JPS6230642A - 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。一方、上記の紫外線硬化
型材料は、比較的良好な硬化性を示す反面、硬化時の収
縮が大きく、この収縮により伝送損失が増加するため、
光ファイバの信頼性が低下する問題があった。

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、
しかも硬化物の強度や伸びにすぐれるとともに硬化収縮
による伝送損失の増加が発生しにくい光ファイバの信頼
性の向上に太き（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、水素添加ポリブタジェンを分子骨格として含
む特定のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとこ
れ以外の一般のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマ
ーとをこの種被覆材料の主材として使用したときには、
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すぐれるうえに、硬
化時の収縮率が非常に小さいものとなって硬化収縮に起
因した伝送損失の増加が大きく抑制されるものであるこ
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）水素添加ポリブタジェンを
分子骨格として含むウレタン（メタ）アクリレートオリ
ゴマー５〜２０重量％、ｂ）上記ａ成分以外のウレタン
（メタ）アクリレートオリゴマー４０〜６０重量％およ
びＣ）上記ａ、ｂ成分の反応性希釈剤としての作用を少
な（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３０〜６０
重景％を重量、これにさらにｄ）重合開始剤を含ませた
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成分としてのウレタン（メ
タ）アクレートオリゴマーは、分子骨格中にウレタン結
合を有するとともに分子骨格の一部成分として特に水素
添加ポリブタジェンを含み、かつ分子内に２個以上通常
５個までの、特に好ましくは分子両末端に（メタ）アク
リロイル基を有する数平均分子量が５００〜１０．００
０程度のオリゴマーであり、このオリゴマーは主として
硬化時の収縮を抑制する成分として作用し、また後述の
ｂ成分の種類によっては硬化物の伸び特性の向上にも好
結果を与えるものである。

このオリゴマーは、たとえば分子両末端に水酸基を有す
る水素添加１・２−ポリブタジェンや同１・４−ポツプ
クジエフ１モルと、ジイソシアート化合物２モルと、さ
らにヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート２モルと
を、上記の順にあるいは一度に反応させることにより、
得ることができる。

上記のポリブタジェンはこれが完全に水素添加されたも
のである必要は特になく、通常８０％以上の水素添加率
を有しているものであればよい。

また、上記のジイソシアート化合物としては、トリレン
ジイソシアネ」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、１・６−
ヘキサンジイソシアネートなどの分子量が１７０〜ｉ、
ｏｏｏ程度の各種の化合物が用いられる。また、上記の
ヒドロキシアルキル（メタ）アタリレートとしては、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２のが用い
られる。

この発明において使用するｂ成分としてのウレタン（メ
タ）アクリレートは、分子骨格中にウレタン結合を有し
、かつ分子内に２個以上、通常５個までの（メタ）アク
リロイル基を有する一般に数平均分子量が５００〜１０
．０００程度のものであり、これには前記Ｃ成分以外の
公知のウレタン（メタ）アクリレートが広く包含される
。その具体例としては、ポリエーテル系ウレタン（メタ
）アクリレート、ポリエステル系ウレタン（メタ）アク
リレート、ポリカプロラクトン系ウレタン（メタ）アク
リレート、ポリカーボネート系ウレタン（メタ）アクリ
レートなどが挙げられる。

これらのウレタン（メタ）アクリレートは、主として硬
化物の強靭性や伸び特性、特に強靭性に好結果を与える
もので、これ単独では硬化時の収縮率が大きくなる欠点
を有するが、この欠点は前記のＣ成分を併用することに
よってうまく回避できるものである。これらウレタン（
メタ）アクリレートは、ポリオール成分としてポリエー
テルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロ
ラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールなど
を用いる以外は、前記のＣ成分の場合と同様にしてして
得ることができる。

この発明において使用するＣ成分としての常温で低粘度
液状の化合物は、上記ａ、ｂ成分のウレタン（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Ｃ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Ｃ成分の分子量としては、通常１５０〜１，０００
程度である。

上記Ｃ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、脂環族
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Ｃ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。

この発明においては、上記のａ、ｂ、Ｃ成分を併用する
ことにより、無溶剤系でも塗工可能な粘度を得ることが
できるとともに、これら成分に含。

まれる（メタ）アクリロイル基などの重合性炭素−炭素
二重結合によって熱や紫外線、電子線により速やかに硬
化させることができ、かつこの硬化物の強靭性や伸び特
性などにすぐれ、しかも硬化時の収縮率を非常に小さく
できるという特徴を発揮させうるちのである。

このような作用効果を発揮させるための上記各成分の使
用量としては、ａ成分が５〜２０重量％、特に５〜１５
重量％、ｂ成分が４０〜６０重量％、特に４０〜５０重
量％、Ｃ成分が３０〜６０重世％、特に４０〜５０重量
％の範囲から、各成分の種類、所望の硬化物特性に応じ
て適宜選択すればよい。

