JPH01158403A - プラスチッククラッド光ファイバー及びクラッド材料 - 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
ラスチック光ファイバー（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、全体が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じて何層も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
失が高く、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（ＭＭＡ）重合体を用いたＡＰＦ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℃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、及びプラスチ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が充分で
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、実際上コネクター加工が出来ないと
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シ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）活性水素含有フルオロアルキル
アクリレート系重合体、及び （ｂ）少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソシ
アネート化合物 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、あ
るいは 活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合体と
少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソシアネー
ト化合物を反応させ、更に活性水素含有ビニル化合物と
反応させて得られた重合体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って達成される。

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。

活性水素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
トモノマー及び活性水素含有モノマーからなるモノマー
混合物を共重合して得られた共重合体であることが好ま
しい。この時、他の共重合可能なモノマーをモノマー混
合物に共存させて共重合を行なってもよい。他の共重合
可能なモノマーとしては、スチレン、マレイン酸、無水
マレイン酸等が挙げられる。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。

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、ｌ　Ｉ（、１１［−）リフルオロエチルアクリレー
ト、ｌ　Ｉ−１，Ｉ　Ｈ，３Ｈ−テトラフルオロプロピ
ルアクリレート、２Ｉ■−へキサフルオロイソプロピル
アクリレート、ＩＨ，ＩＩ−Ｉ、５Ｈ−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、１１−Ｉ、ｌＨ，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，＋　ｌ−ｌ−）リフルオロエチルメタク
リレート、Ｉ　Ｈ、ｌ　Ｈ、３［−１−テトラフルオロ
プロピルメタクリレート、２１−１−ヘキサフルオロイ
ソプロピルメタクリレート、１１−１．　Ｉ　Ｈ，５１
−Ｔ　−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、ＩＨ，ＩＨ。

２Ｈ，２Ｈ−ヘプ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１種を単独で用いてし又は２種を混合して用いてらよ
い。

活性水素含有モノマーは、水酸基（−Ｏｆ−１）、アミ
ノ基（−ＮＨ，、−ＮＨＲ（ここでＲは、炭素数１〜８
の直鎖又は分岐状の脂肪族アルキル基である））、アミ
ド結合基（−ＮＨＣＯ−）、ウレタン結合基（−ＮＨＣ
ＯＯ−）、ウレア結合基（−ＮＩＣＯＮＨ−）を有する
モノマーであることが好ましい。活性水素含有モノマー
としては、例えば、水酸基を有する２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート
、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキ
シプロピルメタクリレート等、アミノ基を有する２−ア
ミノエヂルアクリレート、２−アミノエチルメタクリレ
ート等が挙げられる。活性水素含有モノマーは、低級ア
ルコールのアクリル酸もしくはメタクリル酸エステルで
あることが好ましい。これらの活性水素含有モノマーは
、１種を単独で用いても２Ｈ以上を混合して用いてもよ
い。活性水素含有モノマーの使用量は、モノマー混合物
の１〜２０モル％であることが好ましい。活性水素含有
モノマーの使用量が少なくなると、クラッドが低強度と
なり、さらには熱変形を起こしてしまう。

逆に活性水素含有モノマーの使用量が多くなると、クラ
ッドの屈折率が高くなり使用できなくなるばかりでなく
クラッドが非常に脆くなり好ましくない。従って、活性
水素含有モノマーの使用量は、５〜１５モル％であるこ
とが更に好ましい。

活性水素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
ト系モノマー、活性水素含有モノマー、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
’Ｃにてラジカル開始剤を用いて共重合させることによ
って得られる。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℃でラジカルを発生する化合物
であれば特に限定されるものではないが、例えば、ジ−
ｔ−ブチルパーオキシド、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ａニトリル等が挙げられる。重合１
ｍ始剤の量は、モノマー混合物１００重量部に対して１
重量部以下が好ましく、分解残渣が伝送損失に与えろ影
響を下げる為に０．５重量部以下が更に好ましい。更に
、共重合後に残存するモノマー成分を減圧下にて除去す
ることが好ましい。

この活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合
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、硬化さけることに
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、活性水素含
有フルオロアルキルアクリレート系重合体と、少なくと
も２つのイソシアネート基を含むイソシアネート化合物
とを、要すれば溶媒などを用い、混合して得られる。

イソシアネート化合物としては、芳香族系イソシアネー
ト化合物であるトルエンジイソシアネート、メチレンビ
スフエニルジイソシアネート等及び脂肪族系イソシアネ
ート化合物であるテトラメチルジイソシアネート、ヘキ
サメチルジイソシアネート、オクタメチルジイソシアネ
ート等が挙げられる。その使用量は、活性水素含有フル
オロアルキルアクリレート系重合体の活性水素１モルに
対してイソシアネート基が好ましくは０．５〜３モル、
更に好ましくは０．８〜２モルになるような量とする。

