JPH0227296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は光伝送用ガラスフアイバーの製造方法
に関し、更に詳しくは光伝送用フアイバーの被覆
材による被覆方法に関する。 一般に石英などの光学ガラス材料を紡糸してつ
くる光伝送用ガラスフアイバーの素材は、光の伝
送損失が少なく可とう性が大きくてしかも軽量で
あるなどの数々の特徴を有する。近年、ガラスフ
アイバーの有するこれらの特徴が注目され、各種
の通信ケーブル、ビル内部の通信経路、自動車内
部の通信回路などに使用されてきている。 一般に光伝送用ガラスフアイバーは可とう性を
維持するためその径は通常200ミクロン以下であ
る。斯かるガラスフアイバーは水分の影響などに
より強度が経時的に低下することが知られてい
る。またガラスフアイバーの製造工程中にはその
表面に微細な傷が発生し易く、これらの傷により
機械的な強度が低下し、また大気中の水分を吸着
して傷がさらに水におかされて大きく成長し機械
的特性をさらに劣化させる傾向がある。このため
ガラスフアイバーをそのまま光伝送用媒体として
用いることは困難であり、周知のように各種の方
法で光伝送用ガラスフアイバーに被覆がほどこさ
れている。 光伝送ガラスフアイバーのコーテイングの方法
には加熱法（特開昭54−158942号、特開昭55−
140741号など）、紫外線硬化法など種々の被覆材
の硬化方法が検討されており、中でも光伝送ガラ
スフアイバーの生産性の観点から一次被覆材料と
して数々の利点を有する紫外線硬化性被覆材料が
有利であると言われている。例えばこの方法とし
ては特開昭54−42496号、特開昭55−42246号など
があげられる。光伝送用ガラスフアイバーの紡糸
は高周波加熱炉、抵抗加熱炉、酸水素炎、炭酸ガ
スレーザーなどの熱源を用いて行なわれる。特開
昭54−42496号に示されるように、ガラスフアイ
バーの塗装はフアイバーの紡糸直後に他の固形物
に触れる前に樹脂組成物を塗布し、巻取り機に達
するまでに焼付け乾燥させることにより行なわれ
る。完全に焼付け乾燥させるためには、紡糸炉か
ら巻取り機までの距離を長くとり、長尺の乾燥炉
を設置するか、あるいは非常に遅い線速で紡糸す
る必要があり、生産性を上げるためには非常に大
型の設備を必要とした。 また、光伝送フアイバーとしての精度をコント
ロールするためには紡糸に際し一定値以上の線速
が必要であり従つて高速で製造することが必要で
ある。この一つの方法として特開昭54−42496号
に於ては紫外線照射により被覆材を硬化する方法
が提案されている。 然しながら紫外線による光硬化性樹脂被覆材の
硬化はせいぜい100ｍ／分程度が限界となり、さ
らに生産性を上げようとすると設備が大きくな
り、ランニングコスト及びメインテナンスコスト
が大巾に上昇する。 本発明者らは上記した従来方法の難点を排除し
且つ紫外線硬化法に比べても生産性をさらに著し
く向上させた光伝送用ガラスフアイバーの被覆方
法を見出し本発明を完成するに至つた。 本発明は、光伝送用ガラスフアイバーの表面に
硬化被覆物のガラス転移温度が−20℃以下あるい
は70℃以上の電子線硬化性被覆組成物を塗装し、
50KeVないし500KeVの電子線を照射して該電子
線硬化性被覆組成物を硬化せしめることを特徴と
する光伝送用フアイバーの製造方法に関する。 本発明に於て、光伝送用ガラスフアイバーの被
覆材として、硬化後の被覆物のガラス転移温度が
−20℃以下あるいは70℃以上である電子線硬化性
被覆組成物を使用する。 斯かる電子線硬化性被覆組成物は不飽和ポリマ
ー及び又は不飽和オリゴマーにガラス転移温度調
整用モノマー及び必要に応じ添加剤を配合するこ
とにより得られる。 本発明に使用する不飽和ポリマーとは、電子線
の照射によつて架橋・重合しうる被膜形成性樹脂
を言い、飽和結合を骨格とし、表―１に例示する
がごとき官能基を有する基体樹脂に、該官能基と
付加あるいは縮合反応しうる基を有するビニル系
単量体（表―２に例示）を従来公知の反応方法に
よつて反応せしめた電子線のエネルギーにより重
合硬化可能な樹脂であつて、基体樹脂としては、
たとえばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、アミノ樹脂（たとえばメラミン樹脂）、
ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹
脂、シリコン樹脂、ジエン系樹脂等により選ばれ
た１種以上が挙げられる。これらの基体樹脂中に
含有される各種の官能基と反応させるべきビニル
系単量体中の官能基の一例は表―１に示すとおり
である。また、かかる官能基を有するビニル系単
量体の具体例は表―２に掲げたとおりである。 また、不飽和オリゴマーとしては、たとえば分
子量1000以下で２〜４個の重合性ビニル基を有す
る化合物があり、これらの具体例としてジアリル
