JPH01252553A - 光ファイバー - 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】 本発明はプライマリ−またはバッファ−コーティングと
トップコーティングとを施こされてなる光ファイバーに
おいて、トップコーティング組成物に特定の性質を有す
る光フアイバー用放射線硬化性コーティング組成物を用
いた光ファイバーに関する。ここではガラスファイバー
とトップコーティングの間にあるバッファ−コーティン
グもプライマリ−コーティングとして取扱う。このバッ
ファ−コーティングを第一次コーティングとすれば、ト
ップコーティングは第二次コーティングと定義してもよ
い。

光学的ガラスファイバーは通信目的に対し重要性が増大
しており、ガラスファイバーを用いるためガラス表面を
湿気および摩耗から保護する必要がある。これにはガラ
スファイバーを成形直後にコーティングすることによっ
て行なう。溶媒溶液コーティングおよび押出しが施こさ
れるが、これらの問題は紫外光硬化性のコーティング組
成物を用いることによってかなりの程度解決されている
。

光ファイバーのガラス表面に接着されるコーティングの
使用に由来する問題点の１つとして、ガラスとコーティ
ングの間の温度変化に対する応答の偏差によって生起す
るファイバーの微小屈曲の問題がある。これは特に極め
て低温環境下で著しい。この問題を解決する手段として
は非常に低いモジュラスのプライマリ−コーティングを
選択することであり、この低モジュラスを有する紫外線
硬化性の組成物が開発されている。この件に関しては米
国特許出願用１７０，１４８号明細囚（出願日：１９８
０年７月１８日、発明者：　ＲｏｂｅｒｔＥ、Ａｎｓｅ
ｌ　）および米国特許出Ｊｌｒ＋第３９８．１６１号明
細書（出願口：１９８２年７月１９日、発明者　：　　
Ｒｏｂｅｒむ　［、八ｎ５ｅｌ、０．ｆ？ａｙ　　Ｃｕ
ｔｌｅｒ、Ｅｌｉａｓ　　Ｐ。

Ｈｏ５ｃｏｖｉｓ）に詳細に記載されている。

プライマリ−コーティングに望ましい低モジュラスを与
えるためには、ガラスと接触するコーチイン、グに望ま
れる硬度と強靭性を犠牲にしな【プればならない。露出
コーティング表面の硬度と強靭性を増大するためにはプ
ライマリ−コーティングの上に第二次コーティングを施
こすことが望ましい。このような構成を有する光ファイ
バーを提供することが本発明の目的である。

本発明は、プライマリ−またはバッファ−コーティング
とトップコーティングとを施こされてなる光ファイバー
において、 トップコーティングが （１）　　平均分子量４００〜５．０００を有するジイ
ソシアネートをベースとするジエチレン性末端ポリウレ
タン；および （２）　　ホモポリマーのガラス転移温度が５５℃また
はそれ以上となる液状の放射線硬化性モノエチレン性不
飽和モノマーを含有してなる放射線硬化性組成物の９温
でのモジュラスが４０、σ００〜２００，０００ｐｓｉ
である硬化物であることを特徴とする光ファイバーを提
供するものである。

ジアクリレート末端のポリウレタンについて更に詳細に
説明すると、これらは分子１４００〜５゜０００、好ま
しくは８００〜２．５００のジイソシアネート末端の化
合物上にアクリレート官能性末端基を配置することによ
って生成される。いくつかの製造方法が用いられるが、
このジイソシアネート末端化合物は有機ジイソシアネー
トと２個のイソシアネート反応性水素原子を有する脂肪
族分子との反応生成物である。水素原子は例えばＯＨ，
ＳＨまたはＮＨ２基によって与えられる。

これらのジイソシアネート末端反応生成物は２〜１０個
、好ましくは２〜４個のウレタン基および（または）尿
素基を含む。

脂肪族基は１．６−ヘキサンジオールのような単純なア
ルカンジオールであり、脂肪族基はポリエーテル、ポリ
エステルおよびポリエーテル−エステル基から選ばれる
のが好ましい。ポリエーテル基の例は、テトラメチレン
グリコール、２モルのエチレングリコールと１モルのア
ジピン酸とのエステル反応生成物によるポリエステル基
、および２モルのジエチレングリコールと１モルのアジ
ピン酸とのエステル反応生成物によるポリエーテル−エ
ステル基である。

適当なジイソシアネートはイソホロンジイソシアネート
、２．４−トルエンジイソシアネートおよびその異性体
のような脂肪族または男香族である。トルエンジイソシ
アネートが好ましく、この種の物質は技術上公知である
。

