜約80重量%、より好ましくは約10重量%〜約60重量%の量で存在する。
[オリゴマー]
[062]一般に、光ファイバー被覆材料は、オリゴマーとして、アクリレート基、ウレタン基、および主鎖を含むウレタンアクリレートオリゴマーを含む。この主鎖は、ジイソシアネートおよびヒドロキシアルキルアクリレートと反応させたポリオールから誘導される。
[063]適切なポリオールの例は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、アクリルポリオール、およびその他のポリオールである。これらのポリオールは、個別に、または2種類以上の組合せのいずれかで使用することができる。これらのポリオール中の構造単位の重合方法に特に制限はない。ランダム重合、ブロック重合、またはグラフト重合のそれぞれが許容できる。
[064]ポリエーテルポリオールの例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレングリコールコポリマー、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコール、ポリデカメチレングリコール、および2種類以上のイオン重合性環状化合物の開環共重合によって得られるポリエーテルジオールが挙げられる。ここで、イオン重合性環状化合物の例としては、環状エーテル、たとえばエチレンオキシド、イソブテンオキシド、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、トリオキサン、テトラオキサン、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、エピクロロヒドリン、イソプレンモノオキシド、ビニルオキセタン、ビニルテトラヒドロフラン、ビニルシクロヘキセンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、および安息香酸グリシジルが挙げられる。2種類以上のイオン重合性環状化合物の組合せの具体例としては、二元コポリマーを生成するための組合せ、たとえば、テトラヒドロフランおよび2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランおよび3−メチルテトラヒドロフラン、ならびにテトラヒドロフランおよびエチレンオキシド;ならびに三元コポリマーを生成するための組合せ、たとえば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、およびエチレンオキシドの組合せ、テトラヒドロフラン、ブテン−1−オキシド、およびエチレンオキシドの組合せなどが挙げられる。これらのイオン重合性環状化合物の開環コポリマーは、ランダムコポリマーまたはブロックコポリマーのいずれであってもよい。
[065]これらのポリエーテルポリオールには、たとえば、PTMG1000、PTMG2000(三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Corp.)製造)、PEG#1000(日本油脂株式会社(Nippon Oil and Fats Co.,Ltd.)製造)、PTG650(SN)、PTG1000(SN)、PTG2000(SN)、PTG3000、PTGL1000、PTGL2000(保土谷化学工業株式会社(Hodogaya Chemical Co.,Ltd.)製造)、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG4000、PEG6000(第一工業製薬株式会社(Daiichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.)製造)、およびPluronics(BASF製)の商標で市販される製品が含まれる。
[066]ポリエステルポリオールの例としては、多価アルコールおよび多塩基酸の反応によって得られるポリエステルジオールが挙げられる。多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオールなどを挙げることができる。多塩基酸の例としては、フタル酸、ダイマー酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸(sebasic acid)などを挙げることができる。
[067]これらのポリエステルポリオール化合物は、MPD/IPA500、MPD/IPA1000、MPD/IPA2000、MPD/TPA500、MPD/TPA1000、MPD/TPA2000、Kurapol A−1010、A−2010、PNA−2000、PNOA−1010、およびPNOA−2010(株式会社クラレ(Kuraray Co.、Ltd.)製造)などの商標で市販されている。
[068]ポリカーボネートポリオールの例としては、ポリテトラヒドロフランのポリカーボネート、ポリ(ヘキサンジオールカーボネート)、ポリ(ノナンジオールカーボネート)、ポリ(3−メチル−1,5−ペンタメチレンカーボネート)などを挙げることができる。
[069]これらのポリカーボネートポリオールの市販製品としては、DN−980、DN−981(日本ポリウレタン工業株式会社(Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.)製造)、Priplast 3196、3190、2033(ユニケマ(Unichema)製造)、PNOC−2000、PNOC−1000(株式会社クラレ製造)、PLACCEL CD220、CD210、CD208、CD205(ダイセル化学工業株式会社(Daicel Chemical Industries,Ltd.)製造)、PC−THF−CD(BASF製造)などを挙げることができる。
[070]0℃以上の融点を有するポリカプロラクトンポリオールの例として、e−カプロラクトンおよびジオール化合物の反応によって得られるポリカプロラクトンジオールが挙げられる。ここで、ジオール化合物の例としては、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、1,2−ポリブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ブタンジオールなどが挙げられる。
[071]これらのポリカプロラクトンポリオールの市販製品としては、PLACCEL 240、230、230ST、220、220ST、220NP1、212、210、220N、210N、L230AL、L220AL、L220PL、L220PM、L212AL(すべてダイセル化学工業株式会社製造)、Rauccarb 107(エニケム(Enichem)製)などが挙げられる。
[072]別のポリオールの例としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル、ポリオキシエチレンビスフェノールFエーテル、ポリオキシプロピレンビスフェノールFエーテルなどを挙げることができる。
[073]これらの別のポリオールとしては、分子中にアルキレンオキシド構造を有するもの、特にポリエーテルポリオールが好ましい。一実施形態では、ポリテトラメチレングリコールを含有するポリオール、およびブチレンオキシドとエチレンオキシドとのコポリマーグリコールが特に好ましい。
[074]これらのポリオールのヒドロキシル価から得られる換算数平均分子量は、通常約50〜約15,000、好ましくは約1,000〜約8,000である。
[075]オリゴマーに使用されるポリイソシアネートの例としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナト−エチル)フマレート、6−イソプロピル−1,3−フェニルジイソシアネート、4−ジフェニルプロパンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、リジンイソシアネートなどが挙げられる。これらのポリイソシアネート化合物は、個別に、または2種類以上の組合せのいずれかで使用することができる。好ましいポリイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、および2,6−トリレンジイソシアネートである。
[076]オリゴマー中に使用されるヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの例としては、(メタ)アクリル酸およびエポキシから誘導される(メタ)アクリレート、およびアルキレンオキシドを含む(メタ)アクリレート、特に、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、および2−ヒドロキシ−3−オキシフェニル(メタ)アクリレートが挙げられる。アクリレート官能基はメタクリレートよりも好ましい。
