JPS6278131A - 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
０ｐ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。

樹脂被覆は、通常シリコーンゴムなどの柔軟性の良好な
内層用−次被覆を施し、さらにその上に伸び、引張弾性
率の大きい強靭な外層用二次被覆を施している。従来、
外層用二次被覆材料としては、硬化速度の速い紫外線硬
化型材料が主に用いられており、その代表的なものとし
て、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを主材と
し、これに反応性希釈剤および光重合開始剤を加えてな
るものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記二次被覆材料として知られる従来の
ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを主材とした
紫外線硬化型材料は、硬化物の強靭性の面で充分に満足
できるものとはいえず、また硬化速度がやや遅いという
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
、硬化速度が速くて光ファイバの生産性の向上を図れ、
しかも硬化物の強靭性にすぐれて強靭性不足に起因した
伝送損失の増加を防止できるような光ファイバの信頼性
の向上に大きく寄与する工業的に有用な光フアイバ用被
覆材料を提供することを目的としている。

〔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、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを
主材とした従来の紫外線硬化型材料において、硬化性成
分としてさらに特定の化合物を併用したときには、硬化
が速くてかつ強靭な硬化物を付与しうる光フアイバ用被
覆材料が得られることを知り、この発明を完成するに至
った。

すなわち、この発明は、ａ）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）光重合開始剤を含む光フアイバ用被覆材料に
おいて、上記ａｌ　ｂ、ｃ成分のほかにさらにｄ）　Ｎ
　−Ｎ−ビス（ヒドロキシアルキル）アニリンとジイソ
シアネート化合物とヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レートとを反応させて得られる分子両末端に（メタ）ア
クリロイル基を含有する化合物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ｋは従来公知のウレタ
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）アクリレートオリゴマーは、
紫外線硬化型材料に用いられる他の（メタ）アクリレー
トオリゴマーに比し、硬化物の伸びが大きくまた比較的
良好な引張弾性率を有している。しかし、このオリゴマ
ーとｂ成分としての反応性希釈剤とを組み合わせただけ
では、伸びと引張弾性率とを共に大きくしてすぐれた強
靭性を付与することは難しく、また硬化性の面でも難点
がある。そこで、この発明では、後述するｄ成分として
の特定の硬化性成分を併用して、上記特性の改良を図る
ものである。

上記のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーは、た
とえば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、これらポ
リオールとジイソシアネート化合物とさらにヒドロキシ
アルキル（メタ）アクリレートとを反応させることによ
り、得ることができる。

上記のジ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、イン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どの分子量が１７０〜１，００
０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（７）　モ（７）が用いら
れる。

この発明において使用するｂ成分としての常温で低粘度
液状の化合物は、上記ａ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１５０〜１，０００
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、水添ビスフエ／−ルト
リエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、指環族
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、ビスフエ／−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。

この発明において使用するｄ成分としての分子両末端に
（メタ）アクリロイル基を含有する化合物は、下記の式
； （式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキレン基）で表わさ
れるＮ−Ｎ−ビス（ヒドロキシアルキル）アニリンとジ
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させることにより、得られる常温で
半固型状のものである。

上記の反応は、通常はまずＮ−Ｎ−ビス（ヒドロキシア
ルキル）アニリン１モルにジインシアネート化合物２モ
ルを反応させ、その後さらにヒドロキシアルキル（メタ
）アクリレート２モルを反応させることにより行われる
。しかし、場合によって上記三成分を一度に反応させる
ようにしてもよい。また、これら反応に際し各成分の使
用量は、上述の理論モル数に比し、ジイソシアネート化
合物および／またはヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レートがやや多めないし少なめとなるようにしてもよい
。この反応に用いるジインシアネート化合物およびヒド
ロキシアルキル（メタ）アクリレートとしては、前記ａ
成分のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーの場合
と同様のものが用いられる。

このようなｄ成分としての分子両末端に（メタ）アクＩ
Ｊ　ロイル基を含有する化合物は、前記ａ、ｂ成分と併
用されることにより、硬化物の伸び、引張弾性率の向上
に大きく寄与して強靭性を高め、さらに硬化性の向上に
も寄与して紫外線照射による硬化速度を著しく速くする
働きを有している。

この発明においては、上記のａ、ｂ、ｄ成分を硬化性成
分として使用するものであるが、各成分の割合としては
、ａ、ｂ成分の合計量７０〜９７重量％、好ましくは８
０〜９５重量％に対して、ｄ成分が３０〜３重量％、好
ましくは２０〜５重量％となるようにするのがよい。ｄ
成分が少なすぎては前述の効果を期待できず、また多く
なりすぎるとＣ成分の特徴とされる伸び特性の低下を招
来するおそれがある。なお、ａ、ｂ成分相互の割合は、
各成分の種類に応じて硬化物特性と塗工作業性との観点
から適宜設定できるものである。

この発明においてＣ成分として用いられる光重合開始剤
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。

これら光重合開始剤の使用量としては、前記のａ、ｂ、
ｄ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、前記のａ。

