JPH01201052A - 光学ガラスファイバ用被覆材料 - 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】 この発明は光伝送用の光学ガラスファイバを被覆するた
めの紫外線ないし電子線硬化型の材料に関する。

光伝送に用いられる光学ガラスファイバ（以下、光ファ
イバという）は、脆く傷がつきやすい上に可とう性に乏
しいので、このような傷が原因となって僅かな外力によ
っても容易に破壊する。このため、光ファイバをそのま
ま光伝送用として用いることは極めて困難である。した
がって、従来より光ファイバはガラス母体から紡糸した
直後にその表面に樹脂被覆を行い、これにより光フアイ
バ製造直後の初期強度の維持および長期使用に耐える光
ファイバの製造方法が試みられてきた。

しかるに、従来の被覆材料として知られるシリコン樹脂
やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂では、その硬化速度
がおそく硬化乾燥に長時間を必要とするため、光ファイ
バの線引速度が制限され、光ファイバの量産上の問題点
のひとつになっていた。

この点を改善するために、最近では上記熱硬化型のもの
に代わって紫外線ないし電子線硬化型の材料が一部用い
られるようになってきた。

ところが、かかる紫外線ないし電子線硬化型材料は、一
般に柔軟性特に低温下での柔軟性に劣り、側圧により伝
送損失が増加するという欠点があった。特に近年では光
ファイバの性能向上のために、外層として耐摩耗性にす
ぐれる層を設けこの層の緩衝層として柔軟な内層を設け
た２層構造の樹脂被覆とすることがよく行われている。

このような樹脂被覆における上記緩衝層形成材料として
従来の紫外線ないし電子線硬化型材料を適用した場合、
低温下での柔軟性の欠如によって上記伝送損失の増加現
象が非常に顕著なものとなる。

このような柔軟性の欠如による問題を回避するために、
紫外線ないし電子線硬化型材料の主剤成分につき種々の
提案がなされているものの未だ充分な成果は得られてお
らず、また柔軟性をある程度満足できるような材料にあ
ってはその硬化速度に問題のあるものが多く、硬化作業
を短時間に行うと硬化不足のために強度の低下をきたし
たり粘着感が残って被覆作業性を損なうなどの問題があ
った。

この発明者らは、以上の観点から、紫外線ないし電子線
硬化型材料としての有用性を損なうことのないすぐれた
硬化性を有するとともに、２層構造の樹脂被覆における
緩衝層形成材料としても充分に実用しうるすぐれた柔軟
性を有し、特に低温下でも伝送損失の少ない紫外線ない
し電子線硬化型の光フアイバ用被覆材料を得ることを目
的として鋭意検討した結果、この発明を完成するに至っ
た。

すなわち、この発明は、ａ）ポリエーテル系ウレタン（
メタ）アクリレートオリゴマー、ｂ）−Ｍ鎖脂肪族基を
含有する（メタ）アクリレート化合物、Ｃ）ベンゾフェ
ノン系光重合開始剤およびｄ）脂肪族アミンを含むこと
を特徴とする光フアイバ用被覆材料に係るものである。

なお、この明細書において、（メタ）アクリレートない
しこの用語を含む化合物化は、いずれもアクリレートお
よびメタクリレートを総称したものであり、両化合物の
いずれか一方あるいは両方であってよいことを意味する
。

この発明の被覆材料においては、主剤成分として上記ａ
成分を用いかつこの反応性希釈剤として上記す成分を用
いたことによって、硬化後の柔軟性に非常にすぐれたも
のとなり、低温下での伝送を員失の増加を大きく抑制す
ることができる。また、上記ａ、ｂ成分は硬化物の耐湿
特性にも好結果を与え、高湿下に長時間さらされたとき
の強度の低下を防ぐことができる。

一方、上記ａ、ｂ成分を一般の光重合開始剤系で硬化さ
せたときには硬化性に問題をきたすおそれがある。この
発明では、上記問題を克服するために、光重合開始剤と
して特に前記Ｃ成分を使用し、かつ硬化促進剤として前
記ｄ成分を使用したものであり、このｃ、ｄ成分を前記
ａ、ｂ成分に対して併用することにより、すぐれた硬化
性が得られ、短時間の硬化によって強度の低下がみられ
ない良好な樹脂被覆を行うことができる。

