KR20020007151A - 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법 - Google Patents

광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 1종류의 전자선 경화가능한 수지조성물을 나광섬유 심선에 도공후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하고, 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사가
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선에 대하여 적어도 2방향으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 전송특성을 손상하지 않고 효율적으로 광섬유 심선 및 광섬유 테이프를 제조할 수 있다.

Description

광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법{A METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL FIBER CORE AND OPTICAL FIBER TAPE}
본 발명은 광섬유에 사용되는 단층 또는 다층의 수지피복이 된 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법에 관한 것이다.
통신용 광섬유로서는 석영유리계, 다성분 유리계, 플라스틱계 등의 여러 가지의 것이 있지만, 실제로는 석영유리계 광섬유가 경량, 저손실, 고내구, 대전송 용량이라는 장점에서 광범위한 분야에서 대량으로 사용되고 있다. 그러나, 이 석영유리계 광섬유는, 매우 가늘기 때문에 약간의 상처가 나도 끊어지기 쉽고, 또 굽힘 등의 외적 응력으로 전송손실이 증대하기 때문에, 부드러운 일차피복층과 그것을 둘러싸는 딱딱한 이차피복층의 이층으로 이루어지는 수지피복이 실시된다. 통상은 광섬유가 용융되어 신선(wire drowing)된 직후에 나광섬유 심선상에 액상수지를 다이코트법 등으로 도공한 후, 열이나 방사선 조사에 의해 경화하고, 피복이 실시된다. 이차피복은 일차피복의 도공·경화후에 도공·경화하는 경우와, 일차피복과 동시에 도공·경화하는 경우가 있다. 또, 피복된 광섬유 심선을 여러개(통상은 4개또는 8개) 묶어서 액상수지를 도공한 후, 열이나 방사선 조사에 의해 경화함으로써 광섬유 테이프가 제조되고 있다.
이들 피복재로서는, 우레탄아크릴레이트계의 자외선 경화성 수지조성물이 제안되고 있고, 일본국 특허공고 평1-19694호 공보, 일본국 특허 제2522663호 공보, 일본국 특허 제2547021호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 우레탄아크릴레이트올리고머와, 반응성 희석제, 광중합 개시제로 이루어지는 액상자외선 경화성 조성물이 알려져 있다.
그러나, 최근 생산성 행상을 위해 광섬유의 신선속도가 고속화되고 있고, 수지피복을 경화시키는데 필요한 단위시간당의 에너지도 증대하고 있지만, 일반적으로 행해져 온 자외선 경화에서는 1개당의 자외선 램프의 출력도 근래에 한계점에 도달되어 있고, 램프 개수를 늘려서 대응하는 이외에 방책이 없어, 한정된 공간에서 고속화에 대응하는데는 한계가 있었다.
이것에 대하여, 일본국 특허 제2541997호 공보에는 활성에너지선 조사로서 전자선 조사가 기재되어 있다. 전자선은, 일반적으로는 진공용기 속에서 텅스텐 등의 필라멘트를 통전가열하여 열전자를 발생시키고, 이것을 고전압에 의해서 가속하는 것으로 얻어진다. 전자선 조사에 의한 수지의 경화는, 사진판이나 박리지의 제조에 응용되고 있고, 통상은 진공용기에 설치된 얇은 티탄박 등으로 이루어지는 창을 투과하여 대기압중에 나온 전자선을 조사한다.
그러나, 전자선 경화에는, 전자선을 광섬유에 조사하면 광섬유의 코어중의 Ge가 손상되어 전송손실이 커진다는 문제가 있었다. 또, 전자선에는 물질속을 투과할 때에 산란되어 확산되는 성질이 있고, 특히 가속전압이 낮은 경우에는 현저하다. 인쇄 등 폭넓은 면적에 전자선을 조사하는 용도에서는 이 성질은 오히려 유리하였지만, 광섬유와 같이 매우 미세한 물질에 전자선을 조사하는 경우에는 현저하게 효율이 저하된다는 문제가 있었다.
