JPS63107846A - 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、単に光ファイバという）は、通常その直径が２００
μｍ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、各種の熱硬化型樹脂
や、その他エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー、
ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエステ
ル（メタ）アクリレートオリゴマーなどを主材成分とし
て用いた無溶剤型の紫外線硬化型樹脂が知られており、
中でも紫外線硬化型樹脂は硬化性が良好でまた伝送特性
上望ましい樹脂被覆を行えることから、近年特に多用さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記の如き紫外線硬化型樹脂などからなる従
来の樹脂被覆材料では、光ファイバの表面に塗布する際
の塗布性に劣り、塗布速度を上げて生産性の向上を図ろ
うとすると、光ファイバの表面に樹脂を均一に塗布でき
なくなって、いわゆる塗布ムラが発生し、そのために外
観が悪くなったり、また光ファイバの伝送特性やさらに
その信頼性を低下させる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する
こと、つまり塗布性にすぐれて光ファイバの生産性の向
上につながる高速塗布が可能であり、しかも被覆ファイ
バの外観や伝送特性さらにその信頼性の面で満足できる
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、前記した（メタ）アクリレートオリゴマーな
どからなる（メタ）アクリレート化合物と重合開始剤と
を少なくとも含む各種の無溶剤型硬化性組成物中に、ポ
リシロキサン骨格を持つ特定の（メタ）アクリレート化
合物を含ませるようにしたときには、光フアイバ表面へ
の塗布性に非常にすぐれた光フアイバ用被覆材料が得ら
れ、この材料によると高速塗布によっても塗布ムラの発
生をみることがなく、しかも塗布後加熱あるいは紫外線
や電子線の照射により速やかに硬化でき、かつこの硬化
°により外観や伝送特性さらにその信頼性の面で充分に
満足できる樹脂被覆光ファイバが得られるものであるこ
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、（メタ）アクリレート化合物と
重合開始剤とを少なくとも含む無溶剤型硬化性組成物に
、つぎの式； 〔式中、Ｘはアルキル基、フェニル基もしくは−Ｏ−Ｙ
　を基、Ｙ、、Ｙ！は（メタ）アクリロイル基、Ｒはア
ルキル基またはフェニル基、ｎは整数である〕 で示される数平均分子量が５００〜２，０００のポリシ
ロキサン（メタ）アクリレートを、上記の組成物１００
重量部に対して０．１〜３重量部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、つぎの式； ％式％ （Ｒ’　は水素またはメチル基である）で表されるアク
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針により測定される
値を、それぞれ意味するものとする。

〔発明の構成・作用〕

この発明における（メタ）アクリレート化合物と重合開
始剤とを少なくとも含む無溶剤型硬化性組成物としては
、一般に主成分として（メタ）アクリレート化合物とし
ての（メタ）アクリレートオリゴマーを使用し、これに
重合開始剤とともに通常上記オリゴマーの反応性希釈剤
としての作用を少なくとも有する分子内に重合性炭素−
炭素二重結合を１個以上含む化合物を混合してなるもの
が用いられ、特に常温での粘度が１，０００〜３０゜０
００センチポイズの範囲にあるものが好ましく用いられ
る。

上記の（メタ）アクレートオリゴマーは、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
、特に好適には少なくとも分子両末端に（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、好適には１゜０００〜７，０００程度のオリ
ゴマーである。

このような（メタ）アクレートオリゴマーとしては、エ
ポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー、ウレタン（メ
タ）アクリレートオリゴマー、ポリエステル（メタ）ア
クリレートオリゴマーなどが挙げられ、これらはその一
種を使用してもよいし、二種以上を混合して使用しても
よい。

これらオリゴマーの反応性希釈剤としての作用を少なく
とも有する分子内に重合性炭素−炭素二重結合を１個以
上含む化合物（以下、希釈用反応性化合物という）は、
上記希釈剤としての作用のほか、硬化被膜の柔軟性や硬
さなどを調整するための成分としても有効に寄与するも
のであり、一般に分子内に上記二重結合を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。上記の低粘度液状とはその粘度が２〜２．０
００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。

このような希釈用反応性化合物の中でも、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、
つまり前記オリゴマーと同様に（メタ）アクリレート化
合物の一種である（メタ）アクリレートモノマーが好ま
しく用いられる。このモノマーの分子量としては、通常
１５０〜５，０００程度である。

