Оптическое волокно
Изобретение относится к оптическому волокну. Заявленное оптическое волокно содержит стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку; первичный слой смолы, находящийся в контакте со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно; и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы, в котором модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,04 МПа или более и 1,0 МПа или менее при 23°С±2°С и в котором вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации; и гидрофобные частицы неорганического оксида. При этом указанные частицы неорганического оксида представляют собой диоксид кремния, а содержание указанных частиц неорганического оксида составляет 5 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции. Технический результат - создание оптического волокна, в котором уменьшена степень усадки при отверждении вторичного слоя смолы и в достаточной степени подавлено возникновение пустот. 1 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[01] Настоящее раскрытие относится к оптическому волокну.
По этой заявке испрашивается приоритет заявки № 2018-078261 на патент Японии, поданной 16 апреля 2018 года, и эта заявка включает в себя все содержимое заявки Японии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[02] Обычно оптическое волокно имеет покровный слой смолы для защиты стеклянного волокна, которое представляет собой оптическую среду передачи данных. Оптическое волокно требуется для снижения напряжения между стеклянным волокном и покровным слоем смолы, чтобы подавлять образование дефектов, таких как пустоты, особенно при использовании низких температур.
[03] Покровный слой смолы состоит из, например, первичного слоя смолы и вторичного слоя смолы. В патентной литературе 1 рассматривается исследование возможности предотвращения отслаивания первичного слоя смолы от стеклянного волокна при низких температурах путем снижения разности эффективных коэффициентов линейного расширения первичного слоя смолы и вторичного слоя смолы. В патентной литературе 2 рассматривается исследование возможности формирования отвержденного слоя, который почти не создает остаточного напряжения в отвержденной пленке и легко демпфирует внешние нагрузки, при использовании жидкой отверждаемой смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат и полимеризуемый монофункциональный мономер.
Перечень ссылок
Патентная литература
[04] [Патентная литература 1] JP 2001-240433 A.
[Патентная литература 2] JP 2004-161991 A.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[05] Оптическое волокно согласно аспекту настоящего раскрытия содержит стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку, первичный слой смолы, находящийся в контакте со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно, и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы, при этом модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,04 МПа или более и 1,0 МПа или менее при 23°С±2°С, вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида, а содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[06] Фиг. 1 - схематичное поперечное сечение, иллюстрирующее пример оптического волокна согласно настоящему варианту осуществления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[07] [Проблема, решаемая настоящим раскрытием]
Вполне возможно, что большое различие в степенях усадки при отверждении смоляной композиции, из которой образуют первичный слой смолы, и смоляной композиции, из которой образуют вторичный слой смолы, является одним из факторов возникновения пустот в оптическом волокне. Задача настоящего изобретения заключается в создании оптического волокна, в котором уменьшена степень усадки при отверждении вторичного слоя смолы и в достаточной степени подавлено возникновение пустот.
[08] [Эффект от настоящего раскрытия]
Согласно настоящему раскрытию может быть получено оптическое волокно, в котором уменьшена степень усадки при отверждении вторичного слоя смолы и в достаточной степени подавлено возникновение пустот.
[09] [Описание вариантов осуществления настоящего раскрытия]
Прежде всего будет описана суть варианта осуществления настоящего раскрытия. Оптическое волокно согласно аспекту настоящего раскрытия содержит стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку, первичный слой смолы, находящийся в контакте со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно, и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы, при этом модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,04 МПа или более и 1,0 МПа или менее при 23°С±2°С, вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида, и при этом содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции.
[10] При использовании смоляной композиции, содержащей частицы неорганического оксида в определенных пределах, можно уменьшать степень усадки при отверждении, чтобы образовывать вторичный слой смолы, имеющий высокую ударную вязкость. Сочетанием вторичного слоя смолы с первичным слоем смолы, имеющим модуль Юнга в упомянутых выше пределах, можно в достаточной степени подавлять образование пустот в оптическом волокне.
[11] С учетом хорошей дисперсионной способности в смоляной композиции и легкого образования прочной покровной пленки упомянутые выше частицы неорганического оксида могут быть по меньшей мере одними, выбираемыми из группы, состоящей из диоксида кремния, диоксида циркония, оксида алюминия, оксида магния, оксида титана, оксида олова и оксида цинка.
[12] С учетом легкого образования вторичного слоя смолы, имеющего высокую ударную вязкость, содержание частиц неорганического оксида может быть 5 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции. Исходя из дальнейшего снижения степени усадки при отверждении средний размер первичных частиц неорганического оксида может быть 500 нм или менее.
[13] Исходя из необходимости придания надлежащей прочности покровному слою смолы модуль Юнга вторичного слоя смолы может быть 1300 МПа или более и 2700 МПа или менее при 23°С±2°С.