또한, WO98/41484호 공보에는, 저전압 전자선 조사에 의한 제조방법이 제안되고 있지만, 경화속도가 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 개선하기 위해서 이루어진 것으로, 신선속도의 고속화에 대응한, 특히 효율이 좋은 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법에 대하여 예의 연구를 행한 결과, 특정의 수지조성물에 특정 조건하에서 전자선을 조사하여 경화시키면, 효율적으로 수지피복을 형성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루는데 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법을 제공한다.
[Ⅰ] 1종류 이상의 전자선 경화가능한 수지조성물을 광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사가
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법.
[Ⅱ] 1종류 이상의 전자선 경화가능한 수지조성물을 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사가
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법.
[Ⅲ] 전자선 경화가능한 수지조성물을 복수개의 광섬유 심선으로 이루어지는 다발로 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여, 수지에 의해 일체화된 광섬유 테이프를 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사가
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 테이프 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선의 다발에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 광섬유 심선의 제조방법은, 첫째로 적어도 1종류의 전자선 경화가능한 수지조성물을 나광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법, 예를 들면, 일차피복층(일차층)을 전자선 경화수지로 형성하는 방법 및, 둘째로 적어도 1종류의 전자선 경화가능한 수지조성물을 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법, 예를 들면 이차피복층(이차층) 내지 최종보호층 혹은 잉크층을 전자선 경화수지로 형성하는 방법을 포함한다. 또, 본 발명에 의한 광섬유 테이프의 제조방법은 전자선 경화가능한 수지조성물을 복수개의 광섬유 심선으로 이루어지는 다발에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하고, 수지에 의해 일체화된 광섬유 테이프를 제조하는 방법이다.
여기서, 상기 전자선 경화가능한 수지조성물은, (A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와, (B) 반응성 희석제 90∼10wt%를 포함한다.
이 경우, (A)성분의 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머는, 1분자중에 적어도 2개의 (메타)아크릴로일기를 보유하는 것이 바람직하다. 상기 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머는 예를 들면, 디이소시아네이트와 (메타)아크릴로일기를 보유하는 화합물을 반응시킴으로써 얻어지고, 또 다른 예로서, 탄소수 2∼10의 옥시알킬렌기로 이루어지는 디올과 디이소시아네이트 및 (메타)아크릴로일기를 보유하는 화합물을 반응시킴으로써 얻어진다.
여기서, 탄소수 2∼10의 옥시알킬렌기로 이루어지는 디올의 구체예로서는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 2-메틸테트라히드로퓨란글리콜, 3-메틸테트라히드로퓨란글리콜, 폴리헵타메틸렌글리콜, 폴리헥사메틸렌글리콜, 폴리데카메틸렌글리콜, 비스페놀A의 폴리알킬렌옥사이드 부가체 디올 등이 있지만, 흡수율이나 점도의 관점에서 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 2-메틸테트라히드로퓨란글리콜, 3-메틸테트라히드로퓨란글리콜이 바람직하다. 폴리알킬렌옥사이드는 그 단독중합체뿐만 아니라 그들의 랜덤 혹은 블록 공중합체도 사용할 수 있다.
옥시알킬렌기로 이루어지는 디올의 수 평균분자량은 800∼10,000인 것이 바람직하고, 수 평균분자량이 800미만이면 얻어진 경화피막이 신장성이 부족한 것으로 되고, 10,000보다 크면 전자선 조사에 의한 경화성이 나쁘게 될 위험이 있다.
디이소시아네이트로서는, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네아트, 1,3-크실렌디이소시아네이트, 1,4-크실렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 등이 있고, 그중에서도 2,4-톨루엔디이소시아네이트와 이소포론디이소시아네이트가 특성적으로 우수하므로 바람직하다. 이들 디이소시아네이트는 단독으로 사용하여도 2종 이상 병용하여도 된다.