この発明においてｄ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ト−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使用量としては、前記のａ。

ｂ、Ｃ成分の合計量１００重量部に対して通常０゜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、まな所定量を超え
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、前記のａ。

ｂ、　　Ｃ成分とともに上記割合のｄ成分を含んでなる
ものであるが、これにはさら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。

このように構成され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５０〜３００
μｍ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
して水素添加ポリブタジェンを分子骨格として含むウレ
タン（メタ）アクリレートオリゴマーとともにこれ以外
の他のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとを特
定割合で併用したことにより、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、しかも硬化時の収縮率が小さくて硬化収縮に
起因した伝送損失の増加が少ない、したがって光ファイ
バの長期信頼性の向上に大きく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 分子両末端に水酸基を有する数平均分子量１，０００の
水素添加ｌ・４−ポリブタジェンとトリレンジイソシア
ネートとヒドロキシエチルアクリレートとから合成した
ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー１０部
、数平均分子ｉｌｌ、０００のポリオキシテトラメチレ
ングリコールとトリレンジイソシアネートとヒドロキシ
エチルアクリレートとから合成したｂ成分としてのウレ
タンアクリレートオリゴマー５０部、脂環族ジアクリレ
ート（三菱油化ファイン社製の商品名５Ａ１００２）４
０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部を混合溶解して、粘度７，４４０センチボイズ
（２５℃）の光フアイバ用被覆材料を得た。

比較例１ ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマーを使用
せず、ｂ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー
の使用量を６０部とした以外は、実施例１と同様にして
粘度６．６４０センチボイズ（２５℃）の比較用の光フ
アイバ用被覆材料を得□た。

比較例２ ｂ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマーを使用
せず、ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー
の使用量を６０部とした以外は、実施例１と同様にして
粘度９，０００センチボイズ（２５℃）の比較用の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

実施例２ 実施例１に記載のａ成分としてのウレタンアクリレート
オリゴマー１５部、数平均分子量２，０００のポリカプ
ロラクトンジオールとトリレンジイソシアネートとヒド
ロキシエチルアクリレートとから合成したｂ成分として
のウレタンアクリレートオリゴマー４０部、水添ビスフ
ェノールトリエチレングリコールジアクリレート４０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部を混合溶解して、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。

比較例３ ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマーを使用
せず、ｂ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー
の使用量を５５部とした以外は、実施例２と同様にして
粘度５，５００センチボイズ（２５℃）の比較用の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

実施例３ 分子両末端に水酸基を有する数平均分子量１．０００の
水素添加１・２−ポリブタジェンとトリレンジイソシア
ネートとヒドロキシエチルアクリレートとから合成した
ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー５部、
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２０２０Ｅ）とトリレンジイソシアネートと
ヒドロキシエチルアクリレートとから合成したｂ成分と
してのウレタンアクリレートオリゴマー４５部、脂環族
ジアクリレート（三菱油化ファイン社製の商品名５Ａ１
００２）４０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部を混合溶
解して、粘度９．０００センチポイズ（２５℃）の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

比較例４ ａ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマーを使用
せず、ｂ成分としてのウレタンアクリレートオリゴマー
の使用量を５０部とした以外は、実施例３と同様にして
粘度ｓ、ｏｏｏセンチポイズ（２５℃）の比較用の光フ
アイバ用被覆材料を得た。

上記実施例１〜３および比較例１〜４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〉 各被覆材料を芳ラス板上に０．２５　Ｍ厚に塗布したの
ち、高圧水銀ランプ（８０ｗ／ａｍ）を用いて５００ｍ
Ｊ／ｃ−の照射量で硬化させ、このときの硬化収縮率と
、硬化被膜のショア硬度、引張強さおよび伸びとを測定
した結果は、下記の各表に示されるとおりであった。な
お、硬化収縮率は硬化前後の比重から求め、引張強さお
よび伸びは、ＪＩｓ　　Ｋ７１１３に準拠して行った。

第１表 第２表 く試験例２〉 直径１２５μｍの光ファイバの表面に、内層用材料とし
て、ポリオキシテトラメチレングリコール（数平均分子
量２，０００）のウレタンアクリレート５０部、テトラ
ヒドロフルフリルアルコールのカプトン付加物アクリレ
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部からなるものを
、被覆後の直径が２５０μｍとなるように塗布し、１６
０Ｗ／ｃｓ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１〜３
および比較例１〜４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
〜３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１〜４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Ｂｏｇ）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Ｎａ１
５０の間に光ファイバを往復６０Ｃ１１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）水素添加ポリブタジエンを分子骨格として含
   むウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー５〜２０重
   量％、ｂ）上記ａ成分以外のウレタン（メタ）アクリレ
   ートオリゴマー４０〜６０重量％およびｃ）上記ａ、ｂ
   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３０〜６０重量％を含み、こ
   れにさらにｄ）重合開始剤を含ませたことを特徴とする
   光学ガラスファイバ用被覆材料。