[14] [Подробное изложение варианта осуществления настоящего раскрытия]
Конкретные примеры смоляной композиции и оптического волокна согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия будут описаны с обращением при необходимости к чертежу. Настоящее изобретение не ограничено этими пояснениями, а выражается формулой изобретения и предполагается включающим смысловые значения, эквивалентные формуле изобретения, и все модификации в пределах формулы изобретения. В нижеследующем описании одинаковые позиции придаются одним и тем же элементам при рассмотрении чертежа, а излишние пояснения опускаются.
[15] <Оптическое волокно>
На фиг. 1 представлено схематичное поперечное сечение приведенного для примера оптического волокна согласно настоящему варианту осуществления. Оптическое волокно 10 содержит стеклянное волокно 13, включающее сердцевину 11 и оболочку 12, и покровный слой 16 смолы, включающий первичный слой 14 смолы, расположенный на внешней периферии стеклянного волокна 13, и вторичный слой 15 смолы.
[16] Оболочка 12 окружает сердцевину 11. Сердцевина 11 и оболочка 12 включают в себя в основном стекло, такое как кварцевое стекло, при этом кремнезем с добавлением германия может быть использован, например, в сердцевине 11, а чистый кремнезем или кремнезем с добавлением фтора может быть использован в оболочке 12.
[17] Например, на фиг. 1 внешний диаметр (D2) стеклянного волокна 13 составляет около 125 мкм, а диаметр (D1) сердцевины 11, входящей в состав стеклянного волокна 13, составляет от около 7 до около 15 мкм.
[18] Толщина покровного слоя 16 смолы обычно составляет от около 55 до около 70 мкм. Толщина каждого из первичного слоя 14 смолы и вторичного слоя 15 смолы может быть от около 10 до около 50 мкм и, например, толщина первичного слоя 14 смолы может быть 35 мкм и толщина вторичного слоя 15 смолы может быть 25 мкм. Внешний диаметр оптического волокна 10 может быть от около 235 до около 265 мкм.
Толщина покровного слоя 16 смолы может быть от около 27 до около 48 мкм. В этом случае толщина каждого из первичного слоя 14 смолы и вторичного слоя 15 смолы может быть от около 10 до около 38 мкм и, например, толщина первичного слоя 14 смолы может быть 25 мкм и толщина вторичного слоя 15 смолы может быть 10 мкм. Внешний диаметр оптического волокна 10 может быть от около 180 до 220 мкм.
[19] (Вторичный слой смолы)
Вторичный слой 15 смолы может быть образован отверждением смоляной композиции, содержащей основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида.
[20] (Мет)акрилат означает акрилат или метакрилат, соответствующий ему. То же самое применимо к (мет)акриловой кислоте и т.п.
[21] (Частицы неорганического оксида)
Частицы неорганического оксида согласно настоящему варианту осуществления представляют собой сферические частицы и имеют поверхность, подвергнутую гидрофобной обработке. Гидрофобная обработка согласно настоящему варианту осуществления представляет собой введение гидрофобной группы в поверхность частиц неорганического оксида. Частицы неорганического оксида, имеющие введенную гидрофобную группу, обладают хорошей диспергируемостью в смоляной композиции. Гидрофобная группа может быть реакционноспособной группой, такой как (мет)акрилоильная группа, или может быть нереакционноспособной группой, такой как углеводородная группа (например, алкильная группа) или арильная группа (например, фенильная группа). В случае использования частиц неорганического оксида, имеющих реакционноспособную группу, нетрудно образовывать слой смолы, имеющий высокий модуль Юнга.
[22] Частицы неорганического оксида согласно настоящему варианту осуществления диспергируют в дисперсионной среде. Использование частиц неорганического оксида, диспергированных в дисперсионной среде, позволяет иметь однородную дисперсию частиц неорганического оксида в смоляной композиции и следовательно, позволяет повысить стабильность смоляной композиции при хранении. Дисперсионная среда не особенно ограничена при условии, что отсутствуют затруднения при отверждении смоляной композиции. Дисперсионная среда может быть реакционноспособной или нереакционноспособной.
[23] В качестве реакционноспособной дисперсионной среды можно использовать мономер, такой как (мет)акрилоильное соединение и эпоксидное соединение. Примеры (мет)акрилоильного соединения включают в себя 1,6-гександиолди(мет)акрилат, модифицированный оксидом этилена ди(мет)акрилат бисфенола А, полиэтиленгликольди(мет)акрилат, модифицированный оксидом пропилена ди(мет)акрилат бисфенола А, полипропиленгликольди(мет)акрилат и политетраметиленгликольди(мет)акрилат. В качестве (мет)акрилоильного соединения можно использовать соединения, примерами которых являются мономеры, описанные ниже.