또한, (메타)아크릴로일기를 보유하는 화합물로서는, 예를 들면 수산기, 산할라이드기, 에폭시기를 보유하는 (메타)아크릴계 화합물을 들 수 있다. 수산기를 보유하는 (메타)아크릴계 화합물은, 예를 들면 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 글리세린디(메타)아크릴레이트, 3-클로로히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸-2-히드록시에틸프탈산, 2-아크릴로일옥사글리세린모노(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트 등이나 알킬글리시딜에테르, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 글리시딜기 함유 화합물과 (메타)아크릴산의 부가물 등이 있다. 산할라이드를 함유하는 (메타)아크릴계 화합물로서는, (메타)아크릴산클로라이드, (메타)아크릴산브롬화물 등을 들 수 있다. 에폭시기를 보유하는 (메타)아크릴계 화합물로서는 (메타)아크릴산의 글리시딜에스테르 등이 있다. 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머는, 예를 들면 상기 디올과 디이소시아네이트를 종래 공지의 방법에 의해 OH/NCO : 05∼2(몰비)로 반응시킨 후, 또한, (메타)아클릴로일기를 보유하는 화합물을 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
다음에, (B)성분의 반응성 희석제로서는, 전자선 조사에 의해 라디칼중합 가능한 관능기를 보유하는 것이면 좋지만, 라디칼중합성이 우수한 (메타)아크릴로일기를 분자중에 1개 이상 함유하는 화합물이 바람직하다. (메타)아크릴로일기를 분자중에 1개 보유하는 화합물로서, 구체적으로는 메톡시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 알킬(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 이소보로닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 크밀페놀(메타)아크릴레이트, 크밀페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 크밀페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타디엔(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸-2-히드록시에틸프탈산, 3-아크릴로일옥시글리세린모노(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리ε-카프로락톤모노(메타)아크릴레이트, 디알킬아미노에틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 모노[2-(메타)아크릴로일옥시에틸]산성포스파타제, 트리클로로에틸(메타)아크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸(메타)아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보로닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 몰포린(메타)아크릴레이트 등이 있다.
분자중에 2개의 (메타)아크릴로일기를 보유하는 화합물의 구체예로서는, 2,2-디메틸-3-히드록시프로필-2,2-디메틸-3-히드록시프로피오네이트의 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리세린디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 에틸렌옥사이드 부가물의 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A의 프로필렌옥사이드 부가물의 디(메타)아크릴레이트, 2,2'-디(히드록시에톡시페닐)프로판의 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메티롤의 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타디엔디(메타)아크릴레이트, 펜탄디(메타)아크릴레이트, 2,2,-비스(글리시딜옥시페닐)프로판의 디(메타)아크릴산 부가물 등이 있다.
또한, 1분자중에 3개 이상의 (메타)아크릴로일기를 보유하는 화합물로서는, 예컨대 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리스((메타)아크릴록시메틸)이소시아누레이트, 트리스((메타)아크릴록시에틸)이소시아누레이트, 트리스((메타)아크릴록시프로필)이소시아누레이트 등이 있다. 또, (메타)아크릴로일기 함유 화합물 이외에, 트리아릴트리메리트산, 트리아릴이소시아누레이트 등의 아릴화합물이나 N-비닐피로리든, N-비닐카프로락탐, N-비닐아세트아미드, N-비닐포름아미드 등의 N-비닐화합물을 사용하는 것도 가능하다.
이들 반응성 희석제는 단독 또는 2종 이상의 것을 조합시켜서 사용하여도 좋고, 조성물의 점도는 작업성의 점에서 광섬유의 제조조건과의 적합성으로부터 통상 500∼10,000mPa·sec(25℃), 특히 고속의 제조조건에서는 500∼5,000mPa·sec(25℃)로 하는 것이 바람직하다.
