WO2022064797A1 - 樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法、光ファイバ及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法、光ファイバ及び光ファイバの製造方法 Download PDF

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祐也 本間
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    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4402Optical cables with one single optical waveguide

Definitions

  • the present disclosure relates to a resin composition for secondary coating of an optical fiber, a method for producing a resin composition, an optical fiber, and a method for producing an optical fiber.
  • the optical fiber includes a coating resin layer for protecting the glass fiber which is an optical transmitter.
  • the coating resin layer is composed of, for example, two layers, a primary resin layer in contact with the glass fiber and a secondary resin layer formed on the outer layer of the primary resin layer.
  • lateral pressure an external force
  • Young's modulus of the primary resin layer is lowered and the Young's modulus of the secondary resin layer is increased in order to improve the lateral pressure characteristics of the optical fiber.
  • Urethane (meth) acrylate is generally used to impart appropriate toughness to the secondary resin.
  • Patent Documents 1 and 2 describe forming a resin layer using a resin composition containing a urethane (meth) acrylate having a specific structure as a photopolymerizable compound.
  • a polyol, a diisocyanate, and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate are reacted in the presence of a (meth) acrylate having no hydroxyl group.
  • the hydroxyl value of the acrylate is 12.0 mgKOH / g or less.
  • the resin composition for secondary coating of an optical fiber is a resin composition containing a photopolymerizable compound and a photopolymerization initiator, and the photopolymerizable compound has a hydroxyl value of 12. It contains a mixture of (meth) acrylate and urethane (meth) acrylate having no hydroxyl group of 0 mgKOH / g or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical fiber according to the present embodiment.
  • a resin composition capable of forming a resin layer having a high Young's modulus tends to have low coatability due to its high viscosity. Therefore, the resin composition for forming the secondary resin layer is required to form a resin layer having excellent coatability and a Young's modulus suitable for the secondary resin layer.
  • An object of the present disclosure is to provide a resin composition having excellent coatability and capable of forming a resin layer having a Young's modulus suitable for a secondary resin layer, and a method for producing the resin composition.
  • a polyol, a diisocyanate, and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate are reacted in the presence of a (meth) acrylate having no hydroxyl group.
  • the hydroxyl value of the acrylate is 12.0 mgKOH / g or less.
  • a resin composition capable of forming a resin layer having an excellent coatability and a Young's modulus suitable for a secondary resin layer can be formed. You can make things.
  • epoxy (meth) acrylate may be further added in the step of obtaining the resin composition.
  • the resin composition for secondary coating of an optical fiber is a resin composition containing a photopolymerizable compound and a photopolymerization initiator, and the photopolymerizable compound has a hydroxyl value of 12. It contains a mixture of (meth) acrylate and urethane (meth) acrylate having no hydroxyl group of 0 mgKOH / g or less.
  • Such a resin composition is excellent in coatability and can form a resin layer having a Young's modulus suitable for a secondary resin layer.
  • the photopolymerizable compound may further contain an epoxy (meth) acrylate.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate having no hydroxyl group may be 8.0 mgKOH / g or less.
  • the (meth) acrylate having no hydroxyl group is isodecyl (meth) acrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, or 2-ethylhexyl (meth) acrylate.
  • the optical fiber according to one aspect of the present disclosure includes a glass fiber including a core and a clad, a primary resin layer that is in contact with the glass fiber and coats the glass fiber, and a secondary resin layer that coats the primary resin layer.
  • the layer contains a cured product of the above resin composition.
  • the method for producing an optical fiber according to one aspect of the present disclosure is a coating step of applying the resin composition obtained by the above method to the outer periphery of the glass fiber including a core and a cladding, and irradiating ultraviolet rays after the coating step. Includes a curing step of curing the resin composition. As a result, the productivity of the optical fiber can be improved, and an optical fiber having excellent lateral pressure characteristics can be manufactured.
  • the resin composition according to the present embodiment is a resin composition containing a photopolymerizable compound and a photopolymerization initiator, and the photopolymerizable compound does not have a hydroxyl group having a hydroxyl value of 12.0 mgKOH / g or less. Contains a mixture of (meth) acrylate and urethane (meth) acrylate.
  • the resin composition according to the present embodiment is reacted with a polyol, a diisocyanate, and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate in the presence of a (meth) acrylate having no hydroxyl group, and has no urethane (meth) acrylate and a hydroxyl group (.
  • It can be produced by a step of obtaining a mixture of meta) acrylate and a step of adding a photopolymerization initiator to the mixture to obtain a resin composition.
  • epoxy (meth) acrylate may be further added.
  • Urethane (meth) acrylate is produced by reacting a polyol and diisocyanate at an NCO / OH of 1.5 or more and 4 or less to form an intermediate having NCO at the terminal, and then reacting with a hydroxyl group-containing (meth) acrylate.
  • NCO / OH 1.5 or more and 4 or less
  • a hydroxyl group-containing (meth) acrylate Obtainable.
  • Molecular weight distribution of urethane (meth) acrylate that affects the viscosity of the resin composition by reacting the polyol, diisocyanate, and hydroxyl group-containing (meth) acrylate in the presence of a (meth) acrylate compound that does not react with the polyol or diisocyanate. Will be easier to adjust.
  • Examples of impurities having a hydroxyl group include residual components and by-products of alcohol compounds that are raw materials for synthesizing (meth) acrylate.
  • a cross-linking reaction may proceed during the synthesis of urethane (meth) acrylate, and the urethane (meth) acrylate may gel.
  • NCO / OH approaches 1
  • Mn number average molecular weight of the urethane (meth) acrylate
  • Young's modulus of the resin layer may decrease.
  • the resin composition produced by the method according to the present embodiment has excellent coatability and can form a resin layer having a Young's modulus suitable for the secondary resin layer.
  • (meth) acrylate (A) (meth) acrylate having no hydroxyl group used in the synthesis of urethane (meth) acrylate.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate (A) is 12.0 mgKOH / g or less, preferably 11.0 mgKOH / g or less, more preferably 10.0 mgKOH / g or less, and 8.0 mgKOH / g or less. It is more preferably g or less.
  • the hydroxyl value of the meta) acrylate (A) exceeds 12.0 mgKOH / g, the urethane (meth) acrylate gels during synthesis or the Young's modulus of the resin layer decreases.
  • the lower limit of the hydroxyl value of the (meth) acrylate (A) may be 0.1 mgKOH / g or more, 0.2 mgKOH / g or more, or 0.3 mgKOH / g or more.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate (A) can be measured based on JIS K0070.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate (A) is a value derived from an impurity having a hydroxyl group contained in the (meth) acrylate having no hydroxyl group, and the (meth) acrylate having no hydroxyl group containing an impurity having a hydroxyl group is measured. Is the value.