この発明において使用するａ成分としてのポリエーテル
系ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテ
トラメチレンエーテルグリコールなどの数平均分子量が
通常２００〜５０，０００程度のポリオキシアルキレン
グリコール１モルとジイソシアネート化合物２モルとの
付加反応生成物に、さらにヒドロキシアルキル（メタ）
アクリレートを２モル付加反応させることによって得る
ことができる。

上記の数平均分子量は、ポリスチレンを基準物質とした
ゲルパーミェーションクロマトグラフィーにより求めた
値である。以下、この明細書における「数平均分子量」
とは上記と同様の方法で求めた値を示すものとする。

上記ジイソシアネート化合物としては、たとえばイソホ
ロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネートなどが挙げられ、また上記ヒドロキシアル
キル（メタ）アクリレート化合物としては２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アジリレートなどが挙げられる。

この発明において使用するｂ成分としての長鎖脂肪族基
を含有する（メタ）アクリレート化合物には、分子骨格
中に長鎖アルキル基や長鎖ポリオキシアルキレン基など
の長鎖脂肪族基を有する常温で液状の（メタ）アクリレ
ートが広く包含される。このｂ成分としては分子量２０
０〜５，０００のものを用いるのが一般的である。代表
例として下記の一般式で表される化合物を挙げることが
できる。

イ）ＣＨｚ　＝ＣＲ＋　　　Ｃ００Ｒｚ〔式中、Ｒ１は
水素またはメチル基、Ｒ２はアルキル基、Ｒ３はアルキ
レン基である〕上記化合物における長鎖脂肪族基の炭素
数としては、７以上、好適には１０以上であり、上限と
しては通常１００までである。なお、前記一般式口の如
く、脂肪族基としてアルキル基とポリオキシアルキレン
基とを両方含む場合などにあっては、脂肪族基の合計炭
素数が上記範囲内にあればよい。

これらの（メタ）アクリレート化合物は、前述したとお
り、Ｃ成分の反応性希釈剤として作用する一方、硬化物
のガラス転移温度を低下させて低温下での柔軟性の維持
に役立つものである。この（メタ）アクリレート化合物
の使用量としては、前記Ｃ成分との合計量中２０〜７０
重量％、好適には３０〜５０重量％となるようにするの
がよい。

この発明において用いるＣ成分としてのベンゾフェノン
系光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、メチルオル
ソベンゾイルベンゾエート、４・４′−ビスジエチルア
ミノベンゾフェノンなどが挙げられる。その使用量は前
記Ｃ成分とｂ成分との合計量１００ｆｆｌ量部に対して
０．１〜１０重量部、好適には１〜５重量部とするのが
よい。

なお、一般の紫外線ないし電子線硬化型材料の光重合開
始剤としては、チオキサン系開始剤、ベンゾインエーテ
ル系開始剤、アセトフェノン系開始剤などが知られてい
るが、これらの開始剤ではこの発明の目的とするすぐれ
た硬化性は得られず、上記ベンゾフェノン系開始剤を用
いることによってはじめてこの発明の目的を達成しうる
ちのである。

この発明において用いるｄ成分としての脂肪族アミンは
、上記Ｃ成分の促進剤として有効に作用するものであり
、この脂肪族アミンの代わりにたとえば芳香族アミンな
どを用いると硬化性に劣り、やはりこの発明の目的を達
成することは不可能となる。脂肪族アミンとしては、モ
ノアミン、ポリアミンが使用でき一般に分子ｆｔ４０〜
３００程度のものが用いられる。

上記脂肪族アミンの具体例としては、ジメチルアミン、
ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ト
リエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ペン
タメチルジエチレントリアミンなどが挙げられる。使用
量は前記Ｃ成分とｂ成分との合計量１００重量部に対し
て０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部とする
のがよい。

この発明の光フアイバ用被覆材料は、以上のａ〜ｄ成分
を必須成分とし、これに必要に応じてシランカップリン
グ剤などの密着性付与剤や従来公知の各種添加剤を配合
してなるものであり、全体の粘度としては塗工作業性の
観点から１，０００〜１０．０００センチボイズ／２５
℃の範囲に調整されているのが望ましい。

この被覆材料を光ファイバに適用するに当たっては、紡
糸直後の光ファイバの表面に上記材料を硬化後の厚みが
１０〜２００μｍとなるように適宜の手段で塗工したの
ち、紫外線ないし電子線を照射して硬化させればよい。

得られる硬化層は柔軟性に非常にすぐれたものであり、
これを緩衝層とする場合はこの層上にさらにポリアミド
樹脂や一般の熱硬化型あるいは紫外線ないし電子線硬化
型材料を塗工硬化して耐摩耗性の良好な表面硬化層を形
成することができる。

