TWI837386B - 光纖 - Google Patents
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Abstract
本發明之光纖具備包含芯及包覆層之玻璃纖維、及被覆樹脂層，且被覆樹脂層具有與玻璃纖維相接而將該玻璃纖維被覆之一次樹脂層、及將一次樹脂層被覆之二次樹脂層，一次樹脂層及二次樹脂層係包含無機氧化物粒子之樹脂層。
Description
本發明係關於一種光纖。
本申請案主張基於2019年6月19日提出申請之日本專利申請案第2019-114005號之優先權，引用上述日本專利申請案中記載之全部記載內容。
一般而言，光纖具有用以保護作為光傳輸體之玻璃纖維的被覆樹脂層。為了減小對光纖賦予側壓時發生之微小彎曲所引起的傳輸損耗增加，而要求光纖之側壓特性優異。
被覆樹脂層可使用含有低聚物、單體、光聚合起始劑等之紫外線硬化型樹脂組合物形成。例如，專利文獻1中探究了藉由使用含有原料為合成石英之填料之紫外線硬化型樹脂組合物形成樹脂層，而改善光纖之側壓特性。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2014-219550號公報
本發明之一形態之光纖具備包含芯及包覆層之玻璃纖維、及被覆樹脂層，且被覆樹脂層具有與玻璃纖維相接而將該玻璃纖維被覆之一次樹脂層、及將一次樹脂層被覆之二次樹脂層，一次樹脂層及二次樹脂層係包含無機氧化物粒子之樹脂層。
[發明所欲解決之問題]
被覆樹脂層一般具備一次樹脂層及二次樹脂層。認為形成一次樹脂層之樹脂組合物與形成二次樹脂層之樹脂組合物之線膨脹係數差較大係光纖中之孔隙之產生要因之一。為了提高光纖之側壓特性而使二次樹脂層高楊氏模數化時，若一次樹脂層之楊氏模數較低，則熱循環試驗時容易產生孔隙。若產生孔隙，則低溫下之光纖之傳輸損耗趨於增加。
本發明之目的在於提供一種側壓特性優異且低溫下之傳輸損耗增加較小的光纖。
[發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種側壓特性優異且低溫下之傳輸損耗增加較小的光纖。
[本發明之實施形態之說明]
首先，列出本發明之實施形態之內容進行說明。本發明之一形態之光纖具備包含芯及包覆層之玻璃纖維、及被覆樹脂層，被覆樹脂層具有與玻璃纖維相接而將該玻璃纖維被覆之一次樹脂層、及將一次樹脂層被覆之二次樹脂層，一次樹脂層及二次樹脂層係包含無機氧化物粒子之樹脂層。
藉由使一次樹脂層及二次樹脂層包含無機氧化物粒子，能夠提高光纖之側壓特性，減少熱循環試驗後之低溫下之傳輸損耗增加。
就容易調整被覆樹脂層之楊氏模數之方面而言，無機氧化物粒子可為選自由二氧化矽、二氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化錫及氧化鋅所組成之群中之至少1種。
就樹脂層中之分散性優異，容易抑制孔隙產生之方面而言，無機氧化物粒子為二氧化矽，被覆樹脂層中包含之矽原子之量可為3質量%以上22質量%以下。
就進一步減少低溫下之傳輸損耗增加之方面而言，一次樹脂層之楊氏模數於23℃下可為0.03 MPa以上0.7 MPa以下。
就進一步提高光纖之側壓特性之方面而言，二次樹脂層之楊氏模數於23℃下可為1300 MPa以上2750 MPa以下。
[本發明之實施形態之詳細內容]
視需要一面參照圖式，一面對本發明之實施形態之樹脂組合物及光纖之具體例進行說明。再者，本發明並不限定於該等例示，而意在包括由申請專利範圍所示且與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。於以下之說明中，於圖式說明中對同一要素標註同一符號，省略重複說明。
＜光纖＞
圖1係表示本實施形態之光纖之一例之概略剖視圖。光纖10具備：玻璃纖維13，其包含芯11及包覆層12；以及被覆樹脂層16，其包含設置於玻璃纖維13之外周之一次樹脂層14及二次樹脂層15。
包覆層12將芯11包圍。芯11及包覆層12主要包含石英玻璃等玻璃，例如，芯11可使用添加有鍺之石英玻璃、或純石英玻璃，包覆層12可使用純石英玻璃、或添加有氟之石英玻璃。
於圖1中，例如玻璃纖維13之外徑(D2)為100 μm至125 μm左右，構成玻璃纖維13之芯11之直徑(D1)為7 μm至15 μm左右。被覆樹脂層16之厚度通常為22 μm至70 μm左右。一次樹脂層14及二次樹脂層15之各層之厚度可為5 μm至50 μm左右。
於玻璃纖維13之外徑(D2)為125 μm左右且被覆樹脂層16之厚度為60 μm以上70 μm以下之情形時，一次樹脂層14及二次樹脂層15之各層之厚度可為10 μm至50 μm左右，例如，一次樹脂層14之厚度可為35 μm，二次樹脂層15之厚度可為25 μm。光纖10之外徑可為245 μm至265 μm左右。