  • the mass ratio of urethane (meth) acrylate to (meth) acrylate (A) in the mixture may be 99: 1 to 40:60. It is more preferably 95: 5 to 50:50, and even more preferably 90:10 to 60:40.
  • the (meth) acrylate (A) has a hydroxyl value of 12.0 mgKOH / g or less, a monofunctional monomer having one photopolymerizable ethylenically unsaturated group, or a polypoly having two or more ethylenically unsaturated groups. Functional monomers can be used.
  • the (meth) acrylate (A) may be used as a mixture of two or more.
  • Examples of the monofunctional monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, s-butyl (meth) acrylate, and t-butyl (meth) acrylate.
  • polyfunctional monomer examples include ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, and trimethylolpropane di (meth) acrylate.
  • the (meth) acrylate (A) is an isodecyl (meth) acrylate, a 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, a 2-ethylhexyl (meth) acrylate, from the viewpoint of adjusting physical properties suitable for the secondary resin layer.
  • Glycoldi (meth) acrylates or 1,6-hexanediol di (meth) acrylates are more preferred.
  • the viscosity of the (meth) acrylate (A) is preferably 150 mPa ⁇ s or less, and more preferably 50 mPa ⁇ s or less at 25 ° C. from the viewpoint of reducing the viscosity of the mixture.
  • polystyrene glycol examples include polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyester polyol, polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol, alkylene oxide-added polyol of bisphenol A, alkylene oxide-added polyol of bisphenol F, and hydrogenated bisphenol A.
  • Alkylene oxide-added polyol of alkylene oxide-added polyol and alkylene oxide-added polyol of hydrogenated bisphenol F can be mentioned. Two or more kinds of polyols may be used in combination, or the same kind of polyols having different Mns or different kinds of polyols may be used in combination.
  • polypropylene glycol polycarbonate polyol, or alkylene oxide-added polyol of bisphenol A as the polyol.
  • the Mn of the polyol may be 350 or more, 400 or more, or 500 or more from the viewpoint of adjusting the viscosity of the urethane (meth) acrylate, and 2500 or less, 2000 or less, or 1500 or less from the viewpoint of increasing Young's modulus. May be.
  • diisocyanate examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, 1, Examples thereof include 5-naphthalenedi isocyanate, norbornene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate.
  • Examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, and 2-hydroxy-3-.
  • Examples thereof include propandi (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate.
  • An organotin compound or an amine compound is used as a catalyst for synthesizing urethane (meth) acrylate.
  • the organotin compound include dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltinmalate, dibutyltinbis (2-ethylhexyl mercaptoacetate), dibutyltinbis (isooctyl mercaptoacetate), and dibutyltin oxide. From the viewpoint of easy availability or catalytic performance, it is preferable to use dibutyltin dilaurate or dibutyltin diacetate as the catalyst.
  • the (meth) acrylate (A) is an isodecyl acrylate having a hydroxyl value of 0.5 mgKOH / g
  • the polyol is polypropylene glycol
  • the diisocyanate is 2,4-tolylene diisocyanate
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate is 2-hydroxyethyl acrylate.
  • isodecyl acrylate, polypropylene glycol and 2,4-tolylene diisocyanate are added to the reaction vessel, and polypropylene glycol is reacted with 2,4-tolylene diisocyanate to synthesize an NCO-terminated prepolymer. Then, the NCO-terminated prepolymer is reacted with 2-hydroxyethyl acrylate to synthesize urethane acrylate.
  • Urethane acrylate can be represented by the following formula (1).
  • A- (U-I-U-P) n-U-I-U-A (1)
  • A represents a residue of 2-hydroxyethyl acrylate
  • U represents a urethane bond
  • I represents a residue of 2,4-tolylene diisocyanate
  • P represents a residue of polypropylene glycol
  • n 1 or more. It is an integer.
  • NCO / OH the ratio of urethane bonds possessed by urethane acrylate can be changed. The smaller the NCO / OH, the higher the proportion of urethane acrylate with a large n, and the larger the NCO / OH, the higher the proportion of urethane acrylate with a small n.
  • the Mn of the urethane (meth) acrylate is preferably 500 or more and 6000 or less, and may be 600 or more or 700 or more, or 5000 or less or 4000 or less.
  • the Mn of the urethane (meth) acrylate is 500 or more, it becomes easy to form a tough secondary resin layer, and when it is 6000 or less, it becomes easy to increase the Young's modulus of the secondary resin layer.
  • the content of urethane (meth) acrylate in the resin composition is 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, or 10 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, or 10 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, based on the total amount of the photopolymerizable compound. May be.
  • the photopolymerizable compound according to the present embodiment preferably contains an epoxy (meth) acrylate because it imparts appropriate toughness to the secondary resin layer.
  • the epoxy (meth) acrylate is a compound obtained by reacting an epoxy compound having two or more glycidyl groups with a compound having a (meth) acryloyl group such as (meth) acrylic acid.
  • Epoxy (meth) acrylate preferably has an aromatic ring because it improves the wear resistance of the optical fiber.
  • the epoxy (meth) acrylate having an aromatic ring include novolak epoxy (meth) acrylate, the product name “Viscoat # 540” manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., and the product name “epoxy ester 3002M” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. , "Epoxy Ester 3002A", “Epoxy Ester 3000MK”, “Epoxy Ester 3000A” and the like.
  • Epoxy (meth) acrylate having no aromatic ring may be used because it imparts flexibility to the secondary resin layer.
  • examples of the epoxy (meth) acrylate having no aromatic ring include trade names "epoxy ester 40EM”, “epoxy ester 70PA”, “epoxy ester 200PA”, and “epoxy ester 80MFA” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. ..
  • the content of the epoxy (meth) acrylate may be 5 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, or 10 parts by mass or more and 60 parts by mass or less, or 20 parts by mass or more and 55 parts by mass or less based on the total amount of the photopolymerizable compound. good.
  • a mixture of urethane (meth) acrylate and (meth) acrylate (A) is mixed with the monofunctional monomer or polyfunctional monomer exemplified by (meth) acrylate (A) as a photopolymerizable compound.
  • a (meth) acrylate having the same structure may be added, or a (meth) acrylate (B) having a structure different from that of the (meth) acrylate (A) may be added.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate added to the mixture is not particularly limited.
  • Examples of the (meth) acrylate (B) include 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid dimer, carboxyethyl (meth) acrylate, carboxypentyl (meth) acrylate, and ⁇ .