[24] В качестве нереакционноспособной дисперсной среды можно использовать кетоновый растворитель, такой как метилэтилкетон (MEK), спиртовой растворитель, такой как пропиленгликольмонометиловый эфир (PGME), или эфирный растворитель, такой как пропиленгликольмонометилэфирацетат (PGMEA). В случае использования нереакционноспособной дисперсной среды смоляная композиция может быть получена путем смешения основной смолы и частиц неорганического оксида, диспергированных в дисперсионной среде, и удаления части дисперсионной среды. Когда дисперсионную среду, включающую частицы неорганического оксида, наблюдают под оптическим микроскопом (приблизительно со 100-кратным увеличением) и частицы не обнаруживают, то частицы неорганического оксида считают диспергированными в качестве первичных частиц.
[25] Частицы неорганического оксида, диспергированные в дисперсионной среде, остаются диспергированными в слое смолы после отверждения слоя смолы. Когда используют реакционноспособную дисперсионную среду, частицы неорганического оксида смешивают с дисперсионной средой в смоляной композиции и включают в слой смолы при сохранении состояния дисперсии. Когда используют нереакционноспособную дисперсионную среду, по меньшей мере часть дисперсионной среды испаряется и исчезает из смоляной композиции, но частицы неорганического оксида остаются в смоляной композиции и также присутствуют в отвержденном слое смолы с сохраненным состоянием дисперсии. Наблюдение с помощью электронного микроскопа показывают, что частицы неорганического оксида присутствуют в слое смолы в состоянии дисперсии первичной частицы.
[26] С учетом хорошей дисперсионной способности в смоляной композиции и легкого образования прочной покровной пленки предпочтительно, чтобы частицы неорганического оксида были по меньшей мере одними, выбираемыми из группы, содержащей диоксид кремния (кремнезем), диоксид циркония (оксид циркония), оксид алюминия (глинозем), оксид магния (магнезию), оксид титана (диоксид титана), оксид олова и оксид цинка. С учетом низкой стоимости, легкости поверхностной обработки, проницаемости для ультрафиолетового излучения и легкости получения слоя смолы с надлежащей прочностью и т.п. более предпочтительно использовать гидрофобные частицы оксида кремния в качестве частиц неорганического оксида согласно настоящему варианту осуществления.
[27] Исходя из придания надлежащей ударной вязкости вторичному слою смолы средний размер первичных частиц неорганического оксида может быть 500 нм или менее, предпочтительно, чтобы он был 200 нм или менее, более предпочтительно 100 нм или менее и еще более предпочтительно 50 нм или менее. Исходя из уменьшения степени усадки при отверждении вторичного слоя смолы предпочтительно, чтобы средний размер первичных частиц неорганического оксида был 5 нм или более и более предпочтительно 10 нм или более. Средний диаметр первичных частиц может быть определен путем анализа изображений электронного микроскопа, при использовании, например, метода рассеяния света и метода Брунауэра-Эммета-Теллера. Дисперсионная среда, в которой первичные частицы неорганического оксида диспергируют, кажется визуально прозрачной, когда диаметр первичных частиц является небольшим. Когда диаметр первичных частиц является относительно большим (40 нм или более), дисперсионная среда, в которой первичные частицы диспергируют, кажется непрозрачной. Однако осадок не наблюдается.
[28] Содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее, более предпочтительно, чтобы оно составляло 5 мас.% или более и 60 мас.% или менее, и еще более предпочтительно 8 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции. Содержание частиц неорганического оксида 1 мас.% или более позволяет легко уменьшать усадку при отверждении. Содержание частиц неорганического оксида 60 мас.% или менее позволяет легко образовывать вторичный слой смолы, имеющий высокую ударную вязкость.
[29] (Основная смола)
Смоляная композиция согласно настоящему варианту осуществления содержит олигоуретан(мет)акрилат. В качестве олигоуретан(мет)акрилата можно использовать олигомер, получаемый реагированием полиольного соединения, полиизоцианатного соединения и содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения.
[30] Примеры полиольного соединения включают в себя политетраметиленгликоль, полипропиленгликоль и диол присоединения бисфенола А-оксида этилена. Средняя молекулярная масса полиольного соединения может быть от 400 до 1000. Примеры полиизоцианатного соединения включают в себя 2,4-толилендиизоцианат, 2,6-толилендиизоцианат, изофорондиизоцианат и 4,4'-дизиизоцианат дициклогексилметана. Примеры содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения включают в себя 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксибутил(мет)акрилат, 1,6-гександиолмоно(мет)акрилат, пентаэритритолтри(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат и трипропиленгликольмоно(мет)акрилат.
[31] В качестве катализатора при синтезе олигоуретан(мет)акрилата обычно используют оловоорганическое соединение. Примеры оловоорганического соединения включают в себя дилаурат дибутилолова, диацетат дибутилолова, малеат дибутилолова, бис(2-этилгексилмеркаптоацетат) дибутилолова, бис(изооктилмеркаптоацетат) дибутилолова и оксид дибутилолова. Исходя из легкой доступности или характеристики катализатора предпочтительно использовать дилаурат дибутилолова или диацетат дибутилолова в качестве катализатора.