於玻璃纖維13之外徑(D2)為125 μm左右且被覆樹脂層16之厚度為27 μm以上48 μm以下之情形時，一次樹脂層14及二次樹脂層15之各層之厚度可為10 μm至38 μm左右，例如，一次樹脂層14之厚度可為25 μm，二次樹脂層15之厚度可為10 μm。光纖10之外徑可為179 μm至221 μm左右。
於玻璃纖維13之外徑(D2)為100 μm左右且被覆樹脂層16之厚度為22 μm以上37 μm以下之情形時，一次樹脂層14及二次樹脂層15之各層之厚度可為5 μm至32 μm左右，例如，一次樹脂層14之厚度可為25 μm，二次樹脂層15之厚度可為10 μm。光纖10之外徑可為144 μm至174 μm左右。
(二次樹脂層)
就降低二次樹脂層之線膨脹係數，提高光纖之側壓特性及低溫特性之觀點而言，二次樹脂層15包含無機氧化物粒子。二次樹脂層15可使包含基礎樹脂及疏水性無機氧化物粒子之樹脂組合物硬化而形成，上述基礎樹脂含有包含(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之低聚物、單體及光聚合起始劑。即，二次樹脂層15可包含含有基礎樹脂及疏水性無機氧化物粒子之樹脂組合物之硬化物，上述基礎樹脂含有包含(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之低聚物、單體及光聚合起始劑。
本實施形態之無機氧化物粒子之表面經疏水處理。本實施形態之疏水處理係指將疏水性基導入至無機氧化物粒子之表面。被導入疏水性基之無機氧化物粒子在樹脂組合物中之分散性優異。疏水性基可為(甲基)丙烯醯基、乙烯基等反應性基、或脂肪族烴基(例如，烷基)、芳香族烴基(例如，苯基)等非反應性基。於無機氧化物粒子具有反應性基之情形時，容易形成楊氏模數較高之樹脂層。
本實施形態之無機氧化物粒子分散於分散介質中。藉由使用分散於分散介質中之無機氧化物粒子，能夠使無機氧化物粒子均勻地分散於樹脂組合物中，能夠提高樹脂組合物之保存穩定性。作為分散介質，只要不阻礙樹脂組合物之硬化，則並無特別限定。分散介質可為反應性，亦可為非反應性。
作為反應性分散介質，可使用(甲基)丙烯醯基化合物、環氧化合物等單體。作為(甲基)丙烯醯基化合物，例如可列舉：1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、EO(ethylene oxide，環氧乙烷)改性雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、PO(propylene oxide，環氧丙烷)改性雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、及聚四亞甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯。作為(甲基)丙烯醯基化合物，可使用上述單體所例示之化合物。
作為非反應性分散介質，可使用：甲基乙基酮(MEK)等酮系溶劑；甲醇(MeOH)等醇系溶劑；或丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)等酯系溶劑。於非反應性分散介質之情形時，可將基礎樹脂與分散於分散介質中之無機氧化物粒子混合後，去除分散介質之一部分而製備樹脂組合物。
分散於分散介質中之無機氧化物粒子在樹脂組合物硬化後亦以分散於樹脂層中之狀態存在。於使用反應性分散介質之情形時，無機氧化物粒子連同分散介質一併混合於樹脂組合物中，以分散狀態得以維持之狀態被納入至樹脂層中。於使用非反應性分散介質之情形時，分散介質之至少一部分自樹脂組合物揮發而消失，但無機氧化物粒子保持分散狀態而殘留於樹脂組合物中，以亦分散於硬化後之樹脂層中之狀態存在。樹脂層中所存在之無機氧化物粒子在利用電子顯微鏡進行觀察時，以一次粒子分散之狀態被觀察到。
就樹脂層中之分散性優異，容易形成強韌之樹脂層之方面而言，上述無機氧化物粒子較佳為選自由二氧化矽(silica)、二氧化鋯(zirconia)、氧化鋁(alumina)、氧化鎂(magnesia)、氧化鈦(titania)、氧化錫及氧化鋅所組成之群中之至少1種。就廉價性優異，容易進行表面處理，具有紫外線透過性，容易對樹脂層賦予適度之硬度等觀點而言，作為本實施形態之無機氧化物粒子，更佳為使用疏水性二氧化矽粒子。
