JPH01158404A - プラスチッククラッド光ファイバー及びそのクラッド材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラスチッククラッド光ファイバー用クラッ
ド材料及びそのクラッド材料から形成されたクラッドを
有するプラスチッククラッド光ファイバーに関する。

［従来の技術］ 光ファイバーは大別すると次の３種の光ファイバーに分
けられる： （１）コア及びクラッドが共にガラスからなるガラス光
ファイバー（ＡＧＰ）、 （２）コア及びクラッドが共にプラスチックからなるプ
ラスチック光ファイバー（ＡＰｒ；’）、（３）コアが
ガラス、クラッドかプラスチックからなるプラスチック
クラッド光ファイバー（ＰＣＦ）。

ＡＧＦは伝送損失が低いので長距離通信に用いられてい
るが、全体がガラスからできていることから特に曲げに
対して弱く、大口径コアが得られない。そのためクラッ
ド層の外側に保護層として何層もの被覆層を設けること
などにより強度の保持を行なっている。また、ＡＰＦは
、全体がプラスチックからできていることから曲げに対
して強く、さらには大口径コアを製造できるが、伝送損
失が高く、使用可能な温度範囲はプラスチックの軟化温
度程度までに限定されている。例えば、コアとしてメチ
ルメタクリレート（ＭＭＡ）重合体を用いたＡＰＲにお
いて、使用可能な温度範囲は、ＭＭＡ重合体の熱変形温
度である８０℃程度までに限定されている。これを改良
するため、熱変形温度を高くする無水マレイン酸等のモ
ノマーとの共重合が検討されているが、使用可能な温度
が充゛分ではないという欠点を有している。

一方、ＰＣＦは、ガラスコアの持つ伝送損失の低さと高
温での使用可能性、及びプラスチッククラッドの持つ高
屈曲性を有しており、大口径かつ長距離伝送性の優れた
光ファイバーとして期待できる。例えば、シリコーン樹
脂及びフルオロアルキルアクリレートなどが、クラッド
材料として現在用いられている。しかし、シリコーン樹
脂から形成されたクラッドはコアとの屈折率差が充分で
なく、またクラッドとしての強度が低いためにカシメ方
式によるコネクター加工を行う場合に、伝送損失がカシ
メにより増加する及びカシメコネクターの引抜力が小さ
い等の問題が生じ、実際上コネクター加工が出来ないと
いう欠点を有している。

また、フルオロアルキルアクリレートから形成されたク
ラッドは、低屈折率でかつ高強度の材料であるが、熱変
形温度が低いため高温時のカシメ方式コネクターの引抜
力の低下が大きいという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、使用可能温度が高くかつ充分な強度を
有するプラスチッククラッド光ファイバーを提供するこ
とにある。

［発明の構成コ 本発明の目的は、エポキシ基含有重合体及びエポキシ基
と反応可能な少なくとも２つの官能基を含むエポキシ反
応性重合体の２種の重合体を主成分とする硬化用組成物
からなるプラスチッククラブト光フアイバー用クラッド
材料によって達成される。

本発明によれば、上記クラッド材料を硬化して得られた
硬化物から形成されており、コアよりも低い屈折率を持
つクラッドを有するプラスチッククラッド光ファイバー
が得られる。

エポキシ基含有重合体は、エポキシ基含有フルオロアル
キルアクリレート系重合体であり、フルオロアルキルア
クリレートもしくはメタクリレートモノマーとエポキシ
基含有ビニルモノマーを共重合させて得られた共重合体
である。共重合において、他の共重合可能なモノマー、
例えば、スチレン、マレイン酸、無水マレイン酸等を共
存させてもよい。他の共重合可能なモノマーの使用量は
、モノマー混合物の１０モル％以下であることが好まし
い。

