JP2003531799A

JP2003531799A - 光ファイバ被覆

Info

Publication number: JP2003531799A
Application number: JP2001580238A
Authority: JP
Inventors: ジェイフュークス，エドワード; エフジャコブス，グレゴリー; ジェイウィニンガム，マイケル
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2003-10-28
Also published as: KR20030022790A; WO2001083624A3; EP1282650A2; AU2001271237A1; US20030045600A1; WO2001083624A2; US6559197B2

Abstract

(57)【要約】開示される発明はシリカ表面用の被覆組成物を含む。被覆は、ポリ(アルコキシ)シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン及びこれらの混合物からなる群からの少なくとも１つの成分、並びに、放射光に曝露されたときに、陽子を発生して成分を加水分解する触媒化合物を含む。触媒は光酸であることが好ましい。発明は光ファイバを被覆する方法も含む。上述した被覆がファイバの外表面に施される。陽子が発生して成分の加水分解を促進する。発明は物品の外表面と被覆との間の密着を促進する方法をさらに含む。発明の被覆がファイバの表面に施され、被覆が放射光源に曝露される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景１．発明の分野本発明は全般的には光ファイバに関し、特に光ファイバの外表面への被覆の適
用に関する。

【０００２】２．技術的背景光ファイバは、多くは既存の銅線におき換わり、通信分野においてますます重
要な役割を獲得してきている。この傾向は、光ファイバ使用量の膨大な増加が見
られる、ローカルエリアネットワーク(すなわちファイバ-トゥ-ホームユース)に
おいて重大な影響をもってきた。ローカルファイバネットワークは、さらに大量
の、データ、オーディオ、及びビデオ信号の形態の情報を家庭内ユーザ及び事業
ユーザに配信するために設立されるから、自局ループ電話及びケーブルＴＶサー
ビスにおける光ファイバ使用のさらなる増加も期待される。さらに、内部データ
、音声及びビデオ通信のための家庭内及び商用における光ファイバの使用が始ま
っており、増加が期待される。

【０００３】ローカルネットワークに用いられるファイバは、過酷な温度及び過剰な湿度を
含む粗悪な条件に直接さらされる。光ファイバに対する従前の被覆はそのような
悪条件の下では十分に機能しないから、ファイバが用いられる広汎で多様な温度
及び湿度条件に備えるための高性能被覆の開発が必要とされた。詳しくは、これ
らの被覆は、封入されたファイバを長い予想耐用年数(すなわち約２５年以上)に
わたり保護するに十分な熱、酸化及び加水分解に対する安定性を有していた。

【０００４】光ファイバは一般に、ガスコア、クラッド及び少なくとも２つの被覆、すなわ
ち一次(すなわち内層)被覆及び二次(すなわち外層)被覆をもつ。一次被覆はクラ
ッドに直接施され、硬化すると、ガラスファイバを封入する、軟質で弾力があり
、追従性のよい材料を形成する。一次被覆は、ファイバが曲げられるか、ケーブ
ルにつくられるか、またはスプールに巻かれるときに、ガラスファイバコアへの
衝撃を吸収し、ガラスファイバコアを保護するための、緩衝材としてはたらく。
取扱中に光ファイバにかかる応力は、ファイバのマイクロベンディングを誘起し
て、光ファイバを通過させる光に減衰を生じさせ、よって非効率な信号伝送をも
たらし得る。二次被覆は、一次被覆を覆って施され、加工及び使用中のガラスフ
ァイバへの損傷を防止する、丈夫な保護外層として機能する。

【０００５】一次被覆にはある特性が望ましく、二次被覆には別の特性が望ましい。一次被
覆のモジュラスは、マイクロベンディングを誘起し、その結果非効率信号伝送を
もたらし得る、ファイバへの応力を容易に解放することにより、ファイバへの衝
撃を吸収し、ファイバを保護するに十分に小さくなければならない。この衝撃吸
収効果はファイバの寿命を通して維持されなければならない。

【０００６】一次被覆と二次被覆との間で熱膨張特性に差があるため、一次被覆は予想し得
る最低使用温度より低いガラス転移温度(Ｔ_ｇ)ももたなければならない。これに
より、一次被覆は全使用温度範囲にわたり柔軟なままでいることができ、ガラス
ファイバと二次被覆との間の熱膨張係数差を緩和する。

【０００７】クラッドの屈折率とは異なる(すなわち、より高い)屈折率を一次被覆が有する
ことが重要である。クラッドと一次被覆との間のこの屈折率差により、漂遊光信
号を屈折させてガラスコアから遠ざけることができる。

【０００８】最後に、一次被覆は熱及び加水分解エージング中にガラスファイバへの十分な
密着を維持しなければならないが、一方では融着接続のためにガラスファイバか
らはぎ取ることができなければならない。水分は一次被覆のガラスへの密着にも
影響するから、防湿性が重要である。密着性が劣ると、マイクロベンディングを
生じさせ得るし、光ファイバにおける重大な減衰源となり得る、様々な大きさの
離層が生じ得る。

