JP5605389B2 - 光ファイバ - Google Patents
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Description
このようなピストニングを抑制する手段としては、クラッド層とインク層との密着性を大きくするか、あるいは、コネクタへの固定の際に、インク層を除去してクラッドを露出させ、この露出したクラッド部分をコネクタに固定することが考えられる。
上記の2つの手段を比較した場合、クラッド層とインク層との間の滑りをなくすためにクラッド層とインク層との密着性を高めることは、クラッド部分を露出させてコネクタに固定するためにクラッド層からのインク層の剥離性を高めることよりも難しく現実的ではない。
したがって、本発明の目的とするところは、インク層の剥離性が適度に良く、かつ、光信号の伝送損失が小さい光ファイバを提供することである。
石英ガラスからなるコア層の外周に、硬化性樹脂組成物を硬化することにより形成されたクラッド層と、前記クラッド層の外周に接するように形成されたインク層とを設けた光ファイバであって、
前記コア層と前記クラッド層との密着力が1.5g/mm〜4.0g/mmであり、
前記インク層は着色顔料と紫外線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート化合物とを含む組成物より形成され、
前記クラッド層を形成するための硬化性樹脂組成物は、(A)フッ素原子含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物、フッ素化されたポリエーテルを構造中に有する(メタ)アクリレート化合物、および(メタ)アクリレート化されたフッ素原子含有ビニル重合体から選ばれる少なくともいずれかの化合物と、(B)下記一般式(1)で表わされるアルコキシシランを0.2〜1wt%含有し、
前記クラッド層中のフッ素含有量が20〜60wt%であり、
前記インク層は最外層であり、
前記クラッド層と前記インク層との密着力が0.1g/mm〜0.4g/mmであることを特徴とする。
一般式(1) Z−R−Si(X)3
(式中、Zは(メタ)アクリル基、メルカプト基またはエポキシ基を、Xは−OCH3または−OC2H5を、RはCnH2n(n=1,2,3,4,5)を表す。)
図1は、本発明の光ファイバの一例を示す概略断面図である。
光ファイバ1は、純シリカなどの石英系ガラスからなるコア層2の外周に紫外線硬化型樹脂などを硬化させてなるクラッド層3と、さら該クラッド層の外周に接するように形成されたインク層4とを有する。
例えば、該コア層2の外径は50μm〜100μm、該クラッド層3の厚さは12μm〜38μm(クラッド層3の外径125μm)、該インク層4の厚さは2μm〜10μm(インク層4の外径135μm)とすることができる。特に家庭用光複合USBケーブルやHDMIケーブルに用いる場合は、最小許容曲げ半径を小さくして取扱易くするために、該コア層2の外径を50μm〜90μm、該クラッド層3の厚さを17μm〜38μm(クラッド層3の外径125μm)、該インク層4の厚さを3μm〜8μm(インク層4の外径135μm)、として、比較的、細径にすることが好ましい。
即ち、光ファイバ1に外力、特に曲げ歪みが発生した場合、湾曲部においてクラッド層3の外側界面にはせん断応力が、内側界面には圧縮応力が生じクラッド層3をコア層2から剥がそうとする力が働く。そのため界面の密着力が弱いとクラッド層3が剥離する。特に、コア層2をカバーしていたクラッド層3の内側界面が剥がれると、当該部分のコア層2に他の部分よりも小径の曲げが発生する。そして緩衝材として働くはずのクラッド層3が剥離して空孔ができている為に、その部分での微小クラックの発生が急速に進行し、破断する可能性が高くなる。
従って、曲げ応力が加わったときのクラッド層3の剥離に伴う破断を抑制するには、界面の密着力を上記の値に規定する必要がある。
本発明の光ファイバ1のクラッド層3を形成するための硬化性樹脂組成物は、(A)フッ素原子含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物、フッ素化されたポリエーテルを構造中に有する(メタ)アクリレート化合物、および(メタ)アクリレート化されたフッ素原子含有ビニル重合体から選ばれる少なくともいずれかの化合物(以下、フッ素系紫外線硬化型樹脂とも称する)と、(B)下記一般式(1)で表わされるアルコキシシランを0.2〜1wt%含有し、該クラッド層3中のフッ素含有量を20〜60wt%にできるものである。
一般式(1) Z−R−Si(X)3
(式中、Zは(メタ)アクリル基、メルカプト基またはエポキシ基を、Xは−OCH3または−OC2H5を、RはCnH2n(n=1,2,3,4,5)を表す。)