ｂ、ｄ成分とともに上記割合のＣ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センチポイズ（２５°Ｃ）
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、通常は光フアイバ表面にこの材料よりも柔らかい内
層用被覆を施したのちに、この上に外層用として塗工さ
れる。この際の塗工厚みとしては、硬化後の厚みが通常
５０〜３００μ程度となるようにするのがよく、この塗
工後紫外線などの光を照射して硬化させればよい。照射
量は、一般に５０〜３００　ｍＶｄ程度でよく、従来の
紫外線硬化型材料に較べて非常に高速で硬化できるとい
う特徴を有している。

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、ナイロンのヨウな熱可塑性樹脂
被膜の如き強靭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、ウレタン（メタ）
アクリレートオリゴマーを主材成分として用いた光ファ
イバ用波覆材料中に前記ｄ成分としての特定の化合物を
含ませたことにより、硬化速度が速くて光ファイバの生
産性の向上に寄与し、しかも硬化物の伸び、引張弾性率
が大きくて強靭性さらには屈曲性にすぐれ、強靭性不足
に起因した伝送損失の増加の少ない、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ｌ Ｎ−Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン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ジラウレ
ート２００　ｐｐｍを用いて、７０〜８０°Ｃで７時間
反応させることにより、分子両末端にアクリロイル基を
含有する化合物（以下、これをＢＨＰＡという）を得た
。

つぎに、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子ｉ
ｌｌ、０００）とトリレンジイソシアネートと２−ヒド
ロキシエチルアクリレートとから合成したウレタンアク
リレートオリゴマー５５部に、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）４０部、
前記のＢＨＰＡＳ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７，３０
０センチポイズ（２５°Ｃ）の光フアイバ用被覆材料を
得た。

比較例Ｉ ＢＨＰＡを使用せず、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センチポイズ（２５°Ｃ）の比較用の光
フアイバ用被覆材料を得た。

比較例２ 実施例１と同様のウレタンアクリレートオリゴマー５０
部、ビスフェノールジエチレングリコールジアクリレー
ト５０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６．４００センチポ
イズ（２５°Ｃ）の比較用の光フアイバ用被覆材料を得
た。

実施例２ ポリカプロラクトンジオール（数平均分子量２゜０ＯＯ
）とトリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル
アクリレートとから合成し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４０部、ＢＨＰＡ１０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８．５００センチポイズ（２５℃）の光フア
イバ用被覆材料を得た。

比較例３ ＢＨＰＡを使用せず、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２と同様にして
粘度ｓ、ｏｏｏセンチポイズ（２５°Ｃ）の比較用の光
フアイバ用被覆材料を得た。

実施例３ エチレングリコールとアジピン酸とから合成したポリエ
ステルポリオール（数平均分子量１，０００）とトリレ
ンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチルアクリレー
トとから合成し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４０部、ＢＨＰＡ１０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
５，８００センチポイズ（２５°Ｃ）の光フアイバ用被
覆材料を得た。

比較例４ ＢＨＰＡを使用せず、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３と同様にして
粘度５，２００センチポイズ（２５”Ｃ）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〉 各被覆材料をガラス根土に０．２朋厚に塗布したのち、
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／ｄ）と、硬化被
膜の引張弾性率、伸びおよび屈曲性とを測定した。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の測定は、ＪＩＳＫ７１１
３に準拠して行った。また屈曲性は、ガラス板から剥離
した硬化被膜を１８０度に折り曲げたときに、破損しな
かったものを○、破損がごく僅かだけ認められるものを
△、破損が著しいものを×、と評価した。

く試験例２〉 直径１２５−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−）５（１，テトラヒ
ドロフルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アク
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２５０μとなるように塗布し、１
６０Ｗ　／　ｃＩｎ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４ＱＱ７ｍ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
巻特性が非常に良好で伝送損失の増加は全く認められな
かったが、比較例１，３．４の光フアイバ用被覆材料を
用いたものでは、上記特性に著しく劣り、１　ｄＢ／　
Ｋｍ以上の伝送損失の増加が認められた。また比較例２
の光フアイバ用被覆材料を用いたものでは、上記比較例
１，３．４の如き顕著な特性低下は認められなかったが
、実施例１〜３のものに較べるとボビン巻特性に劣って
いた。

なお、上記のボビン巻特性とは、直径３０ｃｍのドラム
へのボビン巻（張力８０ｙ）の状態で伝送損失の増加を
調べたものである。

以上の試験結果から、この発明に係る光フアイバ用被覆
材料は、硬化速度が非常に速くてかつ光ファイバの信頼
性の向上に寄与する強靭性にすぐれる硬化被膜を付与し
つるものであることが明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）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）光重合
   開始剤を含む光学ガラスファイバ用被覆材料において、
   上記ａ、ｂ、ｃ成分のほかにさらにｄ）Ｎ・Ｎ−ビス（
   ヒドロキシアルキル）アニリンと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
   させて得られる分子両末端に（メタ）アクリロイル基を
   含有する化合物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。