상기 (A)성분의 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머와 (B)성분의 반응성 희석제는, (A)성분을 10∼90wt%, 특히 30∼80wt%, (B)성분을 90∼10wt%, 특히 70∼20wt% 함유하는 것이 필요하다. (A)성분의 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머가 10wt%보다 적으면 강인한 피막을 얻을 수 없고, 90wt%보다 많으면 점도가 높아 도공성이 나쁘게 된다.
(B)성분의 반응성 희석제가 10wt%보다 적으면 점도가 높아 도공성이 나쁘게 되고, 90wt%보다 많으면 강인한 피막을 얻을 수 없다.
본 발명의 수지조성물에는 상기 성분 외에, 예를 들면 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 유기용제, 가소제, 계면활성제, 실란커플링제, 착색안료, 염료, 유기 또는 무기입자 등의 첨가제를, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 필요에 따라서 첨가할 수 있다.
본 발명의 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 제조방법에 의하면, 이와 같이 수지조성물이 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와, 반응성 희석제 10∼90wt%를 포함하는 것으로 된다. 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머를 포함하면, (메타)아크릴로일기의 전자선 중합성이 높기 때문에 경화성이 좋고, 우레탄 골격에 의해 강하고 인성이 높은 피막이 얻어진다. 반응성 희석제를 포함하면 점도를 낮출수 있어 도공성이 좋아지고, 전자선 반응기 농도가 높아져서 경화성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 수지조성물을 전자선 경화하는 것이지만, 이 경우, 이 전자선 조사는 (a) 광섬유 심선의 피복의 경우는 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고, 또 광섬유 심선의 다발(광섬유 테이프)의 피복의 경우는 100㎸이상 190㎸이하이고, (b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 또는 광성유 테이프 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고, (c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이며, (d) 분위기중의 산소농도가 1,000ppm이하이고, (e) 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프에 대하여 적어도 2방향으로부터 조사하기 위한 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이 전자선 조사가, 전자선의 가속전압이 광섬유 심선에서는 50㎸이상 150㎸이하, 광섬유 테이프에서는 100㎸이상 190㎸이하이지만, 전자선의 물질중으로의 침투깊이는 가속전압과 물질의 밀도에 의해 결정된다. 또, 전자선이 광섬유의 코어까지 도달하면 코어가 변질되어 전송손실이 증대한다. 따라서, 가속전압이 지나치게 낮으면 피복재의 내부까지 전자가 도달하지 않아 미경화로 되고, 지나치게 높으면 전자가 광섬유의 코어까지 도달하므로 전송손실이 증대하여 버리기 때문에 최적인 가속전압의 범위로 전자선 조사함으로써 전송손실을 증대시키지 않고 수지피막을 경화시킬 수 있다.
더욱 상세히 서술하면, 광섬유 심선의 피복은 일반적으로 1개 이상의 층으로 이루어지고, 통상 합계 두께가 50∼70㎛로 되도록 실시되지만, 나광섬유 심선에 전자선 경화성 액상 수지조성물을 두께 5∼70㎛로 1층 또는 복수층 도공한 경우에는, 전압 50∼150㎸, 바람직하게는 60∼120㎸, 더욱 바람직하게는 70∼100㎸로 가속한 전자선을 조사하는 것이다. 전압이 50㎸보다 낮으면 피복재의 내부가 미경화로 되고, 150㎸보다 높으면 광섬유의 전송손실이 증대하여 버리므로 바람직하지 않다. 이미 상기의 방법 또는 다른 방법에 의해 나광섬유 심선에 피복이 실시된 광섬유 심선에 또한 전자선 경화성 액상 수지조성물을 두께 5∼65㎛로 1층 또는 복수층 도공한 경우에도, 같은 이유로 전압 50∼150㎸, 바람직하게는 60∼120㎸, 더욱 바람직하게는 70∼100㎸로 가속한 전자선을 조사한다. 한편, 광섬유 테이프의 피복은, 일반적으로 1층으로 이루어지고, 통상 두께는 얇은 부분에서 20∼30㎛, 두꺼운 부분에서 150∼200㎛로 되도록 실시되므로, 전자선 경화가능한 수지조성물을 복수개의 광섬유 심선으로 이루어지는 다발에 도공한 경우는, 전압 100∼190㎸, 바람직하게는 110∼180㎸, 더욱 바람직하게는 120∼170㎸로 가속한 전자선을 조사한다. 전압이 100㎸보다 낮으면 피복이 두꺼운 부분에서는 내부가 미경화로 되고, 190㎸보다 높으면 광섬유의 전송손실이 증대하여 버리므로 바람직하지 않다. 또, 흡수선량이 10∼100k㏉, 특히 20∼80k㏉로 되도록 조사하는 것이 바람직하고, 흡수선량이 10k㏉보다 적으면 조성물의 겔분율이 지나치게 낮고, 100k㏉보다 많으면 소정의 관능기 이외에도 가교반응이 일어나 영률(young's modulns)이 높아져 버리는 경우가 있다.