[077]ウレタン(メタ)アクリレートの調製に使用されるポリオール、ポリイソシアネート、およびヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの比は、ポリイソシアネート中に含まれるイソシアネート基の約1.1〜約3当量、およびヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート中に含まれるヒドロキシル基の約0.1〜約1.5当量とが、グリコール中に含まれるヒドロキシル基の1当量に対して使用されるように決定される。
[078]これら3つの成分の反応では、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ジ−n−ブチルスズジラウレート、トリエチルアミン、およびトリエチレンジアミン−2−メチルトリエチレンアミンなどのウレタン化(urethanization)触媒が、反応物の総量の約0.01〜約1重量%の量で通常は使用される。反応は約10〜約90℃、好ましくは約30〜約80℃の温度で行われる。
[079]本発明の組成物中に使用されるウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量は、好ましくは約600〜約20,000、より好ましくは約2,200〜約10,000の範囲内である。ウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量が約100未満の場合、樹脂組成物は固化する傾向にあり、他方、数平均分子量が約20,000を超える場合は、組成物の粘度が高くなり、組成物の取扱が困難となる。約2,200〜約5,500の間の数平均分子量を有するオリゴマーが内部一次被覆に特に好ましい。
[080]使用可能な別のオリゴマーとしては、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリアミド(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシロキサンポリマー、(メタ)アクリル酸の反応によって得られる反応性ポリマー、およびメタクリル酸グリシジルと別の重合性モノマーとのコポリマーなどが挙げられる。アルコキシル化ビスフェノール−A−ジアクリレートおよびジグリシジル−ビスフェノール−A−ジアクリレートなどのビスフェノールA系アクリレートオリゴマーが特に好ましい。
[081]上記成分に加えて、液体硬化性の樹脂組成物の特性に悪影響が生じない程度で、別の硬化性オリゴマーまたはポリマーを本発明の液体硬化性の樹脂組成物に加えることができる。
[082]好ましいオリゴマーは、ポリエーテル系アクリレートオリゴマー、ポリカーボネートアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー、アルキドアクリレートオリゴマー、およびアクリル化アクリルオリゴマーである。それらのウレタン含有オリゴマーがより好ましい。ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー、および上記ポリオールのブレンドを使用するウレタンアクリレートオリゴマーさらにより好ましく、脂肪族ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーが特に好ましい。用語「脂肪族」は、使用される完全に脂肪族のポリイソシアネートを意味する。
[083]しかしながら、ウレタン非含有アクリレートオリゴマー、たとえばウレタン非含有アクリル化アクリルオリゴマー、ウレタン非含有ポリエステルアクリレートオリゴマー、およびウレタン非含有アルキドアクリレートオリゴマーも好ましい。このような高分子量(オリゴマー)多価不飽和化合物の例は、アクリル化エポキシ樹脂、アクリル化ポリエーテル、およびアクリル化ポリエステルである。不飽和オリゴマーのさらなる例は、マレイン酸、フタル酸、および1種類以上のジオールから通常は調製され、約500を超える分子量を有する不飽和ポリエステル樹脂である。この種類の不飽和オリゴマーはプレポリマーとしても知られている。不飽和化合物の典型的な例は、エチレン性不飽和カルボン酸とポリオールまたはポリエポキシドとのエステル、ならびに鎖または側基中にエチレン性不飽和基を含有するポリマー、たとえば不飽和ポリエステル、ポリアミド、およびそれらのコポリマー、ポリブタジエンおよびブタジエンコポリマー、ポリイソプレンおよびイソプレンコポリマー、側鎖に(メタ)アクリル基を含有するポリマーおよびコポリマー、ならびにそのようなポリマーの1種類または2種類以上の混合物である。不飽和カルボン酸の説明的な例は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、桂皮酸、リノレン酸またはオレイン酸などの不飽和脂肪酸である。適切なポリオールは、芳香族、脂肪族、および脂環式のポリオールである。芳香族ポリオールは、典型的にはヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ならびにノボラックおよびクレゾールである。ポリエポキシドとしては、前述のポリオールを主成分とするもの、たとえば芳香族ポリオールおよびエピクロロヒドリンを主成分とするものが挙げられる。
[084]さらなる適切なポリオールは、ポリマー鎖中または側基中にヒドロキシル基を含有するポリマーおよびコポリマー、たとえばポリビニルアルコールおよびそれらのコポリマー、またはヒドロキシアルキルポリメタクリレートまたはそれらのコポリマーである。別の適切なポリオールは、ヒドロキシル末端基を有するオリゴエステルである。脂肪族および脂環式のポリオールの説明的な例は、たとえば2〜12個の炭素原子を含有するアルキレンジオール、たとえばエチレングリコール、1,2−または1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−、または1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、たとえば200〜1500の分子量を有するポリエチレングリコール、1,3−シクロペンタンジオール、1,2−、1,3−、または1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン、グリセロール、トリス(−ヒドロキシエチル)アミン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ならびにソルビトールである。ポリオールは、1種類または異なる不飽和カルボン酸で部分的または完全にエステル化することができ、その場合、部分エステルの自由なヒドロキシル基は、修飾することができ、たとえばエーテル化、または別のカルボン酸とのエステル化が可能である。エステルの説明的な例は、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、トリペンタエリスリトールオクタメタクリレート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ジペンタエリスリトールトリスイタコネート、ジペンタエリスリトールペンタイタコネート、ジペンタエリスリトールヘキサイタコネート、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトール変性トリアクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、オリゴエステルアクリレートおよびメタクリレート、グリセロールジ−および−トリアクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、200〜1500の分子量を有するポリエチレングリコールのビスアクリレートおよびビスメタクリレート、またはそれらの混合物である。多官能性モノマーおよびオリゴマーは、たとえばジョージア州(Georgia)スマーナ(Smyrna)のUCBケミカルズ(UCB Chemicals)、およびペンシルバニア州(Pennsylvania)エクストン(Exton)のサートマー(Sartomer)より入手可能である。
[085]前述のエチレン性不飽和オリゴマーの1種類以上を本発明による組成物中にあらゆる適切な量で使用することができ、単独で、または本明細書に列挙される種類の1つ以上の組合せで選択することができる。好ましい一実施形態では、エチレン性不飽和オリゴマー成分は、組成物の全重量に対して、約5重量%〜約90重量%、より好ましくは約10重量%〜約90重量%、より好ましくは約10重量%〜約80重量%、より好ましくは約10重量%〜約60重量%の量で存在する。
[フリーラジカル光開始剤成分]