就提高樹脂層之楊氏模數之觀點而言，無機氧化物粒子之平均一次粒徑較佳為5 nm以上800 nm，更佳為10 nm以上700 nm以下，進而較佳為10 nm以上650 nm以下。平均一次粒徑例如可藉由電子顯微鏡照片之圖像解析、光散射法、BET(Brunauer-Emmett-Teller，布厄特)法等進行測定。於一次粒子之粒徑較小之情形時，分散有無機氧化物之一次粒子的分散介質在目視下看起來為透明。於一次粒子之粒徑相對較大(40 nm以上)之情形時，分散有一次粒子之分散介質看起來白濁，但觀察不到沈澱物。
以樹脂組合物之總量為基準，無機氧化物粒子之含量較佳為1質量%以上65質量%以下，更佳為10質量%以上60質量%以下，進而較佳為15質量%以上60質量%以下。若無機氧化物粒子之含量為1質量%以上，則容易形成側壓特性優異之樹脂層。若無機氧化物粒子之含量為65質量%以下，則容易提高樹脂組合物之塗佈性。
二次樹脂層中包含之無機氧化物粒子之平均一次粒徑可為5 nm以上200 nm、8 nm以上100 nm以下、9 nm以上50 nm以下、或10 nm以上30 nm以下。以二次樹脂層之總量為基準，二次樹脂層中包含之無機氧化物粒子之含量可為1質量%以上65質量%以下、10質量%以上60質量%以下、或15質量%以上60質量%以下。
作為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯，可使用使多元醇化合物、聚異氰酸酯化合物及含羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物發生反應而獲得之低聚物。
作為多元醇化合物，例如可列舉：聚四亞甲基二醇、聚丙二醇、及雙酚A-環氧乙烷加成二醇。多元醇化合物之數量平均分子量可為400以上4000以下、400以上2000以下、或400以上1000以下。作為聚異氰酸酯化合物，例如可列舉：2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、及二環己基甲烷4,4'-二異氰酸酯。作為含羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物，例如可列舉：(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、1,6-己二醇單(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、及三丙二醇單(甲基)丙烯酸酯。
作為合成(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯時之觸媒，一般使用有機錫化合物。作為有機錫化合物，例如可列舉：二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、順丁烯二酸二丁基錫、雙(巰基乙酸2-乙基己酯)二丁基錫、雙(巰基乙酸異辛酯)二丁基錫、及氧化二丁基錫。就易獲得性或觸媒性能之方面而言，較佳為使用二月桂酸二丁基錫或二乙酸二丁基錫作為觸媒。
合成(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯時，可使用碳數5以下之低級醇。作為低級醇，例如可列舉：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、及2,2-二甲基-1-丙醇。
低聚物可進而包含環氧(甲基)丙烯酸酯。作為環氧(甲基)丙烯酸酯，可使用使具有(甲基)丙烯醯基之化合物與具有2個以上縮水甘油基之環氧樹脂發生反應所獲得的低聚物。
作為單體，可使用選自由具有1個聚合性基之單官能單體、及具有2個以上聚合性基之多官能單體所組成之群中之至少1種。單體可將2種以上混合使用。
作為單官能單體，例如可列舉：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯(Isopentyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸異戊酯(Isoamyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸3-苯氧基苄酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、4-第三丁基環己醇丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯基酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸雙環戊酯、壬基苯酚聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