JPS6355140A - 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〕

光学ガラスファイバ（以下、光ファイバという）の樹脂
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」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
のが知られておる。

〔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ている従
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、特に弾性率が低いために側
圧に対しての抵抗性がなく、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、
しかも硬化物の伸びが大きくてかつ弾性率が高く、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特に弾性率の高い硬化物を付与しう
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一炭素
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ａ、ｂ、ｃ成分のほかに、ｄ）グリシジル
アミン型エポキシと（メタ）アクリル酸との反応生成物
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、（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（以
下、ＭＷという）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）アクリレートオリゴマー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６個までの（メ
タ）アクリロイル基を有する一般にＭＷが５００〜１０
．０００程度のものであり、これに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、ポリエステル系、ポリカプロ
ラクトン系、ポリカーボネート系などのウレタン（メタ
）アクリレートオリゴマーが挙げられる。

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太き（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１５０〜１．　Ｏ
ＯＯ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
シプロビル（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２〜５程度のものが用いられる。

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（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一炭素二重
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、常温で低粘度液状とは
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、重合性炭素一炭素二重結
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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ボリプロビレングリコールジ（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、上記す成分としてはジアリルアジペート、ジアリ
ルツクレート、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成分としての反応生成物は
、グリシジルアミン型エポキシと（メタ）アクリル酸と
を通常アミン化合物の如き触媒やハイドロキノンの如き
重合禁止剤の存在下６０〜１２０°Ｃで２〜１０時間反
応させることによって得られる分子末端に少なくとも３
個、通常４個の（メタ）アクリロイル基を有する化合物
である。

上記のグリシジルアミン型エポキシはエピクロルヒドリ
ンと第１級ないし第２級アミンとの反応によって得られ
るもので、その代表的なものとして下記の式（１１，（
２１，（３１にて表わされるエポキシ化合物がある。

このようなｄ成分としての分子末端に（メタ）アクリロ
イル基を含有する反応生成物は、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７０〜９５重量％、好ましくは７
５〜９０重量％に対して、Ｃ成分が３０〜５重量％、好
ましくは２５〜１０重量％となるようにするのがよい。

Ｃ成分が少なすぎては前述の効果を期待できず、また多
すぎると伸びが低下するおそれがある。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。一般
には、ａ、ｂ、Ｃ成分の合計量中、Ｃ成分が３０〜７０
重量％となるような割合とするのがよい。

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、ミヒラーズヶトン、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、
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、Ｃ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】。

０００〜１０，０００センチポイズ（ＣｐＳ）（２５℃
）ノ範囲に調整されているのが望マしい。

このように構成されてな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５０〜３００μｍ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５０〜３００ｍＪ／ｃＩＩ！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、ナイロンのような熱可塑性樹脂
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ア
イバ用被覆材料中に前記Ｃ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、強執性不足
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は重量部を意味する
ものとする。

実施例１ 前記式（１）にて表わされるテトラグリシジルジアミノ
ジフェニルメタン１モルとアクリル酸４モルとを、トリ
エチルアミン０．５部、ハイドロキノン０．０１部の存
在下に９０〜１１０℃で５時間反応させ、酸価（試料１
ｇを中和するに要するＫＯＨＯｍｇ数）２以下にして、
分子末端にアクリロイル基を４個含有する反応生成物（
以下、反応生成Ａという）を得た。

つぎに、ポリテトラメチレングリコール（ＭＷｌ、００
０）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、上記の反応生成物Ａ１０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３０部、
ビニルピロリドン５部、ベンゾフェノン３部、ジエチル
アミノエタノール１部を混合溶解して、粘度７，７００
ｃｐｓ　（２５℃）の光フアイバ用被覆材料を得た。

比較例１ 反応生成物Ａ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６５部とした以外は、実施例１と同様に
して、粘度５，３００ｃｐｓ（２５℃）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（ＭＷ２，０００）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５
０部、前記式（２）にて表わされるテトラグリシジルメ
タキシレンジアミン１モルとアクリル酸４モルとから実
施例１と同様にして反応させて得た分子末端に４個のア
クリロイル基を有する反応生成物（以下、反応生成物Ｂ
という）１５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３０部、ビニルピロリドン５部、ベンゾ
フェノン３部、ジエチルアミノエタノール１部を混合溶
解して、粘度６，５００ｃｐｓ（２５℃）の光フアイバ
用被覆材料を得た。

比較例２ 反応生成物Ｂ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６５部とした以外は、実施例２と同様に
して、粘度７，０００ｃｐｓ（２５℃）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（ＭＷＩ、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４５部、前記
式（３）にて表わされるテトラグリシジル−１・３−ビ
スアミノメチルシクロヘキサン１モルとアクリル酸４モ
ルとを実施例１と同様にして反応させて得た分子末端に
４個のアクリロイル基を有する反応生成物（以下、反応
生成物Ｃという）２０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３０部、ビニルピロリドン５部
、ベンゾフェノン３部、ジエチルアミノエタノール１部
を混合溶解して、粘度４，０ＯＱｃｐｓ　　（２５℃）
の光フアイバ用被覆材料を得た。

比較例３ 反応生成物Ｃ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６５部とした以外は、実施例３と同様に
して、粘度４，３００ｃｐｓ（２５”ｃ）の光フアイバ
用被覆材料を得た。

く試験例１〉 各被覆材料をガラス板上に０．２龍厚に塗布したのち、
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＋３７（ｍＪ／ａｎりと、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ＪＴＳＫ７１１３
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○、わずかに破損したものを△、破損が著
しいものを×と評価した。

〈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（ＭＷ２．　
ＯＯ’Ｏ）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、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のアクリレート４５部、ビ
ニルピロリドン５部、ヘンシフエノン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、１６０Ｗ／ｃｍ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１〜３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
〜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認められなかっ
たが、比較例１〜３のものでは、上記特性に著しく劣り
、ｌｄｂ／ｋｍ以上の伝送損失の増加が認められた。

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（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う
るち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一炭素二重結合が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、ｄ）グリシジルアミン型
   エポキシと（メタ）アクリル酸との反応生成物を含ませ
   たことを特徴とする光学ガラスファイバ用被覆材料。