[086]好ましい実施形態では、本発明の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性樹脂はフリーラジカル光開始剤成分を含む。光開始剤は、光の作用、または光の作用と増感色素の電子励起との間の相乗作用によって化学的に変化して、ラジカル、酸、および塩基の少なくとも1つを生成する化合物である。
[087]本発明の一実施形態によると、フリーラジカル光開始剤はアシルホスフィンオキシド光開始剤である。アシルホスフィンオキシド光開始剤は、たとえば米国特許第4,324,744号明細書、米国特許第4,737,593号明細書、米国特許第5,942,290号明細書、米国特許第5,534,559号明細書、米国特許第6,020,529号明細書、米国特許第6,486,228号明細書、および米国特許第6,486,226号明細書に開示されている。
[088]アシルホスフィンオキシド光開始剤(photoinititors)は、ビスアシルホスフィンオキシド(BAPO)またはモノアシルホスフィンオキシド(MAPO)である。
[089]ビスアシルホスフィンオキシド光開始剤は式I:
Figure 0006659048

(式中、R50は、C〜C12アルキル、シクロヘキシル、または非置換、もしくは1〜4個のハロゲンもしくはC〜Cアルキルで置換されたフェニルであり;
51およびR52は、それぞれ独立して、別のC〜CアルキルまたはC〜Cアルコキシであり;
53は、水素またはC〜Cアルキルであり;
54は水素またはメチルである)
で表される。
[090]たとえば、R50は、C〜C10アルキル、シクロヘキシル、または非置換、もしくは1〜4個のC〜Cアルキル、Cl、もしくはBrで置換されたフェニルである。別の一実施形態では、R50は、C〜Cアルキル、シクロヘキシル、または非置換、もしくは2−、3−、4−、もしくは2,5−位がC〜Cアルキルで置換されたフェニルである。たとえば、R50はC〜C12アルキルまたはシクロヘキシルであり、R51およびR52は、それぞれ独立して別のC〜CアルキルまたはC〜Cアルコキシであり、R53は水素またはC〜Cアルキルである。たとえば、R51およびR52はC〜CアルキルまたはC〜Cアルコキシであり、R53は水素またはC〜Cアルキルである。別の実施形態では、R51およびR52はメチルまたはメトキシであり、R53は水素またはメチルである。たとえばR51、R52、およびR53はメチルである。別の一実施形態では、R51、R52、およびR53はメチルであり、R54は水素である。別の一実施形態では、R50はC〜Cアルキルである。たとえば、R51およびR52はメトキシであり、R53およびR54は水素であり、R50はイソオクチルである。たとえばR50はイソブチルである。たとえばR50はフェニルである。本発明のビスアシルホスフィンオキシド光開始剤は、たとえばビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド(CAS#162881−26−7)、またはビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−(2,4−ビス−ペンチルオキシフェニル)ホスフィンオキシドである。
[091]モノアシルホスフィンオキシド光開始剤は式II:
Figure 0006659048

(式中、
およびRは、互いに独立して、C〜C12アルキル、ベンジル、非置換、またはハロゲン、C〜Cアルキル、および/またはC〜Cアルコキシで1〜4回置換されたフェニルである、またはシクロヘキシルもしくは基−CORである、または
は−ORであり;
は、非置換、またはC〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルキルチオ、および/またはハロゲンで1〜4回置換されたフェニルであり;
はC〜Cアルキル、フェニル、またはベンジルである)
で表される。たとえば、Rは−ORである。たとえばRは、非置換、ハロゲン、C〜Cアルキル、および/またはC〜Cアルコキシで1〜4回置換されたフェニルである。たとえばRは、非置換、またはC〜Cアルキルで1〜4回置換されたフェニルである。たとえば、本発明のモノアシルホスフィンオキシドは、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド(CAS#84434−11−7)または2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(CAS#127090−72−6)である。
[092]本発明による組成物は、さらなる光開始剤を使用することもでき、たとえば式III:
Figure 0006659048

(式中、
11およびR12は、互いに独立して、水素、C〜Cアルキル、フェニル、C〜Cアルコキシ、OSiR16(R17、または−O(CHCHO)−C〜Cアルキルであるか、
11およびR12とそれらが結合する炭素原子とを合わせたものがシクロヘキシル環を形成するかであり;
qは1〜20の数であり;
13は、OH、C〜C16アルコキシ、または−O(CHCHO)−C〜Cアルキルであり;
14は、水素、C〜C18アルキル、C〜C12ヒドロキシアルキル、C〜C18アルコキシ、−OCHCH−OR15、−CH=CH、−C(CH)=CH、または
Figure 0006659048

であり、
nは2〜10の数であり;
15は、水素、−COCH=CH、または−COC(CH)=CHであり;
16およびR17は、互いに独立して、C〜Cアルキルまたはフェニルであり;
およびG互いに独立して、ポリマー構造末端基、好ましくは水素またはメチルである)
で表されるα−ヒドロキシケトン光開始剤を使用することもできる。
[093]興味深いα−ヒドロキシケトン光開始剤は、R11およびR12が、互いに独立して、水素、C〜Cアルキル、またはフェニルであるか、R11およびR12とそれらが結合する炭素原子とを合わせたものがシクロヘキシル環を形成するかであり、R13がOHであり、R14が水素、C〜C12アルキル、C〜C12アルコキシ、−OCHCHOR15、−C(CH)=CH、または
Figure 0006659048

である光開始剤である。
[094]たとえば、R11およびR12が、互いに独立して、メチルまたはエチルであるか、R11およびR12と、それらが結合する炭素原子とを合わせたものがシクロヘキシル環を形成するかであり、R13が水素であり、R14が水素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、または−OCHCHOHであるものがα−ヒドロキシケトン光開始剤として好適である。R14
Figure 0006659048

である化合物も興味深い。
[095]たとえば、適切なα−ヒドロキシケトン光開始剤は、
α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパノン、
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−イソプロピルフェニル)プロパノン、
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−ドデシルフェニル)プロパノン、
2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、および
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパノンである。
[096]本発明のα−ヒドロキシケトン光開始剤は、たとえばα−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンまたは2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノンである。直鎖または分岐鎖のアルキルは、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、イソオクチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、またはドデシルである。同様にアルコキシまたはアルキルチオも同じ直鎖または分岐鎖を有する。
[097]本発明による光開始剤は、単独で、またはブレンドとして1種類以上の組み合わせで使用することができる。適切な光開始剤ブレンド(PIブレンド)は、たとえば米国特許第6,020,528号明細書および米国特許出願第60/498,848号明細書に開示されている。本発明のPI(光開始剤)ブレンドは、たとえばビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(CAS#162881−26−7)と2,4,6,−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド(CAS#84434−11−7)との約1:11、1:10、1:9、1:8または1:7の重量比での混合物である。
