JPH02235003A - 高ｎａ光ファイバ用クラッド材 - 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、高ＮＡ光ファイバ用クラッド材に関するもの
である． （従来の技術） 近年、ビル内の太陽光伝送に例示されるように、光ファ
イバをエネルギー伝送に使用する試みがおこなわれるよ
うになってきた。このような用途に適応し得る光ファイ
バに要求される重要な特性は、そのＮＡ（開口数が大き
いことである．　ＮＡの大きな光ファイバは供給された
光がファイバにはいる割合が太き《なり、それ故に、供
給光を有効に活用できるという利点を有することになる
。

ＮＡの大きな光ファイバを製造するためには、コアとク
ラッドの屈折率の差を大きく採ることが必要であり、ク
ラッドとして屈折率の低い含フッ素のボリマーをコアに
コーティングすることがおこなわれている。

かかる含フッ素のボリマーとしては従来フルオロシリコ
ーンを用いる例が知られていて、米国特許４，４３１，
２６４号明細書（特開昭５６−　６２２０６号公報）に
はクラッドとしてフッ素含有量５２％以下のフル才ロシ
リコーンを用いることが開示されている。しかしながら
、このフルオロシリコーンは本質的に粘度の高いフルオ
ロシリコーンガムであるために、その使用において、コ
アにコーティングする際に溶媒を必要とし、コーティン
グの際に揮発する溶媒がファイバに欠陥を生ぜしめると
いう問題がある。

一方、付加型硬化のフルオロシリコーンをクラッド材と
して用いた場合、室温において白金の触媒作用を抑制す
る物質を添加していないために、作業時間がきわめて短
いという欠点を有している。さらにフッ素含有量が小さ
いためにＮＡが小さく、エネルギー伝送に使用した場合
、効率よくエネルギーを送れないという欠点も指摘され
ている。

本出願人は、無溶媒でフルオロシリコーンをコーティン
グしたプラスチッククラッド光ファイバを特開昭６２−
７００６号公報にて提示したが、このフルオロシリコー
ンも室温において白金の触媒作用を抑制する物質を添加
していないために、作業時間がきわめて短いという欠点
を有していた。さらにフッ素含有量が少いためにＮＡが
小さく、エネルギー伝送に使用した場合、効率よくエネ
ルギーを送れないという欠点は依然として解消されるに
至らなかった。

（発明の解決しようとする課題） 本発明は、前述の如《従来技術における欠点を解消すべ
くなされたものであり、その目的は、無溶媒でコアへの
コーティングを行なうことにより、従来技術での溶媒揮
発に起因するファイバ欠陥を皆無とするに足るフルオロ
シリコーンよりなるクラッド材として，室温において１
０，　０００ＣＰ以下の付加型硬化のフルオロシリコー
ンを成分とする高ＮＡ光ファイバ用クラッド材を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、付加型硬化のフルオロシリコーン
に白金の触媒作用を室温において抑制する物質を添加す
ることによって、作業時間の大幅な延長が可能となった
高ＮＡ光ファイバ用クラッド材を提供することにある。

更に他の目的は、エネルギーを効率よく伝送し得る高Ｎ
Ａ光ファイバ用クラッド材としてフッ素含有量の多いフ
ルオロシリコーンを成分とする高ＮＡ光ファイバ用クラ
ッド材を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、下記成分Ａ−Ｄを含む組成物からなり
、且つ室温における粘度が１０，　０００ＣＰ以下であ
る、熱により硬化可能な高ＮＡ光ファイバクラッド材を
提供するものである。

Ａ．下記式 （式中、Ｖｉはビニル基、Ｒ，はバーフルオロアルキル
基を示し、Ａ，ｍは正の整数、ｎはＯ又は正の整数であ
ってｎ／　１　＋ｍ＋ｎ＜０．０２を満足する。） で表わされるビニル基含有フルオロシリコーン。

Ｂ．該組成物を硬化させるに十分な量の、１分子中に平
均２個以上の珪素結合水素原子とＲ，基を有するフルオ
ロシリコーン。

ＣＲｔはバーフルオロアルキル基を示す。）Ｃ．該組成
物の硬化を促進するに十分な量の遷移金属触媒。

Ｄ．該組成物の室温における硬化を抑制するに十分な量
の抑制剤。

本発明における成分Ａは上記式で表わされるビニル基含
有フルオロシリコーンであって、式中のＲ，にて示され
るバーフルオロアルキル基は炭素数４以上の長鎖のバー
フルオロアルキル基であるのが、クラッド材の屈折率を
下げ、高ＮＡの光ファイバを得るという点において好ま
しい。さらに、β／ｍは４以上であるのが好ましく、ま
たｎは望ましくはＯであるが、クラッド材の機械特性を
変化させるために、ｎ　／　１　＋　ｍ＋　ｎ　＜　０
．０２の範囲で導入してもよい。而して、ｎ　／　ｊ２
＋　ｍ　＋　ｎが０．０２より大きいビニル基含有フル
オロシリコーンの使用はクラッド材とじては脆いものと
なる。成分Ａのビニル基含有フルオロシリコーンは単独
重合体、あるいは例えばＲ，基を異にする２種類以上の
共重合体などいずれであってもよい。