또, 조사할 때에는, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면 또는 광섬유 테이프 표면은, 모두 0.5㎜이상 10㎜미만, 바람직하게는 1㎜이상 5㎜미만, 더욱 바람직하게는 1㎜이상 4㎜이하로 한다. 10㎜이상이면 효율이 현저하게 저하하고, 0.5㎜보다 적으면 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프가 전자선 조사장치에 접촉하여 피복이 불량하게 된다. 조사 분위기는 대기압의 질소 또는 헬륨이고, 헬륨은 높은 조사효율을 얻을 수 있으므로 특히 바람직하다. 질소보다 원자번호가 큰 기체에서는 효율이 낮아져서 바람직하지 않다. 압력이 대기압보다 낮으면 수지가 발포하므로 바람직하지 않다. 분위기중의 산소농도는 1,000ppm이하, 바람직하게는 500ppm이하로 한다. 산소농도가 1,000ppm보다 많으면 경화불량을 발생한다. 또, 1개의 광섬유 심선에 대하여 적어도 2방향으로부터, 바람직하게는 3방향 이상, 더욱 바람직하게는 원주상으로부터 균일하게 조사하는 것이 바람직하다. 1방향에서만의 조사로는 광섬유 심선의 피복에 원주방향에서 경화도가 현저한 차가 발생하고, 광섬유의 전송손실이 증대하므로 바람직하지 않다. 광섬유 테이프에서도 마찬가지 이유에서, 1개의 광섬유 심선의 다발에 대하여 적어도 2방향에서, 바람직하게는 4방향 이상, 보다 바람직하게는 타원둘레상에서 균일하게 조사하는 것이 바람직하다.
여기서, 전자선은 물질 속을 나아갈 때에 물질에 의해 산란되고, 진행방향과 수직방향으로도 확산된다. 전자선 조사장치의 가속실은 진공이므로 전자선은 퍼지지 않지만, 전자선 출구에서 전자선이 나오고나서 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프의 표면에 도달하는 동안에 공간에 존재하는 기체에 의해서 확산되고, 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프 표면에서의 전자선 강도는 대체로 거리의 2승에 반비례하여 저하한다. 따라서, 전자선 조사장치에서의 전자선 출력이 동일하면, 전자선 조사장치를 통과하는 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프의 흡수선량은 대체로 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프의 표면의 거리에 반비례하므로, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프의 표면의 거리를 가깝게 함으로써 전자선의 조사효율을 높일 수 있다. 질소 또는 헬륨은 전자선에 의해서 여기되어도 화학적으로 불활성이고, 불활성가스의 중에서는 헬륨은 전자선의 확산이 가장 적고, 질소보다 원자번호가 큰 기체에서는 전자선의 확산이 현저하므로, 질소 또는 헬륨 분위기에서는 피복이나 전자선 조사장치를 손상하지 않고 고효율로 전자선 조사를 할 수 있다. 산소는 전자선에 의해 발생한 수지조성물의 반응활성종(라디칼)을 포착하고 경화를 저해하므로, 산소농도를 낮게 억제함으로써 경화성을 높일 수 있다. 전자선은 어느 정도의 지향성을 가지고 있기 때문에 피조사물의 이면측에는 전자선이 닿지 않지만, 1개의 광섬유 심선 또는 광섬유 테이프에 대해서 적어도 2방향에서 조사함으로써 균일한 조사가 가능하게 된다.