[098]別の特に適切なPIブレンドは、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドと、2,4,6,−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシドと、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン(CAS#7473−98−5)との、たとえば約3:1:15または3:1:16または4:1:15または4:1:16の重量比での混合物である。別の適切なPIブレンドは、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノンとの、たとえば約1:3、1:4、または1:5の重量比での混合物である。本発明のアシルホスフィンオキシドPIまたはPIブレンドは、放射線硬化性組成物中に、組成物の重量を基準として約0.2〜約10重量%で存在する。たとえば、PIまたはPIブレンドは、放射線硬化性組成物の重量を基準として約0.5〜約8重量%、約1〜約7重量%、または約2、3、4、5、もしくは6重量%で存在する。
[099]本発明による別の適切な光開始剤は、たとえば(for or example)、別のモノ−またはビスアシルホスフィンオキシド、たとえばジフェニル−2,4,6−トリメチルベンゾイルホスフィンオキシド、またはビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド;α−ヒドロキシケトン、たとえば1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、または2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン;α−アミノケトン、たとえば2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノン、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−(4−メチルベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、または2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[3,4−ジメトキシフェニル]−1−ブタノン;ベンゾフェノン類、たとえばベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、2−メトキシカルボニルベンゾフェノン、4,4’−ビス(クロロメチル)−ベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、メチル2−ベンゾイルベンゾエート、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、4−(4−メチルフェニルチオ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチル−4’−フェニル−ベンゾフェノン、または3−メチル−4’−フェニル−ベンゾフェノン;ケタール化合物、たとえば2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニル−エタノン;ならびに単量体または二量体のフェニルグリオキシル酸エステル、たとえばメチルフェニルグリオキシル酸エステル、5,5’−オキソ−ジ(エチレンオキシジカルボニルフェニル)、または1,2−(ベンゾイルカルボキシ)エタンである。
[0100]アシルホスフィンオキシド光開始剤を使用する場合、または使用しない場合の、本発明により使用される別の適切な光開始剤は、たとえば米国特許第6,596,445号明細書に開示されるようなオキシムエステルである。適切なオキシムエステル光開始剤は、たとえば:
Figure 0006659048

である。
[0101]アシルホスフィンオキシド光開始剤を使用する場合、または使用しない場合の、本発明による別の種類の適切な光開始剤は、たとえば、米国特許第6,048,660号明細書などに開示されるようなグリオキサル酸フェニルである。たとえば式:
Figure 0006659048

(式中、Yは、C〜C12アルキレン、シクロヘキスリエン(cyclohexlyene)、1回以上シクロへキシレン、O、S、またはNR30によって中断されたC〜C40アルキレンであり、R30は、水素、C〜C12アルキル、またはフェニルであり、好ましくはYはCHCH−O−CHCHである)
のグリオキサル酸フェニル。
[0102]なんらかの理論によって束縛しようと望むものではないが、任意の1つのフリーラジカル光開始剤分子中の共役二重結合の数が、それによって生じる黄色化効果に大きく寄与しうると考えられる。さらに、本発明者らは、硫黄含有光開始剤も望ましくない黄色化効果が得られる傾向にあることを発見した。したがって、本発明の一実施形態では、フリーラジカル光開始剤成分は、任意の1分子中に平均12個以下の共役二重結合を有する。本発明の別の一実施形態では、フリーラジカル光開始剤成分は硫黄原子も含まない。
[0103]前述のフリーラジカル光開始剤の1種類以上を本発明による組成物中にあらゆる適切な量で使用することができ、単独で、または本明細書に列挙される種類の1つ以上の組合せで選択することができる。好ましい一実施形態では、フリーラジカル光開始剤成分は、組成物全重量に対して、約0.1重量%〜約10重量%、より好ましくは約0.1重量%〜約5重量%、より好ましくは約1重量%〜約5重量%の量で存在する。
[添加剤]
[0104]改善された貯蔵寿命、改善された被覆の酸化安定性および加水分解安定性などの特定の所望の特性を実現するために、典型的には光ファイバー被覆に添加剤も加えられる。多くの異なる種類の望ましい添加剤が存在し、本明細書で議論される本発明は、想定される実施形態に含まれるにもかかわらずこれらによって限定されることは意図されないが、その理由はそれらが望ましい効果を有するからである。
[0105]これらの例は、早期重合の防止が意図される熱阻害剤であり、例はヒドロキノン、ヒドロキノン誘導体、p−メトキシフェノール、β−ナフトール、または立体障害のあるフェノール類、たとえば2,6−ジ(tert−ブチル)−p−クレゾールである。たとえば、銅化合物、たとえばナフテン酸銅、ステアリン酸銅、またはオクタン酸銅、リン化合物、たとえばトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、または亜リン酸トリベンジル、第4級アンモニウム化合物、たとえば塩化テトラメチルアンモニウムまたは塩化トリメチルベンジルアンモニウムを使用することによって、暗所での貯蔵寿命を増加させることができる。
[0106]重合中に大気酸素を遮断するために、パラフィンまたは類似のワックス状物質を加えることができ、これらは、ポリマーに対する溶解性が低いために重合開始時に表面に移動して透明表面層を形成し、これが空気の侵入を防止する。同様に酸素障壁層を取り付けることもできる。
[0107]加えることができる光安定剤は、UV吸収剤であり、たとえばヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、ヒドロキシフェニル−ベンゾフェノン、オキサルアミド、またはヒドロキシフェニル−s−トリアジンの種類の周知の市販のUV吸収剤である。立体障害があり比較的非塩基性のアミン光安定剤(HALS)を使用して、または使用せずに、このような化合物またはそれらの混合物を個別に使用することができる。立体障害アミンは、たとえば2,2,6,6−テトラメチルピペリジンを主成分とする。UV吸収剤および立体障害アミンたとえば以下のものである。