フルオロアルキルアクリレートモノマーとしては、例え
ば、ＩＩＩ、１ｔｌ−）リフルオロエチルアクリレート
、Ｉ　Ｈ，ｌ　Ｉ−１，３１（−テトラフル才ロブロピ
ルアクリレート、２Ｈ−へキサフルオロイソプロピルア
クリレート、１ｌ−ｔ、ＩＨ，５）１−オクタフルオロ
ペンデルアクリレート、ノナフルオロ−ｔ−ブヂルアク
リレート、ＩＨ，ＩＨ，２Ｈ，２ｌ−ｒ−ヘプタデカフ
ルオロデシルアクリレート等の直鎖又は分岐状の脂肪族
アルキル基がフッ素化されたアルコールのアクリルエス
テル等が挙げられる。

フルオロアルキルメタクリレートモノマーとしては、例
えば、ＩＨ，ＩＨ−）リフルオロエチルメタクリレート
、Ｉ　Ｈ、Ｉ　Ｈ、３８−テトラフルオロプロピルメタ
クリレート、２Ｈ−へキサフルオロイソプロピルアクリ
レート、Ｉ　Ｈ，Ｉ　Ｈ，５１−１−オクタフルオロペ
ンチルメタクリレート、ノナフルオロ−し−ブチルメタ
クリレート、ｔｒ−ｉ、＋ｉ−ｔ。

２　Ｈ、２１−１−ヘプタデカフルオロデシルメタクリ
レート等の直鎖又は分岐状の脂肪族アルキル基がフッ素
化されたアルコールのメタクリルエステル等が挙げられ
る。これらアクリレートモノマー及びメタクリレートモ
ノマーは１種を単独で用いても２種以上を混合して用い
てもよい。

エポキシ基含有ビニルモノマーとしては、例えば、グリ
シジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが挙げ
られる。エポキシ基含有ビニルモノマーの量は、共重合
させるモノマー混合物の１〜２０モル％であることか好
ましい。エポキシ基含有ビニルモノマーの量が少なくな
ると充分な架橋網目が形成されず温度か高くなるとクラ
ッドが低強度となりさらには流動を起こしてしまう。逆
に、エポキシ基含有ビニルモノマーの量が多くなると、
クラッドが非常に脆くなるばかりでなくクラッドの屈折
率が高くなり好ましくない。

エポキシ基含有重合体を得るには、モノマー混合物を、
好ましくは８０〜１４０℃にてラジカル重合開始剤を用
いて共重合させる。このとき用いる開始剤は、好ましく
は、８０〜１４０℃でラジカルを発生するならば特に限
定されないが、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、
ｔ−ブチルヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキ
シド、ジクミルパーオキシド等の過酸化物、あるいはア
ゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物である。共重合は
塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合のいずれを用
いても良く、好ましくは不純物の混入の少ない塊状重合
が用いられる。重合開始剤の量は、０．５重量％以下で
できる限り少ない方が伝送損失へ及ぼす影響が少ないの
で好ましい。共重合後、残存モノマー成分を減圧下にて
除去することが好ましい。

エポキシ反応性重合体は、エポキシ基と反応可能な少な
くとも２つの官能基を含む。エポキシ基と反応可能な官
能基は、通常、カルボン酸基アミノ基（−ＮＨ，）であ
る。エポキシ反応性重合体は、エポキシ反応性フルオロ
アルキルアクリレート系重合体であり、フルオロアルキ
ルアクリレートもしくはメタクリレートモノマーとエポ
キシ反応性ビニルモノマーとを主成分として共重合して
得られた重合体である。エポキシ反応性ビニルモノマー
としては、カルボン酸基を有するモノマー、例えば、ア
クリル酸、メタクリル酸、ジカルボン酸のＨＯＯＣ（Ｃ
Ｈｔ）ｎＣＯＯＨ（ここで、ｎ＝１〜８）等、無水カル
ボン酸基を有するモノマー、例えば、無水マレイン酸等
、アミノ基を有するモノマー、例えば、２−アミノエチ
ルアクリレート、２−アミノエチルメタクリレート、 ＩＩ＊Ｎ（ＣＨｔ）ｎＮＨｔ　（ここでｎ＝１〜Ｂ）等
が挙げられる。エポキシ反応性重合体は、特に、カルボ
キシル基含有重合体であることが好ましい。