【０００９】既知の定着剤は、ガラス基体と一次被覆すなわち基体に隣接する被覆との間に
結合を形成するように、反応する。これらの定着剤を含む被覆は水分に感応しや
すく、被覆が液相にあるときには被覆中に水が存在しないことが要求される。し
たがって、液体被覆を無水状態に維持するための厳重な管理が必要である。

【００１０】これらの被覆の保存期限も問題である。液体被覆の保存期限を延ばすための従
前の試みは、被覆内のポリ(アルコキシ)シランの加水分解の減速剤を含めること
であった。しかし、このような被覆は、硬化した被覆とファイバとの間に密着が
生じるまでに許容し難いエージング時間が必要であった。

【００１１】発明の概要本発明の一態様はシリカ表面用の被覆組成物である。本被覆は、ポリ(アルコ
キシ)シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン、及びこれら
の混合物からなる群からの少なくとも１つの成分、並びに放射光に曝露されたと
きに陽子を発生して前記成分を加水分解する触媒化合物を含む。触媒は光酸であ
ることが好ましい。

【００１２】別の態様において、本発明は光ファイバの被覆方法を含む。上述した被覆が、
ファイバの外表面に施される。前記成分の加水分解を促進するために陽子が発生
される。

【００１３】本発明の好ましい実施形態は、物品の外表面と被覆との間の密着を促進する方
法を含む。本発明の被覆がファイバの表面に施され、被覆は放射光源に曝露され
る。

【００１４】本発明の被覆は良好な密着特性を示し、ファイバに被覆を施す前の配合済液体
被覆の保存期限が改善されている。本発明は、反応性がより低いシランを定着剤
として用い得るという利点も有する。また、本発明の定着剤は加水分解に関して
より安定であり、湿性環境において優れた密着特性を示す。

【００１５】本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、
当業者にはその説明から明らかであろうし、以下の詳細な説明、特許請求項を添
付図面とともに含む本明細書に説明されるように本発明を実施することにより、
認められるであろう。

【００１６】上述の全般的説明及び以下の詳細な説明が、本発明の例示に過ぎず、特許請求
される本発明の性質及び特徴を理解するための概観または枠組の提供を目的とし
ていることは当然である。添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために
含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の
様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。

【００１７】発明の詳細な説明本発明の現在好ましい実施形態がここで詳細に参照され、その例が添付図面に
示される。可能な限り、同じ参照数字が同じかまたは同様の要素を参照するため
に全図面を通して用いられる。本発明の例示的実施形態が図１に示され、全体と
して参照数字１０で示される。

【００１８】図１を参照すれば、光ファイバ１０は、ガラスコア１２，ガラスコア１２を囲
んでガラスコア１２に隣接するクラッド層１４，クラッド層１４に密着する一次
被覆材料１６，及び一次被覆材料１６を囲んで一次被覆材料１６に隣接する１つ
またはそれより多い二次(すなわち外層)被覆材料１８を含む。バーキー(Berkey)
への米国特許第４,４８６,２１２号明細書に説明される材料のような、任意の従
来材料を、ガラスコア１２を形成するために用いることができる。上記特許明細
書は本明細書に参照として含まれる。コアは一般に、円柱形の断面を有し、単一
モードファイバに対しては約５から約１０μｍの範囲にあり、多モードファイバ
に対しては約２０から約１００μｍの範囲にある直径を有する、シリカガラスで
ある。コアは、必要に応じて、コアの屈折率を改変する、例えばチタン、タリウ
ム、ゲルマニウム及びホウ素の酸化物のような他の材料を様々な量で含有するこ
とができる。技術上既知のその他のドーパントも、ガラスコアの特性を改変する
ためにガラスコアに添加することができる。必要に応じて、ファイバ１０はコア
１２とクラッド層１４との間に内層クラッド(図示せず)を備えることができる。

【００１９】クラッド層１４は、コアの屈折率より小さい屈折率を有することが好ましい。
プラスチック及びガラス(例えば、ケイ酸塩ガラス及びホウケイ酸ガラス)のいず
れかの、様々なクラッド材料が、従来のガラスファイバの構成に用いられる。技
術上既知の任意の従来のクラッド材料を、本発明の光ファイバにおけるクラッド
層１４を形成するために用いることができる。

【００２０】合せてガラスファイバを形成する、ガラスコア１２及びクラッド層１４は、技
術上既知の数多いプロセスにより形成することができる。多くの用途において、
ガラスコア１２及びクラッド層１４は明確なコア−クラッド境界を有する。その
ようなガラスファイバの１つは、基本的に様々な屈折率をもつガラスまたはプラ
スチックの連続層としてクラッド層１４を施すことにより形成される、ステップ
インデックスファイバである。例示的なステップインデックスファイバは、参照
として本明細書に含まれる、チャン(Chang)への米国特許第４,３００,９３０号
明細書及び第４,４０２,５７０号明細書に説明されている。別のそのようなファ
イバは、ファイバからの距離にともなって屈折率が変化するコアを有する、グレ
ーデッドインデックスファイバである。グレーデッドインデックスファイバは、
基本的にガラスコア１２及びクラッド層１４を互いの中に拡散させることにより
形成される。例示的なグレーデッドインデックスファイバは、本発明に参照とし
て含まれる、ガリト(Garito)等への米国特許第５,７２９,６４５号明細書、ヨー
マン(Joormann)等への米国特許第４,４３９,００８号明細書、マーカティリ(Mar
catili)等への米国特許第４,１７６,９１１号明細書、及びディマルセロ(DiMarc
ello)等への米国特許第４,０７６,３８０号明細書に説明されている。あるいは
、コアとクラッド層が明確な境界を欠くこともあり得る。本発明の光ファイバは
、現在知られているかまたは今後開発される、上記のまたはいかなるその他のコ
ア−クラッド層構成も含むことができる。