[0108]2−(2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール類、たとえば米国特許第3,004,896号明細書、米国特許第3,055,896号明細書、米国特許第3,072,585号明細書、米国特許第3,074,910号明細書、米国特許第3,189,615号明細書、米国特許第3,218,332号明細書、米国特許第3,230,194号明細書、米国特許第4,127,586号明細書、米国特許第4,226,763号明細書、米国特許第4,275,004号明細書、米国特許第4,278,589号明細書、米国特許第4,315,848号明細書、米国特許第4,347,180号明細書、米国特許第4,383,863号明細書、米国特許第4,675,352号明細書、米国特許第4,681,905号明細書、米国特許第4,853,471号明細書、米国特許第5,268,450号明細書、米国特許第5,278,314号明細書、米国特許第5,280,124号明細書、米国特許第5,319,091号明細書、米国特許第5,410,071号明細書、米国特許第5,436,349号明細書、米国特許第5,516,914号明細書、米国特許第5,554,760号明細書、米国特許第5,563,242号明細書、米国特許第5,574,166号明細書、米国特許第5,607,987号明細書、米国特許第5,977,219号明細書、および米国特許第6,166,218号明細書に開示されるような周知の市販のヒドロキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾール類およびベンゾトリアゾール類、たとえば2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−sec−ブチル−5−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ビス−α−クミル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−(ω−ヒドロキシ−オクタ−(エチレンオキシ)カルボニル−エチル)−,フェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−ドデシル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−オクチルオキシカルボニル)エチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、ドデシル化2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−オクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−(2−(2−エチルヘキシルオキシ)−カルボニルエチル)−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−5−(2−(2−エチルヘキシルオキシ)カルボニルエチル)−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−イソオクチルオキシカルボニルエチル)フェニル−2H−ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレン−ビス(4−t−オクチル−(6−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、2−(2−ヒドロキシ−3−α−クミル−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−t−オクチル−5−α−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−フルオロ−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−α−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−α−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3−α−クミル−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−(2−イソオクチルオキシカルボニルエチル)フェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3−α−クミル−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、3−(5−トリフルオロメチル−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロケイ皮酸メチル、5−ブチルスルホニル−2−(2−ヒドロキシ−3−α−クミル−5−t−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3−α−クミル−5−t−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジt−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−α−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−ブチルスルホニル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、および5−フェニルスルホニル−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール。
[0109]2−ヒドロキシベンゾフェノン類、たとえば4−ヒドロキシ、4−メトキシ、4−オクチルオキシ、4−デシルオキシ、4−ドデシルオキシ、4−ベンジルオキシ、4,2’,4’−トリヒドロキシ、および2’−ヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ誘導体。
[0110]置換および非置換の安息香酸エステル、たとえばサリチル酸4−tert−ブチルフェニル、サリチル酸フェニル、サリチル酸オクチルフェニル、ジベンゾイルレソルシノール、ビス(4−tert−ブチルベンゾイル)レソルシノール、ベンゾイルレソルシノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸2,4−ジ−tert−ブチルフェニル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸オクタデシル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸2−メチル−4,6−ジ−tert−ブチルフェニル。
[他の添加剤]
[0111]光重合を促進するために、たとえば、欧州特許出願公開第A−438 123号明細書、および英国特許出願公開第A−2 180 358号明細書に記載されるように、促進剤、共開始剤、および自動酸化剤、たとえばチオール類、チオエーテル類、ジスルフィド類、およびホスフィン類を加えることができる。
[0112]光重合は、スペクトル感度をシフトさせるまたは広げる光増感剤を加えることによって促進することができる。これらは、特に、芳香族カルボニル化合物、たとえば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、および3−アシルクマリン誘導体、ならびに3−(アロイルメチレン)チアゾリン類、ならびにエオシン、ローダミン、およびエリスロシン染料である。
[0113]硬化手順は、特に、着色された(たとえば二酸化チタンを用いて)組成物によって、および熱的条件下でフリーラジカルを形成する成分、たとえばアゾ化合物、たとえば2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、トリアゼン、ジアゾスルフィド、ペンタアザジエン、またはペルオキシ化合物、たとえばヒドロペルオキシドまたはペルオキシカーボネート、たとえば米国特許第4,753,817号明細書に記載されるようなt−ブチルヒドロペルオキシドを加えることによって、支援することができる。
[0114]本発明の新規組成物は、光還元性染料、たとえばキサンテン、ベンゾキサンテン、ベンゾチオキサンテン、チアジン、ピロニン、ポルフィリン、またはアクリジン染料、および/または放射線によって開裂可能なトリハロメチル化合物を含むこともできる。同様の組成物は、たとえば米国特許第5,229,253号明細書に記載されている。
[0115]意図する用途に応じて、別の従来の添加剤を使用することができる。例としては、蛍光増白剤、フィラー、顔料、染料、湿潤剤、またはレベリング助剤が挙げられる。厚い着色された被覆は、たとえば米国特許第5,013,768号明細書に記載されるように、ガラスマイクロビーズまたはガラス繊維粉末を含有することもできる。
[0116]上記添加剤の1種類以上を本発明による組成物中にあらゆる適切な量で使用することができ、単独で、または本明細書に列挙される種類の1つ以上の組合せで選択することができる。好ましい一実施形態では、添加剤成分は、組成物の全重量に対して、約0.01重量%〜約5重量%、より好ましくは約0.1重量%〜約2重量%の量で存在する。別の一実施形態によると、上記添加剤の1種類以上は、約1重量%〜約5重量%の量で含まれる。
[0117]以下の実施例は、本発明をさらに説明するものであるが、当然ながら、決して本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
[実施例]
[0118]これらの実施例は、本発明の実施形態を示している。表1は、本発明の実施例に使用される組成物の種々の成分を示している。
Figure 0006659048
Figure 0006659048
Figure 0006659048
[試験方法]