エポキシ反応性重合体は、フルオロアルキルアクリレー
トモノマーもしくはフルオロアルキルメタクリレートモ
ノマーとエポキシ反応性ビニルモノマーを共重合するこ
とによって製造できる。フルオロアルキルアクリレート
モノマーもしくはフルオロアルキルメタクリレートモノ
マー、及びエポキシ反応性ビニルモノマーのそれぞれに
おいて、１種を単独で用いても２種以上を混合して用い
ても構わない。エポキシ反応性ビニルモノマーの量は、
共重合させるモノマー混合物の１〜２０モル％であるこ
とが好ましい。エポキシ反応性ビニルモノマーの量が少
なくなると充分な架橋網目が形成されず温度か高くなる
と低強度となりさらには流動を起こしてしまう。逆に、
エポキシ反応性ビニルモノマーの量が多くなるとクラッ
ドの屈折率が高くなり使用出来なくなるばかりでなくク
ラッドが非常に脆くなり好ましくない。エポキシ反応性
重合体の製造は、エポキシ基含有重合体の製造と同様の
手順により行うことができる。

このエポキシ基含有重合体とエポキシ反応性重合体とを
混合した硬化用組成物をプラスチッククラツド光ファイ
バー用クラッド材料とする。要すれば、溶媒、例えば、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン等の脂肪族ケトン系溶媒、ジエチルエーテル、メチル
エチルエーテル等の脂肪族エーテル系溶媒、クロロホル
ム、ジクロロエタン、フロン等の脂肪族ハロゲン系溶媒
を用いてもよい。クラッド材料をキャスト又はディッピ
ングなどにより、石英ガラス又は多成分ガラスから成る
ことが好ましいコアの上に塗布した後、加熱硬化させる
ことによって光フアイバークラッドを得る。このとき、
エポキシ反応性官能基がエポキシ基と等量になるように
混合する。エポキシ反応性官能基が少ないときは充分な
塊硬化が期待出来ない。また、大過剰のエポキシ反応性
官能基の使用は材料を脆くするために避けなければなら
ない。この時に、触媒としてリン酸などの無機酸などを
使用してもよい。硬化のための加熱は、通常、２００〜
５００℃で行うことが好ましい。

さ′らに上記以外の成分としてエポキシ基又はエポキシ
反応性基（例えば、カルボキシル基）と反応する化合物
をキャストすることなしに熱硬化に寄与させてもよい。

エポキシ基と反応する化合物としては、例えば、無水酢
酸等の分子間無水物（（ＣＨｚ）ｙ＋ｃｏ）ｚＯ）、無
水マレイン酸等の分子内無水物、脂肪族ジアミンなどが
ある。カルボキシル基と反応する化合物としては、例え
ば、脂肪族ジアミンなどがある。

［発明の効果コ 本発明のクラッド材料から形成されたクラッド層を有す
るプラスチッククラッド先ファイバーにおいては、クラ
ッドが充分に架橋されているのてクラッドの熱変形が生
じることがない。また、クラッドとコアの密着性も改良
されており、コネクター加工においてカシメ方式が不都
合なく適用できる。さらには、向上した耐熱性も有する
。

本発明に従えば、従来のＰＣＦが用いられる分野だけで
なく、ＡＧＦ又はＡＰＦ’が用いられていた分野におい
てもＰＣＦを使用することが可能である。例えば、光通
信、エネルギー輸送、短長距離用ＬＡＮ等において好都
合に使用でき、接続も容易である。