異𦯉基酯等(甲基)丙烯酸酯系單體；(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸二聚物、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、ω-羧基-聚己內酯(甲基)丙烯酸酯等含羧基單體；N-(甲基)丙烯醯𠰌啉、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺、N-丙烯醯基哌啶、N-甲基丙烯醯基哌啶、N-(甲基)丙烯醯基吡咯啶、(甲基)丙烯酸3-(3-吡啶)丙酯、環狀三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯等含雜環單體；順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、N-苯基順丁烯二醯亞胺等順丁烯二醯亞胺系單體；(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N-己基(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-丁基(甲基)丙烯醯胺、N-丁基(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基丙烷(甲基)丙烯醯胺等醯胺系單體；(甲基)丙烯酸胺基乙酯、(甲基)丙烯酸胺基丙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸第三丁基胺基乙酯等(甲基)丙烯酸胺基烷基酯系單體；N-(甲基)丙烯醯氧基亞甲基丁二醯亞胺、N-(甲基)丙烯醯基-6-氧基六亞甲基丁二醯亞胺、N-(甲基)丙烯醯基-8-氧基八亞甲基丁二醯亞胺等丁二醯亞胺系單體。
作為多官能單體，例如可列舉：乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A之環氧烷加成物之二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、羥基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,14-十四烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,16-十六烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,20-二十烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、異戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-乙基-1,8-辛二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A之EO加成物二(甲基)丙烯酸酯等具有2個聚合性基之單體；及三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基辛烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷聚乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷聚丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷聚乙氧基聚丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、異氰尿酸三[(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇聚乙氧基四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇聚丙氧基四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己內酯改性異氰尿酸三[(甲基)丙烯醯氧基乙基]酯等具有3個以上聚合性基之單體。
就提高樹脂層之楊氏模數之觀點而言，單體較佳為包含多官能單體，更佳為包含具有2個聚合性基之單體。