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
2,4-톨루엔디이소시아네이트 18.2g, 라우릴아크릴레이트 20.0g, 라우릴산디부틸주석 0.1g을 반응용기에 넣고, 건조공기 분위기하, 여기에 20∼30℃에서 2-히드록시에틸아크릴레이트 8.1g을 적하하여 1시간 반응시킨 후, 이 반응혼합물에 수 평균분자량 3,000의 폴리프로필렌글리콜 104.3g을 첨가하고, 40∼50℃까지 가열하여 1시간 반응시키고, 또한 수 평균분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 69.5g을 넣고 서서히 가열하여, 온도 60∼70℃에서 2시간 반응시켜 우레탄아크릴레이트올리고머를 얻었다.
다음에, 이 올리고머 66중량부, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트[아로닉스 M113(상품명: 도아고세이(주)제품)] 20중량부, N-비닐카프로락탐 10중량부,라우릴아크릴레이트 4중량부를 혼합하여 조성물 A를 조제하였다. 이것의 25℃에서의 점도는 4,900cP이었다.
(실시예 2)
2,4-톨루엔디이소시아네이트 56.6g, 수 평균분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 88.6g을 반응용기에 넣고, 질소 분위기하, 70∼80℃에서 3시간동안 반응시켰다. 이어서, 이 반응혼합물을 40℃까지 냉각하고, 반응용기 내를 건조공기로 치환하고, 2-히드록시에틸아크릴레이트 54.9g을 넣고 서서히 승온시켜 온도 60∼70℃에서 2시간 반응시켰다. 이어서, 라우릴산디부틸주석 0.1g을 넣고 4시간 더 반응시켜 우레탄아크릴레이트올리고머 B를 얻었다.
다음에, 이 올리고머 70중량부, 이소보로닐아크릴레이트 20중량부, N-비닐카프로락탐 10중량부를 혼합하여 조성물 B를 조제하였다. 이것의 25℃에서의 점도는 4,800cP이었다.
(실시예 3)
2,4-톨루엔디이소시아네이트 60.7g, 수 평균분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌글리콜 75.9g을 반응용기에 넣고, 질소 분위기하, 70∼80℃에서 3시간동안 반응시켰다. 이어서, 이 반응혼합물을 40℃까지 냉각하고, 반응용기 내를 건조공기로 치환하고, 2-히드록시에틸아크릴레이트 63.3g을 넣고 서서히 승온시켜 온도 60∼70℃에서 2시간 반응시켰다. 이어서, 라우릴산디부틸주석 0.1g을 넣고 4시간 더 반응시켜 우레탄아크릴레이트올리고머 C를 얻었다.
다음에, 이 올리고머 70중량부, 이소보로닐아크릴레이트 20중량부, N-비닐카프로락탐 10중량부를 혼합하여 조성물 C를 조제하였다. 이것의 25℃에서의 점도는 4,200cP이었다.
이렇게 하여 얻어진 조성물의 경화피막특성을 하기와 같이 하여 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
(1) 경화피막의 작성
유리판상에 조성물을 어플리케이터로 약 60㎛의 막두께로 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 N2분위기하, O2농도 100ppm, 전자선 조사장치의 전사선 출구(윈도우)에서 유리판상의 조성물까지의 거리 9㎜의 조선으로, 소정의 가속전압으로 가속한 전자선을 소정의 흡수선량이 되도록 조사하고, 각각 경화피막을 작성하였다.