[32] При синтезе олигоуретан(мет)акрилата можно использовать низшие спирты, имеющие 5 или менее атомов углерода. Примеры низших спиртов включают в себя метанол, этанол, 1-пропанол, 2-пропанол, 1-бутанол, 2-бутанол, 2-метил-2-пропанол, 1-пентанол, 2-пентанол, 3-пентанол, 2-метил-1-бутанол, 3-метил-1-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 3-метил-2-бутанол и 2,2-диметил-1-пропанол.
[33] В качестве мономера можно использовать монофункциональный мономер, имеющий одну полимеризуемую группу или многофункциональный мономер, имеющий две или большее количество полимеризуемых групп. Можно смешивать и использовать два или большее количество мономеров.
[34] Примеры монофункционального мономера включают в себя (мет)акрилатные мономеры, такие как метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, n-бутил(мет)акрилат, втор-бутил(мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, n-пентил(мет)акрилат, изопентил(мет)акрилат, гексил(мет)акрилат, гептил(мет)акрилат, изоамил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, n-октил(мет)акрилат, изооктил(мет)акрилат, изодецил(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, 2-феноксиэтил(мет)акрилат, 3-феноксибензилакрилат, феноксидиэтиленгликоль(мет)акрилат, феноксиполиэтиленгликоль(мет)акрилат, нонилфеноксиполиэтиленгликоль(мет)акрилат, 4-трет-бутилциклогексанол(мет)акрилат, тетрагидрофурфурил(мет)акрилат, бензил(мет)акрилат, дициклопентенил(мет)акрилат, дициклопентенилоксиэтил(мет)акрилат, дициклопентанил(мет)акрилат, нонилфенолполиэтиленгликоль(мет)акрилат и изоборнил(мет)акрилат; содержащие карбоксильную группу мономеры, такие как (мет)акриловая кислота, димер (мет)акриловой кислоты, карбоксиэтил(мет)акрилат, карбоксипентил(мет)акрилат и ω-карбокси-поликапролактон(мет)акрилат; гетероциклические (мет)акрилаты, такие как N-акрилоилморфолин, N-винилпирролидон, N-винилкапролактам, N-акрилоилпиперидин, N- метакрилоилпиперидин, N-(мет)акрилоилпирролидин 3-(3-пиридинил)пропил(мет)акрилат и циклический триметилолпропанформальакрилат; малеимидные мономеры, такие как малеимид, N-циклогексилмалеимид и N-фенилмалеимид; амидные мономеры, такие как (мет)акриламид, N, N-диметил(мет)акриламид, N, N-диэтил(мет)акриламид, N-гексил(мет)акриламид, N-метил(мет)акриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N-бутил(мет)акриламид, N-метилол(мет)акриламид и N-метилолпропан(мет)акриламид; аминоалкильные (мет)акрилатные мономеры, такие как аминоэтил(мет)акрилат, аминопропил(мет)акрилат, N, N-диметиламиноэтил(мет)акрилат и трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат; и сукцинимидные мономеры, такие как N-(мет)акрилоилоксиметиэтиленсукцинимид, N-(мет)акрилоил-6-оксигексаметиленсукцинимид и N-(мет)акрилоил-8-оксиоктаметиленсукцинимид.
[35] Исходя из необходимости регулирования модуля Юнга покровной пленки, образуемой из смоляной композиции, 4-трет-бутилциклогексанол(мет)акрилат является предпочтительным, а изоборнил(мет)акрилат является более предпочтительным в качестве монофункционального мономера.
[36] Примеры многофункционального мономера включают в себя этиленгликольди(мет)акрилат, полиэтиленгликольди(мет)акрилат, полипропиленгликольди(мет)акрилат, неопентилгликольди(мет)акрилат, трипропиленгликольди(мет)акрилат, ди(мет)акрилат алкиленоксидного аддукта бисфенола А, тетраэтиленгликольди(мет)акрилат, неопентилгликольди(мет)акрилат гидроксипиваликовой кислоты, 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат, 1,9-нонандиолди(мет)акрилат, 1,12-додекандиолди(мет)акрилат, 1,14-тетрадекандиолди(мет)акрилат, 1,16-гексадкандиолди(мет)акрилат, 1,20-эйкозандиолди(мет)акрилат, изопентилдиолди(мет)акрилат, 3-этил-1,8-октандиолди(мет)акрилат, ди(мет)акрилат аддукта оксида этилена бисфенола А, триметилолпропантри(мет)акрилат, триметилолоктантри(мет)акрилат, триметилолпропанполиетокситри(мет)акрилат, триметиллолпропанполипрокситри(мет)акрилат, триметилолпропанполиетоксиполиполипропокситри(мет)акрилат, трис[(мет)акрилоилоксиэтил]изоцианурат, пентаэритритолтри(мет)акрилат, пентаэритротолполиэтокситетра(мет)акрилат, пентаэритротолполипропкситетра(мет)акрилат, пентаэритротолтетра(мет)акрилат, дитриметилолпропантетра(мет)акрилат, дипентаэритролтетра(мет)акрилат, дипентаэритролпента(мет)акрилат, дипентаэритролгекса(мет)акрилат и модифицированный капролактоном трис[(мет)акрилоилоксиэтил]изоцианурат.
