Смоляная композиция и оптическое волокно
Настоящее изобретение относится к оптическому волокну. Оптическое волокно содержит стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку. Первичный слой смолы контактирует со стеклянным волокном и покрывает стеклянное волокно. Вторичный слой смолы покрывает первичный слой смолы. Вторичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции. Смоляная композиция содержит основную смолу и гидрофобизированный сферический неорганический оксид. Основная смола включает олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации. Неорганический оксид диспергирован в смоляной композиции и содержание неорганического оксида составляет от 1 до 60 мас.% общего количества смоляной композиции. Модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет от 1300 до 2600 МПа при 23°С. Технический результат – создание оптического волокна, имеющего хорошие характеристики бокового давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 13 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[01] Настоящее изобретение относится к смоляной композиции и оптическому волокну.
По этой заявке испрашивается приоритет заявки № 2017-236688 на патент Японии, поданной 11 декабря 2017 года, все содержание которой включено в эту заявку путем ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[02] Обычно оптическое волокно имеет покровный слой смолы для защиты стеклянного волокна, которое представляет собой оптическую передающую среду. Необходимо, чтобы оптическое волокно имело хорошие характеристики бокового давления для уменьшения возрастания потерь на прохождение, возникающего при микроизгибе, когда к оптическому волокну прикладывается боковое давление.
[03] Например, в патентной литературе 1 рассмотрено улучшение характеристик бокового давления оптического волокна путем образования слоя смолы при использовании отверждаемой ультрафиолетовым излучением смоляной композиции, содержащей наполнитель, полученный из синтетического диоксида кремния.
Перечень ссылок
Патентная литература
[04] [Патентная литература 1] JP 2014-219550 A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[05] Смоляная композиция согласно одному аспекту настоящего изобретения содержит основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации; и гидрофобизированный сферический неорганический оксид, при этом неорганический оксид диспергирован в смоляной композиции и содержание неорганического оксида составляет от 1 до 60 мас.% общего количества смоляной композиции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[06] На фиг. 1 представлено схематичное поперечное сечение приведенного для примера оптического волокна согласно настоящему варианту осуществления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[07] [Проблема, решаемая настоящим раскрытием]
В случае смоляной композиции, включающей наполнитель, осаждение наполнителя может снижать стабильность при хранении смоляной композиции, а наполнитель агрегирует, что предотвращает образование гладкого слоя смолы и поэтому часть слоя смолы может отслаиваться.
[08] Задача настоящего раскрытия заключается в создании смоляной композиции, имеющей высокую стабильность при хранении и обеспечивающей возможность образования гладкого слоя смолы и получения оптического волокна, имеющего хорошие характеристики бокового давления, и в создании оптического волокна, имеющего хорошие характеристики бокового давления.
[09] [Положительные эффекты настоящего раскрытия]
В соответствии с настоящим раскрытием можно получать смоляную композицию, имеющую высокую стабильность при хранении и обеспечивающую возможность образования гладкого слоя смолы и изготовления оптического волокна, имеющего хорошие характеристики бокового давления, и можно создавать оптическое волокно, имеющее хорошие характеристики бокового давления.
[10] [Описание варианта осуществления настоящего изобретения]
Прежде всего, будут перечислены составные части варианта осуществления настоящего изобретения. Смоляная композиция согласно одному аспекту настоящего изобретения содержит основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобизованный сферический неорганический оксид, при этом неорганический оксид диспергирован в смоляной композиции и содержание неорганического оксида составляет от 1 до 60 мас.% общего количества смоляной композиции.
[11] Упомянутый выше неорганический оксид, содержащийся в определенных пределах, обеспечивает смоляной композиции высокую стабильность при хранении, позволяющую образовывать гладкий слой смолы. Кроме того, оптическое волокно, имеющее хорошие характеристики бокового давления, может быть получено при использовании смоляной композиции согласно настоящему варианту осуществления в качестве отверждаемой ультрафиолетовым излучением смоляной композиции для покрытия оптического волокна.
[12] Упомянутый выше неорганический оксид может быть по меньшей мере одним, выбираемым из группы, состоящей из диоксида кремния, диоксида циркония, оксида алюминия, оксида магния, оксида титана, оксида олова и оксида цинка, поскольку они имеют высокую степень дисперсности в смоляной композиции и могут способствовать образованию без труда гладкого слоя смолы.
[13] Исходя из образования слоя смолы, имеющего высокий модуль Юнга, средний диаметр первичных частиц неорганического оксида может быть 200 нм или менее.
[14] Оптическое волокно согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку, первичный слой смолы, контактирующий со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно, и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы, и при этом вторичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции. Применением смоляной композиции согласно настоящему варианту осуществления для вторичного слоя смолы можно улучшить характеристики бокового давления оптического волокна.
