JPH01158402A - プラスチッククラッド光ファイバーとクラッド材料 - 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］ 本発明は、プラスチッククラッド光ファイバー用クラッ
ド材料及びそのクラッド材料から形成されたクラッドを
有するプラスチッククラッド光ファイバーに関する。

［従来の技術］ 光ファイバーは大別すると次の３種の光ファイバーに分
けられる； （１）コア及びクラッドが共にガラスからなるガラス光
ファイバー（ＡＧＦ）、 （２）コア及びクラッドが共にプラスチックからなるプ
ラスデック光ファイバー（ＡＰＦ’）、（３）コアがガ
ラス、クラッドがプラスチックからなるプラスチックク
ラッド光ファイバー（ＰＣＦ）。

ＡＧＦは伝送損失が低いので長距離通信に用いられてい
るが、全体かガラスからできていることから特に曲げに
対して弱く、大口径コアが得られない。そのためクラッ
ド層の外側に保護層として何層らの被覆層を設けること
などにより強度の保持を行なっている。また、ＡＰＦは
、全体がプラスデックからできていることから曲げに対
して強く、さらには大口径コアを製造できるが、伝送損
失か高く、使用可能な温度範囲はプラスチックの軟化温
度程度までに限定されている。例えば、コアとしてメチ
ルメタクリレート（Ｍ　Ｍ　Ａ　）　重合体を用いたＡ
　Ｐ　Ｆにおいて、使用可能な温度範囲は、ＭＭＡ重合
体の熱変形温度である８０°Ｃ程度までに限定されてい
る。これを改良するため、熱変形温度を高くする無水マ
レイン酸等のモノマーとの共重合が検討されているが、
使用可能な温度が充分ではないという欠点を有している
。

一方、ＰＣＦは、ガラスコアの持つ伝送損失の低さと高
温での使用可能性、及びプラスデッククラッドの持つ高
屈曲性を有しており、大口径かつ長距離伝送性の優れた
光ファイバーとして期待できる。例えば、シリコーン樹
脂及びフルオロアルキルアクリレートなどが、クラッド
材料として現在用いられている。しかし、シリコーン樹
脂から形成されたクラッドはコアとの屈折率差か充分で
なく、またクラッドとしての強度が低いためにカシメ方
式によるコネクター加工を行う場合に、伝送損失がカシ
メにより増加する及びカシメコネクターの引抜力が小さ
い等の問題が生じ、実際」−コネクター加工か出来ない
という欠点を有している。

また、フルオロアルキルアクリレートから形成されたク
ラッドは、低屈折率でかつ高強度の材料であるが、熱変
形温度が低いため高温時のカノメ方式コネクターの引抜
力の低下が大きいという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、使用可能温度が高くかつ充分な強度を
有するプラスチッククラッド光ファイバーを提供するこ
とにある。

［発明の構成］ 本発明の目的は、 （ａ）フルオ【Ｊアルキルアクリレートもしくはメタク
リレートモノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及び
エポキシ反応性ビニル化合物の一方を共重合させて得ら
れた共重合体、及び （ｂ）エポキシ基含有ビニル化合物及びエポキシ反応性
ビニル化合物の他方 を主成分とする硬化用組成物から成ることを特徴とする
プラスチッククラッド光ファイバー用クラッド材料、あ
るいは （ａ）フルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリ
レートモノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及びエ
ポキシ反応性ビニル化合物のそれぞれを別々に反応させ
て得られたビニル基含有フルオロアルキルアクリレート
系重合体、及び（ｂ）フルオロアルキル系ビニル化合物
を主成分とする硬化用組成物から成ることを特徴とする
プラスチッククラッド光ファイバー用クラッド材料によ
り達成される。

本発明によれば、上記クラッド材料を硬化して得られた
硬化物から形成されており、コアよりも低い屈折率を持
つクラッドを有するプラスチッククラッド光ファイバー
が得られる。

フルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリレート
モノマーとエポキシ基含有ビニル化合物又はエポキシ反
応性ビニル化合物との共重合において、他の共重合可能
なモノマー、例えば、スヂレン、マレイン酸、無水マレ
イン酸等を共存さＵ゛てもよい。他の共重合可能なモノ
マーの使用量は、モノマー混合物の１０モル％以下であ
ることが好ましい。

ビニル基含有フルオロアルキルアクリート系重合体にお
いても、フルオロアルキルアクリートもしくはメタクリ
ートモノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及びエポ
キシ反応性ビニル化合物のいずれか一方を共重合する。

フルオロアルキルアクリレートモノマーとしては、例え
ば、Ｉ　Ｉ−１、ｌ　Ｉ−（−１−リフルオロエチルア
クリレート、ｌ　Ｈ、１１−１、３Ｈ−テトラフルオロ
プロピルアクリレート、２１−１−へキサフルオロイソ
プロピルアクリレート、ｌ　Ｈ、ｌ　Ｈ、５１−Ｉ−オ
クタフルオロペンチルアクリレート、ノナフルオロ−ｔ
−ブチルアクリレート、ＩＩＩ、ＩＨ，２Ｈ，２Ｈ−ヘ
プタデカフルオロデシルアクリレート等の直鎖又は分岐
状の脂肪族アルキル基がフッ素化されたアルコールのア
クリルエステル等が挙げられる。

フルオロアルキルメタクリレートモノマーとしては、例
えば、Ｉ　Ｈ，Ｉ　ｌ−１−トリフルオロエチルメタク
リレート、ｌ　Ｈ、ｌ　Ｉ−１、３ｌ−１−テトラフル
オロプロピルメタクリレート、２１１−ヘキサフルオロ
イソプロピルメタクリレート、Ｉ　Ｈ，Ｉ　ｔｌ、　５
１１−オクタフルオロペンチルメタクリレート、ノナフ
ルオロ−ｔ−ブチルメタクリレート、Ｉ　Ｈ、Ｉ　Ｉ−
（。

２　Ｈ，２１−１−へブタデカフルオロデシルメタクリ
レート等の直鎖又は分岐状の脂肪族アルキル基がフッ素
化されたアルコールのメタクリルエステル等が挙げられ
る。これらアクリレートモノマー及びメタクリレートモ
ノマーは一種を単独で用いても２種以上を混合して用い
てもよい。

エポキシ基含有ビニル化合物としては、例えば、グリシ
ジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが挙げら
れる。エポキシ基含有ビニル化合物は、１種を単独で用
いても２種以上を混合して用いてもよい。

エポキシ反応性ビニル化合物は、エポキシ基と反応可能
な少なくとも２つの官能基を有する。エポキシ基と反応
可能な官能基は、例えば、カルボン酸基（−ＣＯＯＨ） アミノ基（−ＮＨｘ）である。カルボン酸基を有する化
合物として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ジカ
ルボン酸のＨＯＯＣ（ＣＨｔ）ｎｃＯＯＨ（ここで、ｎ
＝１〜８）等、無水カルボン酸基を有する化合物、例え
ば、無水マレイン酸等、アミノ基を有する化合物、例え
ば、２−アミノエチルアクリレート、２−アミノエチル
メタクリレート、１（ｚＮ（ＣＨｔ）ｎＮＨ＊　（ここ
でｎ＝１〜８）等が挙げられる。エポキシ反応性ビニル
化合物は、１種を単独で用いて６２種以上を混合して用
いてもよい。

本発明のクラッド材料を製造するには、まず、フルオロ
アルキルアクリレートもしくはメタクリレートモノマー
、エポキシ基含有ビニル化合物もしくはエポキシ反応性
ビニル化合物、及び存在しても存在しなくてもどちらで
もよい他の共重合可能なモノマーから成るモノマー混合
物を好ましくは８０℃〜１４０℃にてラジカル開始剤を
用いて共重合させる。重合方法としては塊状重合、溶液
重合、乳化重合、懸濁重合のいずれを用いてもよいが、
不純物の混入の少ない塊状重合が好ましい。