[37] Исходя из необходимости образования покровной пленки, имеющей заданный модуль Юнга, трипропиленгликольди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат и триметилолпропантри(мет)акрилат могут быть использованы в качестве многофункционального мономера. Из них трипропиленгликольди(мет)акрилат является предпочтительным в качестве многофункционального мономера.
[38] Предпочтительно, чтобы упомянутая выше смоляная композиция содержала 18 мас.% или более и 50% или менее мономера в расчете на общее количество основной смолы, более предпочтительно, чтобы она содержала 20 мас.% или более и 46 мас.% или менее, еще более предпочтительно, чтобы она содержала 20 мас.% или более и 40 мас.% или менее, и особенно предпочтительно, чтобы она содержала 20 мас.% или более и 30 мас.% или менее. Содержание мономера в упомянутых выше пределах позволяет легко получать смоляную композицию с хорошим соотношением между способностью к нанесению и свойствами покровной пленки.
[39] Инициатор фотополимеризации может быть надлежащим образом выбран и использован из числа известных радикальных инициаторов фотополимеризации. Примеры инициатора фотополимеризации включают в себя 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, 1-(4-изопропилфенил)-2-гидрокси-2-метилпропан-1-он, оксид 2,4,4-триметилпентилфосфина, оксид 2,4,4-триметилбензоилдифенилфосфина, 2-метил-1-[4-(метилтиофенил)]-2-морфолинопропан-1-он (Omnirad 907, производимый IGM Resins), оксид 2,4,6-триметилбензоилдивенилфосфина (Omnirad TPO, производимый IGM Resins) и оксид бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфина (Omnirad 819, производимый IGM Resins).
[40] С учетом регулирования модуля Юнга вторичного слоя смолы смоляная композиция может также содержать олигоэпокси(мет)акрилат. В качестве олигоэпокси(мет)акрилата может быть использован олигомер, получаемый реагированием соединения, имеющего (мет)акрилоильную группу, с эпоксидной смолой, имеющей две или большее количество глицидильных групп.
[41] Кроме того, смоляная композиция может содержать связующий силан агент, фотокислотный генератор, выравнивающее вещество, противовспенивающее вещество, антиоксидант и т.п.
[42] Связующий силан агент не особенно ограничен при условии, что он не препятствует отверждению смоляной композиции. Примеры связующего силан агента включают в себя тетраметилсиликат, тетраэтилсиликат, меркаптопропилтриметоксисилан, винилтрихлорсилан, винилтриэтоксисилан, винилтрис(β-метокси-этокси)силан, β-(3,4-эпоксициклогексил)-этилтриметоксисилан, диметоксидиметилсилан, диэтоксидиметилсилан, 3-акрилоксипропилтриметоксисилан γ-глицидоксипропилтриметоксисилан, γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, γ-метакрилоксипропилтриметоксисилан, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметилдиметоксисилан, N-фенил-γ-аминопропилтриметоксисилан, γ-хлорпропилтриметоксисилан, γ-меркаптопропилметоксисилан, γ-аминопропилтриметоксисилан, бис-[3-(триэтоксисилил)пропил]тетрасульфид, бис-[3-триэтоксилил)пропил]дисульфид, тетрасульфид γ-триметоксисилилпропилдиметилтиокарбамила и тетрасульфид γ-триметоксисилилпропилбензотиазила.
[43] В качестве фотокислотного генератора можно использовать ониевую соль, имеющую структуру А+В-. Примеры фотокислотного генератора включают в себя сульфониевые соли, такие как UVACURE 1590 (производимая Daicel-Cytec), CPI-100P, 110P, (производимые San-Apro Ltd), и иодониевые соли, такие как Omnicat 250 (производимая IGM Regins), WPI-113 (производимая FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation), Rp-2074 (производимая Rhodia Japan Ltd.).
[44] Предпочтительно, чтобы модуль Юнга вторичного слоя 15 смолы составлял 1300 МПа или более при 23°С±2°С, более предпочтительно 1300 МПа или более и 2700 МПа или менее и еще более предпочтительно 1300 МПа или более и 2500 МПа или менее. При модуле Юнга вторичного слоя смолы, составляющем 1300 МПа или более, легко улучшать характеристику бокового давления оптического волокна, а при модуле Юнга 2700 МПа или менее можно обеспечивать надлежащую ударную вязкость вторичного слоя смолы, чтобы затруднять растрескивание или что-либо подобное вторичного слоя смолы.