  • Carboxyl group-containing monomers such as -carboxy-polycaprolactone (meth) acrylate; N-acrylic morpholine, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, 3- (3-pyridinyl) propyl (meth) acrylate, N, N-dimethylacrylamide.
  • the photopolymerization initiator can be appropriately selected from known radical photopolymerization initiators and used.
  • Examples of the photopolymerization initiator include 1-hydroxycyclohexylphenylketone (Omnirad 184, manufactured by IGM Resins), 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (Omnirad 651, manufactured by IGM Resins), 2,4,6-.
  • Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Omnirad TPO, manufactured by IGM Resins), ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphinate (Omnirad TPO-L, manufactured by IGM Resins), 2-benzyl-2-dimethylamino -4'-Morholinobutyrophenone (Omnirad 369, manufactured by IGM Resins), 2-dimethylamino-2- (4-methyl-benzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) -butane-1-one (Omnirad 379, manufactured by IGM Resins), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinoxide (Omnirad 819, manufactured by IGM Resins), and 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl]- Examples thereof include 2-morpholinopropane-1-one (Omni
  • the photopolymerization initiator may be used as a mixture of two or more.
  • the photopolymerization initiator preferably contains 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide because the resin composition is excellent in quick-curing property.
  • the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, more preferably 0.3 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and 0.4 parts by mass based on the total amount of the photopolymerizable compound. It is more preferably 3 parts by mass or less.
  • the resin composition according to the present embodiment may further contain a photoacid generator, a leveling agent, an antifoaming agent, an antioxidant and the like.
  • an onium salt having an A + B - structure may be used.
  • the photoacid generator include sulfonium salts such as CPI-100P, 110P (manufactured by Sun Appro Co., Ltd.), Omnicat 270, 290 (manufactured by IGM Resins), Omnicat 250 (manufactured by IGM Resins), WPI-113, 116. , 124, 169, 170 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and the like.
  • the viscosity of the resin composition according to the present embodiment at 25 ° C. is preferably 0.5 Pa ⁇ s or more and 10.0 Pa ⁇ s or less, and 0.8 Pa ⁇ s or more and 9.0 Pa ⁇ s or less from the viewpoint of coatability. It is more preferably s or less, and further preferably 1.0 Pa ⁇ s or more and 7.0 Pa ⁇ s or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical fiber according to the present embodiment.
  • the optical fiber 10 includes a glass fiber 13 including a core 11 and a clad 12, and a coated resin layer 16 including a primary resin layer 14 and a secondary resin layer 15 provided on the outer periphery of the glass fiber 13.
  • the clad 12 surrounds the core 11.
  • the core 11 and the clad 12 mainly contain glass such as quartz glass.
  • glass such as quartz glass.
  • quartz glass or pure quartz glass to which germanium is added can be used for the core 11, and pure quartz glass or pure quartz glass or pure quartz glass can be used for the clad 12. Quartz glass to which fluorine is added can be used.
  • the outer diameter (D2) of the glass fiber 13 is about 100 ⁇ m to 125 ⁇ m, and the diameter (D1) of the core 11 constituting the glass fiber 13 is about 7 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating resin layer 16 is usually about 22 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the thickness of each of the primary resin layer 14 and the secondary resin layer 15 may be about 5 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the thickness of each layer of the primary resin layer 14 and the secondary resin layer 15 may be about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the primary resin layer 14 may be 35 ⁇ m
  • the thickness of the secondary resin layer 15 may be 25 ⁇ m.
  • the outer diameter of the optical fiber 10 may be about 245 ⁇ m to 265 ⁇ m.
  • the thickness of each layer of the primary resin layer 14 and the secondary resin layer 15 may be about 8 ⁇ m to 38 ⁇ m.
  • the thickness of the primary resin layer 14 may be 25 ⁇ m
  • the thickness of the secondary resin layer 15 may be 10 ⁇ m.
  • the outer diameter of the optical fiber 10 may be about 173 ⁇ m to 221 ⁇ m.
  • the thickness of each layer of the primary resin layer 14 and the secondary resin layer 15 may be about 5 ⁇ m to 32 ⁇ m.
  • the thickness of the primary resin layer 14 may be 25 ⁇ m
  • the thickness of the secondary resin layer 15 may be 10 ⁇ m.
  • the outer diameter of the optical fiber 10 may be about 144 ⁇ m to 174 ⁇ m.
  • the method for manufacturing an optical fiber according to the present embodiment is a coating step of applying the above resin composition to the outer periphery of a glass fiber including a core and a clad, and curing the resin composition by irradiating ultraviolet rays after the coating step. Including a curing step.
  • the resin composition according to the present embodiment is not directly applied to the glass fiber, but the resin composition for primary coating is directly applied to the glass fiber. That is, in the coating step, a primary coating that is in contact with the glass fiber and a secondary coating that is not in contact with the glass fiber are formed by the resin composition according to the present embodiment.
  • the Young's modulus of the secondary resin layer is preferably 800 MPa or more, more preferably 1000 MPa or more, and even more preferably 1200 MPa or more at 23 ° C. ⁇ 2 ° C. ..
  • the upper limit of the Young's modulus of the secondary resin layer is not particularly limited, but may be 3000 MPa or less, 2700 MPa or less, or 2500 MPa or less at 23 ° C. ⁇ 2 ° C. from the viewpoint of imparting appropriate toughness to the secondary resin layer.
  • the Young's modulus of the secondary resin layer can be measured by the following method. First, the optical fiber is immersed in a mixed solvent of acetone and ethanol, and only the coating resin layer is extracted in a tubular shape. At this time, the primary resin layer and the secondary resin layer are integrated, but the Young's modulus of the primary resin layer is 1/1000 or more and 1/10000 or less of the secondary resin layer, so that the Young's modulus of the primary resin layer is Can be ignored. Next, after removing the solvent from the coated resin layer by vacuum drying, a tensile test (tensile speed is 1 mm / min) is performed at 23 ° C., and the Young's modulus can be obtained by a secant type with a 2.5% strain.
  • the primary resin layer 14 can be formed by curing, for example, a resin composition containing a urethane (meth) acrylate, a (meth) acrylate compound other than urethane (meth) acrylate, a photopolymerization initiator, and the like.
  • the resin composition forming the primary resin layer has a composition different from that of the resin composition for secondary coating.
  • the resin composition for the primary coating can be prepared by using a conventionally known technique.
  • the Young's modulus of the primary resin layer is preferably 0.5 MPa or less. If the Young's modulus of the primary resin layer exceeds 0.5 MPa, an external force is likely to be transmitted to the glass fiber, and the increase in transmission loss due to microbend may increase.
  • multiple optical fibers are arranged in parallel and integrated with a ribbon resin to form an optical fiber ribbon.