［実施例コ 以下に実施例及び比較例を示す。

実施例１ ＩＨ，ＩＨ−オクタフルオロペンチルメタクリレート（
９０モル％）とグリシジルメタクリレート（１０モル％
）との混合物１００９を、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド
０．１９をラジカル重合開始剤として、１２０℃で２０
時間共重合した。重合後、１２０℃にて減圧乾燥を行い
未反応モノマーを除去した。一方、ＩＨ，ＩＨ−オクタ
フルオロペンデルメタクリレート（９０モル％）とメタ
クリル酸（１０モル％）との混合物１００ｇを、ジ−ｔ
−ブチルバーオキシド０．１９をラジカル重合開始剤と
して、１２０℃で２０時間共重合した。共重合後、１２
０℃にて、減圧乾燥を行い、未反応モノマーを除去した
。次いで、エポキシ基含有共重合体とエポキシ反応性重
合体をメチルエチルケトンに溶解し、触媒としてリン酸
を重合体最に対して１重量％となるように添加した。こ
の混合溶液をディッピング法により石英コア（外径２０
０μｍ）の上に塗布し、４００℃で加熱硬化させること
によってＩ）ＣＦ素線（外径２３０μ次）を得た。

コネクターによりかしめ性の評価では引き抜き力１ｋｇ
で伝送損失増加が０．５ｄＢ／ｋｍであった。

硬化クラッド材料のガラス転移温度は５０℃であったが
、それ以上の温度に加熱しても流動及びタックは示さな
かった。

比較例「 １１−１　、１　ｔｌ−オクタフルオロペンデルメタク
リレート１００ｇを、ジーし一ブチルパーオキシド０゜
１ｇをラジカル重合開始剤として、１２０℃で２０時間
共重合した。重合後、１２０℃にて減圧乾燥を行い未反
応モノマーを除去した。メチルエチルケトン２００１を
溶媒に用いて、この重合体溶液をディッピング法により
石英コア（外径２００μりの上に塗布し、４００℃で加
熱乾燥させることによってＰＣＦ素線（外径２３０μ肩
）を得た。

硬化クラッド材料のガラス転移温度は３５℃であり、そ
れ以上の温度では流動性のみならず、タック性をも示し
、光フアイバー用クラッドとして適していなかった。

特許出願人住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ基含有重合体及びエポキシ基と反応可能な
   少なくとも２つの官能基を含むエポキシ反応性重合体の
   ２種の重合体を主成分とする硬化用組成物からなるプラ
   スチッククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ２、エポキシ基含有重合体が、フルオロアルキルアクリ
   レートもしくはメタクリレートモノマーとエポキシ基含
   有ビニルモノマーとを主成分として共重合して得られた
   共重合体である特許請求の範囲第１項記載のプラスチッ
   ククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ３、エポキシ反応性重合体が、フルオロアルキルアクリ
   レートもしくはメタクリレートモノマーとエポキシ反応
   性ビニルモノマーとを主成分として共重合して得られた
   共重合体である特許請求の範囲第１項記載のプラスチッ
   ククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ４、エポキシ反応性重合体において、エポキシ基と反応
   可能な官能基が、カルボン酸基、無水カルボン酸基又は
   アミノ基である特許請求の範囲第１項記載のプラスチッ
   ククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ５、コアがガラスでありクラッドがプラスチックである
   構造から成るプラスチッククラッド光ファイバーにおい
   て、エポキシ基含有重合体及びエポキシ基と反応可能な
   少なくとも２つの官能基を含むエポキシ反応性重合体の
   ２種の重合体を主成分とする硬化用組成物から成るクラ
   ッド材料を主成分として硬化して得られた硬化物から成
   るクラッドを有することを特徴とするプラスチッククラ
   ッド光ファイバー。 ６、コアが石英ガラス又は多成分ガラスから成る特許請
   求範囲第５項記載のプラスチッククラッド光ファイバー
   。 ７、硬化が加熱により行われた特許請求の範囲第５項記
   載のプラスチッククラッド光ファイバー。