イソシアネート基がこれよりも少ないときは充分な架橋
構造が期待できない。また、イソシアネート基がこれよ
りも多いときはウレタン結合、ウレア結合、アミド結合
等の活性水素に反応し、架橋構造をより充分なものとす
るが、大過剰の使用量はクラッドを脆くするために避け
なければならない。要すれば用いる溶媒として、例えば
、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブヂルケ
トン等の脂肪族ケトン系溶媒、ジエチルエーテル、メチ
ルエチルエーテル等の脂肪族エーテル系溶媒、クロロホ
ルム、ジクロロエタン、フロン等の脂肪族ハロゲン系溶
媒などが挙げられる。

第１硬化用組成物からなるクラッド材料の硬化は、光照
射などによっても行えるが、加熱により行うことが好ま
しい。加熱温度は、クラッド材料の組成に応じて異なる
が、通常、２００〜５００℃である。クラッド材料の硬
化時に、反応触媒、例えば、ジブチル錫ジラウレート（
ＤＢＴＤＬ）等の有機金属化合物、ジアザビシクロ［５
，４，０］ウンデセン−７（Ｄ　Ｂ　Ｕ）、及びイソシ
アネート安定化剤を添加してもよい。

第２硬化用組成物から成るクラッド材料は、活性水素含
有フルオロアルキルアクリレート系重合体から調製され
たビニル基含有フルオロアルキル・アクリレート系重合
体を第２硬化用組成物の一成分とするとすることによっ
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
、活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合体
を、イソシアネート基を少なくとも２つ含むイソシアネ
ート化合物と反応させ、さらに活性水素含有ビニル化合
物と反応させて得られる。この時、反応触媒、例えば、
Ｄｒ３ＴＤＬ。

ＤＢＵ、イソシアネート安定化剤を併用してもかまわな
い。イソシアネート化合物の例は、上記の通りである。

イソシアネート化合物の使用量は、イソシアネート基が
活性水素含有共重合体の活性水素１モルに対して１〜３
倍モルとなるような量とする。イソシアネート基が少な
い時には分子間の架橋が反応中に進行し、反応生成物が
不溶となるため好ましくない。又、イソシアネート基が
多い時は未反応イソシアネート化合物が増加し、その除
去が困難となり、光学特性上好ましくない。

イソシアネート化した重合体に対して反応させる活性水
素含有ビニル化合物は、上記活性水素含有モノマーと同
じであっても異なってもよく、水酸基を何するビニル化
合物、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、２−ヒドロ
キシエヂルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタク
リレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−
ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルアルコール
、ビニルアルコール等、アミノ基を有するビニル化合物
、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等である。活性水素含有ビニル化
合物の使用量は、活性水素がイソシアネート基に対して
１〜５倍モルになるような量とする。

このようにし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から成る第２硬化用組成物をクラ
ッド材料とする。あるいは、要すれば、フルオロアルキ
ル系ビニル化合物及び／又は溶媒などを用いて、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溶解混
合して得た組成物をクラッド材料としてもよい。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もしくはメタクリレートモノ
マーと同様の化合物が挙げられる。溶媒として、第１硬
化用組成物で用いたのと同様の溶媒を使用することがで
きる。

第２硬化用組成物から成るクラッド材料の硬化は、光照
射、放射線照射又は加熱などによって行えるが、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、２−ヒドロキシプロ
ピルアセトフェノン、アセトフェノン、ｐ−イソプロピ
ル−２−ヒドロキシプロピルアセトフェノン、ベンゾフ
ェノン、及び架橋剤である少なくとも２つのアクリロキ
シ又はメタクリロキシ基を有する化合物、例えば、トリ
メチｄ−ルプロパントリアクリレート、トリメチロール
プロパントリメタクリレート、安定剤及び充填剤を添加
してもよい。

［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有す
るプラスチッククラッド光ファイバーにおいては、コア
とクラッドの密着性が向上されており、コネクター加工
においてカシメ方式が適用できる。さらには、向上した
耐熱性も有する。

本発明に従えば、従来のＰＣＦが用いられる分野だけで
なく、ＡＧＦ又はＡＰＦが用いられていた分野において
もＰＣＦを使用することが可能である。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、接続も容易である。

［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２−ヒドロキシルエチルメタクリレート
（１０モル％）との混合物！００ｇを、ジ−ｔ−ブチル
パーオキシド０．１ｇをラジカル重合開始剤として、１
２０℃で２０時間重合した。

反応後、１２０℃で１時間減圧乾燥を行い、未反応モノ
マーを除去した。メチルエチルケトン１００酎を溶媒に
用いて、ヒドロキシエチル基１モルに対して１／２モル
のトルエンジイソシアネートを混合した。この混合溶液
をディッピング法により石英コア（外径２００μｌ１１
）の上に塗布し、３００℃で加熱硬化させることでＰＣ
Ｆ素線（外径２３０μｌ１１）を得た。