クラッド層3中のフッ素含有量が20wt%未満であると、クラッド層3とインク層4の剥離性が低下し、インク層4が除去し難くくなる。クラッド層3中のフッ素含有量が60wt%を超えると、フッ素系紫外線硬化型樹脂と前記アルコキシシランとの相溶性が悪くなり、クラッド層3が白濁し、光信号が伝播できなくなり、伝送損失が大きくなる。
また、本発明の光ファイバにおいて、クラッド層3とインク層4との密着力は0.1〜0.4g/mmであることが好ましい。
前記インク層4は、着色顔料と紫外線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート化合物とを含む組成物より形成される。
該紫外線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート化合物としては、特に限定されないが、例えば、
(a)ビスフェノールA又はビスフェノールFのアルキレンオキサイド付加物
(b)ジイソシアネート及び
(c)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート化合物
を反応させてなるウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
(b)成分のジイソシアネートとしては、例えばトリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水添ジフェニルメタンジイソシアネート(水添MDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)等が挙げられる。
(c)成分のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート化合物としては、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)アクリレート等が挙げられる。これらのうち、得られるインク層形成用組成物の硬化速度向上の点から、特にメタアクリレート化合物よりもアクリレート化合物が好ましい。
一般式(II)で表わされるウレタン(メタ)アクリレートは、エチレンオキサイド(又はプロピレンオキサイド若しくはブチレンオキサイド)変性ビスフェノールF(又はA)ウレタン(メタ)アクリレートであり、これらの市販品としては、例えばNKエステルU−1301A(新中村化学(株)製)、NKエステルU−701A(新中村化学(株)製)、NKエステルU−401A(新中村化学(株)製)、NKエステルU−601BA(新中村化学(株)製)、NKエステルU−1001BA(新中村化学(株)製)等が挙げられる。これらウレタン(メタ)アクリレートは、インク層形成用組成物中に通常5〜80重量%(以下、単に「%」で示す)。好ましくは5〜70%配合することができる。
着色顔料としては、例えばカーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、多環式顔料等が挙げられる。これら着色顔料を、インク層形成用組成物中に通常0.1〜50%、好ましくは2〜10%配合することができる。
上記各成分を常法により混合して製造することができ、これを光ファイバ1のクラッド層3に塗布後、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等により紫外線を照射して硬化せしめれば光ファイバ1にインク層4を形成することができる。
板ガラス(大型スライドガラス、76×52mm)にクラッド層を形成する硬化性組成物を厚さ10μmになるようにスピンコーティングし、100mJ/cm2のUV光を照射して硬化して板ガラス上に樹脂フィルムを形成する。
常温で一昼夜以上放置後、樹脂フィルムに切込みを入れ、樹脂フィルムを1cm剥がす。樹脂フィルム端を引張試験機のチャックで挟み90°剥離強度を測定する。測定は、50Nのロードセルを使用し、引張強度100mm/minとする。剥離する時の力をサンプル幅で割った値を密着力とする。
クラッド層を形成する硬化性組成物を厚さ130μmになるように硬化して樹脂フィルムを形成する。 このフィルム上にインク層を厚さ10μmになるようにスピンコーティングし、20mJ/cm2のUV光を照射して硬化してクラッド層の樹脂フィルム上にインク層の樹脂フィルムを形成する。
常温で一昼夜以上放置後、インク層の樹脂フィルムを1cm剥がす。インク層の樹脂フィルム端を引張試験機のチャックで挟み90°剥離強度を測定する。測定は、10Nのロードセルを使用し、引張強度50mm/minとする。剥離する時の力をサンプル幅で割った値を密着力とする。