[15] [Подробности варианта осуществления настоящего изобретения]
Конкретные примеры смоляной композиции и оптического волокна согласно вариантам осуществления настоящего изобретения будут описаны с обращением к чертежу в случае необходимости. Настоящее изобретение не ограничено этим иллюстративным материалом, а выражается формулой изобретения и предполагается включающим смысловые эквиваленты к формуле изобретения и все модификации в пределах патентного притязания. В нижеследующем описании одинаковые позиции приводятся для одних и тех же элементов при описании чертежа, а излишние пояснения опускаются.
[16] <Смоляная композиция>
Смоляная композиция согласно настоящему варианту осуществления включает в себя основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобизованный сферический неорганический оксид.
[17] (Мет)акрилат означает акрилат или метакрилат, соответствующий ему. То же самое применимо к (мет)акриловой кислоте.
[18] (Неорганический оксид)
Неорганический оксид согласно настоящему варианту осуществления представляет собой сферическую частицу, подвергнутую гидрофобной обработке. Неорганический оксид может быть оксидом металла. Гидрофобная обработка согласно настоящему варианту осуществления представляет собой подачу гидрофобной группы на поверхность неорганического оксида. Неорганический оксид, имеющий введенную гидрофобную группу, обладает высокой степенью дисперсности в смоляной композиции. Гидрофобная группа может быть реакционноспособной (реактивной) группой, такой как (мет)акрилоильная группа, или нереакционноспособной группой, такой как углеводородная группа. В случае неорганического оксида, имеющего реакционноспособную группу, нетрудно образовать слой смолы, имеющий высокий модуль Юнга.
[19] Неорганический оксид согласно настоящему варианту осуществления диспергируют в дисперсионной среде. Использование неорганического оксида, диспергированного в дисперсионной среде, обеспечивает однородную дисперсию неорганического оксида в смоляной композиции и к тому же повышает стабильность при хранении смоляной композиции. Дисперсионная среда особенно не ограничена при условии, что отверждение смоляной композиции не будет затрудненным. Дисперсионная среда может быть реакционноспособной или нереакционноспособной. В качестве реакционноспособной дисперсионной среды можно использовать мономер, такой как (мет)акрилоильное соединение и эпоксидное соединение. 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 неорганического оксида, диспергированного в дисперсионной среде, и удаления части дисперсионной среды. Неорганический оксид, диспергированный в нереакционноспособной дисперсионной среде, легче снижает усадку при отверждении смоляной композиции по сравнению с неорганическим оксидом, диспергированным в реакционноспособной дисперсионной среде. Когда дисперсионную среду, содержащую неорганический оксид, наблюдают под оптическим микроскопом (приблизительно со 100-кратным увеличением) и частицы не обнаруживают, неорганический оксид считают диспергированным в качестве первичной частицы.
[20] 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, представленные для примера мономерами, описанными ниже.
[21] Предпочтительно, чтобы упомянутый выше неорганический оксид был по меньшей мере одним, выбираемым из группы, состоящей из диоксида кремния (кремнезема), диоксида циркония (циркониевого ангидрида), оксида алюминия (глинозема), оксида магния (магнезии), оксида титана (монооксида титана), оксида олова и оксида цинка, поскольку они обладают высокой степенью дисперсности в смоляной композиции и без труда образуют гладкий слой смолы. Согласно настоящему варианту осуществления с учетом низкой цены, простой обработки поверхности, проницаемости для ультрафиолетового излучения, легкости получения слоя смолы с надлежащей твердостью и т.п. более предпочтительно использовать диоксид кремния после обработки поверхности его в качестве неорганического оксида.
[22] Исходя из повышения модуля Юнга слоя смолы предпочтительно, чтобы средний диаметр первичных частиц неорганического оксида был 200 нм или менее, более предпочтительно от 10 до 200 нм и еще более предпочтительно от 10 до 150 нм. Средний диаметр первичных частиц может быть измерен, например, при анализе изображений электронного микроскопа и использовании способа рассеяния света. Дисперсионная среда, в которой первичная частица неорганического оксида диспергирована, выглядит прозрачной, когда диаметр первичной частицы является небольшим. Когда диаметр первичной частицы является относительно большим (40 нм или более), дисперсионная среда, в которой первичная частица диспергирована, выглядит дымчатой. Однако осадок не наблюдается.
[23] Содержание неорганического оксида составляет от 1 до 60 мас.%, предпочтительно от 7 до 50 мас.%, более предпочтительно от 9 до 40 мас.% и еще более предпочтительно от 10 до 40 мас.% общего количества смоляной композиции. Содержание неорганического оксида 1 мас.% или более позволяет без труда формировать слой смолы, имеющий хорошие характеристики бокового давления. Когда содержание неорганического оксида составляет 60 мас.% или менее, смоляная композиция имеет высокую стабильность при хранении и можно формировать прочный слой смолы.
[24] (Основная смола)
Основная смола согласно настоящему варианту осуществления содержит олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации.