[ポリウレタンジアクリレートオリゴマーAの製造方法]
[0119]オリゴマーAを製造するために、上記の表2中に指定される比率ですべての成分が使用される。500mLの乾燥させた四口フラスコに、63.75gのトルエンジイソシアネート80/20を投入し、0.30gの安定剤(BHT)を反応器に加え、乾燥空気下で撹拌しながら周囲温度で維持した。次に、42.51gの2−ヒドロキシエトキシルアクリレート(HEA)を加えた。次に、反応温度が60℃未満に制限されるような速度で反応性エンドキャップ剤(HEA)を量り入れ、1時間撹拌した。次に、193.29gのPluracol P1010を加え、最後に、触媒の0.15gのジブチルスズジラウレートを加えた。対応する発熱反応による初期の温度上昇を確認した後、溶液を80℃にして、その温度を約2時間維持した。次に、未反応イソシアネート基の量が0.10%未満になるまで、未反応イソシアネート基(NCO)の存在を1時間に1回測定した。
[LED硬化性光ファイバー二次被覆組成物の調製]
[0120]使用可能な成分を混合して組成物を形成し、次に約60℃に加熱し、混合して均一混合物を形成した。
[LED−DSC法]
[0121]硬化度測定用の被覆試料を硬化させるためのLEDランプを取り付けた光DSCを使用するLED−DSC法を以下に説明する。単色光源(LEDなど)を使用する被覆方法は酸素阻害がより生じやすいので、表面硬化度は、硬化中のNパージした空気条件中のO含有量に特に敏感である。通常のフィルム試料を作製するために一般に使用されるコンベアベルトでは、関連する開放環境中のO含有量を正確に制御することが困難であるため、表面硬化の大きなばらつきが問題となる。この点において、光DSC装置を利用する後述のLED−DSC法は、試料室中の大気条件に関してより良好な制御が行われるという点で優れている。これによって、弱いレベルの精度、反復性、および再現性の被覆表面の硬化度データが得られる。
[0122]LED−DSCユニットからの硬化フィルム試料の作製:約1.3〜約1.7mgの各試料をT130522 DSC Tzeroパンの中央に滴下した。次にパンをTAインスツルメント(TA Instruments)のQ2000 DSCユニットの試料板上に移動させた。Digital Light LabsのAccucure ULM−2−395モデルLEDランプを適切に取り付けるために、Somos(登録商標)NanoToolステレオリソグラフィ樹脂から周知の方法により、DSCユニットのランプホルダーを個別設計し作製した。DSCの「事象」(Event)出口をAccure Photo Rheometer Ultraviolet Illumination & Measurement Systemに接続することによって、含まれるLEDの外部シャッターを自動的に作動させた。
[0123]各液体試料を徐々に均一にぬらすことで、パンの中に厚さ約60ミクロンのフィルムを形成した。次にこれらのフィルムをLEDランプで硬化させた。光の強度および暴露時間は、Accure Photo Rheometer Ultraviolet Illumination & Measurement Systemによって調節することができ、一方、硬化温度およびN流量はDSCユニットによって調節することができた。約50mL/分のN流量下で、各試料を約50℃で平衡化させ、約5分間等温化して、その後、強度約50mW/cmの395nmのLEDランプを照射し、約6秒間維持した。次に、硬化させたフィルムをTzeroパンの底部から注意深く剥離した。最後に、硬化フィルムの表面および底面を測定し、本明細書に記載のFTIR試験方法によって反応率を計算した。
[0124]FTIRによるフィルム飼料の表面および底面の硬化の測定:Thermo Electron Corp.のNicolet 4700 FTIR Spectrometerを用いて硬化フィルムの表面を測定した。測定は約1485cm−1〜約1570cm−1の基準ピーク下の領域で行い、1407cm−1におけるアクリレートピークも測定した。ピークのいずれかの側の最小吸光度の接線となるようにベースラインが選択されるベースライン技術を用いてピーク領域が決定される。次に、ピークの下でベースラインの上の面積が求められる。液体および硬化試料の積分限界は、特に基準ピークの場合で、同一ではないが類似している。
[0125]アクリレートピーク面積の基準ピークに対する比を液体および硬化試料の両方の場合で求めた。パーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)で表される硬化度は以下の式:
%RAU=[(R−R)×100]/R
から計算され、式中、Rは液体試料の面積比であり、Rは硬化フィルムの面積比である。
[0126]前述のFTIR法を用いて得られた被覆のフィルム%RAUを試験し、以下の表3に示した。
[0127]留意すべきこととして、LED−DSC法によって硬化させたフィルム試料の%RAUは、LEDランプによって硬化させた典型的なファイバー線引き条件下でのファイバー上の実際の二次被覆表面硬化よりも実質的に小さいと予想される。第1に、これは、光ファイバーの被覆のために実際の線引き塔で使用されるLEDランプはLED−DSCユニット上で使用されるランプよりも出力強度がはるかに高いために生じる。また、ファイバー線引きプロセスように個別に設計されたLEDランプは、光ファイバー上の小さい領域上に非常に集中しており、したがってLED−DSCに使用されるランプ条件よりもはるかに高い放射照度が得られる。しかし、表3中に示される一連のフィルム試料の%RAU結果の相対的傾向は、ファイバー上の被覆のインサイチュ硬化度と十分な相関があると予想される。したがって、LED−DSC法は、LEDランプを備えた典型的なファイバー線引きプロセスによるファイバーの二次被覆硬化の相対的傾向を予測するための正確な代案として使用できる信頼性のある実験室試験である。
[円筒形ロッドの引張特性]
[0128]弾性率を含む引張特性は、試料の応力−ひずみ曲線を求めるために適切な任意の計器を使用することによって求めることができる。この分析に適切な計器としては、インストロン・インコーポレーテッド(Instron,Inc.)の製造する計器が挙げられ、インストロン(Instron)5564が挙げられる。本発明による硬化被覆組成物の弾性率測定では、円筒形テンプレートを用いて放射線硬化性組成物の試料からロッドを形成した。これらのロッドは、最初にエラストマー性透明シリコーンゴム管材料に液体被覆を満たすことによって作製した。次に、満たされたロッドを、アルミニウム箔で覆ったガラス板上に置き、次にフュージョン(Fusion)UVプロセッサーによって硬化させた。線量および放射照度は、UVA/UVB波長範囲の強度および線量を測定するInternational Light TechnologiesのILT490 Profiling Belt Radiometerを用いて測定した。次に以下の試験条件を使用した:放射照度約8.2W/cmの600W/インチDランプから約1.0J/cm、および約8ft/分のN流量。
[0129]硬化後、ロッドの末端から管を軽く引き伸ばし、管の空の部分をかみそりの刃で切り落とすことによって、ロッドを管材料から回収した。次に、鉗子でロッドの末端をつかみ、管材料をロッドからゆっくり引っ張った。
[0130]次にこれらのロッドは23±2℃および相対湿度50±5%で16〜24時間のコンディショニングを行い、次に同じ条件下で試験を行った。インストロン装置上での引張試験では、クロスヘッド速度を1インチ/分に設定した。応力−ひずみプロットの勾配の最小二乗フィットを用いて2.5%の伸びにおける割線弾性率を計算した。割線弾性率結果を以下の表3に示す。
[YI−E313測定の試験方法]
[0131]YI−E313測定用のフィルム試料の作製:各試料を4インチ×5インチのガラス板(厚さ1/8インチ以下)(Herb’s Glass and Mirrorより入手可能)上にドローダウンし、窒素ガスをパージしながら、液体ドローダウンフィルムを硬化させた。380〜420nmの範囲の単色出力スペクトル、約395nmにおけるピーク放射照度、および125mm×20mmの発光ウィンドウを有するPhoseon RX Fireline(商標)395 LED 8W/cm水冷(AGT 1.7kW冷却器による)ランプを使用することによって硬化を行った。適切な線量を得るためにコンベアユニット(ランプの下)のベルト速度を調節することができ、ランプの高さを変更することによって試料表面における光の放射照度を調節することもできた。380〜420nmの波長範囲で強度、線量、および温度を測定するように設計されているUV−T SD.Int.Phoseon Technology Radiometerを用いて線量および放射照度を測定した。各パスで720mJ/cmの適切な線量が得られるようにコンベアユニット(ランプの下)のベルト速度を制御しながら、光の強度を約3.3W/cmで維持した。N流量は約8ft/分であった。3パス後、カミソリの刃を用いて、硬化したフィルムをガラスから取り外した。測色の領域中の3つの異なる位置で較正したマイクロメーターを用いて各試料のフィルム厚さを測定した。フィルム試料の厚さは20±2ミルの範囲内であった。