このような（メタ）アクリレートモノマーとしては、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、ボリブロピレングリ
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。

希釈用反応性化合物としては、上記の（メタ）アクリレ
ニドモノマーのほか、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−２−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。

（メタ）アクリレートオリゴマーと希釈用反応性化合物
との併用割合は、両者の合計量中（メタ）アクリレート
オリゴマーが２０重量％以上、特に２０〜８（１１％を
占める割合となるようにするのが望ましい。この理由は
、上記の如き併用割合とすることにより、硬化物の伸び
、引張強さなどの特性や、被覆材料としての粘度特性に
好結果が得られるためである。

この発明における無溶剤型硬化性組成物は、このような
硬化性成分に対してさらに重合開始剤を含ませてなるも
のであり、この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
い。

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
−、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、ｌ・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
シジカー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−■塩の如き
金属ｉ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（メタ）ア
クリレートオリゴマーと希釈用反応性化合物とからなる
硬化性成分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。

この発明においては、このような無溶剤型硬化性組成物
に対してさらに前記式にて示される特定のポリシロキサ
ン（メタ）アクリレートを含ませることを大きな特徴と
する。すなわち、上記の（メタ）アクリレートは被覆材
料を構成する硬化性成分の一成分となるものであるが、
これの使用により上記組成物の表面張力が小さくなって
被被覆面に対する濡れ性が良くなり、光フアイバ表面へ
の塗布性が大幅に改善される。このため、線引きによる
高速塗布を行っても塗布ムラなどを生じることなく外観
良好で伝送特性やその信頬性にすぐれる樹脂被覆を行え
るから、光ファイバの生産性の向上に大きく寄与させる
ことができる。

このようなポリシロキサン（メタ）アクリレートには、
前記式中のＸがアルキル基またはフェニル基であるモノ
　（メタ）アクリレートと、上記Ｘが一〇−Ｙｚ基であ
る、つまり分子両末端に（メタ）アクリロイル基を有す
るジ（メタ）アクリレートとが包含される。

なお、前記式中のＲはアルキル基またはフェニル基であ
るが、各Ｒは同一であっても異なるものであってもよい
、たとえば一部がメチル基で残りがフェニル基であって
も差し支えない。Ｘがアルキル基またはフェニル基であ
る場合のこれと上記Ｒとの関係についてもまた同様であ
る。ＲまたはＸがアルキル基である場合のこのアルキル
基の炭素数としては、通常５以下であるのが望ましい。

このようなポリシロキサン（メタ）アクリレートの分子
量としては、その数平均分子量が５００〜２，０００の
範囲にあることが必要で、特に好適には７００〜１，５
００の範囲にあるのがよい。したがって、前記式中のｎ
（シロキサン構成単位の繰り返し数）は、ポリシロキサ
ン（メタ）アクリレートの分子量が上述の如くなるよう
に設定される。数平均分子量が５００未満となると、こ
の化合物の使用による前記効果が充分に発揮されず、ま
た数平均分子量が２．　ＯＯＯを超えると、その性状が
高粘度あるいは固形になって硬化性組成物中への分散性
が悪くなるため、塗布性が逆に低下してしまう結果とな
る。

また、上記のポリシロキサン（メタ）アクリレートの使
用量としては、無溶剤型硬化性組成物１００重量部に対
して０．１〜３重量部の範囲とすることが必要で、特に
好適には０．５〜２重量部である。この量が０．１重量
部未満となると、この化合物の使用による前記効果が充
分に発揮されず、また３重量部を超えて使用してもそれ
以上の効果は望めず、過剰使用は硬化性や硬化物特性に
悪影響をおよぼすおそれがあるため、いずれも不適当で
ある。

このような構成成分からなるこの発明の光フアイバ用被
覆材料には、必要に応じてこの発明の効果を妨げること
のない種類および使用量の各種添加剤を含ませることが
できる。この添加剤の具体例としては、たとえばアクリ
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変性用樹脂
が挙げられる。