フタレート、エチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート、ビス―（エチレングリコールフタ
レート）ジ（メタ）アクリレート、ビス―（ジエ
チレングリコールフタレート）ジ（メタ）アクリ
レート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）
アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、トリレンジイソシアネートと
（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル
との１：１（モル比）付加物とトリメチロールエ
タンあるいはトリメチロールプロパンとの付加反
応物、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アク
リレート、無水フタル酸、アジピン酸、コハク
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの多塩基酸と
アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロ
キシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、
メタクリル酸ヒドロキシプロピルとのモノ又はジ
エステル化物などがある。 斯かる不飽和ポリマー及びオリゴマーは、樹脂
1000ｇ当り0.5ないし５個のα，β―オレフイン
系不飽和結合を有することが望ましい。

【表】

【表】

【表】 上記の如き不飽和ポリマー又はオリゴマーに合
する不飽和モノマーとしては、アクリル酸および
そのエステル類、メタクリル酸およびそのエステ
ル類、芳香族ビニル単量体、酢酸ビニル、ビニル
エーテルなどが用いられる。その代表例としてア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル
ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸デシ
ル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸カルビトー
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、
メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メ
タクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ラウリ
ル、メタクリル酸カービトール、アクリル酸ヒド
ロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、
メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒ
ドロキシプロピル；エチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキ
レンオキサイドとアクリル酸ヒドロキシエチル、
アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒ
ドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピ
ルとのエーテル化物；アクリル酸、メタクリル
酸；スチレン、ビニルトルエン；などが挙げられ
る。 本発明に係る電子線硬化性被覆組成物は、上記
の如き不飽和ポリマー及び又は不飽和オリゴマー
と不飽和モノマーを組合せ所望のガラス転移温度
を有するように適宜配合することによつて得られ
る。−20℃以下のガラス転移温度を与えるポリマ
ーとしてはポリブタジエン系、アクリル系、ウレ
タン系、変性ポリエステル系から通常選択され、
他方、70℃以上のガラス転移温度を与えるポリマ
ーとしてはアクリル系、ポリエステル系、エポキ
シ系、シリコン系などから一般に選択される。ま
た、２官能、３官能又は４官能の不飽和オリゴマ
ーを配合することにより架橋密度を大きくし、ガ
ラス転移温度を上げる効果が得られる。 本発明に用いる電子線硬化性被覆組成物には、
上記の必須成分の他に所望により通常塗料に使用
される顔料、染料、充てん剤等の添加剤を配合す
ることができる。 上記の如き不飽和ポリマー及び又は不飽和オリ
ゴマーに不飽和モノマーを配合しさらに所望によ
り添加剤を配合して硬化後のガラス転移温度が70
℃以上又は−20℃以下である電子線硬化性被覆組
成物を容易に得ることができる。斯くして得られ
た被覆組成物を光伝送用ガラスフアイバーに塗
付、硬化して光伝送フアイバーを製造するには例
えば第１図ないし第３図に示す如き製造装置を用
いる。これらの図に於て、１，７及び１４は高周
波加熱紡糸炉、２，８，１５は紡糸したガラスフ