[45] Исходя из необходимого остаточного напряжения температура (Tg) стеклования вторичного слоя смолы может быть 60°С или выше и 120°С или ниже, предпочтительно 65°С или выше и 115°С или ниже, более предпочтительно 70°С или выше и 110°С или ниже и еще более предпочтительно 75°С или выше и 100°С или ниже.
[46] Предпочтительно, чтобы степень усадки при отверждении в течение образования второго слоя смолы составляла от 2,0 до 8,0%, более предпочтительно от 2,0 до 7,5% и еще более предпочтительно от 2,5 до 7,0%. Предпочтительно, чтобы разность между степенью усадки при отверждении вторичного слоя смолы и степенью усадки при отверждении первичного слоя смолы находилась в пределах 3%. Способ определения степени усадки при отверждении особенно не ограничен и она может быть определена, например, следующим способом. Кольцо (с внутренним диаметром 1 см) из тефлона (зарегистрированный товарный знак) помещают на стеклянную пластинку, 1 мл смоляной композиции помещают в кольцо и смоляную композицию отверждают ультрафиолетовым излучением 4000 мДж/см2. После этого степень усадки при отверждении определяют на основании высоты поверхности смолы до и после отверждения. В частности, когда высота поверхности смолы перед отверждением составляет Т0 и высота поверхности смолы после отверждения составляет TD, степень усадки при отверждении вычисляют по следующей формуле:
Степень отверждения при усадке = (T0-TD)/T0×100.
[47] (Первичный слой смолы)
Чтобы исключить образование пустот в оптическом волокне, модуль Юнга первичного слоя 14 смолы должен быть 0,04 МПа или более и 1,0 МПа или менее при 23°С±2°С, и может быть 0,05 МПа или более и 0,9 МПа или менее, или 0,05 МПа или более и 0,8 МПа или менее.
[48] Первичный слой 14 смолы можно образовать отверждением смоляной композиции, включающей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент. То есть, первичный слой 14 смолы может включать в себя отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент. Предпочтительно, чтобы содержание олигоуретан(мет)акрилата в смоляной композиции составляло 35 мас.% или более и 90 мас.% или менее, более предпочтительно 50 мас.% или более и 85 мас.% или менее и еще более предпочтительно 60 мас.% или более и 80 мас.% или менее, в расчете на общее количество смоляной композиции.
[49] В качестве олигоуретан(мет)акрилата можно использовать олигомер, получаемый реагированием полиольного соединения, полиизоцианатного соединения, содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения и спирта.
[50] Модуль Юнга первичного слоя 14 смолы можно регулировать до заданных пределов в зависимости от соотношения компонентов в смеси содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения и спирта, используемой при синтезе олигоуретан(мет)акрилата. Долю спирта в смеси повышают, чтобы снизить долю олигомера, имеющего реакционноспособные (мет)акрилоильные группы на обоих концах, при этом легко снижается модуль Юнга. Кроме того, модуль Юнга первичного слоя 14 смолы можно регулировать до заданных пределов в зависимости от молекулярной массы полиольного соединения, используемого при синтезе олигоуретан(мет)акрилата. Предпочтительно, чтобы средняя молекулярная масса была от 1000 до 8000, более предпочтительно от 1200 до 6500 и еще более предпочтительно от 1500 до 6000.
[51] Олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент можно надлежащим образом выбирать из соединений, представленных в качестве примеров в упомянутой выше базовой смоле. Следует отметить, что смоляная композиция, из которой образуют первичный слой смолы, имеет состав, отличающийся от состава основной смолы, из которой образуют вторичный слой смолы.
Примеры
[52] Ниже результаты оценочного испытания согласно настоящему раскрытию будут показаны с использованием примеров и сравнительных примеров, а настоящее раскрытие будет описано более подробно. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами.
[53] [Смоляная композиция для вторичного слоя смолы]
(Олигомер)
В качестве олигомеров получали олигоуретанакрилат (UA) путем осуществления реагирования полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 600, 2,4-толилендиизоцианата, и гидроксиэтилакрилата, и олигоэпоксиакрилат (ЕА).
[54] (Мономер)
В качестве мономера были подготовлены изоборнилакрилат (торговое наименование IBXA, от Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), трипропиленгликольдиакрилат (торговое наименование TPGDA, от Daicel Ornex Co., Ltd.) и 2-феноксиэтилакрилат (торговое наименование “Light Acrylate PO-A”, от Kyoei Chemical Cp., Ltd.).
[55] (Инициатор фотополимеризации)
В качестве инициатора фотополимеризации получали 1-гидроксициклогексилфенилкетон и оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфида.
[56] (Частицы неорганического оксида)
В качестве частиц неорганического оксида были получены гидрофобные частицы кремнезема, диспергированные в метилэтилкетоне, имевшем метакрилоильные группы, при этом средний размер первичных частиц составлял от 10 до 15 нм.