ラジカル開始剤は好ましくは８０〜１４０°Ｃでラジカ
ルを発生ずる化合物であれば特に限定されるものではな
いが、例えば、゛ジーｔ−ブチルバーオキシド、ｔ−ブ
チルヒドロパーオキシド、ジクミルパーオキシド、クメ
ンヒドロパーオキシド、アゾビスイソブヂロニトリル等
が挙げられる。重合開始剤の量は、モノマー混合物１０
０重量部に対して１重量部以下か好ましく、分解残渣が
伝送損失に与える影響を下げる為に０．５重量部以下が
更に好ましい。更に、共重合後に、残存モノマー成分を
減圧下にて除去することが好ましい。

エポキシ基含有ビニル化合物を含有するモノマー混合物
を共重合させる場合において、エポキシ基含有ビニル化
合物の量は、モノマー混合物の１〜２０モル％であるこ
とが好ましい。エポキシ基含有ビニル化合物の量がこれ
上りら少なくなると充分な架橋網目が形成されず温度が
高くなるとクラッド低強度になり更には流動を起こして
しまう。

逆に、エポキシ基含有ビニル化合物の量がこれよりら多
くなるとクラッドが非常に脆くなるばかりでなくクラッ
ドの屈折率が高くなり使用できなくなる。

一方、エポキシ反応性ビニル化合物を含有するモノマー
混合物を共重合させる場合において、エポキシ反応性ビ
ニル化合物の爪は、モノマー混合物の１０モル％である
ことが好ましい。

このようにして得られた共重合体から調製した２種の硬
化用組成物（以下、「第１硬化用組成物」及び「第２硬
化用組成物」という。）をクラッド材料とする。クラッ
ド材料をコア上にキャスト又はディッピングなどにより
塗布した後、硬化させることによってプラスチッククラ
ッド光ファイバーのクラッドを形成する。コアは、石英
ガラス又は多成分ガラスからなることが好ましい。

第１硬化用組成物から成るクラッド材料は、（１）フル
オロアルキルアクリート リートモノマーとエポキシ基含有ビニル化合物を共重合
させて得られた共重合体と、エポキシ反応性ビニル化合
物を、あるいは（２）フルオロアルキルアクリートらし
くはメタクリートモノマーとエポキシ反応性ビニル化合
物を共重合させて得られた」（重合体と、エポキシ基含
有ビニル化合物を、要すれば溶媒を用いて、混合して得
られる。溶媒は、例えば、アセトン、メヂルエチルケト
ン、メヂルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ジエチ
ルエーテル、エチルメチルエーテル等の脂肪族エーテル
系溶媒、並びにクロロホルム、ジクロ［！エタン、フロ
ン等の脂肪族ハロゲン系溶媒である。

混合において、エポキシ反応性官能基がエポキシ基と等
量になるように混合する。触媒としてリン酸などの無機
酸を添加してらよい。エポキシ反応性官能基が少ないと
きは充分な塊硬化が期待出来ない。また、大過剰のエポ
キシ反応性官能基の使用は材料を脆くするので避けなけ
ればならない。

第１硬化用組成物から成るクラッド材料の硬化は、通常
、加熱によって行うが、加熱は、通常、２００〜５００
℃で行うことが好ましい。

さらに上記以外の成分としてエポキシ基又はエポキシ反
応性基（例えば、カルボキシル基）と反応する化合物を
用いてキャストすることなしに熟硬化に寄与させてもよ
い。エポキシ基と反応する化合物としては、例えば、無
水酢酸等の分子間無水物（例えば、（Ｃｌ［２’）ｎｃ
ｏ）２０　（ここで、ｎは１〜５である。））、無水マ
レイン酸等の分子内無水物、脂肪族ジアミンなどがある
。カルボキシル堪と反応する化合物としては、例えば、
脂肪族ジアミンなどがある。