作為光聚合起始劑，可自公知之自由基光聚合起始劑之中適當選用。作為光聚合起始劑，例如可列舉：1-羥基環己基苯基酮(Omnirad 184，IGM Resins公司製造)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-𠰌啉基-丙烷-1-酮(Omnirad 907，IGM Resins公司製造)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦(Omnirad TPO，IGM Resins公司製造)、及雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦(Omnirad 819，IGM Resins公司製造)。
樹脂組合物可進而含有矽烷偶合劑、調平劑、消泡劑、抗氧化劑、增感劑等。
作為矽烷偶合劑，只要不妨礙樹脂組合物之硬化，則並無特別限定。作為矽烷偶合劑，例如可列舉：矽酸四甲酯、矽酸四乙酯、巰基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基-乙氧基)矽烷、β-(3,4-環氧環己基)-乙基三甲氧基矽烷、二甲氧基二甲基矽烷、二乙氧基二甲基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、雙[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]四硫化物、雙[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]二硫化物、γ-三甲氧基矽烷基丙基二甲硫基胺甲醯基四硫化物、及γ-三甲氧基矽烷基丙基苯并噻唑基四硫化物。
二次樹脂層之楊氏模數於23℃下較佳為1300 MPa以上2750 MPa以下，更佳為1400 MPa以上2700 MPa以下，進而較佳為1500 MPa以上2700 MPa以下。若二次樹脂層之楊氏模數為1300 MPa以上，則容易提高側壓特性，若為2750 MPa以下，則能夠對二次樹脂層賦予適度之韌性，故而容易提高低溫特性。
(一次樹脂層)
就降低一次樹脂層之線膨脹係數，提高光纖之側壓特性及低溫特性之觀點而言，一次樹脂層14包含無機氧化物粒子。一次樹脂層14可使包含基礎樹脂及無機氧化物粒子之樹脂組合物硬化而形成，上述基礎樹脂含有包含(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之低聚物、單體、光聚合起始劑及矽烷偶合劑。作為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、單體、光聚合起始劑、矽烷偶合劑、及無機氧化物粒子，可自二次樹脂層所例示之化合物中適當選擇。但是，形成一次樹脂層之樹脂組合物具有不同於形成二次樹脂層之基礎樹脂之組成。
以樹脂組合物之總量為基準，無機氧化物粒子之含量較佳為1質量%以上45質量%以下，更佳為2質量%以上40質量%以下，進而較佳為3質量%以上30質量%以下。若無機氧化物粒子之含量為1質量%以上，則容易形成強韌之樹脂層。若無機氧化物粒子之含量為45質量%以下，則能夠形成楊氏模數較低之樹脂層。
一次樹脂層中包含之無機氧化物粒子之平均一次粒徑可為5 nm以上200 nm、10 nm以上100 nm以下、15 nm以上80 nm以下、或20 nm以上70 nm以下。以一次樹脂層之總量為基準，一次樹脂層中包含之無機氧化物粒子之含量可為1質量%以上45質量%以下、2質量%以上40質量%以下、或3質量%以上30質量%以下。
就抑制光纖產生孔隙之觀點而言，一次樹脂層之楊氏模數於23℃±2℃下較佳為0.03 MPa以上0.7 MPa以下，更佳為0.04 MPa以上0.65 MPa以下，進而較佳為0.05 MPa以上0.6 MPa以下。
就樹脂層中之分散性優異，容易抑制孔隙產生之方面而言，一次樹脂層及二次樹脂層中包含之無機氧化物粒子較佳為疏水性二氧化矽粒子。以被覆樹脂層之總量為基準，被覆樹脂層中包含之矽原子(Si)之量較佳為3質量%以上22質量%以下，更佳為4質量%以上20質量%以下，進而較佳為4質量%以上19質量%以下。若Si量為3質量%以上，則容易提高光纖之側壓特性。若Si量為22質量%以下，則容易提高光纖之低溫特性。Si量可藉由ICP-AES(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，感應耦合電漿發光分析裝置)進行測定。
[實施例]
以下，示出使用本發明之實施例及比較例的評價試驗之結果，對本發明更詳細地進行說明。再者，本發明並不限定於該等實施例。
[一次樹脂層用樹脂組合物]
(低聚物)