  • the resin composition according to the present disclosure can also be used as a resin for ribbons. This makes it possible to improve the lateral pressure characteristics when an external force is applied to the optical fiber ribbon as in the case of the optical fiber.
  • a mixture of urethane acrylate and 2EHA (A-3) was prepared in the same manner as in the preparation of the mixture (A-1), except that the IDA was changed to 2-ethylhexyl acrylate (2EHA) having a hydroxyl value of 1.6 mgKOH / g. Obtained.
  • a mixture of urethane acrylate and IBXA (A-4) was prepared in the same manner as in the preparation of the mixture (A-1), except that the IDA was changed to isobornyl acrylate (IBXA) having a hydroxyl value of 2.2 mgKOH / g. Obtained.
  • a mixture (A-5) of urethane acrylate and LA was obtained in the same manner as in the preparation of the mixture (A-1) except that the IDA was changed to lauryl acrylate (LA) having a hydroxyl value of 2.1 mgKOH / g. ..
  • a mixture of urethane acrylate and PEA (A-6) was obtained in the same manner as in the preparation of the mixture (A-1) except that the IDA was changed to phenoxyethyl acrylate (PEA) having a hydroxyl value of 3.5 mgKOH / g. rice field.
  • A-8) The IDA is changed to 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA) having a hydroxyl value of 4.4 mgKOH / g, and the amount of HDDA is adjusted so that the mass ratio of the urethane acrylate contained in the mixture to HDDA is 90:10.
  • a mixture (A-8) of urethane acrylate and HDDA was obtained in the same manner as in the preparation of the mixture (A-1).
  • Each component was mixed in the blending amount (part by mass) shown in Table 1 or Table 2 to prepare a resin composition for secondary coating of each Example and Comparative Example.
  • viscosity The viscosity of the resin composition was measured using a B-type viscometer (“Digital Viscometer DV-II” manufactured by Brookfield) at 25 ° C., Spindle: No. It was measured under the conditions of 18 and the rotation speed of 10 rpm.
  • a resin for primary coating by mixing 70 parts by mass of urethane acrylate (Z-1), 19 parts by mass of nonylphenol EO-modified (n ⁇ 4) acrylate, 10 parts by mass of isobornyl acrylate, and 1 part by mass of Omnirad TPO. The composition was obtained.
  • a resin composition for primary coating and a resin composition for secondary coating were applied to the outer peripheral surface of the glass fiber 13 having a diameter of 125 ⁇ m, respectively.
  • each resin composition was cured by irradiating with ultraviolet rays to form a coated resin layer 16 including a primary resin layer 14 and a secondary resin layer 15, and an optical fiber 10 was produced.
  • the thickness of the primary resin layer 14 was 35 ⁇ m
  • the thickness of the secondary resin layer 15 was 25 ⁇ m.
  • the optical fiber was immersed in a mixed solvent of acetone and ethanol, and only the coating resin layer was extracted in a cylindrical shape. Next, after removing the solvent from the coated resin layer by vacuum drying, a tensile test (tensile speed was 1 mm / min) was performed at 23 ° C., and the Young's modulus of the secondary resin layer was determined by a secant type with a 2.5% strain. ..

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Abstract

光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物の製造方法は、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて、ウレタン(メタ)アクリレート及び水酸基を有しない(メタ)アクリレートの混合物を得る工程と、混合物に、光重合開始剤を添加して樹脂組成物を得る工程とを備え、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、12.0mgKOH/g以下である。

Description

樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法、光ファイバ及び光ファイバの製造方法
 本開示は、光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法、光ファイバ、及び光ファイバの製造方法に関する。
 本出願は、2020年9月25日出願の日本出願第2020-160824号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 近年、データセンタ用途において、光ファイバの充填密度を高めた高密度ケーブルの需要が高まっている。一般的に、光ファイバは、光伝送体であるガラスファイバを保護するための被覆樹脂層を備えている。被覆樹脂層は、例えば、ガラスファイバと接するプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外層に形成されるセカンダリ樹脂層の2層から構成される。光ファイバの充填密度が高くなると、光ファイバに外力(側圧)が加わり、マイクロベンドロスが大きくなり易い。光ファイバの側圧特性を向上するために、プライマリ樹脂層のヤング率を低くすること、セカンダリ樹脂層のヤング率を高くすることが知られている。セカンダリ樹脂に適度な強靭性を付与するためには、一般にウレタン(メタ)アクリレートが用いられる。例えば、特許文献1及び2には、光重合性化合物として特定の構造を有するウレタン(メタ)アクリレートを含有する樹脂組成物を用いて樹脂層を形成することが記載されている。
特開2012-57124号公報 特開2005-121772号公報
 本開示の一態様に係る光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物の製造方法は、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて、ウレタン(メタ)アクリレート及び水酸基を有しない(メタ)アクリレートの混合物を得る工程と、前記混合物に、光重合開始剤を添加して樹脂組成物を得る工程とを備え、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、12.0mgKOH/g以下である。
 本開示の一態様に係る光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物は、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する樹脂組成物であり、光重合性化合物が、水酸基価が12.0mgKOH/g以下の水酸基を有しない(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートの混合物を含む。