(2) 영률의 측정
25℃, 상대습도 50%로 경화피막을 24시간 정치한 후, 표선간 25㎜, 인장속도 1㎜/min의 조건으로 2.5% 인장탄성율을 측정하였다.
(3) 인장강도 및 파단연신의 측정
25℃, 상대습도 50%로 경화필름을 24시간 정치한 후, 표선간 25㎜, 인장속도 50㎜/min의 조건으로 측정하였다.
가속전압 흡수선량 영률 인장강도 파단연신
조성물 A 100㎸ 30k㏉ 1.4㎫ 1.5㎫ 130%
조성물 B 100㎸ 30k㏉ 800㎫ 45㎫ 65%
조성물 C 150㎸ 30k㏉ 960㎫ 40㎫ 40%
(실시예 4)
파장 1.55㎛의 전송손실이 0.188㏈/㎞인 외경 125㎛의 싱글모드의 나광섬유 심선에, 실시예 1에서 조제한 조성물 A를 코팅다이즈에 의해 나복광섬유 심선의 외경이 200㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 80㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 4㎜로 되도록 하여, 산소농도가 500ppm의 질소 분위기중에서 광섬유 심선에 3방향에서 각각 흡수선량이 20k㏉로 되도록 조사하고, 경화시켰다. 이 때, 광섬유 심선의 주행속도는 매분 1,000m, 전자선 조사장치로부터의 전자선 출력은 약 0.9㎾였다.
다음에, 이 피복광섬유 심선에, 실시예 2에서 조제한 조성물 B를 코팅다이즈에 의해 피복광섬유 심선의 외경이 250㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 100㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 4㎜로 되도록 하고, 산소농도가 500ppm의 질소 분위기중에서 광섬유 심선에 3방향으로부터 각각 흡수선량이 30k㏉로 되도록 조사하여 경화시켰다. 이때, 광섬유 심선의 주행속도는 매분 1,000m, 전자선 조사장치로부터의 전자선 출력은 약 1.7㎾였다.
이 광섬유 심선의 파장 1.55㎛의 전송손실은 0.189㏈/㎞이었다. 전자선 조사후와 전자선 조사전의 전송손실의 비율은 1.005이고, 전자선 조사에 의한 전송손실의 증가는 거의 확인되지 않았다. 또, 이 수지피복의 겔분율을 측정하였더니 96%이고, 충분히 경화되어 있는 것이 확인되었다.
(실시예 5)
파장 1.55㎛의 전송손실이 0.188㏈/㎞인 외경 125㎛의 싱글모드의 나광섬유심선에, 실시예 1에서 조제한 조성물 A를 코팅다이즈에 의해 피복광섬유 심선의 외경이 200㎛로 되도록 도포하고, 또한 이 미경화 피복광섬유 심선에, 실시예 2에서 조제한 조성물 B를 코팅다이즈에 의해 피복광섬유 심선의 외경이 250㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 110㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 4㎜로 되도록 하고, 산소농도가 100ppm의 질소 분위기중에서 광섬유 심선에 3방향에서 각각 흡수선량이 50k㏉로 되도록 조사하고, 경화시켰다. 이 때, 광섬유 심선의 주행속도는 매분 1,000m, 전자선 조사장치로부터의 전자선 출력은 약 2.9㎾였다.
이 광섬유 심선의 파장 1.55㎛의 전송손실은 0.189㏈/㎞이었다. 전자선 조사후와 전자선 조사전의 전송손실의 비율은 1.005이고, 전자선 조사에 의한 전송손실의 증가는 거의 확인되지 않았다. 또, 이 수지피복의 겔분율을 측정하였더니 95%이고, 충분히 경화되어 있는 것이 확인되었다.