【００２１】好ましくは、被覆１６及び１８はいずれも光重合性被覆であって、熱可塑性樹
脂または熱硬化性樹脂ではない。

【００２２】一般に、本発明の被覆組成物の主要な成分はオリゴマーである。オリゴマーは
エチレン不飽和ウレタンまたはユリアオリゴマーであることが好ましく、被覆の
オリゴマー成分は脂肪族ポリエーテルウレタンアクリレートであることがさらに
好ましい。オリゴマーが付加重合に関わり得ることも好ましい。

【００２３】ウレタンオリゴマーは通常、脂肪族または芳香族ジイソシアネートの二価ポリ
エーテルまたはポリエステル、最も一般的には、ポリエチレングリコールのよう
なポリオキシアルキレングリコールとの反応により得られる。そのようなオリゴ
マーは一般に、４〜１０個のウレタン基を有し、例えば２０００〜８０００の、
高分子量をもつことができる。しかし、５００〜２０００の範囲の分子量をもつ
、より分子量が低いオリゴマーも用いることができる。本明細書に参照として含
まれる、コーディ(Cordy)等への米国特許第４,６０８,４０９号明細書及びビシ
ョップ(Bishop)等への米国特許第４,６０９,７１８号明細書が、そのような合成
を詳細に説明している。

【００２４】防湿性オリゴマーの採用が望ましい場合、防湿性オリゴマーは、極性ポリエー
テルまたはポリエステルグリコールが避けられて、ほとんど飽和し、ほとんど非
極性の脂肪族ジオールが選ばれることを除き、類似の態様で合成することができ
る。これらのジオールには、例えば、炭素原子数が２〜２５０のアルカンまたは
アルキレンジオールがあり、これらのジオールにはエーテルまたはエステル基が
実質的に存在しないことが好ましい。上記の系で得られるオリゴマーの粘度及び
分子量の範囲は、オリゴマーの粘度及び被覆性が実質的に変化せずに保たれ得る
ように、不飽和−極性オリゴマー系で得ることができる粘度及び分子量と同様で
ある。これらの被覆の含有酸素は減少しているが、被覆されるガラスファイバー
の表面への被覆密着性が容認できないほど低下することはないことがわかってい
る。

【００２５】合成過程でジオールまたはポリオールをジアミンまたはポリアミンで単に置換
することにより、上記方法で作成されるオリゴマーにポリユリア成分を取り入れ
ることができる。本被覆系内の小率のポリユリア成分の存在は、合成に用いられ
るジアミンまたはポリアミンが、系の防湿性の弱化を避けるに十分に非極性であ
り、飽和している限り、被覆性能に有害ではないと考えられる。

【００２６】すなわち、本発明の被覆組成物には、１つより多いオリゴマー成分を組成物に
取り入れることができるが、少なくとも１つのエチレン不飽和オリゴマーを含め
ることが望ましい。被覆組成物内に存在する１つ(または複数の)オリゴマーの量
は、好ましくは約１０から約９０重量％の間、より好ましくは約３０から約９０
重量％の間、最も好ましくは約３５から約６０重量％の間である。

【００２７】適当なエチレン不飽和オリゴマーの例には、ポリエーテルウレタンアクリレー
トオリゴマー(例：サートマー社(Sartomer Company, Inc.)(米国ペンシルベニア
州ウエストチェスター(West Chester))から入手できるＣＮ９８６)、ボマー・ス
ペシャルティーズ社(Bomer Specialties Co.)(米国コネティカット州ウィンステ
ッド(Winsted))から入手できるＢＲ３７３１及びＳＴＣ３−１４９、及びポリマ
ー・システムズ・コーポレーション(Polymer Systems Corporation)社(米国フロ
リダ州オーランド(Orlando))から入手できるピュアラスト(Purelast)５６６Ａ)
、ポリエステルウレタンアクリレートオリゴマー(例：サートマー社から入手で
きるＣＮ９６６及びＣＮ９７３並びにボマー・スペシャルティーズ社から入手で
きるＢＲ７４３２)、ポリユリアウレタンアクリレートオリゴマー(例：本明細書
に参照として含まれる、ツィマーマン(Zimmerman)等への米国特許第４,６９０,
５０２号明細書及び第４,７９８,８５２号明細書、ビショップへの米国特許第４
,６０９,７１８号明細書及びビショップ等への米国特許第４,６２９,２８７号明
細書に開示されているオリゴマー)、ポリエーテルアクリレートオリゴマー(例：
ラーンＡＧ(Rahn AG)社(スイス国チューリッヒ(Zurich))から入手できるゲノマ
ー(Genomer)３４５６)、ポリエステルアクリレートオリゴマー(例：ユニオンカ
ーバイド社／ラドキュアー(UCB Radcure)(米国ジョージア州アトランタ(Atlanta
))から入手できるエベクリル(Ebecryl)８０，５８４及び６５７)、ポリユリアア
クリレートオリゴマー(例：ツィマーマン等への米国特許第４,６９０,５０２号
明細書及び第４,７９８,８５２号明細書、ビショップへの米国特許第４,６０９,
７１８号明細書及びビショップ等への米国特許第４,６２９,２８７号明細書に開
示されているオリゴマー；これらの特許明細書の全てが本明細書に参照として含
まれる)、エポキシアクリレートオリゴマー(例：サートマー社から入手できるＣ
Ｎ１２０並びにユニオンカーバイド社／ラドキュアーから入手できるエベクリル
３２０１および３２０４)、水素化ポリブタジエンオリゴマー(例：エコー・レジ
ンズ・アンド・ラボラトリー(Echo Resins and Laboratory)社(米国ミズーリ州
バーサイ(Versailles))から入手できるエコー・レジンＭＢＮＸ)及びこれらの組
合せがある。