図1は、本実施形態に係る光ファイバの一例を示す概略断面図である。
[本開示が解決しようとする課題]
 ヤング率の高い樹脂層を形成可能な樹脂組成物は、粘度が高いために塗布性が低下する傾向にある。そのため、セカンダリ樹脂層を形成するための樹脂組成物には、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することが求められる。
 本開示は、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することができる樹脂組成物及び樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。
[本開示の効果]
 本開示によれば、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することができる樹脂組成物及び樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
[本開示の実施形態の説明]
 最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一態様に係る光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物の製造方法は、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて、ウレタン(メタ)アクリレート及び水酸基を有しない(メタ)アクリレートの混合物を得る工程と、前記混合物に、光重合開始剤を添加して樹脂組成物を得る工程とを備え、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、12.0mgKOH/g以下である。
 本実施形態に係る方法により、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価を特定することで、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することができる樹脂組成物を作製することができる。
 樹脂層に適度な靱性を付与する観点から、樹脂組成物を得る工程で、エポキシ(メタ)アクリレートを更に添加してもよい。
 本開示の一態様に係る光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物は、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する樹脂組成物であり、光重合性化合物が、水酸基価が12.0mgKOH/g以下の水酸基を有しない(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートの混合物を含む。
 このような樹脂組成物は、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することができる。
 樹脂層に適度な靱性を付与する観点から、光重合性化合物は、エポキシ(メタ)アクリレートを更に含んでもよい。
 ウレタン(メタ)アクリレートの合成時の安定性を向上する観点から、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価は、8.0mgKOH/g以下であってもよい。
 セカンダリ樹脂層に適した物性を調整する観点から、水酸基を有しない(メタ)アクリレートは、イソデシル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及び1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種であってもよい。
 本開示の一態様に係る光ファイバは、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、ガラスファイバに接してガラスファイバを被覆するプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層を被覆するセカンダリ樹脂層とを備え、セカンダリ樹脂層が、上記樹脂組成物の硬化物を含む。このような光ファイバは、側圧特性を向上することができる。
 本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、コア及びクラッドを含むガラスファイバの外周に、上記の方法により得られる樹脂組成物を塗布する塗布工程と、塗布工程の後に紫外線を照射することにより樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、を含む。これにより、光ファイバの生産性を向上することができ、側圧特性に優れる光ファイバを作製することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
 本実施形態に係る樹脂組成物及び光ファイバの具体例を、必要により図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されず、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(樹脂組成物)
 本実施形態に係る樹脂組成物は、光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する樹脂組成物であり、光重合性化合物が、水酸基価が12.0mgKOH/g以下の水酸基を有しない(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートの混合物を含む。
 本実施形態に係る樹脂組成物は、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて、ウレタン(メタ)アクリレート及び水酸基を有しない(メタ)アクリレートの混合物を得る工程と、混合物に、光重合開始剤を添加して樹脂組成物を得る工程とにより作製することができる。樹脂組成物を得る工程では、エポキシ(メタ)アクリレートを更に添加してもよい。
 ウレタン(メタ)アクリレートは、ポリオールとジイソシアネートとを、NCO/OHが1.5以上4以下で反応させ、末端にNCOを有する中間体を生成した後、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させることで得ることができる。ポリオール又はジイソシアネートと反応しない(メタ)アクリレート化合物の存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させることにより、樹脂組成物の粘度に影響を与えるウレタン(メタ)アクリレートの分子量分布を調整し易くなる。しかしながら、水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下でウレタン(メタ)アクリレートの合成を試みた場合、ウレタン(メタ)アクリレートがゲル化してしまうことや、ウレタン(メタ)アクリレートの分子量分布にバラツキが生じることがある。水酸基を有しない(メタ)アクリレート中に、水酸基を有する不純物が含まれると、不純物がジイソシアネートと反応してしまい、実質的なNCO/OHが小さくなってしまうためである。
 水酸基を有する不純物としては、例えば、(メタ)アクリレートを合成する際の原料であるアルコール化合物の残存成分及び副生成物が挙げられる。2つ以上の水酸基を有する不純物の場合、ウレタン(メタ)アクリレートの合成時に架橋反応が進行し、ウレタン(メタ)アクリレートがゲル化することがある。また、NCO/OHが1に近づくにつれ、ウレタン(メタ)アクリレートの数平均分子量(Mn)が大きくなり、樹脂層のヤング率が低下することがある。さらに、NCO/OHが1より小さくなると、末端NCOの中間体が生成しづらくなるため、非反応性の生成物が増え、樹脂層のヤング率が低下することがある。これに対して、本実施形態に係る方法により作製される樹脂組成物は、塗布性に優れ、セカンダリ樹脂層に適したヤング率を有する樹脂層を形成することができる。
 以下、ウレタン(メタ)アクリレートの合成時に用いる水酸基を有しない(メタ)アクリレートを、「(メタ)アクリレート(A)」と表記する。
 (メタ)アクリレート(A)の水酸基価は、12.0mgKOH/g以下であり、11.0mgKOH/g以下であることが好ましく、10.0mgKOH/g以下であることがより好ましく、8.0mgKOH/g以下であることが更に好ましい。メタ)アクリレート(A)の水酸基価が12.0mgKOH/gを超えると、ウレタン(メタ)アクリレートが合成時にゲル化したり、樹脂層のヤング率が低下したりする。(メタ)アクリレート(A)の水酸基価の下限値は、0.1mgKOH/g以上、0.2mgKOH/g以上又は0.3mgKOH/g以上であってもよい。(メタ)アクリレート(A)の水酸基価は、JIS K 0070に基づき測定することができる。(メタ)アクリレート(A)の水酸基価は、水酸基を有しない(メタ)アクリレートに含まれる水酸基を有する不純物に由来する値であり、水酸基を有する不純物を含む水酸基を有しない(メタ)アクリレートを測定した値である。
 ウレタン(メタ)アクリレートの合成に要する時間及び粘度を調整する観点から、混合物におけるウレタン(メタ)アクリレートと(メタ)アクリレート(A)との質量比は、99:1~40:60となることが好ましく、95:5~50:50となることがより好ましく、90:10~60:40となることが更に好ましい。
 (メタ)アクリレート(A)としては、水酸基価が12.0mgKOH/g以下である、光重合性のエチレン性不飽和基を1つ有する単官能モノマー又はエチレン性不飽和基を2つ以上有する多官能モノマーを用いることができる。(メタ)アクリレート(A)は、2種以上を混合して用いてもよい。
 単官能モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、s-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n-ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO変性アクリレート、ノニルフェノキシEO変性(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、3-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、メチルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、m-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、及び2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