[0132]フィルムの測色のための試験方法:黄色度指数のための測色を、表1に記載のように硬化後の指定の時間で行った。試料から天井のランプまでの距離が少なくとも2メートルである典型的な室内用蛍光灯照明下で、試料を23±5℃の周囲室内条件下で保管した。測定は、ガラス板から剥離した硬化フィルムの後ろに背景タイルとしての基準の標準白色タイルを装置に配置し(白色基準の標準タイルのYI−E313を測定すると3.2であった)、測定が行われる中央領域のできる限り近くで硬化フィルムの前面を測定することによって行った。初期硬化後の指定の時間での測定により表3に示される場合、測色値は記載の時間±1分で得た。次にASTM方法E313に準拠した黄色度指数YI−E313を測定した。bb各試料で3回のYI−E313読取値の平均を記録した。製造元の仕様書に従って較正したDataColor 650 Spectrophotometerを用いて以下の測定条件下で測定を行った:
広域視野(Large Area View)(LAV)
正反射成分を含む(Specular Component Included)(SCI)
D65光源
UVフィルターを含む
10°の観測者角度
[0133]前述の方法を用いて得られた被覆のフィルムYI−E313の試験を行い、表3に示している。
Figure 0006659048
Figure 0006659048
Figure 0006659048
[結果の考察]
[0134]驚くべきことに、アクリレートモノマー成分の一部をビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分で置換することによって、光開始剤の選択の制約を少なくすることができ、それによって望ましくない黄色化を誘発せずに十分な表面硬化および透明硬化が可能となった。上記の表3からこのことが容易に分かる。本発明の実施例S1〜S4は、この場合はトリエチレングリコールジビニルエーテルであるアルコキシル化ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分の量を増加させた場合、表3に示されるような制御された全C=C二重結合濃度で、対照試料の比較例Ex S2と同じであることを示している。比較例Ex S2に見られるような対照と比較すると、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分の量を増加させると、同時に表面硬化も増加することが容易に分かり、この場合約71%から約80%である。しかし、これらの例ではすべて同量のBAPO光開始剤を使用しており、黄色度指数に示されるように黄色度が着実に減少していることに留意されたい。さらに、黄色度指数を硬化後の一定時間間隔で測定し、図3(a)および3(b)に示されるように図に示すと、このビニルエーテルは、初期黄色化の減少に対してだけ非常に驚くべき効果を有するのではなく、通常BAPO光開始剤と関連する光退色効果の実質的改善にも相乗効果が得られることが分かる。本発明者の知る限り、官能化モノマーを用いたこのような効果はこれまで確認されていない。しかし、この驚くべき効果の結果として、BAPO光開始剤は、その使用に関連する通常の高レベルの黄色化の形態での制約のために他の場合に予想できた量よりも多い量で使用することができる。
[0135]次に、アルコキシル化ビニル基に結合した電子供与置換基の使用による別の効果は、本発明の実施例S5に示されるように、これよりMAPOなどの従来あまり適していない光開始剤を使用できることである。この例では、表面硬化は78%であり、黄色度指数は11ではるかに小さい。本発明の実施例S5の表面硬化度が、アルコキシル化ビニルエーテルモノマーを含まずにMAPO光開始剤を使用する比較例Ex S6よりも高いだけでなく、本発明の実施例S5の底面硬化度もEx S6よりも高く、透過硬化も良好であることを示していることも留意されたい。BAPO光開始剤を、ビニル基モノマーに結合した電子供与置換基の存在下でMAPO光開始剤と併用することで、表面硬化、透過硬化(底面硬化によって測定される)、低い黄色度、弾性率、およびTg(ならびに典型的な二次光ファイバー被覆に望ましいと考えられるあらゆる別の関連する性質)の最適な組合せを実現することもできる。
[0136]要約すると、本発明者らは、非黄色化光開始剤、および場合により黄色BAPO光開始剤と、アルコキシル化ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分と併用すると、高表面硬化、高透過硬化、および低黄色度の所望の性質を同時に実現できるという驚くべき発見をした。
[0137]表3に示す例では、MAPO光開始剤を使用したが、本明細書の教示により使用できる非黄色化の種類の光開始剤の一例にすぎない。さらに、ビニル基に結合した電子供与置換基によって、黄色化を顕著に減少させながら、良好な表面硬化および透過硬化の形成が可能となるので、通常の量よりも多いBAPOを使用できることも考慮される。このような光開始剤は、当技術分野において周知であるが、より好ましい例の一部が本明細書で議論されている。組合せも考慮され、実際、特定の広範囲の厳格な目標が達成されることが好ましい。
[0138]他に明記されなければ、重量%という用語は、全体の液体放射線硬化性組成物に対する、それに混入される特定の成分の質量を基準とした量を意味する。
[0139]本発明の説明の文脈における(特に以下の特許請求の範囲の文脈における)用語「a」および「an」および「the」ならびに同様の指示語の使用は、本明細書に他の記載がない限り、文脈によって明確に矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。用語「含む」(comprising)、「有する」(having)「含む」(including)、および「含有する」(containing)は、他に記載がなければ、オープンエンドの用途として解釈すべきである(すなわち、「含むが、それらに限定されない」を意味する)。本明細書において値の範囲の記載は、本明細書に特に他の記載がない場合、その範囲内のそれぞれの別々の値を個別に示す簡便法として機能することを単に意図しており、別々の値は、本明細書に個別に記載されるかのうように本明細書に含まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書に別に示されず、文脈によって明確に矛盾するのでなければ、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書に示されるいずれかおよびすべての例、または例示語(たとえば、「〜など」)の使用は、本発明をより十分に示すことを単に意図しており、他に要求されるのでなければ、本発明の範囲の限定を主張するものではない。本明細書中の文言を、本発明の実施に不可欠である特許請求されない要素を示すものと解釈すべきではない。
[0140]本発明の実施のために本発明者が知りうる最良の形態を含めた本発明の好ましい実施形態を本明細書に記載している。以上の記述を読めば、これらの好ましい実施形態の変形形態は当業者には容易に明らかとなるであろう。本発明者は、当業者がそのような変形形態を必要に応じて使用するものと期待しており、本発明者は、本明細書に明確に記載されるもの以外で本発明が実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって許可されるように本明細書に添付の特許請求項に記載の主題のあらゆる修正および同等物を含んでいる。さらに、本明細書に別に記載されず、他の場合に文脈によって明確に矛盾するのでなければ、その可能なあらゆる変形形態における上記要素のあらゆる組合せが本明細書に含まれる。
[0141]本発明の特定の実施形態を参照しながら本発明を詳細に説明してきたが、特許請求される発明の意図および範囲から逸脱することなく種々の変更および修正が可能であることは、当業者には明らかであろう。

Claims (27)

  1. 光ファイバーの被覆方法であって:
    (a)線引き塔からガラス光ファイバーを線引きするステップと;
    (b)前記ガラス光ファイバーの表面上に一次被覆組成物を塗布するステップと;
    (c)場合により、前記一次被覆組成物を、紫外線を放出可能な第1の発光ダイオード(LED)に曝露して、前記一次被覆組成物を硬化させるステップと;
    (d)前記一次被覆組成物に二次被覆組成物を塗布するステップと;