【００２８】本発明の一次被覆組成物は、オリゴマー成分に加えて、単量体成分も含有する
。単量体は、好ましくはエチレン不飽和単量体であり、より好ましくは(メタ)ア
クリレート単量体である。一般に、適当な単量体は、得られる単独重合体または
共重合体のガラス転移温度(Ｔ_ｇ)が、最高で約２０℃、好ましくは最高で約１０
℃となる単量体である。一般に、分子量がより低い(すなわち約１２０から６０
０の)液体(メタ)アクリレート−機能性単量体が、通常の液体被覆装置で被覆組
成物を施すに必要な流動性を提供するために、組成物に添加される。これらの系
における代表的なアクリレート−機能性液体には、一官能価アクリレート及び多
官能価アクリレート(すなわち２つまたはこれより多いアクリレート官能基を有
する単量体)がある。２つの官能基を有する二官能価アクリレート；３つの官能
基を有する三官能価アクリレート；及び４つの官能基を有する四官能価アクリレ
ートが、これらの多官能価アクリレートの実例である。一官能価及び多官能価(
メタ)アクリレートを用いることもできる。

【００２９】防湿性成分の利用が望ましい場合、単量体成分は、選択された防湿性オリゴマ
ーとの適合性に基づいて選択されることになろう。防湿性オリゴマーは非極性が
高いから、そのような液体単量体の全てで防湿性オリゴマーとの配合及び共重合
化に成功するとは限らない。十分な被覆適合性及び防湿性のためには、ほとんど
飽和している脂肪族モノアクリレートまたはジアクリレート単量体あるいはアル
コキシアクリレート単量体を含む、液体アクリレート単量体成分を用いることが
望ましい。

【００３０】したがって、組成物は、１つより多い単量体を組成物にとり入れることができ
るが、少なくとも１つのエチレン不飽和単量体を含有することが望ましい。組成
物に存在する単量体成分の量は、好ましくは約５から約９５重量％、より好まし
くは約５から約６０重量％、最も好ましくは約２０から約５０重量％である。

【００３１】適当なエチレン不飽和単量体には、ラウリルアクリレート(例：サートマー社
から入手できるＳＲ３３５，シー・ピー・エス・ケミカル社(CPS Chemical Co.)
(米国ニュージャージー州オールドブリッジ(Old Bridge))から入手できるエージ
フレックス(Ageflex)ＦＡ１２，及びヘンケル(Henkel)社(米国ペンシルベニア州
アンブラー(Ambler))から入手できるフォトマー(Photomer)４８１２)、エトキシ
化ノニルフェノールアクリレート(例：サートマー社から入手できるＳＲ５０４
，及びヘンケル社から入手できるフォトマー４００３)、フェノキシエチルアク
リレート(例：サートマー社から入手できるＳＲ３３９，シー・ピー・エス・ケ
ミカル社から入手できるエージフレックスＰＥＡ，及びヘンケル社から入手でき
るフォトマー４０３５)、イソオクチルアクリレート(例：サートマー社から入手
できるＳＲ４４０，及びシー・ピー・エス・ケミカル社から入手できるエージフ
レックスＦＡ８)、トリデシルアクリレート(例：サートマー社から入手できるＳ
Ｒ４８９)、イソボルニルアクリレート(例：サートマー社から入手できるＳＲ５
０６，及びシー・ピー・エス・ケミカル社から入手できるエージフレックスＩＢ
ＯＡ)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例：サートマー社から入手できる
ＳＲ２８５)、ステアリルアクリレート(例：サートマー社から入手できるＳＲ２
５７)、イソデシルアクリレート(例：サートマー社から入手できるＳＲ３９５，
及びシー・ピー・エス・ケミカル社から入手できるエージフレックスＦＡ１０)
、２-(２-エトキシエトキシ)エチルアクリレート(例：サートマー社から入手で
きるＳＲ２５６)、及びこれらの組合せがある。