 多官能モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12-ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,14-テトラデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,16-ヘキサデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,20-エイコサンジオールジ(メタ)アクリレート、イソペンチルジオールジ(メタ)アクリレート、3-エチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジ(メタ)アクリレート等の2官能モノマー;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールオクタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリプロポキシトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンポリエトキシポリプロポキシトリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロイルオキシエチル]イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリプロポキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性トリス[(メタ)アクリロイルオキシエチル]イソシアヌレート等の3官能以上のモノマーが挙げられる。
 (メタ)アクリレート(A)は、セカンダリ樹脂層に適した物性を調整する観点から、イソデシル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO変性アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及び1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、イソデシル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールEO変性アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、又は1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
 (メタ)アクリレート(A)の粘度は、混合物の粘度を低減する観点から、25℃で150mPa・s以下であることが好ましく、50mPa・s以下であることがより好ましい。
 ポリオールとしては、例えば、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、ポリブタジエンポリオール、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加ポリオール、ビスフェノールFのアルキレンオキサイド付加ポリオール、水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加ポリオール、及び水添ビスフェノールFのアルキレンオキサイド付加ポリオールが挙げられる。ポリオールは、2種以上併用してもよく、Mnが異なる同種のポリオール又は異種のポリオールを組み合わせて使用してもよい。ヤング率と破断伸びとのバランスに優れる強靭な樹脂層を形成し易いことから、ポリオールとして、ポリプロピレングリコール、ポリカーボネートポリオール、又はビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加ポリオールを用いることが好ましい。
 ポリオールのMnは、ウレタン(メタ)アクリレートの粘度を調整する観点から、350以上、400以上、又は500以上であってもよく、ヤング率を高くする観点から、2500以下、2000以下、又は1500以下であってもよい。
 ジイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。
 水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルー2-ヒドロキシエチルフタル酸、2-ヒドロキシ-O-フェニルフェノールプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-メタクリルプロピルアクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、及びペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが挙げられる。
 ウレタン(メタ)アクリレートを合成する際の触媒として、有機スズ化合物又はアミン化合物が使用される。有機スズ化合物としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズマレート、ジブチルスズビス(メルカプト酢酸2-エチルヘキシル)、ジブチルスズビス(メルカプト酢酸イソオクチル)、及びジブチルスズオキシドが挙げられる。易入手性又は触媒性能の点から、触媒としてジブチルスズジラウレート又はジブチルスズジアセテートを使用することが好ましい。
 以下、ウレタン(メタ)アクリレートの調製について、具体例を挙げて説明する。例えば、(メタ)アクリレート(A)として水酸基価0.5mgKOH/gのイソデシルアクリレート、ポリオールとしてポリプロピレングリコール、ジイソシアネートとして2,4-トリレンジイソシアネート、水酸基含有(メタ)アクリレートとして2-ヒドロキシエチルアクリレートを使用する。まず、イソデシルアクリレートと、ポリプロピレングリコールと2,4-トリレンジイソシアネートを反応容器に加え、ポリプロピレングリコールと2,4-トリレンジイソシアネートを反応させ、NCO末端プレポリマーを合成する。次いで、NCO末端プレポリマーと2-ヒドロキシエチルアクリレートを反応させ、ウレタンアクリレートを合成する。ウレタンアクリレートは、以下の式(1)で表すことができる。
 A-(U-I-U-P)n-U-I-U-A (1)
ここで、Aは2-ヒドロキシエチルアクリレートの残基を、Uはウレタン結合を、Iは2,4-トリレンジイソシアネートの残基を、Pはポリプロピレングリコールの残基を表し、nは1以上の整数である。NCO/OHを変えることで、ウレタンアクリレートが有するウレタン結合の割合を変えることができる。NCO/OHが小さいほど、nが大きいウレタンアクリレートの割合が多くなり、NCO/OHが大きいほど、nが小さいウレタンアクリレートの割合が多くなる。
 ウレタン(メタ)アクリレートのMnは、500以上6000以下であることが好ましく、600以上又は700以上であってもよく、5000以下又は4000以下であってもよい。ウレタン(メタ)アクリレートのMnが500以上であると、強靭なセカンダリ樹脂層を形成し易くなり、6000以下であると、セカンダリ樹脂層のヤング率を高め易くなる。
 樹脂組成物におけるウレタン(メタ)アクリレートの含有量は、光重合性化合物の総量を基準として10質量部以上50質量部以下、10質量部以上45質量部以下、又は10質量部以上40質量部以下であってもよい。
 セカンダリ樹脂層に適度な靱性を付与することから、本実施形態に係る光重合性化合物は、エポキシ(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。エポキシ(メタ)アクリレートは、グリシジル基を2以上有するエポキシ化合物に、(メタ)アクリル酸等の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を反応させて得られる化合物である。
 光ファイバの耐摩耗性を向上することから、エポキシ(メタ)アクリレートは、芳香環を有することが好ましい。芳香環を有するエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ノボラックエポキシ(メタ)アクリレート、大阪有機化学工業株式会社製の商品名「ビスコート#540」、共栄社化学株式会社製の商品名「エポキシエステル3002M」、「エポキシエステル3002A」、「エポキシエステル3000MK」、「エポキシエステル3000A」等が挙げられる。
 セカンダリ樹脂層に柔軟性を付与することから、芳香環を有しないエポキシ(メタ)アクリレートを用いてもよい。芳香環を有しないエポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、共栄社化学株式会社製の商品名「エポキシエステル40EM」、「エポキシエステル70PA」、「エポキシエステル200PA」、「エポキシエステル80MFA」等が挙げられる。
 エポキシ(メタ)アクリレートの含有量は、光重合性化合物の総量を基準として5質量部以上65質量部以下、10質量部以上60質量部以下、又は20質量部以上55質量部以下であってもよい。
 樹脂組成物を調製する際に、ウレタン(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリレート(A)の混合物に、光重合性化合物として、(メタ)アクリレート(A)で例示した単官能モノマー又は多官能モノマーと同じ構造を有する(メタ)アクリレートを添加してもよく、(メタ)アクリレート(A)とは異なる構造を有する(メタ)アクリレート(B)を添加してもよい。混合物に添加する(メタ)アクリレートの水酸基価は特に制限されない。
 (メタ)アクリレート(B)としては、例えば、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ダイマー、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有モノマー;N-アクリロイルモルホリン、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、3-(3-ピリジニル)プロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド・塩化メチル塩、ダイアセトンアクリルアミド、N-アクリロイルピペリジン、N-メタクリロイルピペリジン、N-アクリロイルピロリジン、マレイミド、N-シクロへキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メチロールプロパン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸アミノプロピル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸t-ブチルアミノエチル等の含窒素モノマーが挙げられる。