作為低聚物，準備使分子量4000之聚丙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、丙烯酸羥乙酯及甲醇發生反應而獲得的丙烯酸胺基甲酸酯a1、a2及a3。於丙烯酸胺基甲酸酯a1、a2及a3中，藉由變更丙烯酸羥乙酯及甲醇之調配比率，而調整兩末端具有丙烯醯基之低聚物與單末端具有丙烯醯基之低聚物之比率。
(無機氧化物粒子)
作為無機氧化物粒子，準備分散於MEK中、具有甲基丙烯醯基且平均一次粒徑為20～60 nm的疏水性二氧化矽粒子。
(樹脂組合物)
使用丙烯酸胺基甲酸酯a1、a2或a3 75質量份，並混合壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯12質量份、N-乙烯基己內醯胺6質量份、1,6-己二醇二丙烯酸酯2質量份、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦1質量份、及3-巰基丙基三甲氧基矽烷1質量份而製備基礎樹脂。繼而，將基礎樹脂與二氧化矽粒子混合後，減壓去除作為分散介質之MEK之大部分，而分別製作一次樹脂層用樹脂組合物。
[二次樹脂層用樹脂組合物]
(低聚物)
作為低聚物，準備藉由使分子量600之聚丙二醇、2,4-甲苯二異氰酸酯及丙烯酸羥乙酯發生反應而獲得的丙烯酸胺基甲酸酯(UA)、以及環氧丙烯酸酯(EA)。
(無機氧化物粒子)
作為無機氧化物粒子，準備包含分散於MEK中、具有甲基丙烯醯基且平均一次粒徑為10～20 nm之疏水性二氧化矽粒子的矽溶膠。
(樹脂組合物)
首先，將UA 20質量份、EA 20質量份、丙烯酸異𦯉基酯25質量份、丙烯酸2-苯氧基乙酯20質量份、三丙二醇二丙烯酸酯15質量份、1-羥基環己基苯基酮0.5質量份、及2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦0.5質量份混合，而製備基礎樹脂。繼而，將基礎樹脂與矽溶膠混合後，減壓去除作為分散介質之MEK之大部分，而分別製作二次樹脂層用樹脂組合物。
於表1及表2中，二氧化矽粒子之數值係以樹脂組合物之總量為基準之含量。再者，可認為樹脂組合物之總量與樹脂組合物之硬化物之總量相同。
[光纖之製作]
使用一次樹脂層用樹脂組合物於包含芯及包覆層之直徑125 μm之玻璃纖維之外周形成厚度35 μm之一次樹脂層，進而使用二次樹脂層用樹脂組合物於其外周形成厚度25 μm之二次樹脂層，而製作光纖。線速係設為1500 m/分鐘。
(一次樹脂層之楊氏模數)
一次樹脂層之楊氏模數係藉由23℃下之拔出模數(Pullout Modulus(POM))法進行測定。利用2個夾頭裝置固定光纖之2個部位，去除2個夾頭裝置之間之被覆樹脂層(一次樹脂層及二次樹脂層)部分，繼而，將一夾頭裝置固定，使另一夾頭裝置向被固定之夾頭裝置之相反方向緩慢移動。將光纖中之被移動夾頭裝置所夾持之部分之長度設為L，將夾頭之移動量設為Z，將一次樹脂層之外徑設為Dp，將玻璃纖維之外徑設為Df，將一次樹脂層之泊松比設為n，將夾頭裝置移動時之負載設為W時，由下述式求出一次樹脂層之楊氏模數。
楊氏模數(MPa)＝((1＋n)W/πLZ)×ln(Dp/Df)
(二次樹脂層之楊氏模數)
二次樹脂層之楊氏模數係使用自光纖中抽出玻璃纖維所得之管狀被覆樹脂層(長度：50 mm以上)，於23±2℃、50±10%RH之環境下進行拉伸試驗(標線間距離：25 mm)，由2.5%割線值求出。
(被覆樹脂層之Si量)
藉由ICP-AES，按以下之步序算出被覆樹脂層中包含之矽原子(Si)之量。作為Si之定量分析中之預處理法，使用鹼熔法。
於800℃下對約0.1～0.2 g被覆樹脂層處理60分鐘而將其灰化。針對灰下物0.1 g，添加碳酸鈉3 g及硼酸0.5 g，於1000℃下進行30分鐘鹼熔後，添加濃鹽酸10 mL，進而，添加超純水，而獲得定容為100 mL之試樣液。利用超純水將試樣液10倍稀釋，使用Thermo Fisher SCIENTIFIC(型號：iCAP 6500 Duo)，於212.412 nm之波長下測定Si量。
(熱循環試驗)
針對在-40℃至23℃之間(以各溫度保持1小時，過渡時間為60分鐘)被加熱50個循環之光纖，於23℃及-40℃之各溫度條件下，測定波長1550 nm之信號光之傳輸特性，求出23℃及-40℃下之傳輸損耗。將-40℃下之傳輸損耗減去23℃下之傳輸損耗而得的傳輸損耗差未達0 dB/km(-40℃下之傳輸損耗更小)之情形評價為「A」，將傳輸損耗差為0 dB/km以上且未達0.01 dB/km之情形評價為「B」，將傳輸損耗差為0.01 dB/km以上之情形評價為「C」。
(側壓特性)
