JPS6230641A - 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２０
０μｍ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（メタ）アクリレート、ウレ
タン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）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
起因して被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、なお充
分に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。

Ｃ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、特定の分子量を有するポリオキシテトラメチ
レングリコールから誘導されたウレタン（メタ）アクリ
レートオリゴマーをこの種被覆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って速やかに
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有す
る数平均分子量が９００以下のポリオキシテトラメチレ
ングリコールに、上記水酸基を介して１分子中に２個以
上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を
反応させてウレタン結合を形成し、この結合に関与する
上記化合物の残り６イソシアネート基を介して分子両末
端に（メタ）アクリロイル基を導入してなるウレタン（
メタ）アクリレートオリゴマー、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、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（ＧＰＣ）にヨリ測定される値を、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成分としてのウレタン（メ
タ）アクレートオリゴマーは、分子両末端に水酸基を有
する数平均分子量が９００以下のポリオキシテトラメチ
レングリコールに、上記水酸基を介して１分子中に２個
以上のインシアネート基を有するイソシアネート化合物
を反応させてウレタン結合を形成し、この結合に関与す
る上記化合物の残りのイソシアネート基を介して分子両
末端に（メタ）アクリロイル基を導入してなるものであ
り、上記の（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、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および
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得るためのポリオキシテトラメチ
レングリコールとは、一般的にはテトラハイドロフラン
の開環重合によって得られるもので、ＨＯ（ＣＨｚ　Ｃ
Ｈ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）、ｌＨにて表されるポリエーテル
であって、分子両末端に水酸基を有するものである。こ
のポリオキシテトラメチレングリコールの分子量として
は、数平均分子量が９００以下、好適には８００以下で
あるのがよ（，９００より大きくなると硬化物の強靭性
の向上を図る上で好結果が得られなくなる。なお、分子
量が低くなりすぎると硬化物の伸びが低下してくるから
、一般には３００以上、特に５００以上であるのがよい
。

このポリオキシテトラメチレングリコールに反応させて
ウレタン結合を形成するためのイソシアネート化合物と
しては、ウレタン結合の形成後、この結合に関与するこ
の化合物の残りのイソシアネート基を介して（メタ）ア
クリロイル基を導入させる必要から、１分子中に２個以
上のイソシアネート基を有するものが用いられる。その
分子量としては、通常１７０〜１，０００程度の範囲に
あるのがよい。

このようなイソシアネート化合物としては、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（イソシアネートメチル）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、ｌ・６−ヘ
キサンジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物
が特に好ましく用いられる。

ウレタン結合に関与する上記イソシアネート化合物の残
りのイソシアネート基を介して（メタ）アクリロイル基
を導入させる手段としては、上記の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、
新たなウレタン結合の形成によって導入させる方法が一
般的に採用される。上記の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
レートなどのヒドロキシアルキル基の炭素数が２〜４程
度のものが用いられる。

Ｃ成分としてのウレタン（メタ）アクリレートオリゴマ
ーは、上記の如き原料成分を用いて、通常はポリオキシ
テトラメチレングリコールにまず所定量のイソシアネー
ト化合物を反応させ、その後所定量のヒドロキシアルキ
ル（メタ）アクリレートを反応させるという方法にて合
成されるが、場合により上記の三成分を一度に反応させ
るという方法にても合成することができる。

これら合成法において、各原料成分の使用量は、たとえ
ばイソシアネート化合物が１分子中に２個のイソシアネ
ート基を有するジイソシアネート化合物であるときを例
にとれば、ポリオキシテトラメチレングリコール１モル
に対して、ジイソシアネート化合物およびヒドロキシア
ルキル（メタ）アクリレートがいずれも２モルの割合と
なる。

この発明の光フアイバ用被覆材料は、このようなウレタ
ン（メタ）アクリレートオリゴマーに０、ｂ成分として
、上記オリゴマー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、得られる。

上記のｂ成分は、上記のウレタン（メタ）アクリレート
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
の柔軟性や硬さなどを調整するためにも有効な成分とし
て作用するものである。

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センチボイズ／２５℃程度の
範囲にあるものをいう。

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、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）アクリレー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−ジメチルアミンエチルアクリ
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
硬化性や硬化皮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・１−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ビ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）−パーオキ
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
ブチルバ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ト−■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。

