JPS61222946A - 光学ガラスフアイバ用被覆材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 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
めの材料に関する。

〔従来の技術〕

光伝送用媒体として使用される゛光学ガラスファイバ（
以下、単に光ファイバと称する）は、通常その直径が２
００μｍ以下であり、また材質的に脆いため、その製造
中またはケーブル化の工程や保管中に表面に傷が発生し
やすく、この傷が応力集中源になり、外部から応力が加
わった場合に容易に光ファイバが破断する欠点を有する
。

この理由で、光ファイバをそのまま光伝送用媒体として
使用す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。

このような樹脂被覆材料としては、たとえばシリコーン
樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化型樹脂
を用いたものや、エポキシアクリレート、ウレタンアク
リレート、ポリエステルアクリレートなどの紫外線硬化
型樹脂を用いたものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記の熱硬化型材料では、硬化乾燥に長時間
を要するため光ファイバの生産性に劣るほか、硬化不足
に起因して皮膜と光ファイバとの密着性が損なわれ、長
期信頼性に欠けるきらいがある。また、上記の紫外線硬
化型材料では、比較的良好な硬化性を示すものの、なお
満足できるものとはいえず、しかもこの種の材料は一般
に硬化物の伸びや強靭性に劣り、これが光ファイバの信
頼性を低下させる原因となっている。

したがって、この発明は、上記従来の問題点を解決して
、硬化性にすぐれて光ファイバの生産性の向上を図れ、
しかも硬化物の伸びや強靭性が良好で光ファイバの信頼
性の向上に寄与する工業的に有用な光フアイバ用被覆材
料を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、分子主鎖が特定分子量のポリカーボネートか
ら構成された（メタ）アクリロイル基含有オリゴマーを
この種材料の主材として用いたときには、これを光フア
イバ表面に塗布したのち加熱あるいは紫外線や電子線を
照射することにより速やかに硬化でき、しかもこの硬化
物は伸びや強靭性に非常にすぐれたものとなって光ファ
イバの長期信頼性の向上に大きく寄与するものであるこ
とを知り、この発明をなすに至った。

すなわち、この発明は、ａ）分子両末端に水酸基を存す
る数平均分子量が５００以上のポリカーボネートに上記
水酸基を介して（メタ）アクリロイル基を導入してなる
（メタ）アクリロイル基含有オリゴマー、ｂ）上記ａ成
分の反応性希釈剤としての作用を少なくとも有する１分
子中に重合性炭素−炭素二重結合が１個以上含まれた常
温で低粘度液状の化合物およびＣ）重合開始剤を含むこ
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）アクリロイル基と
はアクリロイル基および／またはメタクリロイル基を、
（メタ）アクリレートとはアクリレートおよび／または
メタクリレートを、（メタ）アクリル酸とはアクリル酸
および／またはメタクリル酸を、それぞれ意味するもの
である。

また、この明細書において記述される数平均分子量とは
、ポリスチレンを基準としたゲルパーミェーションクロ
マトグラフィー（Ｇ　Ｐ　Ｃ）により測定される値を、
また粘度はブルックフィールド粘度計により測定される
値を、それぞれ意味するものとする。

〔発明の構成・作用〕

この発明において使用するａ成分としての（メタ）アク
リロイル基含有オリゴマーは、分子両末端に水酸基を有
する数平均分子量が５００以上のポリカーボネートに上
記水酸基を介して（メタ）アクリロイル基を導入してな
るものであり、上記（メタ）アクリロイル基が熱、紫外
線、電子線に対して活性なために、これらエネルギーに
よって容易に硬化し、かつ硬化物が良好な伸びと強靭性
を示して、また耐湿熱性にすぐれる硬化物を付与して光
フアイバ用被覆材料としてのすぐれた性能を発揮する。

このようなオリゴマーを得るための上記のポリカーボネ
ートとは、ジオールと炭酸とのポリエステル、つまり←
０−Ｒ−０−Ｃｏ→Ｉ、（Ｒ＝ニジオール基）にて表さ
れるポリ炭酸エステルであって、ジオールの過剰使用に
よって分子末端に水酸基を導入させたものである。上記
ジオールとしては、脂肪族系のグリコール類や芳香族系
のフェノール類が用いられるが、その中でも硬化物の伸
び２強靭性さらには耐湿熱性の向上に特に寄与するグリ
コール類が好ましい。代表的な市販品としては、ジオー
ルとしてヘキサメチレングリコールを用いたポリへキサ
メチレンカーボネート（バイエル社製の商品名デイスモ
フエン２０２０Ｅ）がある。