【００３２】光ファイバ被覆組成物には、組成物をガラスファイバに塗布した後に組成物の
重合(すなわち硬化)をおこさせるに適する重合開始剤を含めることもできる。本
発明の一次被覆組成物での使用に適する重合開始剤には、熱重合開始剤、化学重
合開始剤及び光重合開始剤がある。光重合開始剤が特に好ましい。アクリレート
ベース被覆組成物のほとんどについては、既知のケトン系光重合開始剤及び／ま
たはホスフィンオキシド添加剤のような、通常の光重合開始剤が好ましい。本発
明の組成物に用いられる場合、光重合開始剤は高速紫外光硬化を提供するに十分
な量で存在する。十分な量とは一般に、好ましくは約０.５から約１０.０重量％
の間、より好ましくは約１.５から約７.５重量％の間である。

【００３３】少量ではあるが光硬化を促進するに有効な量が用いられる場合、光重合開始剤
は、被覆組成物の早期ゲル化をおこすことなく、妥当な硬化速度を提供しなけれ
ばならない。、被覆材料の実質的な硬化をおこさせるに十分などのような速度も
望ましい硬化速度である。線量対モジュラス曲線で測定して、約２５〜３５μｍ
の被覆厚に対する硬化速度は、例えば１.０Ｊ/ｃｍ^２未満、好ましくは０.５Ｊ/
ｃｍ^２未満である。

【００３４】適当な光重合開始剤には、混和形態または純粋な形態のビスアシルホスフィン
オキシド(例：チバ・スペシャルティ・ケミカル(Chiba Specialty Chemical)社(
米国ニューヨーク州ホーソーン(Hawthorne))から入手できるイルガキュア(Irgac
ure)１８５０またはイルガキュア８１９)、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン(例：チバ・スペシャルティ・ケミカル社(米国ニューヨーク州ホーソー
ン)から入手できるイルガキュア１８４)、(２,６−ジメトキシベンゾイル)-２,
４,４トリメチルペンチルホスフィンオキシド(例：チバ・スペシャルティ・ケミ
カル社から入手できる市販ブレンドのイルガキュア１８００，及び１７００)、
２,２-ジメトキシル-２-フェニルアセトフェノン(例：チバ・スペシャルティ・
ケミカル社から入手できるイルガキュア６５１)及びこれらの組合せがある。

【００３５】本明細書で用いられる、特定の成分の重量％は、定着剤及びその他の添加剤を
除いたバルク組成物に取り入れられた量を指す。本発明の組成物を作成するため
にバルク組成物に取り入れられる定着剤及びその他の様々な添加剤の量は、１０
０分の１部単位で示される。例えば、単量体、オリゴマー及び光重合開始剤は、
これらの成分の重量％の合計が１００％に等しいようなバルク組成物を形成する
ように、組み合せられる。このバルク組成物に、例えば１００分の１.０部の定
着剤が、バルク組成物の１００重量％を超過して取り入れられる。

【００３６】本発明にしたがえば、被覆１６は定着剤を含む。定着剤は、ポリ(アルコキシ)
シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン、及びこれらの混合
物からなる群からの少なくとも１つの成分、並びに放射光に曝露されたときに陽
子を発生して上記成分を加水分解する触媒化合物を有する。好ましくは、放射光
への曝露時に、触媒が陽子を発生して上記成分を加水分解するであろう。適当な
ポリ(アルコキシ)シラン及びアルコキシシランには、１個またはそれより多い炭
素原子が含まれる。適当なハロゲン化物には、塩素、フッ素、臭素及びヨウ素が
含まれる。被覆は、一次被覆１６のように、クラッド１４の外表面に隣接するこ
とが好ましい。しかし、本発明の被覆は一次被覆に限定されない。本発明の別の
実施形態において、定着剤は二次被覆１８の一成分である。

【００３７】本被覆の成分は、ポリ(ブトキシ)シラン、ポリ(エトキシ)シラン、ポリ(メト
キシ)シラン、ポリ(クロロ)シラン、及びこれらの組合せからなる群から選ばれ
ることが好ましい。より好ましい一実施形態において、ポリ(アルコキシ)シラン
はトリエトキシシランまたはトリメトキシシランである。しかし、本発明は１つ
または２個より多くの炭素原子を有するポリ(アルコキシ)シランで実施すること
ができる。特に好ましいポリ(アルコキシ)シランの１つは、３-メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン(ユナイテッド・ケミカル・テクノロジーズ(United Che
mical Technologies)社(米国ペンシルベニア州ブリストル(Bristol))から入手で
きる３ＭＰＴＭＳ)である。別の特に好ましいポリ(アルコキシ)シランは、(ゲレ
スト(Gelest)社(米国ペンシルベニア州タリータウン(Tullytown))から入手でき
る)ビス(トリメトキシシリレチル)ベンゼンである。

【００３８】好ましい実施形態において、上記成分の重量％は約０.１から約１０であり，
より好ましくは約０.２５から約４の間、最も好ましくは約０.５から約３の間で
ある。

【００３９】触媒化合物は光酸であり、放射光は化学線、ＵＶ光、及び可視光からなる群か
ら選ばれる１つであることが好ましい。光酸の例は、光(光子線)に曝露すると、
反応して酸性種を形成する分子である。酸性種はルイス酸またはローリー−ブレ
ンステッド酸であることが好ましい。