この発明の光フアイバ用被覆材料は、無溶剤型硬化性組
成物の硬化性成分の種類などに応じて、紡糸直後の光フ
アイバ表面に直接塗布して柔らかい樹脂被覆層を形成す
るためのプライマリ一層（内層）用材料として利用でき
、また光フアイバ表面に予め形成された適宜のプライマ
リ一層上に塗布してこの層より硬（てまた耐摩耗性など
にすぐれる樹脂被覆層を形成するためのセカンダリ一層
（外層）用材料としても利用できる。さらに、上記の如
きプライマリ一層用材料とセカンダリ一層用材料との両
層用材料として利用してもよい。

上記いずれの利用形態をとるときでも、その塗布性が良
好であるため、たとえば線速か１００〜３００ｍ／分程
度となる高速塗布が可能である。

その際の塗布厚みとしては、硬化後の厚みが、プライマ
リ一層用では通常１０〜５０μｍ程度、セカンダリ一層
用では通常上記と同じ１０〜５０μｍ程度となるように
すればよい。この塗布後、重合開始剤の種類に応じて加
熱処理するか紫外線や電子線などを照射することにより
、硬化させるが、光重合開始剤を使用した紫外線照射に
よる硬化は、その硬化性に特にすぐれているため、最も
望ましい。

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
被膜の如き強靭性を有する別種の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、（メタ）アクリレ
ート化合物と重合開始剤とを少な（とも含む無溶剤型硬
化性組成物に特定のポリシロキサン（メタ）アクリレー
トを特定量含ませるようにしたことにより、光フアイバ
表面への塗布性が改善されて、高速塗布による生産性の
向上を図れるとともに、被覆ファイバの外観や伝送特性
さらにその信頼性の面で満足できる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 ポリオキシテトラメチレングリコールにトリレンジイソ
シアネートを反応させ、さらに２−ヒドロキシエチルア
クリレートを反応させて得た数平均分子量２，５００の
ポリエーテル系ウレタンアクリレートオリゴマー５０部
、テトラヒドロフルフリルアルコールカプロラクトン付
加物のモノアクリレート５０部、数平均分子量８００の
ジメチルポリシロキサンモノアクリレート１部、ベンジ
ルジメチルケタール３部を混合して、粘度ｓ、ｏｏ。

センチポイズ（２５℃）−のプライマリ−履用被覆材料
を得た。

実施例２ ポリオキシテトラメチレングリコールにトリレンジイソ
シアネートを反応させ、さらに２−ヒドロキシエチルア
クリレートを反応させて得た数平均分子ｔｌ、５００の
ポリエーテル系ウレタンアクリレートオリゴマー５０部
、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂にアクリル酸を反応
させて得た数平均分子量５００のエポキシ系アクリレー
トオリゴマー２０部、ビスフェノールＦジエチレングリ
コールジアクリレート３０部、数平均分子１１，０００
のジメチルポリシロキサンジアクリレート０８５部、ベ
ンジルジメチルケタール３部を混合して、粘度６．ＱＯ
Ｏセンチポイズ（２５℃）のセカンダリ−履用被覆材料
を得た。

実施例３ ポリカーボネートジオールにトリレンジイソシアネート
を反応させ、さらに２−ヒドロキシエチルアクリレート
を反応させて得た数平均分子量６゜０００のポリカーボ
ネート系ウレタンアクリレートオリゴマー６０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５Ａ
１００２）２０部、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン２０部
、数平均分子ｆｉ１，２００のジフェニルポリシロキサ
ンジアクリレート２部、ベンジルジメチルケタール３部
を混合して、粘度８．０００センチポイズ（２５℃）の
セカンダリ−履用被覆材料を得た。

比較例１ 数平均分子ｕｓ　ｏ　ｏのジメチルポリシロキサンモノ
アクリレート１部を使用しなかった以外は、実施例１と
全く同様にして粘度５．０００センチポイズ（２５℃）
のプライマリ−履用被覆材料を得た。

比較例２ 数平均分子１ｔｌ、０００のジメチルポリシロキサンジ
アクリレートの使用部数を０．０５部に変更した以外は
、実施例２と全く同様にして粘度６．０００センチポイ
ズ（２５℃）のセカンダリ−履用被覆材料を得た。

