JPH0769685A - 水素シルセスキオキサンの光学繊維皮膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 改善された水蒸気抵抗性を持ち、損傷なく取
り扱いうる、被覆された繊維を提供する。 【構成】 光学繊維に保護皮膜を形成する方法を提供す
る。この方法は前記繊維を水素シルセスキオキサン樹脂
で被覆し、次いでこの皮膜のゲル化を起こさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素シルセスキオキサ
ン樹脂を用いて光学繊維を保護する方法に関し、また、
これらの皮膜をその上に被覆して得られる繊維に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光学繊
維は、一般に、望みのガラスの溶融したプレフォームか
ら引き出し、巻き取りドラムに巻き取ることを含む。製
造の後の段階で、保護繊維被着体が、一般に被覆され
る。しかしながら、しばしば、この繊維は巻き取り、取
扱い、輸送等により被着の前に損傷される。例えば、し
ばしば前記繊維が巻き取りスプール上に巻かれるとき、
摩擦力及び磨耗がこの繊維に機械的損傷を引き起こす。

【０００３】この損傷を防ぐために、多数の材料が試さ
れた。例えば、エポキサイド、ウレタン、アクリレー
ト、ポリエステル、フッ素樹脂及びシリコーンが、巻き
取りの前に新しい繊維に塗られた。しかしながら、その
ような材料は、しばしば加工が難しく（例えば、被着の
前に剥げる）、しばしば有効でなかった。

【０００４】水素シルセスキオキサン樹脂を電子装置の
保護のために使用することはＵＳ−Ａ４７５６９７７に
おいて公知である。そこには、電子装置上に皮膜を形成
する方法が記載されており、この方法は、水素シルセス
キオキサンを溶媒に希釈し、この溶液を基体に塗り、溶
媒を蒸発させ、この被覆された基体を１５０〜１０００
℃に加熱することを含む。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明は
光学繊維上に保護コロイドを形成するために、水素シル
セスキオキサンを使用する方法を開示するものである。

【０００６】本発明は、光学繊維を保護する方法を提供
する。この方法は、前記繊維を水素シルセスキオキサン
樹脂を含む組成物で被覆し、その後この樹脂をゲル化さ
せるものである。望むならば、この被覆された繊維を十
分に加熱し、この樹脂をシリカ含有皮膜に転化すること
もできる。

【０００７】水素シルセスキオキサンは、光学繊維上に
保護皮膜として塗るのに用いることができるという予想
されなかった発見に、本発明は基づいている。この皮膜
は、この繊維上で単にゲル化することができ、こうして
被着の前に溶剤で容易に除去できる。これに代えて、こ
の皮膜を焼き付けて表面に残し、被着体の一部とするこ
ともできる。

【０００８】本発明に用いられる光学繊維の如何は、重
要でなく、公知の殆ど何でも機能する。そのような繊維
の例としては、高シリカガラス、並びにシリカと組み合
わせた酸化ホウ素、２酸化ゲルマニウム及び／又は六酸
化燐のような多成分ガラスを含む。

【０００９】これら繊維の製造方法も、この技術分野で
公知である。例えば、それらは望みのガラスのプレフォ
ームを溶融紡糸し、その後この繊維を巻き取りドラム上
に引き取ることができる。しかしながら、これに代わる
方法として、化学蒸着法も用いうる。これらの方法や他
の方法は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐ
ｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ， Ｖｏｌｕｍｅ１０， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｊ
ｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， １９８０に記載
されている。

【００１０】本発明方法によれば、光学繊維に水素シル
セスキオキサン樹脂を被覆し、その後ゲル化し、任意に
そのまま焼き付ける。

【００１１】本発明に使用される水素シルセスキオキサ
ン樹脂（Ｈ−樹脂）は、完全に縮合されていてもよい
し、部分的に加水分解され及び／又は縮合されていても
よい種々のヒドリドシロキサン樹脂（ＨＳｉＯ_3/2 ）を
含みうる。この式には表れていないが、これら樹脂の種
々の単位は、それらの形成及び取扱いに含まれる種々の
ファクターに起因してＳｉ−Ｈ結合を持たないか、又は
１より多いＳｉ−Ｈ結合を持ちうる。充分に縮合したＨ
−樹脂は、ＵＳ−Ａ３６１５２７２によって形成される
ものである。このポリマー材料は、式（ＨＳｉＯ_3/2 ）
_n （ここにｎは概して８〜１０００である）で示される
単位を持っている。この樹脂は、数平均分子量８００〜
２９００、重量平均分子量８０００〜２８０００（ポリ
ジメチルシロキサンを校正標準として用いてＧＰＣ分析
により得られた）を持つ。