【００４０】好ましい光酸には、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩
、ジアリーリジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、アンチモニウム塩、アルセノ塩
、ニトロベンジルエステル、及びこれらの組合せがある。特に好ましい光酸は、
トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートである。適当なアンチモ
ニウム塩の例は、六フッ化アンチモン(ＳｂＦ_６)である。適当なアルセノ塩の例
は、六フッ化ヒ素(ＡｓＦ_６)である。被覆の好ましい実施形態において、光酸の
重量％は約０.００１から約５.０である。触媒が定着剤と同じ被覆内にあること
も好ましい。

【００４１】エトキシシランを例にとって、加水分解の機構の２つの例を下のＡに示す。

【００４２】 (Ａ)エトキシシランの酸触媒による加水分解：

【化１】トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートのようなトリアリールス
ルホニウム塩からの強酸の光化学生成に対する受認された機構をＢに示す。この
場合、ＵＶ光に曝露されると、酸ＨＰＦ_６が生成される。

【００４３】 (Ｂ)酸の光化学生成：

【化２】必要に応じて、キャリヤ添加剤を定着剤とともに用いることもできる。キャリ
ヤは、両親媒性の反応性または非反応性表面活性剤である、キャリヤ表面活性剤
として機能するキャリヤであることが好ましい。組成物にある程度溶解するかま
たは非溶の反応性表面活性剤が特に好ましい。特定の理論に束縛されることなく
、反応性表面活性剤として機能するキャリヤは、反応性シランを含有する組成物
と、キャリヤが反応することが可能になる、ガラスファイバ上にそのような組成
物を被着することにより相互作用すると考えられる。キャリヤの存在量は、１０
０分の約０.０１部から約５部の間、より好ましくは１００分の約０.２５部から
約３部の間であることが望ましい。

【００４４】適当なキャリヤ、より詳しくは反応性表面活性剤として機能するキャリヤには
、ポリアルコキシポリシロキサンがある。好ましいキャリヤは、ゴールドシュミ
ット・ケミカル社(Goldschmidt Chemical Co.)(米国バージニア州ホープウエル(
Hopewell))からテゴラド(Tegord)２２００またはテゴラド２７００(アクリレー
ト化シロキサン)という商品名で入手できる。

【００４５】適当なキャリヤの別の系列は、ポリオール及び非反応性表面活性剤である。適
当なポリオール及び非反応性表面活性剤の例には、米国ペンシルベニア州ニュー
トンスクエア(Newton Square)の(以前はアーコ・ケミカルズ(Arco Chemicals)社
として知られていた)リオンデル(Lyondell)社から入手できるポリオールのアク
レイム(Aclaim)３２０１(ポリ(エチレンオキシド-コ-プロピレンオキシド))及び
ゴールドシュミット・ケミカル社から入手できる非反応性表面活性剤のテゴグラ
イド(Tegoglide)４３５(ポリアルコキシ-ポリシロキサン)がある。ポリオールま
たは非反応性表面活性剤の好ましい存在量は、１００分の約０.０１部から約１
０部とすることができる。

【００４６】適当なキャリヤは両親媒性分子とすることもできる。両親媒性分子は、親水性
及び疎水性セグメントのいずれをも有する分子である。疎水性セグメントは、親
油性(油脂親和性)セグメントと称されることもある。両親媒性分子のよく知られ
た例はセッケンである。粘着付与剤はポリマー生成物の時間に敏感なレオロジー
特性を改変する。一般に、粘着付与剤は、高歪速度または高剪断速度においては
ポリマー生成物の剛性を強め、低歪速度及び低剪断速度においてはポリマー生成
物の剛性を弱めるであろう。粘着付与剤は接着剤工業において普遍的に用いられ
、被覆の、被覆が施される対象との、結合を形成する能力を強化する。粘着付与
剤に関するさらなる背景的情報については、「感圧接着剤技術ハンドブック(Hand
book of Pressure Sensitive Adhesive Technology)」第３版が、本明細書に参照
として含まれる。３６、３７、５７〜６１、１６９、１７３及び１７４ページを
参照されたい。

【００４７】特に適する粘着付与剤の１つは、米国ニューヨーク州パーチェイス(Purchase)
のインターナショナル・ペーパー社(International Paper Co.)から入手できる
ユニ-タック(Uni-tac)(登録商標)Ｒ−４０(以降“Ｒ−４０”と称する)である。
Ｒ−４０はタル油ロジンであり、化学的にはアビエチン酸エステル族に入る。Ｒ
−４０はポリエーテルセグメントをもつ。組成物内の粘着付与剤の存在量は、好
ましくは１００分の約０.０１量から約１０量であり、より好ましくは１００分
の約０.０５量から約１０量である。

【００４８】上述した成分に加えて、本発明の一次被覆組成物には、必要に応じて、反応性
希釈剤、酸化防止剤、触媒及びその他の安定剤並びに特性強化添加剤のような、
任意の数の添加剤を含めることができる。重合プロセスを制御するように作用す
ることができ、よって一次被覆組成物から形成された重合生成物の物理特性(例
えば、モジュラス、ガラス転移温度)に影響し得る添加剤もある。他には、一次
被覆組成物の重合生成物の結合保持性に影響し得る(例えば、解重合または酸化
崩壊を防ぐ)添加剤もある。