 光重合開始剤は、公知のラジカル光重合開始剤の中から適宜選択して使用することができる。光重合開始剤として、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Omnirad 184、IGM Resins社製)、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン(Omnirad 651、IGM Resins社製)、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(Omnirad TPO、IGM Resins社製)、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィネート(Omnirad TPO-L、IGM Resins社製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-4’-モルホリノブチロフェノン(Omnirad 369、IGM Resins社製)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルホリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン(Omnirad 379、IGM Resins社製)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(Omnirad 819、IGM Resins社製)、及び2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン(Omnirad 907、IGM Resins社製)が挙げられる。
 光重合開始剤は、2種以上を混合して用いてもよい。樹脂組成物の速硬化性に優れることから、光重合開始剤は、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドを含むことが好ましい。
 光重合開始剤の含有量は、光重合性化合物の総量を基準として0.2質量部以上5質量部以下が好ましく、0.3質量部以上3質量部以下がより好ましく、0.4質量部以上3質量部以下が更に好ましい。
 本実施形態に係る樹脂組成物は、光酸発生剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤等を更に含有してもよい。
 光酸発生剤としては、Aの構造をしたオニウム塩を用いてもよい。光酸発生剤としては、例えば、CPI-100P、110P(サンアプロ株式会社製)、Omnicat 270、290(IGM Resins社製)等のスルホニウム塩、Omnicat 250(IGM Resins社製)、WPI-113、116、124、169、170(富士フイルム和光純薬株式会社製)等のヨードニウム塩が挙げられる。
 本実施形態に係る樹脂組成物の25℃での粘度は、塗工性の観点から、0.5Pa・s以上10.0Pa・s以下であることが好ましく、0.8Pa・s以上9.0Pa・s以下であることがより好ましく、1.0Pa・s以上7.0Pa・s以下であることが更に好ましい。
(光ファイバ)
 図1は、本実施形態に係る光ファイバの一例を示す概略断面図である。光ファイバ10は、コア11及びクラッド12を含むガラスファイバ13と、ガラスファイバ13の外周に設けられたプライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15を含む被覆樹脂層16とを備えている。
 クラッド12はコア11を取り囲んでいる。コア11及びクラッド12は石英ガラス等のガラスを主に含み、例えば、コア11にはゲルマニウムを添加した石英ガラス、又は、純石英ガラスを用いることができ、クラッド12には純石英ガラス、又は、フッ素が添加された石英ガラスを用いることができる。
 図1において、例えば、ガラスファイバ13の外径(D2)は100μmから125μm程度であり、ガラスファイバ13を構成するコア11の直径(D1)は、7μmから15μm程度である。被覆樹脂層16の厚さは、通常、22μmから70μm程度である。プライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15の各層の厚さは、5μmから50μm程度であってもよい。
 ガラスファイバ13の外径が125μm程度で、被覆樹脂層16の厚さが60μm以上70μm以下の場合、プライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15の各層の厚さは、10μmから50μm程度であってよく、例えば、プライマリ樹脂層14の厚さが35μmで、セカンダリ樹脂層15の厚さが25μmであってよい。光ファイバ10の外径は、245μmから265μm程度であってよい。
 ガラスファイバ13の外径が125μm程度で、被覆樹脂層16の厚さが24μm以上48μm以下の場合、プライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15の各層の厚さは、8μmから38μm程度であってよく、例えば、プライマリ樹脂層14の厚さが25μmで、セカンダリ樹脂層15の厚さが10μmであってよい。光ファイバ10の外径は、173μmから221μm程度であってよい。
 ガラスファイバ13の外径が100μm程度で、被覆樹脂層16の厚さが22μm以上37μm以下の場合、プライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15の各層の厚さは、5μmから32μm程度であってよく、例えば、プライマリ樹脂層14の厚さが25μmで、セカンダリ樹脂層15の厚さが10μmであってよい。光ファイバ10の外径は、144μmから174μm程度であってよい。
 本実施形態に係る樹脂組成物は、セカンダリ樹脂層に適用することで、側圧特性に優れる光ファイバを作製することができる。
 本実施形態に係る光ファイバの製造方法は、コア及びクラッドを含むガラスファイバの外周に、上記樹脂組成物を塗布する塗布工程と、塗布工程の後に紫外線を照射することにより樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、を含む。なお、本実施形態に係る樹脂組成物は、ガラスファイバに直接塗布されるのではなく、プライマリ被覆用の樹脂組成物がガラスファイバに直接塗布される。すなわち、塗布工程では、ガラスファイバに接するプライマリ被覆と、本実施形態に係る樹脂組成物によりガラスファイバに接しないセカンダリ被覆とが形成される。
 光ファイバの側圧特性を向上する観点から、セカンダリ樹脂層のヤング率は、23℃±2℃で800MPa以上であることが好ましく、1000MPa以上であることがより好ましく、1200MPa以上であることがより好ましい。セカンダリ樹脂層のヤング率の上限値は特に制限されないが、セカンダリ樹脂層に適度の靱性を付与する観点から、23℃±2℃で3000MPa以下、2700MPa以下、又は2500MPa以下であってもよい。
 セカンダリ樹脂層のヤング率は、以下の方法で測定することができる。まず、光ファイバをアセトンとエタノールの混合溶剤に浸漬し、被覆樹脂層のみを筒状に抜き出す。この際、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層は一体となっているが、プライマリ樹脂層のヤング率はセカンダリ樹脂層の1/1000以上1/10000以下のヤング率であるため、プライマリ樹脂層のヤング率は無視することができる。次に、被覆樹脂層から真空乾燥により溶剤を除いた後、23℃で引張試験(引張速度は1mm/分)を行い、2.5%歪の割線式によりヤング率を求めることができる。
 プライマリ樹脂層14は、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート以外の(メタ)アクリレート化合物、光重合開始剤等を含む樹脂組成物を硬化させて形成することができる。プライマリ樹脂層を形成する樹脂組成物は、セカンダリ被覆用の樹脂組成物と異なる組成を有している。プライマリ被覆用の樹脂組成物は、従来公知の技術を用いて調製することができる。
 プライマリ樹脂層のヤング率は0.5MPa以下であることが好ましい。プライマリ樹脂層のヤング率が0.5MPaを超えると、外力がガラスファイバに伝わり易くなり、マイクロベンドによる伝送損失増が大きくなる場合がある。
 光ファイバを複数本並列し、リボン用樹脂で一体化して光ファイバリボンとする場合がある。本開示に係る樹脂組成物はリボン用樹脂として使用することもできる。これにより、光ファイバと同様に光ファイバリボンに外力が加わった際の、側圧特性を向上することができる。
 以下、本開示に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本開示を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されない。
[ウレタン(メタ)アクリレートと(メタ)アクリレート(A)との混合物]
(A-1)
 水酸基価が0.5mgKOH/gのイソデシルアクリレート(IDA)の存在下、Mn600のポリプロピレングリコール(PPG600)と、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)とを、NCOとOHのモル比(NCO/OH)が2.0で、60℃で1時間反応させ、NCO末端プレポリマーを調製した。IDAの量は、混合物に含まれるウレタンアクリレートとIDAとの質量比が75:25となるようにした。触媒として、ジブチルスズジラウレートを最終的な全仕込み量に対して、200ppm添加した。次に、NCO末端プレポリマーのNCOに対して、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)のOHのモル比が1.05となるようにHEAを添加し、60℃で1時間反応させ、ウレタンアクリレートとIDAとの混合物(A-1)を得た。
(A-2)
 IDAを水酸基価が6.8mgKOH/gの2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート(EOEOEA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとEOEOEAとの混合物(A-2)を得た。
(A-3)
 IDAを水酸基価が1.6mgKOH/gの2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートと2EHAとの混合物(A-3)を得た。
(A-4)