上記ポリカーボネートの分子量としては、数平均分子量
が５００以上で、通常７００〜５，０００゜好適には１
，０００〜３，０００であるのがよい。５００未満とな
ると、この発明の目的とする硬化物の伸びや強靭性の向
上を図る上でまた耐湿熱性の面で好結果が得られなくな
る。

このような末端水酸基含有のポリカーボネートに（メタ
）アクリロイル基を導入する手段は任意であり、たとえ
ば上記ポリカーボネートに含まれる水酸基に（メタ）ア
クリル酸を直接反応させる方法や、上記水酸基にまずジ
イソシアネート化合物を反応させるとともに、その末端
イソシアネート基にヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レートを反応させる方法などがある。

これらの中でも、ジイソシアネート化合物とヒドロキシ
アルキル（メタ）アクリレートとを反応原料とする後者
の方法は、反応性の面で、また分子鎖長を長くできるこ
とによって硬化物の伸びや強靭性さらには耐湿熱性によ
り好結果が得られるため、特に好ましい方法である。

この方法に用いるジイソシアネート化合物とは、分子量
が１７０〜１，０００程度のものであり、具体的には、
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、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、ビス（インシアネートメチル）シクロ
ヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、
１・６−ヘキサンジイソシアネートなとが挙げられる。

また、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとして
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）アクリレートなどが好まし
く用いられる。

この発明に係る被覆材料は、上記のようにして得られる
Ｃ成分としての（メタ）アクリロイル基含有オリゴマー
に、ｂ成分として、上記Ｃ成分の反応性希釈剤として少
なくとも作用する１分子中に重合性炭素−炭素二重結合
が１個以上含まれた常温で低粘度液状の化合物を配合し
、さらにＣ成分としての重合開始剤を加えることにより
、得ることができる。

上記のｂ成分は、上記の（メタ）アクリロイル基含有オ
リゴマーが通常室温で固形あるいは高粘度であるため、
被覆材料としての粘度を調整して光フアイバ被覆時の作
業性を良くするために用いられるが、同時に硬化被膜の
柔軟性や硬さを調整するためにも有効な成分として作用
する。すなわち、このｂ成分の種類、量を選択すること
により、この発明の被覆材料を非常に柔軟な内層用材料
として、また比較的硬くて耐衝撃性にすぐれる外層用材
料としても応用することができる。

一般に、光ファイバはこれに直接硬い被覆層を設けた場
合、この層によって損傷を受けやす（、このため通常は
柔らかい内層材料を塗布したのちに、耐衝撃性のある外
層材料を塗布しているのが普通である。したがって、上
記の如く、ｂ成分の種類によって、内層用としても、外
層用としても応用しうろこの発明の被覆材料によれば、
この材料とともに他種材料をあえて選択併用しなくとも
、光ファイバの被覆保護という目的を達成でき、この場
合にこの種材料の良好な伸び特性と強靭性さらに耐湿熱
性により、光ファイバの信頼性向上に好ましい結果が得
られるものである。

かかるｂ成分としては、分子内に重合性炭素−炭素二重
結合を１個以上、好ましくは１〜３個有する常温で低粘
度液状の化合物が用いられるが、上記の低粘度液状とは
その粘度が２〜２．０００センチポイズ／２５℃程度の
範囲にあることをいう。

この化合物は一種に限らず、二種以上を併用できるが、
併用する場合混合物としての性状が上記の如くなればよ
い。したがって、その一種が常温で固形ないし高粘度を
有するものであってもよい。

このｂ成分の分子量としては、通常１５０〜５，０００
程度である。

上記す成分の具体例としては、重合性炭素−炭素二重結
合として（メタ）アクリロイル基を有する、たとえば２
−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、テトラヒドロ
フルフリルアルコールカプロラクトン付加物の（メタ）
アクリレート、ノニルフェノールエチレンオキサイド付
加物の（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール
ジ（メタ）アジリレート、ポリプロピレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ビスフェノールジエチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、水添ビスフェノールト
リエチレングリコールジ（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、ペンタ
エリスリトールトリ　（メタ）アクリレート、ビスフェ
ノールジグリシジルエーテルから合成したエポキシ（メ
タ）アクリレ−トなどのモノないしポリ　（メタ）アク
リレートなどが挙げられる。

また、上記す成分としてはジアリルアジペート、ジアリ
ルフタレート、トリアリルトリメリテート、トリアリル
イソシアヌレートなどのアリルエステル、スチレン、ビ
ニルアセテート、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−Ｎ−ジメ
チルアクリルアミド、Ｎ・Ｎ−ジメチルアミノプロピル
アクリルアミド、Ｎ・Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリ
レートなどのビニル化合物も使用できる。