【００４９】好ましい触媒は、ある種のオリゴマー成分に触媒作用でウレタン結合を形成す
るために用いられる、スズ触媒である。触媒がオリゴマー成分の添加剤にとどま
るにせよ、あるいは余剰触媒量が本発明の組成物に取り入れられるにせよ、触媒
の存在は組成物内のオリゴマー成分を安定化するために作用し得る。

【００５０】好ましい酸化防止剤は、ビスヒンダードフェノールスルフィドまたはチオジエ
チレンビス(３,５-ジ-ｔ-ブチル)-４-ヒドロキシヒドロシンナメート(例：チバ
・スペシャルティ・ケミカル社から入手できるイルガノックス(Irganox)１０３
５)である。

【００５１】本発明の実施に用いられ得る適当な一次被覆の例が、１９９９年１２月３０日
に出願された米国仮特許出願第６０/１７３,８２８号明細書及び１９９９年１２
月３０日に出願された米国仮特許出願第６０/１７４,００８号明細書に開示され
ている。しかし、本発明は上記出願明細書で言及された一次被覆に限定されない
。上記の米国特許出願明細書は全体が本明細書に参照として含まれる。

【００５２】１つ(または複数の)二次被覆材料１８は一般に、重合するときに分子が架橋す
るウレタンアクリレート液を含有する被覆組成物の、重合(すなわち硬化)生成物
である。二次被覆材料での使用に適するその他の材料が、これらの材料の選択に
関する考察とともに、チャピン(Chapin)への米国特許第４,９６２,９９２号明細
書及び第５,１０４,４３３号明細書、スザム(Szum)等への米国特許第５,８３７,
７５０号明細書、並びに１９９９年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第
６０/１７３,８７４号明細書に説明されている。上記明細書は本明細書に参照と
して含まれる。本発明の組成物に取り入れられる上述の添加剤を含む、被覆の１
つまたはこれより多い特性を強化する様々な添加剤も組成物内に存在し得る。

【００５３】二次被覆材料１８は、緊密緩衝被覆または、代わりに、緩いチューブ状被覆と
することができる。用いられる二次被覆のタイプにかかわりなく、二次被覆材料
１８の外表面は、光ファイバの隣り合う巻きを(すなわち加工スプール上で)ほど
くことができるように、粘着性ではない。

【００５４】本発明の光ファイバの成分には、必要に応じて、顔料または染料のような着色
材料を含めることができ、あるいは別の着色インク被覆を含めることができる。

【００５５】本発明の光ファイバは、マトリックス材料で封入された、複数の、実質的に並
列で、実質的にコプレーナ型の、光ファイバをもつ光ファイバリボンの形にする
こともできる。マトリックス材料は、単層または複合構造につくることができる
。適当なマトリックス材料には、二次被覆材料に有用であることが知られる材料
に加えて、ポリ塩化ビニルがある。好ましいマトリックス材料は、二次被覆材料
を形成するために用いられる組成物の重合生成物である。

【００５６】本発明は光ファイバの被覆方法も含む。上述の成分及び触媒を有する被覆が、
ファイバの外表面、好ましくはクラッド１４の外表面に施される。触媒から陽子
が発生して、成分の加水分解を促進する。陽子は被覆を放射光に曝露すると発生
することが好ましい。好ましい放射光のタイプは上に挙げてある。

【００５７】成分の加水分解により、被覆とファイバの外表面との間に化学結合すなわち強
固な連結が形成される。化学結合は、以下の結合形成技法、すなわち遊離基重合
、陽イオン重合及びこれらの組合せの内の１つにより形成され得る。

【００５８】本発明は、ガラス物品の外表面と被覆との間の密着を促進する方法も含む。本
発明のこの態様は、被覆とガラス物品との間の結合を促進する方法として説明す
ることもできる。本方法は、少なくとも１つの成分と触媒とを有する被覆をガラ
ス物品の外表面に施す工程を含む。引き続いて被覆がＵＶまたは可視光に曝露さ
れることが好ましい。被覆を放射光に曝露する工程は、触媒が陽子を発生して、
成分を加水分解する工程を含む。本方法の好ましい実施形態において、ガラス物
品は光ファイバであり、被覆は一次被覆である。

【００５９】実施例本発明の適例となることを目的とする以下の実施例により、本発明を更に説明
する。定着剤セットとして光酸のトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホス
フェートと３-メルカプトプロピルトリエトキシシランを含有する一次被覆を配
合した。配合組成を表１に示す。一次被覆を光ファイバに施し、二次被覆を重ね
て施した。

【００６０】

【表１】ファイバを１００ｋｐｓｉ(約６８９ＭＰａ)で耐力試験(別名：引張試験)にか
け、欠陥をチェックした。ファイバの耐力試験手順には、ファイバの全長を、歪
を１％にして、連続的に引き伸ばす工程が含まれる。ファイバのこの引き伸ばし
により、いかなる欠陥も拡大され、明白になる。適当な欠陥の任意の例は、ファ
イバ被覆の亀裂である。