成分Ｂは、１分子中に平均２個以上の珪素結合水素原子
とＲ，基を有するフルオロシリコーンであり、その構造
は、特に限定されるものでないが、成分Ａとの相溶性を
確実にするために、成分Ａと共通のＲ，基を含むことが
望ましい。成分Ｂのフルオロシリコーンは成分Ａのビニ
ル基との間にハイドロシリレーションと呼ばれる反応を
起こし、該組成物は硬化されるが、成分Ｂは該組成物を
硬化させるに十分な量を使用すればよく、通常はＡのビ
ニル基に対して珪素結合原子が０．０５〜２．０の範囲
であれば充分である。

成分Ｂのフルオロシリコーンとして好適なものは例えば しＨ　ｓ　　　　　Ｌ＋Ｈ　ｓ　　　　　シＩ１　３（
式中のＲｔ’は炭素数４以上のパーフル才ロアルキル基
、ｘ，ｙ，ｚは２以上の整数であってＸ／Ｙ＞４である
。） （式中のＲ，”は炭素数４以上のパーフルオロアルキル
基） などが挙げられる。

成分Ｃの遷移金属触媒は、該組成物の硬化を促進する化
合物であり、通常へキサク口口白金酸などの白金化合物
、あるいはこれらの化合物と比較的低分子量のビニル基
含有オルガノシロキサンとの錯体が用いられる．成分Ｃ
の使用量は該組成物の硬化を促進するに十分な量を使用
すれば良いが、通常は１〜１００　ｐｐｍの範囲であれ
ば充分である． 成分Ｄは、室温において成分Ａ−Ｄを混合して調整した
組成物をクラッド材として、コアに？ーティングし高温
で硬化されるまでの開、室温における硬化の進行を制御
し、粘度を適度に保持するために用いられる化合物であ
って、好適なものとして、３−メチル−１−ブチンー３
−オール等のアセチレン化合物を例示することができる
。成分Ｄの抑制剤は、上記の使用目的及゜び高温におけ
る該組成物の迅速な硬化を妨げないという点を勘案して
その適量が用いられる。

本発明の成分Ａ−Ｄからなる組成物には、クラッド材と
しての使用に鑑みて、他の成分例えばＲ’．ＳｉＯ。．
６単位、Ｒ’，ＳｉＯ単位、Ｒ’ＳｉＯ＋．　ｓ単位（
但し，Ｒ゛はアルキル基、アルケニル基、アリール基、
ハロアルキル基なとの一価の有機基）　、ＳｉＯ■単位
から製造されるレジン成分をクラッド材の補強等の目的
で加えることもできる。

本発明のクラッド材は上記成分Ａ−Ｄを混合して調整し
た組成物として室温における粘度は１０，　０００ＣＰ
以下であることが重要である。１０，０００ＣＰを越え
るとコアにコーティングする際に溶媒を必要とするよう
になる。かかる溶媒の使用は高温でクラッド材を硬化す
る際に揮発し、これが光ファイバの欠陥を招くことにな
る。而して、粘度の調整は、使用する成分Ａのビニル基
含有フルオロシリコーンおよび成分Ｂのフルオロシリコ
ーンの重合度に基づ《粘度に依存する。

本発明のクラッド材は熱により硬化可能であり、光ファ
イバのクラッドの形成方法としては、例えば石英ガラス
または光学ガラスのコアに調整された組成物を被１し、
熱硬化反応せしめて硬化体とすることによって行なわれ
る。熱硬化反応における加熱処理条件はクラッド層の厚
さによって異なるが、例えば１００μの厚さとすると４
００℃にて２秒間の処理で充分である。

（作　用） 本発明において、成分Ａのビニル基含有フルオロシリコ
ーン及び成分Ｂのフル才ロシリコーンのＲ，はクラッド
材の屈折率下げるに有用であり、これにより高ＮＡの光
ファイバを得ることができる。またＡ成分のビニル基に
Ｂ成分の｝ｌ−ＳｔがＣ成分の白金触媒下に付加するこ
とにより組成物の硬化が起こるが、さらにＤ成分は室温
において触媒作用を抑制する化合物であることから、こ
れにより作業時間の延長を計ることができるのである。

（実施例） 合成例１　（成分Ａの合成） 十分に窒素置換された、撹はん器、温度計、を備えた１
℃の４つ口フラスコに、［Ｃ．Ｆ．Ｃ２Ｈ．（ＣＨ．）
ＳｉＯ］−　　６５０ｇ（０．７０８モル）　、［（Ｃ
Ｈｓ）ｚＳｉＯ］−５２．５ｇ（０．１７７　モル）　
，　Ｖｉ（ＣＨｘ）ｚｓｉＯｓｉ（ＣＨｘ）ｚＶｉ３．
３８ｇ（０．０２９モル）を入れた。内温を５０℃に保
持した後、ＣＦ．ＳＯ．Ｈ　０．３５ｇ　（０．００２
３モル）を導入した。４時間後にモノマーの消失を確認
し、ＮａＨＣＯｉ　３．２９ｇ（０．０４７　　モル）
を入れ反応を停止した。濾過によりＮａＨＣＯｓを除去
した後、１８０℃／　３　ｍｍＨｇで低沸カットをおこ
なった。得られた生成物はＮＭＲ，　ＩＲにより下記式
で示される構造であることが確認され、粘度＝　１５０
０ｃＰｓであつた。