アイバー、３，９及び１６は電子線硬化性被覆組
成物の塗装装置、４，１０及び１７は電子線照射
装置、１１は後加熱装置、１８は紫外線照射装
置、５，１２及び１９はガイドロール及び６，１
３及び２０は巻取機を示す。 紡糸したガラスフアイバーの表面に電子線被覆
組成物を塗装するに当り、硬化後の被覆物のガラ
ス転移温度が−20℃以下である被覆組成物の塗装
膜厚は通常10〜200ミクロンとし、一方、ガラス
転移温度が70℃以上の場合には通常５〜50ミクロ
ンとすることが有利である。前者の場合に、膜厚
が10ミクロンより小さいと被膜の耐水性劣化が速
くなり又200ミクロンを超えると電子線の透過力
が劣つてくる。又後者の場合、膜厚が５ミクロン
より小さいと耐水性が劣り又50ミクロンを超える
と被膜の可撓性が劣つてくる。 光伝送フアイバーは通常使用される温度範囲に
於て被覆物の比容積が実質的に変化しないことが
必要であり、比容積が変化すると光伝送フアイバ
ーがマイクロペンデイングを起して光の伝導ロス
を増大させる結果となる。しかるに、本発明によ
り硬化被覆物のガラス転移温度が−20℃以下又は
70℃以上である電子線硬化性被覆組成物を塗装し
た光伝送フアイバーに於ては通常の使用温度範囲
に於ける被覆物の比容積変化は実質的になく従つ
て上記の如き欠陥は全く生じない。 電子線硬化性被覆組成物を塗装した後の電子線
照射に使用する電子線発生源の加速器としてはコ
ツククロフト型、コツククロフトワルトン型、バ
ン・デ・グラーフ型、共振変圧器型、変圧器型、
絶縁コア変圧器型、ダイナミトロン型、リニアー
フイラメント型、高周波型などがある。本発明に
よる電子線硬化性被覆組成物を硬化・乾燥せしめ
る電子線エネルギーは50KeV〜500KeV、好まし
くは100KeV〜300KeVの範囲が適当である。照
射線量は0.2Mrad〜15Mradが適し、1Mrad〜
5Mradが好ましい。照射線量が0.2Mradより少な
い場合には被覆物の硬化が完全ではなく十分な塗
膜の性能が得られない。また照射線量が15Mrad
を超えるとガラスフアイバーにも影響を及ぼし機
械的な強度の劣化をもたらすおそれがある。 電子線を巾広い物に照射する場合には電子線を
均一な巾に拡げる必要があり、この方法に通常ス
キヤンニング方式とリニアフイラメント方式（米
国特許第4246297号）の代表的な方法がある。い
ずれの方法でも被覆物の硬化のために巾が約１ｍ
程度のものが既に実用化されている。光伝送用ガ
ラスフアイバーは素材自身が非常に細いもの
（200ミクロン以下）であるので電子線照射の巾方
向の長さは数センチないし数十センチで十分であ
る。リニアフイラメーントタイプであればフイラ
メントと平行方向に電子線硬化被覆組成物塗装フ
アイバーを動かして電子線を照射すればより効果
的に高速のラインスピードが得られ生産性も大巾
に向上する。 電子線による硬化は瞬間的に起るので、塗膜に
応力がかかり易い場合もあり、このような場合第
２図に示した製造方法により後加熱すると応力が
緩和される。後加熱の条件は特に限定的ではな
く、応力緩和の程度に応じて適宜設定すればよ
く、実用的には200〜300℃程度の温度で0.5〜５
粉程度の加熱が行なわれる。またガラスに多量の
電子線を照射すると着色が起る場合がある。この
ような場合第２図及び第３図に示した製造方法に
より熱エネルギー、光エネルギーを与えると一般
に着色は解消される。 本発明の方法によれば電子線による硬化乾燥ス
ピードは電子線照射部の長さ約１ｍに於て150
ｍ／分〜900ｍ／分の速度が得られ、生産性は顕
著に向上し、又得られた被覆物は耐水性、容積安
定性等が極めて良く、すぐれた特性の光伝送ガラ
スフアイバーが得られる。 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。なお「部」は重量部を意味するものとする。 実施例 １ アクリル化ポリブタジエン（重合度1000）100
部、２エチルヘキシルアクリレート20部、シリコ
ン系添加剤0.1部からなるコーテイング剤を母材
を約2000℃で加熱して200ｍ／分のスピードで線
引きしたガラスフアイバー（径120μ）に被覆物
が50μとなるように塗布した。その後スキヤンニ
ング型電子線加速器により、電子線エネルギー
300KeV、電子線電流30ｍＡの条件でスキヤンニ
ングの方向と平行な方向に被塗物を200ｍ／分の
スピードで電子線を照射した。スキヤンニングの
巾は60cmで電子ビームの巾は約３cmであつた。得
られた被覆物のガラス転移温度は−48℃であつ
た。塗装被覆された光フアイバーの膜厚は50μ
で、その平均破断強度は400Kg／mm²であつた。こ
の被覆された光フアイバーを常温で30日水に浸せ
きし、その後の破断強度は380Kg／mm²であつた。 実施例 ２ ｎ―ブチルアクリレート60部、エチルアクリレ
ート35部、グリシジルアクリレート５部を常温に