第２１ｉ１’化用組成物から成るクラッド材料は、ビニ
ル基含有フルオロアルキルアクリレート系重合体とフル
オロアルキル系ビニル化合物を、要すればメヂルエチル
ケトンなどの溶媒を用いて、混合して得られる。

ビニル基含有フルオロアルキルアクリレート系重合体は
、フルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリレー
トモノマーとエポキシ基含有ビニル化合物を共重合して
得られた共重合体をエポキシ反応性ビニル化合物と反応
させることによって、あるいは、フルオロアルキルアク
リレートもしくはメタクリレートモノマーとエポキシ反
応性ビニル化合物を共重合して得られた共重合体をエポ
キシ基含有ビニル化合物と反応させることによって得ら
れろ重合体である。

共重合後に反応させるエポキシ反応性ビニル化合物の量
は、エポキシ反応性法が共重合体のエポキシ基１モルに
対して１〜５モルになるような量とする。−・方、共重
合後に反応させるエポキシ基含有ビニル化合物の量は、
エポキシ基が共重合体のエポキシ反応性基１モルに対し
て１〜１０倍モルになるような里が好ましい。光学特性
を考えると、１〜３倍モル程度が更に好ましい。

フルオロアルキル系ビニル化合物としては、例えば、上
記フルオロアルキルアクリレート及びメタクリレートモ
ノマーと同様の化合物が挙げられろ。

第２硬化用組成物からなるクラッド材料の硬化は、光照
射、放射線照射又は加熱なとによって行えるが、特に光
又は電子線照射により行うことが好ましい。クラッド材
料の硬化時に、光開始剤、例えば、ベンゾフェノン、ア
セトフェン等の一般に２００〜３５０ｎｍに有効開始波
長を有ずろ化合物、及び少なくとも２つのビニル基を何
する化合物、例えば、トリメチロールプロパントリアク
リレート、トリメチａ−ルプロパントリメタクリレート
を添加することが好ましい。

［発明の効果］ 本発明のクラッド材料から形成されたクラッド層をｆｆ
ずろプラスチッククラッド光ファイバーにおいては、ク
ラッドが充分に架橋されているのでクラッドの熱変形が
生じることがない。また、クラットとコアの密着性ら改
良されており、コネクター加工においてカシメ方式が不
都合なく適用できる。さらには、向上した耐熱性らａす
る。

本発明に従えば、従来のＰＣＰが用いられる分野だけで
なく、ＡＧＦ又はＡ　Ｐ　Ｆが用いられていた分！＋！
ＦにおいてらＰＣＦを使用することか可能である。例え
ば、光通信、エネルギー輸送、短長距離用ＬＡＮ等にお
いて好都合に使用でき、接続ら容易である。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を示す。

実施例１ ＩＨ，ＩＨ−オクタフルオロペンチルメタクリレート（
９０モル％）とグリシジルメタクリレート（１０モル％
）との混合物１００ｇを、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド
Ｏ，１ｇをラジカル重合開始剤として、１２０℃で２０
時間共重合した。重合後、１２０℃にて減圧乾燥を行い
未反応モノマーを除去した。メチルエヂルケトンｌｏｏ
ｍＱを溶媒に用いて、グリシジル基の１／２倍モルのカ
ルボン酸基を有するアジピン酸３ｇ及びリン酸１ｇと混
合した。

この混合溶液をディッピング法により石英コア（外径２
００μｍ）の上に塗布し、３００℃で加熱便化させるこ
とによってＰＣＦ’素線（外径２３０μｍ）を得た。

コネクターによりかしめ性の評価では引き抜き力１ｋｇ
で伝送損失増加が０．５ｄＢ／ｋｍであった。

硬化クラッド材料のガラス転移温度は５０℃であったが
、それ以上の温度に加熱しても流動及びタックは示さな
かった。

比較例Ｉ Ｉ　Ｈ、ｌ　Ｈ−オクタフルオロペンチルメタクリレー
ト１００ｇを、ジー【−ブチルパーオキシド０９１ｇを
ラジカル重合開始剤として、１２０℃で２０時間重合を
行った。反応後、１２０℃で１時間減圧乾燥を行い、未
反応モノマーの除去を行った。