以上のように、この発明によれば、紫外線ないし電子線
によって良好に硬化させることができ、しかも硬化物の
柔軟性にすぐれて低温下でも伝送を員失の増加の少ない
工業的有用な光フアイバ用被覆材料を提供することがで
きる。

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において部とあるは重量部を意味する
ものとする。

実施例１ 数平均分子量１，０００のポリテトラメチレンエーテル
グリコール１モルとイソホロンジイソシアネート２モル
との付加反応生成物に２−ヒドロキシエチルアクリレー
トを２モル付加反応させてなるポリエーテル系ウレタン
アクリレートオリゴマー５０部、東亜合成社製商品名ア
ロニツクスＭ１１３（前記一般式口で表される長鎖脂肪
族基を有するアクリレート；一般式口中のＲ，＝水素、
Ｒ２＝ノニル基、Ｒ８＝エチレン基、ｎ＝２５）５０部
、ベンゾフェノン５部およびジメチルエタノールアミン
３部を均一に混合して、この発明の光フアイバ用被覆材
料とした。この材料の粘度は５゜４００センチポイズ／
２５℃、紫外線硬化後のガラス転移温度は一４０℃であ
った。

実施例２ 数平均分子１２，０００のポリテトラメチレンエーテル
グリコール１モルとイソホロンジイソシアネート２モル
との付加反応生成物に２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト２モルを付加反応させてなるポリエーテル系ウレタン
アクリレートオリゴマー５０部、日本化薬社製商品名Ｔ
Ｃ１２０Ｓ（前記一般式ハで表される長鎖脂肪族基を有
するアクリレート；一般式ハ中のＲ，＝水素、Ｒ１−ペ
ンタメチレン基、ｎ＝２）５０部、ベンゾフェノン５部
およびジメチルエタノールアミン３部を均一に混合して
、この発明の光フアイバ用被覆材料とした。この材料の
粘度は８，４００センチポイズ／２５℃、紫外線硬化後
のガラス転移温度は一５０℃であった。

実施例３ 数平均分子ｆｉｌｌ、０００のポリプロピレングリコー
ル１モルとイソホロンジイソシアネート２モルとの付加
反応生成物に２−ヒドロキシプロピルアクリレート２モ
ルを付加反応させてなるポリエーテル系ウレタンアクリ
レートオリゴマー７０部、ラウリルメタクリレート３０
部、ベンゾフェノン５部およびテトラメチルエチレンジ
アミン３部を均一に混合して、この発明の光フアイバ用
被覆材料とした。この材料の粘度は？、ＯＱＯセンチポ
イズ／２５℃、紫外線硬化後のガラス転移温度は−４０
℃であった。

比較例 市販のポリエステルポリオール系ウレタンアクリレート
オリゴマー５０部に、アロニツクスＭ１１３　（前出の
長鎖脂肪族基を有するアクリレート）５０部、ベンゾフ
ェノン５部およびＮ−Ｎ−ジメチルアニリン３部を均一
に混合して、比較用の光フアイバ用被覆材料とした。こ
の材料の粘度は７．０００センチボイズ／２５℃、紫外
線硬化後のガラス転移温度は一１０℃であった。

上記実施例および比較例の材料を用いて、これを紡糸直
後の１２５μｍ厚の光ファイバの表面に５０μｍ厚に塗
布したのち、ＩＫＷの高圧水銀ランプを用いて紫外線を
照射して硬化させた。この硬化に当って実施例１〜３の
材料は、紫外線照射時の光ファイバの走行速度をＬｏｏ
ｍ／分以上としても硬化不足をきたすことなく機械的強
度にすぐれる樹脂被覆を行えたが、比較例の材料では上
記速度では硬化不充分で２０ｍ／分以下の走行速度にし
なければ完全な硬化を望めなかった。

また上記の如くして完全硬化させた光フアイバ被覆体は
、実施例１〜３では一２０℃でも伝送損失の増加は認め
られなかったが、比較例のものでは上記温度で伝送損失
の顕著な増加が認められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）ポリエーテル系ウレタン（メタ）アクリレー
   トオリゴマー、ｂ）長鎖脂肪族基を含有する（メタ）ア
   クリレート化合物、ｃ）ベンゾフェノン系光重合開始剤
   およびｄ）脂肪族アミンを含むことを特徴とする光学ガ
   ラスファイバ用被覆材料。