コネクターでのかしめ性を評価したが、引抜力１ｋｇで
伝送損失増加が０．５ｄＢ／ｋｍであった。また、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。

実施例２ １１（、Ｉ　Ｈ−オクタフルオロペンチルメタクリレー
ト（９０モル％）と２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト（１０モル％）とのモノマー混合物１００ｇを、ジ−
ｔ−ブチルパーオキシド０．１ｇ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、１２
０℃で減圧乾燥を行い、未反応モノマーを除去した。メ
チルエチルケトン１００ｙ、（ｌを溶媒に用い、ヒドロ
キシエチル基の１倍モルのイソシアネート基を有するト
ルエンジイソシアネートと混合し８０℃で２時間反応を
行なった。次いでイソシアネート基の４倍モルのカルボ
キシル基を有するメタクリル酸を混合し、８０℃で２時
間反応した。再沈積製後、反応性希釈剤としてＩＨ，ｌ
ｌｌ−オクタフルオロペンチルメタクリレート１００ｇ
と、反応開始剤２−ヒドロキシプロピルアセトフェノン
４ｇを混合し紫外線硬化型クラッド溶液とした。

この混合溶液をディッピング法により石英コア（外径２
００μ漏）の上に塗布し、紫外線硬化させることによっ
てＰＣＦ素線（外径２３０μりを得た。コネクターによ
る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。

硬化クラツド材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１ １１１、ＩＭ−オクタフルオロペンチルメタクリレート
１００　ｇを、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド０．１９を
ラジカル重合開始剤として、１２０℃で２０時間重合し
た。反応後、１２０℃で１時間減圧乾燥を行い、未反応
モノマーを除去した。メチルエチルケトン１００酎を溶
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２００μｌ１１）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２３０μ
ｍ）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）活性水素含有フルオロアルキルアクリレート
   系重合体、及び（ｂ）少なくとも２つのイソシアネート
   基を含むイソシアネート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。 ２、活性水素が、水酸基、アミノ基、アミド結合基、ウ
   レタン結合基又はウレア結合基から選択された少なくと
   も１種の基に含まれた活性水素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、活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合
   体が、フルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリ
   レートモノマー及び活性水素含有モノマーを主成分とし
   て共重合して得られた共重合体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。 ４、活性水素含有モノマーが低級アルコールのアクリル
   酸もしくはメタクリル酸エステル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、少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソシア
   ネート化合物が芳香族系イソシアネート化合物又は脂肪
   族系イソシアネート化合物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。 ６、活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合
   体と少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソシア
   ネート化合物を反応させ、更に活性水素含有ビニル化合
   物と反応させて得られた重合体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。 ７、硬化用組成物には、フルオロアルキル系ビニル化合
   物が含まれている特許請求の範囲第６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。 ８、活性水素が、水酸基、アミノ基、アミド結合基、ウ
   レタン結合基又はウレア結合基から選択された少なくと
   も１種の基に含まれた活性水素である特許請求の範囲第
   ６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。 ９、活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合
   体が、フルオロアルキルアクリレートもしくはメタクリ
   レートモノマー及び活性水素含有モノマーを主成分とし
   て共重合して得られた共重合体である特許請求の範囲第
   ６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。 １０、活性水素含有モノマーが低級アルコールのアクリ
   ル酸もしくはメタクリル酸エステルである特許請求の範
   囲第９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。 １１、少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソシ
   アネート化合物が芳香族系イソシアネート化合物又は脂
   肪族系イソシアネート化合物である特許請求の範囲第６
   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。 １２、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）
   活性水素含有フルオロアルキルアクリレート系重合体及
   び（ｂ）少なくとも２つのイソシアネート基を含むイソ
   シアネート化合物を主成分とする硬化用組成物を主成分
   として硬化させて得られた硬化物からなるクラッドを有
   するプラスチッククラッド光ファイバー。 １３、コアが石英あるいは多成分ガラスから成る特許請
   求範囲第１２項に記載のプラスチッククラッド光ファイ
   バー。 １４、硬化が加熱により行われた特許請求の範囲第１２
   項に記載のプラスチッククラッド光ファイバー。 １５、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、活性水
   素含有フルオロアクリルアルキレート系重合体と少なく
   とも２つのイソシアネート基を含むイソシアネート化合
   物を反応させ、更に活性水素含有ビニル化合物と反応さ
   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なるクラッドを有するプラ
   スチッククラッド光ファイバー。 １６、コアが石英又は多成分ガラスから成ることを特徴
   とする特許請求範囲第１５項の記載のプラスチッククラ
   ッド光ファイバー。 １７、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に行われた特許請求の範
   囲第１５項記載のプラスチッククラッド光ファイバー。 １８、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１５項記載のプラスチッククラッド光ファイバ
   ー。