このような構成からなるこの発明の光フアイバ用被覆材
料は、これを光フアイバ表面に直接塗工するよりも、通
常はこの材料に較べてより柔らかい内層用被覆を施した
のちこの上に外層用として塗工するのが望ましい。この
際の塗工厚みとしては、硬化後の厚みが通常５０〜３０
０μｍとなるようにするのがよく、この塗工後重合開始
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
層として通常のエポキシ（メタ）アクリレート、ウレタ
ン（メタ）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ウレタン（メタ）アクリ
レートオリゴマーを用いたことにより、硬化性が良好で
光ファイバの生産性の向上に寄与し、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太き（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、冷却器および温度計を付した３１の四つロフラ
スコに、数平均分子量が６５０のポリオキシテトラメチ
レングリコール（三洋化成社製の商品名ＰＴＭＧ６５０
）１モル、トリレンジイソシアネート２モルおよびジブ
チルチンラウレート２００ｐｐｍを仕込み、６０〜７０
℃で２時間反応させた。ついで、２−ヒドロキシエチル
アクリレート２モルを加え、赤外線吸収スペクトルによ
りイソシアネート基の２．２７０　ａｍ−’の特性吸収
帯が消失するまで反応を続けた。

このようにして得たウレタンアクリレートオリゴマー６
０部に、ジシクロペンタジェンアクリレート３５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、混合溶解して、粘度
７，０００センチポイズ（２５℃）の光フアイバ用被覆
材料を得た。

実施例２ 実施例１で得たウレタンアクリレートオリゴマー５０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４５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、混合溶
解して、粘度６．５００センチポイズ（２５℃）の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

比較例１ 数平均分子量が６５０のポリオキシテトラメチレングリ
コール（三洋化成社製の商品名ＰＴＭＧ６５０）の代わ
りに、数平均分子量が１，０００のポリオキシテトラメ
チレングリコール（三洋化成社製の商品名ＰＴＭＧＩ、
０００）を同量使用した以外は、実施例１と全く同様に
して粘度６，５００センチポイズ（２５℃）の光フアイ
バ用被覆材料を得た。

比較例２ 数平均分子量が６５０のポリオキシテトラメチレングリ
コール（三洋化成社製の商品名ＰＴＭＧ６５０）の代わ
りに、数平均分子量が２．　ＯＯＯのポリオキシテトラ
メチレングリコール（三洋化成社製の商品名ＰＴＭ、Ｇ
２，０００）を同量使用した以外は、実施例１と全く同
様にして粘度６．０００センチボイズ（２５℃）の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

比較例３ 実施例１のウレタンアクリレートオリゴマーの代わりに
、数平均分子１７００のポリオキシプロピレングリコー
ル１モルとトリレンジイソシアネート２モルと２−ヒド
ロキシエチルアクリレート２モルとから合成したウレタ
ンアクリレートオリゴマーを同量使用した以外は、実施
例１と同様にして粘度ｓ、ｏｏｏ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１，２およ”び比較例１〜３の各光フアイバ
用被覆材料の性能を調べるために、以下の試験を行った
。

く試験例１〉 各被覆材料をガラス板上に０．２５　鰭厚に塗布したの
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と、硬化被膜のショア
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、ＪＩＳＫ７１１３に準拠して行った。

く試験例２〉 直径１２５μｍの光ファイバの表面に、内層用材料（シ
ョア硬度Ａ−２５．引張弾性率０．０５　ｋｇ／−９伸
び２００％）を被覆後の直径が２５０μｍとなるように
塗布し、１６０Ｗ／ＣＩｌ＋の高圧水銀ランプを用いて
Ｌｏｏｍ／分の線速で硬化させたのち、さらに外層用と
して実施例１，２および比較例１〜３の各光フアイバ用
被覆材料をそれぞれ被覆後の直径が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、実施例１
．２の光フアイバ用被覆材料を用いたものでは、ボビン
巻特性および側圧特性共に良好で、伝送損失の増加は認
められなかったが、比較例１〜３の光フアイバ用被覆材
料を用いたものでは、上記の両特性に劣り、伝送損失の
顕著な増加が認められた。

なお、ボビン巻特性とは、直径３０ｃｍのドラムへのボ
ビン巻（張力８０ｇ）の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ｍ１５
０の間に光ファイバを往復６０ｃｍの長さではさみ、上
から荷重を加えて伝送損失の増加を調べたものである。

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
   ９００以下のポリオキシテトラメチレングリコールに、
   上記水酸基を介して１分子中に２個以上のイソシアネー
   ト基を有するイソシアネート化合物を反応させてウレタ
   ン結合を形成し、この結合に関与する上記化合物の残り
   のイソシアネート基を介して分子両末端に（メタ）アク
   リロイル基を導入してなるウレタン（メタ）アクリレー
   トオリゴマー、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。