比較例３ 数平均分子ｉｌｌ、２００のジフェニルポリシロキサン
ジアクリレート２部の代わりに、数平均分子量４００の
ジフェニルポリシロキサンジアクリレート２部を使用し
た以外は、実施例３と全く同様にして粘度８，０００セ
ンチポイズ（２５℃）のセカンダリ−履用被覆材料を得
た。

比較例４ 数平均分子！Ｅ１，２００のジフェニルポリシロキサン
ジアクリレート２部の代わりに、数平均分子１ｉ２，５
００のジフェニルポリシロキサンジアクリレート２部を
使用した以外は、実施例３と全く同様にして粘度８，０
００センチポイズ（２５℃）のセカンダリ−履用被覆材
料を得た。なお、この材料は、常温でしばらく放置して
おくと、ジフェニルポリシロキサンジアクリレートとみ
られるものが析出してきた。

以上の実施例および比較例の各被覆材料の性能を調べる
ために、以下の二つの試験を行った。結果は、後記の表
に示されるとおりであった。

く試験例１〉 各被覆材料の２５℃での表面張力をウイルヘルミ一式表
面張力計で測定し、塗布性を左右する被覆材料の濡れ性
を試験した。

く試験例２〉 実施例１および比較例１で得たプライマリ−履用被覆材
料を、直径１２５μｍの光フアイバ表面に硬化後の直径
が２５０μｍとなるように塗布し、１６０Ｗ／ａｍの高
圧水銀ランプを用いて硬化させてプライマリ一層を形成
し、さらにこのプライマリ一層上に、実施例１のプライ
マリ一層にあっては実施例２，３で得たセカンダリ−履
用被覆材料を、比較例１のプライマリ一層にあっては比
較例２〜４で得たセカンダリ二層用被覆材料を、それぞ
れ硬化後の直径が４００μｍとなるように塗布し、前記
同様の高圧水銀ランプを用いて硬化させてセカンダリ一
層を形成した。

このようなプライマリ一層とセカンダリ一層との連続形
成において、光ファイバの線速、つまり被覆材料の塗布
速度を徐々に上げて、塗布ムラなどが発生する限界の線
速を調べた。

上記表の結果から明らかなように、この発明に係る光フ
アイバ用被覆材料は、濡れ性にすぐれるために高速塗布
が可能であり、この高速塗布によって樹脂被覆光ファイ
バの生産性を大幅に向上できるものであることが判る。

また、前記試験例２において、高速塗布によって得られ
た樹脂被覆光ファイバは、いずれも外観が良好で、また
伝送特性およびその信頼性の面でも充分に満足できるも
のであることが判明した。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）（メタ）アクリレート化合物と重合開始剤とを少
   なくとも含む無溶剤型硬化性組成物に、つぎの式； ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｘはアルキル基、フェニル基もしくは−Ｏ−Ｙ
   ＿２基、Ｙ＿１、Ｙ＿２は（メタ）アクリロイル基、Ｒ
   はアルキル基またはフェニル基、ｎは整数である〕 で示される数平均分子量が５００〜２，０００のポリシ
   ロキサン（メタ）アクリレートを、上記の組成物１００
   重量部に対して０．１〜３重量部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。
2. （２）無溶剤型硬化性組成物が、（メタ）アクリレート
   オリゴマーと、このオリゴマーの反応性希釈剤としての
   作用を少なくとも有する分子内に重合性炭素−炭素二重
   結合を１個以上含む化合物と、重合開始剤とからなる特
   許請求の範囲第（１）項記載の光学ガラスファイバ用被
   覆材料。
3. （３）（メタ）アクリレートオリゴマーの反応性希釈剤
   としての作用を少なくとも有する分子内に重合性炭素−
   炭素二重結合を１個以上含む化合物が（メタ）アクリレ
   ートモノマーからなる特許請求の範囲第（２）項記載の
   光学ガラスファイバ用被覆材料。
4. （４）重合開始剤が光重合開始剤からなる特許請求の範
   囲第（１）〜（３）項のいずれかに記載の光学ガラスフ
   ァイバ用被覆材料。
5. （５）無溶剤型硬化性組成物は常温での粘度が１，００
   ０〜３０，０００センチポイズの範囲にある特許請求の
   範囲第（１）〜（４）項のいずれかに記載の光学ガラス
   ファイバ用被覆材料。