(실시예 6)
파장 1.55㎛의 전송손실이 0.190㏈/㎞인 외경 250㎛의 싱글모드의 나광섬유 심선 4개를 묶은 것에, 실시예 3에서 조제한 조성물 C를 코팅다이즈에 의해 광섬유 테이프의 외치수가 400×1,150㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 145㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 테이프 표면의 거리가 4㎜로 되도록 하여, 산소농도가 300ppm의 헬륨 분위기중에서 광섬유 테이프에 2방향에서 각각 흡수선량이 80k㏉로 되도록 조사하고, 경화시켰다. 이 때, 광섬유 테이프의 주행속도는 매분 400m, 전자선 조사장치로부터의 전자선출력은 약 2.7㎾였다.
이 광섬유의 파장 1.55㎛의 전송손실은 0.196㏈/㎞이었다. 전자선 조사후와 전자선 조사전의 전송손실의 비율은 1.03이고, 전자선 조사에 의한 전송손실의 증가는 거의 확인되지 않았다. 또, 이 수지피복의 겔분율을 측정하였더니 94%이고, 충분히 경화되어 있는 것이 확인되었다.
(비교예)
외경 125㎛의 싱글모드의 나광섬유 심선에, 실시예 1에서 조제한 조성물 A를 코팅다이즈에 의해 피복광섬유 심선의 외경이 200㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 80㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 12㎜로 되도록 하고, 산소농도가 500ppm인 질소 분위기중에서 광섬유 심선에 3방향으로부터, 각각 흡수선량이 20k㏉로 되도록 조사하고 경화시켰다. 이 때 광섬유 심선의 주행속도는 매분 1,000m, 전자선 조사장치로부터의 전자선 출력은 3.2㎾였다. 다음에, 이 피복광섬유 심선에, 실시예 2에서 조제한 조성물 B를 코팅다이즈에 의해 피복광섬유 심선의 외경이 250㎛로 되도록 도포하고, 전자선 조사장치를 사용하여 가속전압 100㎸로 가속한 전자선을, 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 12㎜로 되도록 하고, 산소농도가 500ppm인 질소 분위기중에서 광섬유 심선에 3방향으로부터 각각 흡수선량이 30k㏉로 되도록 조사하여 경화시켰다. 이 때 광섬유 심선의 주행속도는 매분 1,000m, 전자선 조사장치로부터의 전자선 출력은 약 6.0㎾였다.
본 발명에 의하면, 광섬유 심선 및 광섬유 테이프의 전송특성을 손상하지 않고 효율적으로 광섬유 심선 및 광섬유 테이프를 제조할 수 있다.

Claims (3)

1종류 이상의 전자선 경화가능한 수지조성물을 나광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사는
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법.
1종류 이상의 전자선 경화가능한 수지조성물을 단층 또는 다층 수지피복된 광섬유 심선에 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여 다층 수지피복된 광섬유 심선을 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사는
(a) 전자선의 가속전압이 50㎸이상 150㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 심선 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 심선의 제조방법.
전자선 경화가능한 수지조성물을 복수개의 광섬유 심선으로 이루어지는 다발로 도공한 후, 전자선 조사에 의해 수지조성물을 경화하여, 수지에 의해 일체화된 광섬유 테이프를 제조하는 방법에 있어서,
상기 전자선 경화가능한 수지조성물은
(A) 우레탄(메타)아크릴레이트올리고머 10∼90wt%와,
(B) 반응성 희석제 10∼90wt%를 함유하고,
또한, 상기 전자선 조사는
(a) 전자선의 가속전압이 100㎸이상 190㎸이하이고,
(b) 전자선 조사장치의 전자선 출구와 광섬유 테이프 표면의 거리가 0.5㎜이상 10㎜미만이고,
(c) 조사 분위기가 대기압의 질소 또는 헬륨이고,
(d) 분기위중의 산소농도가 1,000ppm이하이고,
(e) 광섬유 심선의 다발에 대하여 2방향 이상으로부터 조사하는 것인 것을 특징으로 하는 광섬유 테이프의 제조방법.
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