メチルエヂルケトン１００ｊ！Ｑを溶媒に用いて、この
混合溶液をディッピング法により石英コア（外径２００
μｍ）の上に塗布し、３００℃で加熱乾燥させることに
よってＰＣＦ素線（外径２３０μｍ）を得た。

硬化クラッド材料のガラス転移温度は３５℃であり、こ
れ以上の温度では流動性だけでなくタック性をも示し、
光ファイバーのクラッドとしては適さないものであった
。

特許出願人住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）フルオロアルキルアクリレートもしくはメタ
   クリレートモノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及
   びエポキシ反応性ビニル化合物の一方を共重合させて得
   られた共重合体、及び （ｂ）エポキシ基含有ビニル化合物及びエポキシ反応性
   ビニル化合物の他方 を主成分とする硬化用組成物から成ることを特徴とする
   プラスチッククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ２、エポキシ反応性ビニル化合物が有するエポキシ基と
   反応性である基は、カルボン酸基、無水カルボン酸基又
   はアミノ基である特許請求の範囲第１項記載のプラスチ
   ッククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ３、（ａ）フルオロアルキルアクリレートもしくはメタ
   クリレートモノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及
   びエポキシ反応性ビニル化合物のそれぞれを別々に反応
   させて得られたビニル基含有フルオロアルキルアクリレ
   ート系重合体、及び（ｂ）フルオロアルキル系ビニル化
   合物 を主成分とする硬化用組成物から成ることを特徴とする
   プラスチッククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ４、エポキシ反応性ビニル化合物が有するエポキシ基と
   反応性である基は、カルボン酸基、無水カルボン酸基又
   はアミノ基である特許請求の範囲第３項記載のプラスチ
   ッククラッド光ファイバー用クラッド材料。 ５、コアがガラスでありクラッドがプラスチックである
   プラスチッククラッド光ファイバーにおいて、（ａ）フ
   ルオロアルキルアクリレートらしくはメタクリレートモ
   ノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及びエポキシ反
   応性ビニル化合物の一方を共重合させて得られた共重合
   体と（ｂ）エポキシ基含有ビニル化合物及びエポキシ反
   応性ビニル化合物の他方を主成分とする硬化用組成物を
   主成分として硬化して得られた硬化物から成るクラッド
   を有することを特徴とするプラスチッククラッド光ファ
   イバー。 ６、コアが石英ガラス又は多成分ガラスから成る特許請
   求範囲第５項の記載のプラスチッククラッド光ファイバ
   ー。 ７、硬化が加熱により行われた特許請求の範囲第５項記
   載のプラスチッククラッド光ファイバー。 ８、コアがガラスでありクラッドがプラスチックである
   プラスチッククラッド光ファイバーにおいて、（ａ）フ
   ルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリレートモ
   ノマーと、エポキシ基含有ビニル化合物及びエポキシ反
   応性ビニル化合物のそれぞれを別々に反応させて得られ
   たビニル基含有フルオロアルキルアクリレート系重合体
   、及び（ｂ）フルオロアルキル系ビニル化合物を主成分
   とする硬化用組成物を主成分として硬化して得られた硬
   化物から成るクラッドを有することを特徴とするプラス
   チッククラッド光ファイバー。 ９、コアが石英ガラス又は多成分ガラスから成る特許請
   求範囲第８項記載のプラスチッククラッド光ファイバー
   。 １０、硬化が、光開始剤及び少なくとも２つのビニル基
   を有する化合物が混合された後、行われた特許請求の範
   囲第８項記載のプラスチッククラッド光ファイバー。 １１、硬化が光又は電子線照射により行われた特許請求
   の範囲第８項記載のプラスチッククラッド光ファイバー
   。