 IDAを水酸基価が2.2mgKOH/gのイソボルニルアクリレート(IBXA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとIBXAとの混合物(A-4)を得た。
(A-5)
 IDAを水酸基価が2.1mgKOH/gのラウリルアクリレート(LA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとLAとの混合物(A-5)を得た。
(A-6)
 IDAを水酸基価が3.5mgKOH/gのフェノキシエチルアクリレート(PEA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとPEAとの混合物(A-6)を得た。
(A-7)
 IDAを水酸基価が3.3mgKOH/gのノニルフェノールポリエチレングリコール(n=4)アクリレート(4EONPA)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートと4EONPAとの混合物(A-7)を得た。
(A-8)
 IDAを水酸基価が4.4mgKOH/gの1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)に変更し、HDDAの量を、混合物に含まれるウレタンアクリレートとHDDAとの質量比が90:10となるようにした以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとHDDAとの混合物(A-8)を得た。
(A-9)
 IDAを水酸基価が6.1mgKOH/gのトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)に変更し、PPG600をMn1000のポリプロピレングリコール(PPG1000)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとTPGDAとの混合物(A-9)を得た。
(A-10)
 水酸基価が6.1mgKOH/gのTPGDAを、水酸基価が8.2mgKOH/gのTPGDAに変更した以外は、混合物(A-9)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとTPGDAとの混合物(A-10)を得た。
(A-11)
 IDAを水酸基価が11.5mgKOH/gのTPGDAに変更し、PPG600をMn2000のポリプロピレングリコール(PPG2000)に変更した以外は、混合物(A-1)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとTPGDAとの混合物(A-11)を得た。
(A-12)
 水酸基価が11.5mgKOH/gのTPGDAを、水酸基価が14mgKOH/gのTPGDAに変更した以外は、混合物(A-11)の調製と同様にして、ウレタンアクリレートとTPGDAとの混合物(A-12)を得た。
(A-13)
 水酸基価が6.1mgKOH/gのTPGDAを、水酸基価が20mgKOH/gのTPGDAに変更した以外は、混合物(A-9)の調製と同様にして、NCO末端プレポリマーを調製しようとしたが、ゲル化してしまい、ウレタンアクリレートとTPGDAとの混合物(A-13)を得ることができなかった。
(A-14)
 IDAを水酸基価が18mgKOH/gのEOEOEAに変更した以外は、混合物(A-9)の調製と同様にして、NCO末端プレポリマーを調製しようとしたが、ゲル化してしまい、ウレタンアクリレートとEOEOEAとの混合物(A-14)を得ることができなかった。
[セカンダリ被覆用の樹脂組成物]
 セカンダリ被覆用の樹脂組成物を調製するために、ビスフェノールAエポキシジアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、ビスコート#540)、フェノキシチルアクリレート(PEA)、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)、ビスフェノールAのEO付加物ジアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、ビスコート#700)、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(Omnirad TPO)、及び1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Omnirad 184)を準備した。
 各成分を表1又は表2に示す配合量(質量部)で混合して、各実施例及び比較例のセカンダリ被覆用の樹脂組成物を作製した。
(粘度)
 樹脂組成物の粘度を、B型粘度計(ブルックフィールド社製の「デジタル粘度計DV-II」)を用いて、25℃、スピンドル:No.18、回転数10rpmの条件で測定した。
[プライマリ被覆用の樹脂組成物]
 Mn3000のポリプロピレングリコールと、イソホロンジイソシアネートとをNCO/OHが1.5で、60℃で1時間反応させ、NCO末端プレポリマーを調製した。反応時の触媒として、ジブチルスズジラウレートを最終的な全仕込み量に対して、200ppm添加した。次に、NCO末端プレポリマーのNCOに対して、HEAのOHのモル比が1.05となるようにHEAを添加し、60℃で1時間反応させ、ウレタンアクリレート(Z-1)を得た。
 ウレタンアクリレート(Z-1)を70質量部、ノニルフェノールEO変性(n≒4)アクリレートを19質量部、イソボルニルアクリレートを10質量部、Omnirad TPOを1質量部混合して、プライマリ被覆用の樹脂組成物を得た。
[光ファイバの作製]
 直径125μmのガラスファイバ13の外周面に、プライマリ被覆用の樹脂組成物とセカンダリ被覆用の樹脂組成物とをそれぞれ塗布した。次いで、紫外線を照射することでぞれぞれの樹脂組成物を硬化し、プライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15を備える被覆樹脂層16を形成し、光ファイバ10を作製した。プライマリ樹脂層14の厚さを35μm、セカンダリ樹脂層15の厚さを25μmとした。
(セカンダリ樹脂層のヤング率)
 光ファイバをアセトンとエタノールの混合溶剤に浸漬し、被覆樹脂層のみを筒状に抜き出した。次に、被覆樹脂層から真空乾燥により溶剤を除いた後、23℃で引張試験(引張速度は1mm/分)を行い、2.5%歪の割線式によりセカンダリ樹脂層のヤング率を求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 10 光ファイバ
 11 コア
 12 クラッド
 13 ガラスファイバ
 14 プライマリ樹脂層
 15 セカンダリ樹脂層
 16 被覆樹脂層

Claims (10)

  1.  水酸基を有しない(メタ)アクリレートの存在下で、ポリオール、ジイソシアネート、及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて、ウレタン(メタ)アクリレート及び前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートの混合物を得る工程と、
     前記混合物に、光重合開始剤を添加して樹脂組成物を得る工程と、を備え、
     前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、12.0mgKOH/g以下である、光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物の製造方法。
  2.  前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、8.0mgKOH/g以下である、請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
  3.  前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートが、イソデシル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及び1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物の製造方法。
  4.  前記樹脂組成物を得る工程で、エポキシ(メタ)アクリレートを更に添加する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
  5.  光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する樹脂組成物であり、
     前記光重合性化合物が、水酸基価が12.0mgKOH/g以下の水酸基を有しない(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートの混合物を含む、光ファイバのセカンダリ被覆用の樹脂組成物。
  6.  前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートの水酸基価が、8.0mgKOH/g以下である、請求項5に記載の樹脂組成物。
  7.  前記水酸基を有しない(メタ)アクリレートが、イソデシル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及び1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項5又は請求項6に記載の樹脂組成物。
  8.  前記光重合性化合物が、エポキシ(メタ)アクリレートを更に含む、請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  9.  コア及びクラッドを含むガラスファイバと、
     前記ガラスファイバに接して前記ガラスファイバを被覆するプライマリ樹脂層と、
     前記プライマリ樹脂層を被覆するセカンダリ樹脂層と、を備え、
     前記セカンダリ樹脂層が、請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の樹脂組成物の硬化物を含む、光ファイバ。
  10.  コア及びクラッドを含むガラスファイバの外周に、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法により得られる樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
     前記塗布工程の後に紫外線を照射することにより前記樹脂組成物を硬化させる硬化工程と、
    を含む、光ファイバの製造方法。
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