【００１２】完全に縮合されていないＨ−樹脂（式ＨＳ
ｉ（ＯＨ）_x Ｏ_(3-x)/2 で示される単位を含むポリマ
ー）の例としては、ＵＳ−Ａ５０１０１５９に示された
もの、及びＵＳ−Ａ４９９９３９７に示されたものがあ
る。第１の特許は、アリールスルフォン酸水和物加水分
解媒体中におけるヒドリドシランを加水分解して樹脂を
形成し、次いでこれを中和剤と接触させることを含む方
法を記載している。第２の特許（４９９９３９７）は、
非硫黄含有極性有機溶媒中で、水又はＨＣｌ及び金属酸
化物の添加によりトリクロロシランを加水分解すること
を含む方法を特許請求している。ここにおける金属酸化
物はＨＣｌ脱除剤として作用し、これによって、連続的
水源として働いている。

【００１３】完全に加水分解も縮合もされていないＨ−
樹脂の例は、式ＨＳｉ（ＯＨ）_x （ＯＲａ）_y Ｏ_z/2 で
示される単位を有するものである。各Ｒは独立に有機基
であり、酸素原子を通じてケイ素に結合したときは、加
水分解性の置換基を形成し、ｘ＝０〜２、ｙ＝０〜２、
ｚ＝１〜３、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、ポリマーの全単位
を通してのｙの平均値は０よりも大きい。Ｒの例として
は、炭素原子数１〜６のアルキル、例えばメチル、エチ
ル、及びプロピル；アリール、例えばフェニル；並びに
アルケニル、例えばビニルを挙げることができる。これ
らの樹脂は、酸性化された酸素含有極性有機溶媒中でヒ
ドロカルボノキシヒドリドシランを水で加水分解するこ
とを含む方法により形成されうる。

【００１４】水素シルセスキオキサンのシリカへの転化
の速度及び程度を増すために水素シルセスキオキサン
に、白金、ロジウム、又は銅の触媒を加えることもでき
る。この溶液中に可溶化されうる白金、ロジウム、又は
銅の触媒はなんでも用いうる。例えば、白金アセチルア
セトネートのような有機白金化合物又はロジウム触媒Ｒ
ｈＣｌ₃ 〔Ｓ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₃ ）₂ 〕₃ は、
ダウコーニング社（米国）から入手可能である。上記触
媒は、概して樹脂の重量を基準として白金又はロジウム
５〜５００ppm の量を、溶液に加える。

【００１５】光学繊維を被覆するために、本発明ではＨ
−樹脂が用いられる。Ｈ−樹脂は、実用的な形態のどん
なものでも用いうるが、適当な溶媒中にＨ−樹脂を含む
溶液を用いるのが好ましい。この溶液のアプローチが採
用されるならば、この溶液は、一般に単にＨ−樹脂を単
一の溶媒又は溶媒混合物中に溶解し又は懸濁することに
よって形成される。溶解を助けるために、種々の促進手
段、例えば攪拌、及び／又は熱を用いることができる。
この方法に用いうる溶媒としては、アルコール、例えば
エチルアルコール及びイソプロピルアルコール；芳香族
炭化水素、例えばベンゼン及びトルエン；アルカン、例
えばｎ−ヘプタン及びドデカン；ケトン；環状ジメチル
ポリシロキサン；エステル；並びにグリコールエーテル
が例示できる。全ての溶媒は上記材料を低固形分にまで
溶解する（０．１〜５０ｗｔ％溶液）に充分な量で存在
する。

【００１６】本発明方法によれば、前記光学繊維は上記
溶液で被覆される。スピンコーチング、スプレーコーチ
ング、浸漬被覆、又は流れ被覆は、全てここで機能す
る。更に、被覆はＵＳ−Ａ５１６５９５５に記載されて
いるように蒸着法によっても行いうる。