[57] (Смоляная композиция)
Прежде всего получали основную смолу путем смешения упомянутых выше олигомера, мономера и инициатора фотополимеризации. Затем смешивали основную смолу и частицы кремнезема и после этого максимальное количество метилэтилкетона как дисперсионной среды удаляли при пониженном давлении, чтобы получить смоляную композицию для вторичного слоя смолы. Содержание метилэтилкетона, остававшегося в смоляной композиции, составляло 5 мас.% или менее.
[58] В таблице 1, таблице 2 и таблице 3 количество мономера представляет собой содержание в расчете на общее количество основной смолы, количество олигомера представляет собой содержание в расчете на общее количество мономера, олигомера и частиц кремнезема и количество частиц кремнезема представляет собой содержание в расчете на общее количество смоляной композиции.
[59] Изложенное ниже оценивание выполняли, используя для вторичного слоя смолы полученную смоляную композицию. Результаты показаны в таблицах 1-3.
[60] (Степень усадки при отверждении)
Тефлоновое кольцо (с внутренним диаметром 1 см) помещали на стеклянную пластинку, 1 мл смоляной композиции помещали в кольцо и смоляную композицию отверждали воздействием ультрафиолетового излучения 4000 мДж/см2. Степень усадки при отверждении определяли по высоте поверхности смолы до и после отверждения.
[61] [Смоляная композиция для первичного слоя смолы]
(Олигомер)
Получали олигоуретанакрилаты а1, а2 и а3 путем осуществления реагирования полипропиленгликоля с молекулярной массой 4000, изофорондиизоцианата, гидроксиэтилакрилата и метанола. Для олигоуретанакрилатов а1, а2 и а3 отношение количества олигомера, имевшего акрилоильные группы на обоих концах, и количество олигомера, имевшего акрилоильную группу на одном конце, регулировали путем изменения соотношения компонентов в смеси гидроксиэтилакрилата и метанола.
[62] (Смоляная композиция)
75 частей по массе олигоуретанакрилата а1, а2 или а3, 12 частей по массе нонилфеноксиполиэтиленгликольакрилата, 6 частей по массе N-винилкапролактама, 2 части по массе 1,6-гександиолдиакрилата, 1 часть по массе оксида 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина и 1 часть по массе 3-меркаптопропилтриметоскисилана смешивали, чтобы получить смоляную композицию для первичного слоя смолы.
[63] [Изготовление оптического волокна]
На внешней периферии стеклянного волокна диаметром 125 мкм, состоявшего из сердцевины и оболочки, формировали первичный слой смолы толщиной 35 мкм, используя смоляную композицию для первичного слоя смолы, и на внешней периферии его формировали вторичный слой смолы, используя смоляную композицию для вторичного слоя смолы, чтобы получать оптические волокна согласно примерам и сравнительным примерам. Линейная скорость была 1500 м/мин.
[64] (Модуль Юнга первичного слоя смолы)
Модуль Юнга первичного слоя смолы определяли по модулю растяжения (POM) при 23°С. Две части оптического волокна закрепляли в двух зажимных патронах, покровный слой смолы (первичный слой смолы и вторичный слой смолы) между двумя зажимными патронами удаляли и затем один зажимной патрон фиксировали, а другой зажимной патрон медленно перемещали в направлении от фиксированного зажимного патрона. При условии обозначения длины участка оптического волокна, заключенного для перемещения между зажимными патронами, как L, величины перемещения зажимного патрона как Z, внешнего диаметра первичного слоя смолы как Dp, коэффициента Пуассона первичного слоя смолы как n и нагрузки при перемещении зажимного патрона как W модуль Юнга первичного смоляного слоя получали по следующей формуле:
Модуль Юнга (МПа)=((1+n)W/πLZ)×ln(Dp/Df).
[65] (Модуль Юнга вторичного слоя смолы)
Модуль Юнга вторичного слоя смолы определяли по 2,5%-ному значения секанса, используя трубчатый покровный слой смолы (длиной 50 мм или более), извлекая стеклянное волокно из оптического волокна, чтобы выполнить испытание на растяжение (расстояние между маркированными линиями составляло 25 мм) в окружающей среде при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±10%.
[66] (Температура стеклования вторичного слоя смолы)
Для определения температуры стеклования вторичного слоя смолы измеряли динамическую вязкоупругость покровного слоя смолы, используя трубчатый покровный слой смолы, полученный путем извлечения стеклянного волокна из оптического волокна, и используя тестовый прибор RSA 3 от TA Instruments, Inc., в режиме растяжения (расстояние между маркированными линиями составляло 10 мм), при частоте 11 Гц, скорости нагрева 5°С/мин и в диапазоне температур от 30 до 150°С. Пиковая предельная температура измеренного tg δ была определена как температура (Tg) стеклования вторичного слоя смолы.