    (e)前記一次被覆組成物および前記二次被覆組成物を、前記第1の発光ダイオード(LED)、および紫外線を放出可能な第2の発光ダイオード(LED)からなる群の少なくとも1つに曝露して、前記一次被覆組成物および前記二次被覆組成物を硬化させて、前記光ファイバーの表面上の硬化一次被覆、および前記硬化一次被覆の表面上の硬化二次被覆を形成するステップとを含み;
    前記二次被覆組成物が、
    i 前記二次被覆組成物の全質量に対して5質量%〜20質量%のビニルエーテルモノマーであって、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドからなる群から選択される主鎖を含み、トリエチレングリコールジビニルエーテルまたはジエチレングリコールジビニルエーテルを含む、ビニルエーテルモノマーと;
    ii ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと;
    iii 1種類以上のフリーラジカル光開始剤と
    を含む、被覆方法。
  2. 前記1種類以上のフリーラジカル光開始剤が、モノアシルホスフィンオキシドおよびビスアシルホスフィンオキシドからなる群から選択される、請求項1に記載の光ファイバーの被覆方法。
  3. 前記被覆が、二次被覆組成物またはインク組成物であり:
    前記二次被覆組成物の全質量に対して乾燥質量で約0%〜約10%の量の、顔料または顔料の組合せまたは別の着色材料をさらに含む、請求項1または2に記載の光ファイバーの被覆方法。
  4. 前記第1のLEDまたは第2のLEDの少なくとも1つが、約395nmの波長でピーク強度を有する放射線を放出する、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  5. 前記第1のLEDおよび第2のLEDの両方が、約395nmの波長でピーク強度を有する放射線を放出する、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  6. 成分(ii)がビニルエーテルおよびビニルエーテル変性基を含まない、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  7. 前記二次被覆組成物が、前記二次被覆組成物の全質量に対して約0質量%〜約3質量%の量のペンタエリスリトールテトラ−3−メルカプトプロピオネートをさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  8. 前記硬化二次被覆の上面が、約71%以上のパーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  9. 前記硬化二次被覆の上面が、約75%以上のパーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  10. 前記硬化二次被覆の上面が、約80%以上のパーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  11. 前記ガラス光ファイバーが少なくとも1800m/分のライン速度で線引きされる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  12. 前記ガラス光ファイバーが2300m/分未満のライン速度で線引きされる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  13. 前記ビニルエーテルモノマーが、前記二次被覆組成物の全質量に対して約5質量%〜約10質量%の量で存在する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  14. 成分(iii)が、前記二次被覆組成物の全質量に対して約0.1質量%〜約5質量%の量で存在するTPO/BAPO光開始剤のブレンドである、請求項1〜13のいずれか一項に記載の光ファイバーの被覆方法。
  15. 光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物であって:
    (a)前記液体放射線硬化性組成物の全質量に対して0.5質量%〜20質量%の量で存在する、ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分と;
    (b)(メタ)アクリレートオリゴマーと;
    (c)(メタ)アクリレート希釈剤モノマーと;
    (d)フリーラジカル光開始剤成分とを含み;
    前記ビニル基に結合した電子供与置換基を有する成分が、多官能性のビニルエーテルモノマーであり、
    前記組成物が約355nm〜約420nmのピークスペクトル出力を有する単色化学線源によって硬化される場合に、LED DSC法に準拠して少なくとも約71%、より好ましくは少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約80%の上面パーセント反応アクリレート不飽和(%RAU)が得られるように組成物が構成される、組成物。
  16. 前記ビニルエーテルモノマーがアルコキシル化される、請求項15に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  17. 前記ビニルエーテルモノマーが、前記組成物の全質量に対して、0.5質量%〜15質量%の量で存在し、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはブチレンオキシドからなる群から選択される主鎖を含む、請求項15または16に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  18. 前記単色化学線源が1つ以上の発光ダイオード(LED)である、請求項15〜17のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  19. 0質量%〜2質量%のイソプロピルチオキサントンと;
    0質量%〜3質量%のペンタエリスリトールテトラ−3−メルカプトプロピオネートと
    を含む添加剤パッケージをさらに含む、請求項15〜18のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  20. 前記フリーラジカル光開始剤成分(d)が、任意の1分子中に平均12個以下の共役二重結合を有する、請求項15〜19のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  21. 前記添加剤パッケージが染料、着色剤、または顔料をさらに含む、請求項15〜20のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  22. 前記組成物が、硬化後45分以内に30未満、より好ましくは硬化後45分以内に20未満、最も好ましくは硬化後45分以内に12未満の黄色度指数が達成されるように構成される、請求項15〜21に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  23. 前記組成物の全質量に対して、
    前記ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーが10質量%〜90質量%の量で存在し;
    前記(メタ)アクリレート希釈剤モノマーが10質量%〜90質量%の量で存在し;
    前記フリーラジカル光開始剤成分が0.1質量%〜10質量%の量で存在し;
    前記染料、着色剤、または顔料が、乾燥質量で0質量%〜10質量%の量で存在する、請求項15〜22のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  24. 前記1つのフリーラジカル光開始剤成分(d)が、モノアシルホスフィンオキシドからなる、請求項15〜23のいずれか一項に記載の光ファイバーを被覆するための液体放射線硬化性組成物。
  25. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法によって製造された、または請求項15〜24のいずれか一項に記載の組成物から製造された、被覆光ファイバー。
  26. 前記被覆光ファイバーが:
    ガラスコアと;
    前記ガラスコアを取り囲んでこれに接触する外部環状クラッド領域と;
    前記外部クラッド領域を取り囲んでこれに接触する一次被覆と、
    前記一次被覆を取り囲んでこれに接触する二次被覆と、
    を含む、請求項25に記載の被覆光ファイバー。
  27. 前記一次被覆が20〜約50マイクロメートルの範囲内の厚さを有し、前記二次被覆が20〜約40マイクロメートルの範囲内の厚さを有する、請求項26に記載の被覆光ファイバー。
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