より共重合させ、さらにアクリル酸10部を付加さ
せて分子量8000の不飽和アクリル樹脂を得た。こ
の樹脂100部にアロニツクスＭ―113（東亜合成社
製４―ノニルフエノキシポリエトキシアクリレー
トの商品名）20部、トリメチロールプロパントリ
アクリレート２部を添加配合して電子線硬化型コ
ーテイング剤を得た。 2000℃に加熱して線引きした石英タイプのガラ
スフアイバー（径100μ）に上記コーテイング剤
を100μとなるように塗布し、スキヤンニングタ
イプの電子線加速器により、電子線エネルギー
260KeV、電子線電流40ｍＡ、スキヤンニング巾
90cmでスキヤンニング巾方向と平行な方向に塗装
被覆物を300ｍ／分のスピードで不活性気体雰囲
気中電子線照射を行なつた。 この後、200℃の雰囲気中に２秒間この塗装被
覆したガラスフアイバーをさらした。この被覆硬
化物のガラス転移温度は−25℃であつた。 被覆されたガラスフアイバーの耐水性、耐沸と
う水性は良好であつた。 実施例 ３ ポリエーテルウレタンアクリレート樹脂（分子
量2000末端不飽和アクリレート基２個／分子）
100部にカービトールアクリレート10部、ヘキサ
ンジオールジアクリレート２部、シリコン系添加
剤Ｌ―7001（日本ユニカー株式会社製）１部から
なる電子線硬化性被覆剤を得た。 母体を2000℃に加熱して線引きして得られたガ
ラスフアイバー（径90μ）に上記コーテイング剤
を厚さ20μとなるように塗布し、リニアーフイラ
メント型の電子線加速器により、フイラメントと
平行方向に塗装物を流して不活性気体雰囲気中電
子線を照射した。リニアーフイラメント平行方向
の電子線の照射巾は60cmで電子線エネルギーは
200KeV、電子線電流は250ｍＡであつた。この
ときの電子線の照射スピードは250ｍ／分であつ
た。この後280℃のふんい気で１秒アフターヒー
トした。この硬化被覆物のガラス転移温度は−30
℃で、得られたガラスフアイバーの強度、耐水性
は良好であつた。 実施例 ４ 不飽和アクリル樹脂（2EHA，iBA，HEMA
共重合体にウレタン反応によりHEAを導入し、
不飽和基を導入したもの）（分子量3000，分子量
1000当りの２重結合量1.5個）100部、トーレチオ
コールLP―３（東レチオコール社製ポリサルフア
イドポリマー、商品名）20部、アロニツクス5500
（東亜合成社品）10部、反応性希釈剤QM672
（Rohm＆Haas社品）５部、添加剤
（BYK301BYK Mallinckradt社製）0.5部からな
る電子線硬化性被覆物を得た。 石英ガラスを主体とする母体を2000℃に加熱
し、ガラスフアイバーを紡糸し、その直後に上記
塗料を50μとなるように塗布しリニアーフイラメ
ント型の電子線加速器によりフイラメントと平行
の方向に向かつて電子線照射スピード400ｍ／分
で電子線を照射した。 この後20KWの紫外線ランプに0.5秒照射した。
この硬化被覆物のガラス転移温度は−29℃であつ
た。 被覆されたガラスフアイバーの破断強度、耐水
性は良好であつた。 実施例 ５ エポキシアクリレート樹脂（分子量600）100
部、ヘキサンジオールジアクリレート20部、トリ
メチロールプロパントリアクリレート５部、シリ
コン添加剤１部からなる電子線硬化塗料を得た。 石英ガラスを主成分とするガラスフアイバーの
紡糸直後に（径100μ）上記被覆物を30μとなるよ
うに塗装し、リニアーフイラメント型の電子線加
速器により、電子線を照射スピード500ｍ／分で
照射した。 得られた被覆物のガラス転移温度は82℃であ
り、得られたガラスフアイバーの破断強度、耐水
性は良好であつた。 実施例 ６ ウレタンアクリレート樹脂（分子量700）100
部、ペンタエリスリトールトリアクリレート20
部、ネオペンチルグリコールジアクリレート20
部、添加剤１部からなる電子線硬化性塗料を得
た。 母材を2000℃に加熱して石英ガラスを主成分と
するガラスフアイバーを紡糸し、その直後に上記
塗料を50μとなるように塗布し、スキヤンニング
タイプの電子線加速器により照射スピード250
ｍ／分で２回電子線を照射した。 その後300℃のふん囲気に１秒さらし被覆され
たガラスフアイバーを得た。この被覆物のガラス
転移温度は105℃であつた。 得られたガラスフアイバーの耐水性、破断強度
は良好であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明に
使用する光伝送ガラスフアイバーの製造装置の概
略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光伝送用ガラスフアイバーの表面に硬化被覆
   物のガラス転移温度が−20℃以下あるいは70℃以
   上の電子線硬化性被覆組成物を塗装し、50KeV
   ないし500KeVの電子線を照射して該電子線硬化
   性被覆組成物を硬化せしめることを特徴とする光
   伝送用フアイバーの製造方法。