ジインシアネートのジアクリレート末端化は種種な方法
で達成される。即ち、始めに高分子擾のジイソシアネー
トを生成させ、次いでそれを２モル割合のヒドロキシア
ルキルアクリレートと反応させ、各イソシアネート基に
１個の不飽和基を付着させる。これらのヒドロ主ジアル
キルアクリレートは２〜６個の炭素原子をもつアルキル
を有するもので、例えばヒドロキシエヂルアクリレート
、ヒドロキシプロピルアクリレートである。或いはまた
、先づヒドロキシアルキルアクリレートを１モルの低分
子量のジイソシアネートとを反応させ、次いで得られた
不飽和モノイソシアネート２モルと所望の分子量を与え
るジヒドロキシ化合物１モルとを反応させる。何れの方
法も技術上公知である。

ポリウレタン中には、萌述したジイソシアネート１モル
とヒドロキシエチルアクリレート１モルとの反応で尿素
基を導入し、１個の未反応イソシアネート基を含む不飽
和ウレタン生成物を与えてもよい。次いで、このモノイ
ソシアネート２モルとブチレンジアミンのようなジアミ
ン１モルとを反応させることによって２個の末端アクリ
レート基をもつポリ尿素ポリウレタンを得る。尿素含有
ジアクリレートは米国特許用４，０９７，４３９号明細
書に詳細に説明されている。

放射線硬化速度を増大しながら塗布粘度を低減させるす
ぐれた方法は約５５℃以上の′「。を有する放射線硬化
性モノエチレン性不飽和の液状モノマーを使用すること
である。Ｔｇはそのモノマーから製造されたホモポリマ
ーのガラス転移温度を示す。ここに使用する高いＴｇの
モノマーの例はジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピ
ロリドン、イソボルニルアクリレート、アクリル酸およ
びジシクロペンテニルアクリレートである。Ｎ−ビニル
ピロリドンは低粘度であり、同時に硬化速度を増大させ
るので好ましい。

Ｎ−ビニルピロリドンおよび、その効果は若干劣るが他
の例示モノマーが、放射線硬化性コーチインクの粘度を
低減させ、硬化速度を向上させ得ることは知られている
が、比較的多量の高Ｔ９モノマーが硬化コーティングの
一般の強靭性および中程度のモジュラスを維持しながら
、コーティング組成物の硬度を増大させることは知られ
ていない。このように、Ｎ−ビニルピロリドンおよびそ
の他列挙した高Ｔ、モノマーは若干の商業的に重要な目
的を同時に達成する。

本発明の光ファイバーのトップコーティングに用いる放
射線硬化性組成物には、コーティングに可成りの硬度と
大きな物理的強靭性を与えるために組成物の５ないし４
０重屋％が分子量的１，０００まで、好ましくは４００
以下のビスフェノール（ビスフェノールＡが好ましい）
のジグリシジルエーテルのジエチレン性不飽和エステル
が配合される。紫外線硬化できる好ましいエチレン性基
はアクリレート基である。

好ましく使用されるビスフェノールのジグリシジルエー
テルは約２．０の１，２−エポキシ当量を有するが、約
１．４以上ならば何れも有用である。このことは単に、
望ましいジグリシジルエーテルはエポキシ当量を減じる
モノグリシジルエーテルとの混合物であってもよいこと
を意味する。

これらのジグリシジルエーテルは低分子間のものである
場合は（ヒドロキシアクリレート形成のため付加によっ
て）ジアクリレートの形成に用いることができる。これ
らはジアクリレート末端ポリウレタンと組合わせて使用
し、上述の如く良好な硬度と靭性を有する中程度モジュ
ラスのコーティングを与える。

「ビスフェノール」の語は、通常はアルキレン基である
中間２価基を介して１対のフェノール基が結合されたも
のである。ビスフェノールの各フェノール部分にあるフ
ェノール性ＯＨＭがパラ位置にあり、しかも中間の２価
基として２，２−プロピレンが用いられるときは、その
生成物はビスフェノールＡとして知られ、工業的に利用
されている。

トップコーティングの硬度は更に、コーティング組成物
の５〜３Ｃ１ｆｆｉ％の、分子伝約３００以下、例えば
トリエチレングリコールジアクリレートまたはテトラエ
チレングリコールジアクリレートのようなポリエーテル
グリコールのジアクリレートエステルを包含させること
によって向上させることもできる。ジアクリレートエス
テルを用いる場合は更に１ないし１５重量％のトリアク
リレート、例えばトリメチロールプロパントリアクリレ
ートまたはペンタエリスリトールトリアクリレートを含
ませるのが好ましい。

ポリエーテルグリコールのジアクリレートエステルを含
有させることによって奏される効果は放射線硬化性のコ
ーティングを施こしたときに迅速な硬化が得られるとい
うことにある。

ここに使用するポリエーテルグリコールのジアクリレー
トエステルは低粘度であり、特に紫外光を用いると放射
線硬化が速く、組成物の主成分によって与えられる硬度
と強靭性を著しく犠牲にすることはない。