【００６１】ファイバ試料を、７日間及び１４日間のエージング後に、室温及び６５℃の水
中においた。ファイバを水中に２週間浸したままにした。ファイバを顕微鏡検査
により分析的に調べた。ファイバを水による離層及び微視的界面剥離(ＭＩＳ)に
ついて評価した。２週間の水中浸漬後、離層もＭＩＳも全く見られなかった。試
験結果を表２にまとめてある。

【００６２】

【表２】光酸及びポリ(アルコキシ)シランを含有する定着剤セットは、湿性環境の下で
一次被覆とガラス表面との間の良好な密着を維持するに有効であった。

【００６３】本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなさ
れ得ることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形
が特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそれらの改変及び
変形を包含するとされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】被覆された光ファイバの断面図である

【符号の説明】

１０被覆済光ファイバ１２ガラスコア１４クラッド層１６一次被覆材料１８二次被覆材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ウィニンガム，マイケルジェイアメリカ合衆国ニューヨーク州 14814 ビッグフラッツダウニングストリート 2871 Ｆターム(参考） 2H050 BA02 BA03 BA14 BA32 BB02W BC03 BD05 BD07 4G060 AA01 AA03 AC12 AC15 AD22 AD43 CB27 CB31 CB35 4J035 BA12 CA062 CA152 CA262 EA01 EB03 LB17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ表面用被覆組成物において、前記組成物が：ポリ(アルコキシ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン、ポリ(ハロ)シラン
及びこれらの混合物からなる群からの少なくとも１つの成分；及び放射光に曝露したときに、陽子を発生して前記成分を加水分解する触媒化合物
；を含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】前記触媒化合物が光酸を含むことを特徴とする請求項１記載
の組成物。
【請求項３】前記成分が、ポリ(エトキシ)シラン、ポリ(メトキシ)シラン
、ポリ(クロロ)シラン及びこれらの組合せからなる群から選ばれる１つを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項４】前記ポリ(アルコキシ)シランがトリエトキシシランを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項５】前記ポリ(アルコキシ)シランが３-メルカプトプロピルトリ
エトキシシランを含むことを特徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項６】前記光酸が、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨー
ドニウム塩、ジアリールジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、アンチモニウム塩、
アルセノ塩、ニトロベンジルエステル及びこれらの組合せからなる群から選ばれ
る１つであることを特徴とする請求項２記載の組成物。
【請求項７】前記光酸がトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフ
ェートを含むことを特徴とする請求項２記載の組成物。
【請求項８】前記光酸の重量％が約０.００１から約５.０の間にあること
を特徴とする請求項２記載の組成物。
【請求項９】前記成分の重量％が約０.１から約１０の間にあることを特
徴とする請求項１記載の組成物。
【請求項１０】請求項１記載の一次被覆を含むことを特徴とする光ファイ
バ。
【請求項１１】光ファイバを被覆する方法において、前記方法が：前記ファイバの外表面に被覆を施す工程であって、前記被覆が、ポリ(アルコ
キシ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン、ポリ(ハロ)シラン及びこれらの
混合物からなる群からの少なくとも１つの成分並びに、放射光に曝露したときに
、陽子を発生して前記成分を加水分解する触媒化合物を含むものである工程；及
び前記成分の加水分解を促進するために前記触媒から陽子を発生させる工程；を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】前記発生させる工程が前記被覆を放射光に曝露する工程を
含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】前記被覆と前記ファイバの前記外表面との間に化学結合す
なわち強固な連結を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載
の方法。
【請求項１４】ガラス物品の外表面と被覆との間の密着を促進する方法に
いて、前記方法が：前記外表面に、ポリ(アルコキシ)シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラ
ン、ハロシラン及びこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１つの成
分並びに触媒を有する被覆を施す工程；及び前記被覆をＵＶ光または可視光に曝露する工程；を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】前記被覆を光に曝露する前記工程が前記成分を加水分解す
るための陽子を前記触媒から発生させる工程を含むことを特徴とする請求項１４
記載の方法。
【請求項１６】陽イオン重合光硬化性被覆組成物において：ポリ(アルコキシ)シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン
及びこれらの混合物からなる群からの少なくとも１つの成分並びに放射光に曝露
したときに、陽子を発生して前記成分を加水分解する触媒化合物を含むことを特
徴とする組成物。
【請求項１７】前記触媒化合物が、光酸を含むことを特徴とする請求項１
６記載の組成物。
【請求項１８】前記成分が、ポリ(エトキシ)シラン、ポリ(メトキシ)シラ
ン、ポリ(クロロ)シラン及びこれらの組合せからなる群から選ばれる１つを含む
ことを特徴とする請求項１６記載の組成物。
【請求項１９】シリカ表面用光硬化性被覆の保存期限を改善する方法にお
いて、前記方法が：ポリ(アルコキシ)シラン、ポリ(ハロ)シラン、アルコキシシラン、ハロシラン
及びこれらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１つの成分を有する被覆
に光酸を添加する工程；を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】前記光酸が、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨ
ードニウム塩、ジアリールジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、アンチモニウム塩
、アルセノ塩、ニトロベンジルエステル及びこれらの組合せからなる群から選ば
れる１つを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。