上記す成分の使用量は、前記のＣ成分との合計量中、ｂ
成分が通常４０〜８５重量％、好ましくは５０〜８０重
量％となるようにするのがよい。

ｂ成分が少なすぎると被覆作業性が低下したり前記皮膜
特性の改質目的を達成できないため、また多すぎると硬
化性や硬化被膜の柔軟性などが低下するため、いずれも
好ましくない。

この発明においてＣ成分として用いられる重合開始剤と
しては、被覆材料を紫外線の照射によって迅速に硬化さ
せうる光重合開始剤が好ましく、この光重合開始剤とし
ては、一般に紫外線硬化型塗料の開始剤、増感剤として
用いられている各種のものが使用できる。たとえばベン
ゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチル
エーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイ
ンイソブチルエーテル、２−メチルベンゾイン、ベンゾ
フェノン、ミヒラーズケトン、ベンジル、ベンジルジメ
チルケタール、ベンジルジエチルケタール、アントラキ
ノン、メチルアントラキノン、２・２−ジェトキシアセ
トフェノン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロ
ピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、アン
トラセン、１・ｌ−ジクロロアセトフェノン、メチルオ
ルソベンゾイルベンゾエートなど、またこれらとアミン
類などの少量の増感助剤と併用したものなどを挙げるこ
とができる。

また、上記重合開始剤としては熱重合開始剤の使用も可
能であり、その具体例としては、三級ブチルパーオクト
エートや三級ブチルパーピバレートなどのパーエステル
、ビス−（４−三級ブチルシクロヘキシル）−バーオキ
シジカルボネートなどの如き過炭酸エステル、ベンゾイ
ルパーオキシドの如きジアシルパーオキシド、ジー三級
ブチルパーオキシドやジクミルパーオキシドの如きジア
ルキルパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、
メチルエチルケトンパーオキシド、クメンヒドロパーオ
キシドなどのヒドロパーオキシド、およびこれらと２−
エチルヘキサン酸やナフテン酸のコバル１−−ｎ塩の如
き金属促進剤との組合せなどの過酸化物系重合開始剤が
挙げられ、その他アゾ化合物なども使用できる。

これら重合開始剤の添加量としては前記のＣ成分とｂ成
分との合計量１００重量部に対して通常１〜１０重量部
程度、好適には１〜５重量部である。この量が少なすぎ
ると硬化性を満足できず、また所定量を超えて用いても
それ以上の硬化速度の向上は望めない。

この発明の光フアイバ用被覆材料は、以上のＣ成分、ｂ
成分およびＣ成分を必須成分とし、これに必要に応じて
アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などの各種の変
性用樹脂や、有機けい素化合物、界面活性剤などの各種
添加剤を配合してもよく、全体の粘度としては塗工作業
性の観点から通常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、内
層用材料では紡糸直後の光ファイバの表面に硬化後の厚
みが通常３０〜１００μｍとなるように、また外層用材
料では内層被膜が形成された光ファイバに通常５０〜１
００μｍとるように適宜の手段で塗工したのち、重合開
始剤の種類に応じて加熱硬化あるいは紫外線や電子線な
どを照射して硬化させればよい。

なお、このようにして形成される被膜層上にさらに最外
層としてエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート
などの紫外線硬化被膜、ポリエチレン、ナイロンのよう
な熱可塑性樹脂被膜の如き強じん性を有する被膜を形成
することにより、ファイバ強度の一層良好な光フアイバ
被覆体とすることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、被覆材料の主材と
して前記ａ成分としての特定の（メタ）アクリロイル基
含有オリゴマーを用いたことにより、硬化性にすぐれて
生産性に寄与し、また硬化物の伸びや強靭性にすぐれ、
しかも耐湿熱性が良好であることによって光ファイバの
長期信頼性の向上に寄与する工業的に極めて有用な光フ
アイバ用被覆材料を提供することができる。

〔実施例〕

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のは重量部を意味す
るものとする。

実施例１ 攪拌機、冷却器および温度針を付した３βの四つロフラ
スコに、数平均分子量２，０００のポリカーボネートジ
オール（バイエル社製の商品名デイスモフエン２０２０
Ｅ）１モル、トリレンジイソシアネート２モル、２−ヒ
ドロキシエチルアクリレート２モルおよびジブチルチン
ラウレート２００ｐｐｍを入れ、６０〜７０℃で反応さ
せた。この反応は、赤外線吸収スペクトルによりイソシ
アネート基の２．２７０　ｃｍ−’の特性吸収帯が消失
するまで行った。