將光纖以單層狀捲繞於表面被砂紙覆蓋之直徑280 mm之卷線軸，藉由OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時域反射計)法測定此時之1550 nm之波長光之傳輸損耗。又，將光纖以單層狀捲繞於無砂紙之直徑280 mm之卷線軸，藉由OTDR法測定此時之1550 nm之波長光之傳輸損耗。求出測得之傳輸損耗之差，將傳輸損耗差為0.6 dB/km以下之情形評價為側壓特性「A」，將傳輸損耗差超過0.6 dB/km之情形評價為側壓特性「B」。
[表1]
| 實施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 一次樹脂層 | ||||||||||||||
| 低聚物 | a2 | a2 | a2 | a2 | a1 | a3 | a1 | a3 | a2 | a2 | a2 | a2 | a1 | a1 |
| 二氧化矽粒子 (質量%) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 5 | 10 | 20 | 20 | 5 | 30 |
| 楊氏模數(MPa) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.6 | 0.05 | 0.6 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.05 |
| 二次樹脂層 | ||||||||||||||
| 二氧化矽粒子 (質量%) | 20 | 30 | 40 | 60 | 30 | 30 | 60 | 60 | 30 | 30 | 30 | 60 | 10 | 60 |
| 楊氏模數(MPa) | 1600 | 1800 | 2100 | 2700 | 1800 | 1800 | 2700 | 2700 | 1800 | 1800 | 1800 | 2700 | 1400 | 2700 |
| Si量(質量%) | 8.3 | 10.9 | 13.4 | 18.6 | 10.9 | 10.9 | 18.6 | 18.6 | 8.8 | 9.8 | 11.9 | 19.6 | 3.6 | 21.7 |
| 熱循環試驗 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 耐側壓特性 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
[表2]
| 比較例 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 一次樹脂層 | ||||
| 低聚物 | a2 | a2 | a2 | a2 |
| 二氧化矽粒子(質量%) | - | 50 | - | - |
| 楊氏模數(MPa) | 0.2 | 0.8 | 0.2 | 0.2 |
| 二次樹脂層 | ||||
| 二氧化矽粒子(質量%) | 20 | - | 65 | - |
| 楊氏模數(MPa) | 1800 | 1600 | 2800 | 1100 |
| Si量(質量%) | 5.1 | 12.8 | 16.7 | ＜0.05* |
| 熱循環試驗 | C | A | C | A |
| 耐側壓特性 | A | B | B | B |
| *檢測極限以下 |
10:光纖
11:芯
12:包覆層
13:玻璃纖維
14:一次樹脂層
15:二次樹脂層
16:被覆樹脂層
D1:直徑
D2:外徑
圖1係表示本實施形態之光纖之一例之概略剖視圖。
10:光纖
11:芯
12:包覆層
13:玻璃纖維
14:一次樹脂層
15:二次樹脂層
16:被覆樹脂層
D1:直徑
D2:外徑
Claims (3)
- 一種光纖，其係具備包含芯及包覆層之玻璃纖維、及被覆樹脂層者，且上述被覆樹脂層具有與上述玻璃纖維相接而將上述玻璃纖維被覆之一次樹脂層、及將上述一次樹脂層被覆之二次樹脂層，上述一次樹脂層及上述二次樹脂層係包含無機氧化物粒子之樹脂層，上述無機氧化物粒子為二氧化矽，上述被覆樹脂層中包含之矽原子之量為3質量%以上22質量%以下，上述一次樹脂層所含之無機氧化物粒子之平均一次粒徑為20nm以上60nm以下，上述二次樹脂層所含之無機氧化物粒子之平均一次粒徑為10nm以上30nm以下。
- 如請求項1之光纖，其中上述一次樹脂層之楊氏模數於23℃下為0.03MPa以上0.7MPa以下。
- 如請求項1或2之光纖，其中上述二次樹脂層之楊氏模數於23℃下為1300MPa以上2750MPa以下。
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