石英系ガラスからなる外径80μmのコア層の外周に下記組成のクラッド層形成用硬化性樹脂組成物によりクラッド層を外径125μmになるように形成し、該クラッド層の外周に下記組成のインク層形成用組成物によりインク層を外径135μmになるように形成し、光ファイバ(実施例1〜2、比較例1〜2)を作製した。
フッ素原子含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物 30重量%
3-アクリロキシプロピルメチルトリメトキシシラン 0.36重量%
光重合開始剤 LucirinTPO(BASF社製) 2重量%
アクリル酸 3.6重量%
多官能アクリル系モノマー(ペンタエリスリトールテトラメタクリレート)
40重量%
フッ素系モノマー(ビスコート17F;2−パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート,大阪有機化学工業社製) 25重量%
ウレタンアクリレート(新中村化学(株)製 NKエステルU-1301A) 60 重量部
ネオペンチルグリコールジアクリレート(日本化薬(株)製 NPGOA) 40 重量部
光重合開始剤(チバガイギー社製 イルガキュア907) 5 重量部
青色顔料(大日精化製 フタロシアニンブルー2CA104) 6 重量部
作製した光ファイバについてインク層の除去性と光信号の伝播性の評価を行った。インク層の除去性と光信号の伝播性の評価方法は以下の通りであり。結果を下記表1に示す。
評価方法と判断基準
光ファイバ除去具(通常の125マイクロメートルのガラスファイバ用、ここではRIPLEY Co.製のFO103−S)を使用しN=20でインク層のみの除去試験を行った。除去時は、除去具を手前側に約45°傾けた状態で除去し、アルコールで軽くファイバ表面を洗浄した後、光ファイバクラッド樹脂層表面を観察した。このとき、傷や樹脂剥がれ、インク残り等の異常が無いかを確認した。N=20全数で異常が無かった場合に合格(○の判定)、1つでも異常が発見された場合には不合格(×の判定)とした。
評価方法と判断基準
伝送損失は、カットバック法で測定した。コア径65マイクロメートル、クラッド径125マイクロメートルの市販のGIファイバ(NA=0.29)のファイバの片端側断面と、被測定HPCFの片端側断面をつき合わせる。GIファイバのもう片端から光源からの光を入射し、被測定ファイバHPCFのもう片端は光強度測定機に接続する。光源光は、白色光をモノクロメーターに通して波長を掃引することで、HPCFからの出射光強度スペクトル(P’(λ))を測定する。続いて、HPCFのGIファイバとの接続端から1mのところでファイバを切断し、切断した端部を光検出器に接続して同様に出射光の強度スペクトルを測定する(P(λ))。P’(λ)とP(λ)の差を被測定光ファイバの距離で除して伝送損失スペクトルを測定し、波長850nmの伝送損失を測定した。850nmの伝送損失が15dB/kmよりも大きい伝送損失もしくは異常なスペクトル成分があった場合に不合格(×の判定)、15dB/km以下(○の判定)かつスペクトルに異常なき場合に合格とした。
Claims (2)
- 石英ガラスからなるコア層の外周に、硬化性樹脂組成物を硬化することにより形成されたクラッド層と、前記クラッド層の外周に接するように形成されたインク層とを設けた光ファイバであって、
前記コア層と前記クラッド層との密着力が1.5g/mm〜4.0g/mmであり、
前記インク層は着色顔料と紫外線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート化合物とを含む組成物より形成され、
前記クラッド層を形成するための硬化性樹脂組成物は、フッ素原子含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物、フッ素化されたポリエーテルを構造中に有する(メタ)アクリレート化合物、および(メタ)アクリレート化されたフッ素原子含有ビニル重合体から選ばれる少なくともいずれかの化合物と、下記一般式(1)で表わされるアルコキシシランを0.2〜1wt%含有し、
前記クラッド層中のフッ素含有量が20〜60wt%であり、
前記インク層は最外層であり、
前記クラッド層と前記インク層との密着力が0.1g/mm〜0.4g/mmである光ファイバ。
一般式(1) Z−R−Si(X) 3
(式中、Zは(メタ)アクリル基、メルカプト基またはエポキシ基を、Xは−OCH 3 または−OC 2 H 5 を、RはC n H 2n (n=2,3,4,5)を表す。) - 前記インク層の厚さが3〜8μmである請求項1に記載の光ファイバ。
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