紫外光が好ましいのでアクリル不飽和が最良であるが、
放射線が変われば、使用する不飽和の特質も変ってくる
。他の有用なエチレン性不飽和成分を例示すると、メタ
クリル系、イタコン系、クロトン系、アリル系、ビニル
系などである。これらは例えば、メタクリル系不飽和を
用いる場合はイソシアネート官能基と２−・ヒドロキシ
メタクリレートとの反応で得ることができる。アリル系
不飽和はヒドロキシアクリレートの代りにアリルアルコ
ールを用いて導入する。ビニル系不飽和はヒドロキシア
クリレートの代りにヒドロ４；ジプチルビニルエーテル
を用いて導入することができる。

したがって、好ましい例示としてアクリレート不飽和に
ついて説明したが、他の放射線硬化性のモノエチレン性
不飽和基をメタアクリル性不飽和の例示と同様に置き換
えて使用することもできる。

光ファイバーへのコーティングに際して硬化に用いる放
射線は使用する光開始剤により適宜選択される。可視光
でも適当な光開始剤を用いて使用することができる。こ
れらの例はカンファーキノンおよびクマリンであって、
トリエタノールアミンのような第３級アミンと一緒に使
用される。ジフェニルベンゾイルホスフィンオキサイド
は紫外および近紫外領域で有用である。

紫外光を使用するときは、コーティング組成物に通常、
ケトン性の光開始剤、例えば約３％のジェトキシアセト
フェノンを光開始剤として含ませる。アセトフェノン、
ベンゾフェノン、ｍ−クロロアセトフェノン、プロピオ
フェノン、チオキサントン、ベンゾイン、ベンジル、ア
ンスラキノンなどの他の光開始剤も知られている。光開
始剤は単独または混合物で用いられ、コーティング組成
物の約１０％までの量で存在させる。ジメチルアミンの
ような種々のアミンも存在させることはできるが、ここ
では特に必要ではない。

本発明に使用される放射線硬化性コーティングはバッフ
ァーコートした光ファイバーのトップコートとして浦こ
されると独特な効果を示す。上記コーティング組成物は
硬化に使用される放射エネルギーの如何にかかわらす、
光ファイバーのトップコートとして有用なすぐれた硬度
を強靭性を併せ有している。

本発明に使用されるコーティングは硬化すると、室温で
通常、４０，０００〜２００，０００ｐｓｉ（２，８１
２〜１４．０６２Ｋｇ／ｎ”　）の範囲のモジュラスを
有する。これは光ファイバーのガラス表面と直接接触す
るコーティングとして役立たせるのには堅すぎる。その
ため用いられるバッファ−コーティングは室温で測定し
て約１５，０００ｐｓｉ　　（１、０５４Ｋｇ／ｃｍ２
）以下のモジュラスを有するものが必要とされる。

大概の放射線硬化性コーティングは非常に高いモジュラ
スを有し、本発明で使用するには脆弱すぎる。これらの
煽弱なコーティングを変性して脆さを少くすると、強度
が失なわれる。かくして、普通のモジュラスを有しなが
ら硬度と強靭性の組合わせを有するコーティングは本発
明の特別の目的に対して適合して使用されるのである。

表１に本発明に使用可能なコーティング組成物の若干例
を示す。

表　　■ 成分１は、２−ヒドロキシエチルアクリレート２モルと
ジイソシアネート末端ポリウレタン１モルの付加物であ
って、このウレタンはトルエンジイソシアネート（２，
４−異性体８０％、２゜６−異性体２０％）と、テトラ
ヒドロフランの重合により分子ｆｆ１６００〜８００の
ポリエーテルジオールとして生成させたポリオキシテト
ラメチレングリコールとを混合付加させて製造した。こ
のジイソシアネートをアクリル化して生成させたポリウ
レタンは分子間約１９００であり、分子当り平均５〜６
個のウレタン基を含む。

成分１として、ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製品Ａｄｉｐｒｅｎｅ
　Ｌ　−２００を用いてもよい。

成分２は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルの
ジアクリレートエステルであって、平均分子間約３９０
を有する。成分２として５ｈｅｌ１社製品、ＤＲＨ３７
０を使用してもよい。

成分３は、テトラエチレングリコールジアクリレートで
ある。

成分４は、トリエチレングリコールジアクリレートであ
る。

成分５は、トリメチロールプロパントリアクリレートで
ある。

成分６は、光開始剤として用いるベンジルジメチルケタ
ールである。

成分７は、フェノチアジンである。

成分８は、ベンゾフェノンである。

成分９は、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾ
フェノンであって、この化合物は光安定剤として働く。