合成例２（成分Ｂの合成） 十分に窒素置換された、撹ばん器、温度計、を備えた５
００　ｒｎＱの４つ口フラスコに、［Ｃ４Ｆ９ＣｚＨ４
ＣＨｓ）ＳｉＯ］ｓ　　１５０ｇ（０．１６３モル）　
．　［（ＣＨ．）ＳｉＯ］４９．１ｇ（０．０３１モル
）　　［Ｈ（ＣＨｓ）ＳｉＯ］−　１８．４ｇ（０．　
０７７モル）　　、（ｃｎｓ）ａｓｔｏｓｔ（ｃＨｘ）
ｓ　　５．５２ｇ（０．０３２モル）を入れた。内温を
５０℃に保持した後、ＣＦｓＳＯｘＨ　Ｏ．０９ｇ　（
０．０００６モル）を導入した。４時間後にモノマーの
消失を確認し、ＮａＨＣＯ−　１．ＯＯｇ（０．０１２
モル》を入れ反応を停止した．濾過によりＮａＨＣＯ．
を除去した後、得られた生成物をＮＭＲ，　ＩＲにより
調べ、下記式で示される構造であることを確認した。

（実施例） 合成例１で得た成分Ａ１００ｇに塩化白金酸の１％イソ
ブロパノール溶液０．２１ｇ　，　３−メチル−１−ブ
チンー３−オール０．０１ｇを添加し、十分に攬はんし
た。これに合成例２で得た成分８５ｇをいれ、さらに十
分撹はんした。この物の粘度は、１，２００ＣＰであっ
た。この組成物を石英ファイバ（外径２００μ）の外周
に１００μ厚さとなるようにクラッド層として被覆し、
４００℃に保持された加熱硬化炉に導入し、２秒間で通
過させることにより、石英ガラスの外周にプラスチック
クラッドの形成された光ファイバを得た。

得られた光ファイバの特性を測定した結果、ＮＡは０．
５９伝送損失は４　ｄｂ／ｋｍであった。

比較例１ 実施例ｌにおいて、成分Ａとして２０，　０００ＣＰの
ものを用い、１，１．２　−　トリクロロトリフルオロ
エタン（フロンＲ−１１３）により全体を希釈した他は
、同様の方法により光ファイバを製造した。

この光ファイバはクラッドの形成に際して溶媒が揮発し
、そのためクラッドに欠陥が多《、伝送損失が３０ｄＢ
／ｋｍと大きいものとなった。

比較例２ 実施例１において、３−メチル−１−ブチンー３−オー
ルを用いない他は、同様の方法により組成物を得たが、
この物は３０分程でゲル化し、光ファイバのクラッドと
して使用することができなかった。

（発明の効果） 本発明のクラッド材を用いて、クラッドを形成してなる
光ファイバはＮＡが大きく、エネルギー伝送用ファイバ
としての使用において、エネルギーを効率よく送り得る
という利点を有する。特に、室温において１０，　００
０ｃｐｓ以下であるためクラッドの形成に際して溶媒に
よる希釈を必要とすることな《、したがって溶媒の揮発
に起因するファイバの欠陥を生ずることがな《、伝送損
失の低下が少ないという効果を有している。さらに、室
温において触媒作用を抑制する物質を含んでいることか
ら、長時間安定であり、作業時間が長《でも問題なく使
用し得るという優れた効果も認められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記成分Ａ〜Ｄを含む組成物からなり、且つ室温に
   おける粘度が１０，０００ＣＰ以下である、熱により硬
   化可能な高ＮＡ光ファイバクラッド材。 Ａ、下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｖｉはビニル基、Ｒ＿ｆはパーフルオロアルキ
   ル基を示し、ｌ、ｍは正の整数、ｎは０又は正の整数で
   あってｎ／１＋ｍ＋ｎ＜０．０２を満足する。） で表わされるビニル基含有フルオロシリコーン。 Ｂ、該組成物を硬化させるに十分な量の、１分子中に平
   均２個以上の珪素結合水素原子とＲ＿ｆ基を有するフル
   オロシリコーン。 （Ｒ＿ｆはパーフルオロアルキル基を示す。）Ｃ、該組
   成物の硬化を促進するに十分な量の遷移金属触媒。 Ｄ、該組成物の室温における硬化を抑制するに十分な量
   の抑制剤。 ２、Ａ及びＢのフルオロシリコーンのＲ＿ｆが炭素数４
   以上のパーフルオロアルキル基である請求項１記載の高
   ＮＡ光ファイバクラッド材。 ３、Ａのフルオロシリコーンのｌ／ｍが４以上である請
   求項１記載の高ＮＡ光ファイバクラッド材。 ４、Ａのフルオロシリコーンのｎが０である請求項１記
   載の高ＮＡ光ファイバクラッド材。