このようにして得たアクリロイル基含有オリゴマー４５
部に、テトラヒドロフルフリルアルコールカプロラクト
ン付加物のアクリレート５０部、ビニルピロリドン５部
、ベンゾフェノン３部およびジエチルアミノエタノール
１部を配合し、粘度８．５００センチボイズ（２５℃）
の光フアイバ用被覆材料を得た。

実施例２ 実施例１で得たアクリロイル基含有オリゴマー４０部に
、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物のアクリ
レート５０部、ビニルピロリドン１０部、ベンゾフェノ
ン３部およびジエチルアミノエタノール１部を配合し、
粘度７．７００センチポイズ（２５℃）の光フアイバ用
被覆材料を得た。

実施例３ 実施例１で得たアクリロイル基含有オリゴマー２０部に
、ビスフェノールジエチレングリコールジアクリレート
８０部、ベンゾフェノン３部およびジエチルアミノエタ
ノール１部を配合し、粘度ｓ、ｏｏｏセンチポイズ（２
５℃）の光フアイバ用被覆材料を得た。

実施例４ 実施例１で得たアクリロイル基含有オリゴマー３０部に
、ビスフェノールジエチレングリコールジアクリレート
６０部、ビニルピロリドン１０部、ベンゾフェノン３部
およびジエチルアミノエタノール１部を配合し、粘度７
，３００センチポイズ（２５℃）の光フアイバ用被覆材
料を得た。

比較例 エポキシアクリレート（シェル化学社製の商品名エピコ
ート８２８にアクリル酸を反応させてなるアクリレート
）２０部に、ビスフェノールジエチレングリコールジア
クリレート８０部、ベンゾフェノン３部およびジエチル
アミンエタノール１部を配合し、粘度３，０５０センチ
ボイズ（２５℃）の光フアイバ用被覆材料を得た。

上記実施例１〜４および比較例の被覆材料の性能を調べ
るために、以下の試験例１．２　（２Ａ。

２Ｂ）の試験を行った。

く試験例１〉 各被覆材料をガラス板上に０．２５　ｔａ厚に塗布した
のち、高圧水銀ランプ（８０ｗ／ｃｍ）を用いて硬化さ
せ、完全硬化に要した紫外線照射量（ｍＪ／ｃｄ）と、
硬化被膜のジョブ硬度、引張弾性率および伸びとを測定
した。結果は下記の表に示されるとおりであった。なお
、引張弾性率および伸びは、ＪＩＳ　　Ｋ７１１３辷準
拠して行った。

〈試験例２〉 試験例２Ａ 直径１２５μｍの光ファイバの表面に、内層用として実
施例１の被覆材料を被覆後の直径が２５０μｍとなるよ
うに塗布し、１６０Ｗ／（Ｊの高圧水銀ランプを用いて
１００ｍ／分の線速で硬化させたのち、さらに外層用と
して実施例３の被覆材料を被覆後の直径が４００μｍと
なるように塗布し、上記同様の高圧水銀ランプを用いて
上記同速度で硬化させた。

このようにして得られた光フアイバ被覆体は、ボビン巻
特性および側圧特性共に良好であり、−４０℃でも伝送
損失の増加は認められなかった。

なお、上記のボビン巻特性とは、直径３０ｃｍのボビン
巻（張力８０ｇ）状態で伝送損失の増加を調べたもので
あり、また側圧特性とは、サンドペーパーｌｌ＆１Ｌ１
５０で光ファイバを往復６０ｃｍはさみ、荷重を加えて
伝送損失の増加を調べたものである。

試験例２Ｂ 内層用材料として実施例２の材料を、外層用材料として
実施例４の材料を、それぞれ使用した以外は、試験例２
Ａと同様にして光フアイバ被覆体を得た。この被覆体の
性能は前記試験例２Ａの場合と同様にすぐれていた。

一方、上記試験例２Ｂにおいて、外層用材料として比較
例の材料を用いたところ、ボビン巻特性および側圧特性
共に劣り、−２０℃で伝送損失の増加が顕著に認められ
た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）分子両末端に水酸基を有する数平均分子量が
   ５００以上のポリカーボネートに上記水酸基を介して（
   メタ）アクリロイル基を導入してなる（メタ）アクリロ
   イル基含有オリゴマー、ｂ）上記ａ成分の反応性希釈剤
   としての作用を少なくとも有する１分子中に重合性炭素
   −炭素二重結合が１個以上含まれた常温で低粘度液状の
   化合物およびｃ）重合開始剤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。