成分１０は、ジメチルアミンである。

かかる補助剤による１つのｔｌ能は本質的機能ではない
が表面潤滑性を与える。組成例１で、０．０１％のペト
ロラクタムを、組成例２〜６ではシリコーン油を使用し
た。組成例２はＤＯＷＣＯｒｎｉｎｏ社の流体ＤＣ３７
を０．２％および同じく流体ＤＣ１９００，４％を使用
した。組成例３と５は同じ流体を使用したが、ＤＣｌ　
９０を０．６％に増加させた。組成例４と６では０．０
７％のＤＣ５７を０．１３％のＤＣ１９０と一緒に使用
した。組成例６には更に０．２％のＮ−β−（Ｎ−ビニ
ル−ベンジルアミノ）エチル−６−アミツプロビルトリ
メトギシシランをモノ塩酸塩として使用した。

人工のコーティング組成物をバッファーコートの本発明
に係るガラスファイバーのトップコートとして使用１ノ
だ。バッファーコートされた光ファイバーの直径は約１
２５ミクロンであり、前述の米国特許出願第１７０，１
４８号明ｌｌＩ書記載の低モジュラスのバッファ−コー
ティングを用いて厚さ１２５ミクロンにバッファーコー
トしたものである。詳細には、このバッファ−コーティ
ングは４モルの４．４′−メチレンビス（シクロヘキシ
ルイソシアネート）と２モルの分子ｆｆ１１０００のポ
リオキシプロピレングリコールとを反応させ、次いで２
モルの２−ヒドロキシエチルアクリレートと反応させ、
更に１モルの分子ｆｆ１２３０のポリオキシプロピレン
と、３．４モルのＮ−ビニルピロリドンおよび９１７モ
ルのフェノキシエチルアクリレートの存在で反応させて
製造したものである。この混合物を３重量％のジェトキ
シアセトフェノンと共に新規に製造した光フアイバー上
で紫外線硬化させる。

表■に表示したトップコートを前記バツファ−コ−１・
されたガラスファイバーに厚さ１２５ミクロンで塗布し
、２個直列した１０インチ（２５，４１）の中圧水銀蒸
気ランプ（３００ワツト）中を秒速１．５ｍで通過させ
ることによって次の結果を得た。記録された性質は厚さ
約７５ミクロンの遊離フィルム上で測定したものである
。

表　　■ 性　　質　　　　　　実施例１　　実施例２　　実施例
３　　実施例４組成例１　　組成例２１１成例５　　組
成例６を使用　を使用　を使用　を使用 塗布時の粘度　　　　　　８．６００　　　６，０００
　　　６，５００　　　４．５００（ＣＤＳ、　２５℃
） 硬化速度　　　　　　　　　　１　　　　　１　　　　
　１．２　　　　１．２（実施例１を １とする） 引張り強度（１）Ｓｉ）　　　　　２，９００　　　２
，５００　　　４，３００　　　６．０００伸び率（Ｘ
）　　　　　　　　　　１７　　　　　１２　　　　　
２４　　　　　１３２．５ｘ延伸時（７）　　　　　　
６７．０００　　１００，０００　　１００，０００　
　１４０，０００モジユラス（１）Ｓｉ） 破壊強度（ｐｓｉ）　　　　　　　　８００　　　　８
００　　　２．０００　　　　９００硬度（Ｓｈｏｎｅ
　Ｄ）　　　　　　　　５５　　　　　５６　　　　　
６３　　　　　６８Ｔｕｋｏｎ硬度　　　　　　　　　
４．０　　　　５．８　　　　６．９　　　　１０．０
Ｔｇ（’Ｃ）　　　　　　　４２　　　４８　　　５８
　　　６３熱膨脹係数　　　　　　　　　９　　　　　
７　　　　　５．４　　　　４．２（Ｔ、以下） 尚、組成例３および４は、組成例１および２で得られる
結果と同等の結果を示したので省略した。

これらの実験の結果において、実施例１および２の結果
は勿論満足なものであるが、実施例３および４は更にす
ぐれており、その結果は顕著である。

即ち、実施例３および４の粘度はそれぞれ実施例１およ
び２の値よりも低いので更に満足ならのである。同時に
、硬化が速＜Ｔ、以下の熱膨服係数が低く、ガラスファ
イバーを低温に置いた場合に歪が小さい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プライマリーまたはバッファ−コーティングとトップコ
   ーティングとを施こされてなる光ファイバーにおいて、 トップコーティングが （１）平均分子量４００〜５，０００を有するジイソシ
   アネートをベースとするジエチレン性末端ポリウレタン
   ；および （２）ホモポリマーのガラス転移温度が５５℃またはそ
   れ以上となる液状の放射線硬化性モノエチレン性不飽和
   モノマー を含有してなる放射線硬化性組成物の室温でのモジユラ
   スが４０，０００〜２００，０００ｐｓｉである硬化物
   であることを特徴とする光ファイバー。