【００１７】次いで、前記溶媒を蒸発させ、これによっ
て前記シロキサンベースの材料をゲル化させ、保護皮膜
を形成する。適当な蒸発手段は全て、例えば、周囲環境
にさらすことにより乾燥すること、又は真空をかけるこ
とは、これを使用することができる。

【００１８】上述の方法は、第１に溶液使用のアプロー
チに焦点をあてているが、当業者は他の均等な繊維の被
覆手段（例えば、溶融被覆）も機能することを認めるで
あろう。

【００１９】得られたゲル化された皮膜は、繊維被着を
おこなうような時まで繊維上に放置される。次いで、こ
のゲル化された皮膜を単純な溶媒により除くことができ
る。その例としては、アルコール、芳香族炭化水素、ア
ルカン、ケトン、環状ジメチルポリシロキサン、エステ
ル、及びグリコールエステルがある。望むならば、この
繊維はフッ化水素のような強酸により清浄にし、痕跡の
汚染も、潜在的な汚染も全て除きうる。

【００２０】しかしながら、これに代えて、このゲル化
した材料は、加熱して、被着体の一部を形成するシリカ
含有セラミックに転化してもよい。特に、Ｈ−樹脂の屈
折率はシリカ繊維の屈折率よりも小さいので（１．４対
１．４６）これは有利であろう。

【００２１】この皮膜を加熱するのであれば、５０〜１
０００℃の範囲の温度が一般に用いられる。しかしなが
ら、正確な温度は、熱分解雰囲気及び望みの皮膜のよう
なファクターに依存するであろう。加熱は、一般に望み
の皮膜を形成するに充分な時間行われ、この時間は一般
に６時間までであり、２時間が好ましい。

【００２２】上記加熱は、減圧ないし加圧の有効などん
な気圧下であってもその気圧下に、酸化性又は非酸化性
のガス状雰囲気、例えば空気、Ｏ₂ 、不活性ガス（Ｎ₂
等）、アンモニア、アミン、水蒸気、Ｎ₂ Ｏ、水素又は
炭化水素の下で行いうる。

【００２３】熱対流炉、急速熱加工（ｒａｐｉｄ ｔｈ
ｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ホットプレート
又は輻射もしくはマイクロ波エネルギーは、一般にここ
では機能する。更に、加熱の速度は重要でないが、でき
るだけ早く加熱するのが好ましい。

【００２４】これら方法で被覆された繊維は、この繊維
に有害でありうる水蒸気のような不純物に抵抗性を示
す。更に、被覆された繊維は、機械的損傷を受けにく
い。

【００２５】例えば、溶液中のＨ−樹脂の濃度を変える
こと、溶媒を変えること、浸漬速度又は温度を変えるこ
とにより、広範な種類の皮膜を塗ることができる点で
も、本発明は有利である。

【００２６】

【実施例】当業者が本発明をよりよく理解できるよう
に、以下の例を示す。

【００２７】（例１）水素シルセスキオキサン樹脂（Ｃ
ｏｌｌｉｎｓ 等のＵＳ−Ａ３６１５２７２の方法によ
り作った）をオクタメチルテトラシクロシロキサン中に
１０ｗｔ％に希釈した。直径２mmの石英棒をこの溶液に
浸漬し、６００℃で酸素中、３時間焼成した。この棒を
室温に冷却させた。

【００２８】この棒をＳＥＭで調べると、均一なシリカ
皮膜がこの棒に被覆されていた。最終皮膜は、厚さ１μ
m であった。この材料の予想される収縮を考慮して、
「沈積されたままの」皮膜は、ほぼ厚さ１．１μm であ
ると評価された。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学繊維を水素シルセスキオキサン樹脂
   を含む組成物で被覆し、この水素シルセスキオキサン樹
   脂のゲル化を行うことを含む、光学繊維上に皮膜を形成
   する方法。
2. 【請求項２】 ゲル化した水素シルセスキオキサン樹脂
   の皮膜を有する繊維を、前記水素シルセスキオキサン樹
   脂がシリカを含有する材料に転化するに十分な温度に加
   熱する、請求項１の方法。
3. 【請求項３】 空気、Ｏ₂ 、不活性ガス、アンモニア、
   アミン、水蒸気、及びＮ₂ Ｏから選ばれる雰囲気中で６
   時間まで、５０〜１０００℃の温度に前記被覆された繊
   維を加熱する請求項２の方法。