[67] (Наблюдение пустот)
Оптическое волокно длиной 10 м выдерживали при 85°С и влажности 85% в течение 120 дней и затем оставляли при -40°С на 16 часов, а наличие или отсутствие пустот на диаметре 10 мкм и более наблюдали при использовании микроскопа. Случай, когда число пустот на 1 м оптического волокна было меньше чем 1, оценивали как А, случай, когда число пустот было от 1 до 2, оценивали как В и случай, когда число пустот превышало 2, оценивали как С. Результаты показаны в таблицах 1-3.
[68] [Таблица 1]
| Пример | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Первичный слой смолы | |||||||
| Олигомер | а2 | а2 | а2 | а2 | а2 | а2 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | |
| Вторичный слой смолы | |||||||
| Олигомер (мас.%) | UA | 47,5 | 45,5 | 41,0 | 35,0 | 30,0 | 20,0 |
| EA | 14,3 | - | 12,3 | 10,5 | 9,0 | - | |
| Мономер (мас.%) | 33,3 | 45,5 | 28,7 | 24,5 | 21,0 | 20,0 | |
| Частицы кремнезема (мас.%) | 5 | 5 | 18 | 30 | 40 | 80 | |
| Средний размер частиц кремнезема (нм) | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | |
| Степень усадки при отверждении (%) | 7,0 | 7,5 | 6,5 | 6,0 | 4,4 | 2,0 | |
| Tg (°C) | 80 | 90 | 80 | 80 | 80 | 85 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 1300 | 1350 | 1600 | 1900 | 2300 | 2700 | |
| Образование пустот | А | А | А | А | А | А |
[69] [Таблица 2]
| Пример | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| Первичный слой смолы | |||||||
| Олигомер | а1 | а3 | а1 | а3 | а1 | а3 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 0,05 | 0,8 | 0,05 | 0,8 | 0,05 | 0,8 | |
| Вторичный слой смолы | |||||||
| Олигомер (мас.%) | UA | 47,5 | 47,5 | 35,0 | 35,0 | 20,0 | 20,0 |
| EA | 14,3 | 14,3 | 10,5 | 10,5 | - | - | |
| Мономер (мас.%) | 33,3 | 33,3 | 24,5 | 24,5 | 20,0 | 20,0 | |
| Частицы кремнезема (мас.%) | 5 | 5 | 30 | 30 | 60 | 60 | |
| Средний размер частиц кремнезема (нм) | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | 10-15 | |
| Степень усадки при отверждении (%) | 7,0 | 7,0 | 6,0 | 6,0 | 4,4 | 2,0 | |
| Tg (°C) | 80 | 80 | 80 | 80 | 85 | 85 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 1300 | 1300 | 1900 | 1900 | 2700 | 2700 | |
| Образование пустот | А | А | А | А | А | А |
[70] [Таблица 3]
| Сравнительный пример | 1 | 2 | 3 | |
| Первичный слой смолы | ||||
| Олигомер | а2 | а2 | а2 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | |
| Вторичный слой смолы | ||||
| Олигомер (мас.%) | UA | 60,0 | 30,0 | 17,5 |
| EA | 5,0 | 33,0 | - | |
| Мономер (мас.%) | 35,0 | 35,5 | 17,5 | |
| Частицы кремнезема (мас.%) | - | - | 65 | |
| Средний размер частиц кремнезема (нм) | - | - | 10-15 | |
| Степень усадки при отверждении (%) | 8,6 | 10,0 | ⃰ | |
| Tg (°C) | 65 | 115 | 85 | |
| Модуль Юнга (МПа) | 1100 | 1600 | 2750 | |
| Образование пустот | В | С | ⃰ |
⃰: Отвержденный продукт растрескался, так что оценивание не состоялось.
Перечень позиций
[71] 10: оптическое волокно, 11: сердцевина, 12: оболочка, 13: стеклянное волокно, 14: первичный слой смолы, 15: вторичный слой смолы, 16: покровный слой смолы.
1. Оптическое волокно, содержащее стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку; первичный слой смолы, находящийся в контакте со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно; и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы,
в котором модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,04 МПа или более и 1,0 МПа или менее при 23°С±2°С и
в котором вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации; и гидрофобные частицы неорганического оксида, при этом указанные частицы неорганического оксида представляют собой диоксид кремния, а содержание указанных частиц неорганического оксида составляет 5 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции.
2. Оптическое волокно по п. 1, в котором средний размер первичных частиц неорганического оксида составляет 500 нм или менее.
3. Оптическое волокно по п. 1, в котором модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет 1300 МПа или более и 2700 МПа или менее при 23°С±2 °С.
4. Оптическое волокно по п. 1, в котором температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.
5. Оптическое волокно по п. 1, в котором смоляная композиция содержит 18 мас.% или более и 50 мас.% или менее мономера в расчете на общее количество основной смолы.