[25] В качестве олигоуретан(мет)акрилата можно использовать олигомер, полученный реагированием полиольного соединения, полиизоцианатного соединения и содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения.
[26] Примеры полиольного соединения включают в себя политетраметиленгликоль, полипропиленгликоль и диол присоединения бисфенола А-оксида этилена. 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.
[27] 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. С учетом легкого доступа или характеристики катализатора предпочтительно использовать дилаурат дибутилолова или диацетат дибутилолова в качестве катализатора.
[28] 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.
[29] 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.
[30] 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-феноксибензил(мет)акрилат, феноксидиэтиленгликольацетат, феноксиполиэтиленгликоль(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, нонилфеноксиполиэтиленгликоль(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 мономеры, такие как N-(мет)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; и 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.
[31] 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 и 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.
[32] Инициатор фотополимеризации может быть надлежащим образом выбран из числа известных радикальных инициаторов фотополимеризации и использован. Примеры инициатора фотополимеризации включают в себя 1-гидроксициклогексилфенилкетон, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, 1-(4-изопропилфенил)-2-гидрокси-2-метилпропан-1-он, бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4,4-триметилпентилфосфиноксид, 2-метил-1-[4-(метилтиофенил)]-2-морфолинопропан-1-он (фирменное наименование Omnirad 907, производимый IGM Resins), 2,4,6-триметилбензоилдивенилфосфиноксид (Omnirad TPO, производимый IGM Resins) и бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид (Omnirad 819, производимый IGM Resins).
[33] Кроме того, смоляная композиция может содержать связующий силан агент, фотокислотный генератор, выравнивающее вещество, противовспенивающее вещество и антиоксидант.
[34] Связующий силан агент особенно не ограничен при условии, что он не мешает 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.
[35] В качестве кислотного генератора можно использовать ониевую соль, имеющую структуру А+В-. Примеры фотокислотного генератора включают в себя сульфониевые соли, такие как UVACURE 1590 (производимые Daicel-Cytec), CPI-100P, 110P (San-Apro Ltd), и иодониевые соли, такие как Omnicat 250 (производимые IGM Regins), WPI-113 (производимые FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation), Rp-2074 (производимые Rhodia Japan Ltd.).
[36] <Оптическое волокно>
На фиг. 1 представлено в качестве примера схематичное поперечное сечение 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.
[37] Оболочка 12 окружает сердцевину 11. Сердцевина 11 и оболочка 12 включают в себя в основном стекло, такое как кварцевое стекло, при этом для сердцевины 11 можно использовать, например, диоксид кремния с добавкой германия, а для оболочки 12 можно использовать чистый диоксид кремния или диоксид кремния с добавкой фтора.
[38] Например, что касается фиг. 1, то внешний диаметр (D2) стеклянного волокна 13 составляет около 125 мкм, а диаметр (D1) сердцевины 11, являющейся частью стеклянного волокна 13, составляет около 7-15 мкм.
[39] Толщина покровного слоя 16 смолы обычно составляет около 60-70 мкм. Толщина каждого первичного слоя 14 смолы и вторичного слоя 15 смолы может быть около 10-50 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 около 245-265 мкм.
[40] Смоляная композиция согласно настоящему варианту осуществления может быть нанесена на вторичный слой смолы. Вторичный слой смолы может быть образован отверждением смоляной композиции, включающей упомянутую выше основную смолу и неорганический оксид. В соответствии с этим характеристики бокового давления оптического волокна могут быть улучшены.
[41] Предпочтительно, чтобы модуль Юнга вторичного слоя смолы составлял 1300 МПа или более при 23 °С, более предпочтительно от 1300 до 2600 МПа и еще более предпочтительно от 1300 до 2500 МПа. При модуле Юнга вторичного слоя смолы 1300 МПа или более нетрудно улучшить характеристики бокового давления, а при модуле Юнга 2600 МПа или менее с трудом возникает растрескивание или что-либо подобное вторичного слоя смолы в результате придания надлежащей жесткости вторичному слою смолы.
[42] Неорганический оксид, диспергированный в дисперсионной среде, остается диспергированным в слое смолы даже после отверждения слоя смолы. При использовании реакционноспособной дисперсионной среды неорганический оксид примешивают вместе с дисперсионной средой к слою смолы и включают в слой смолы с сохранением дисперсионного состояния. При использовании нереакционноспособной дисперсионной среды по меньшей мере часть дисперсионной среды испаряется и исчезает из смоляной композиции. Однако неорганический оксид остается в смоляной композиции с сохранением дисперсионного состояния и также присутствует в отвержденном впоследствии слое смолы с сохранением дисперсионного состояния. Исследование с помощью электронного микроскопа показало, что первичная частица неорганического оксида, присутствующая в слое смолы, является диспергированной.
[43] Первичный слой 14 смолы может быть образован отверждением смоляной композиции, включающей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент. Способы из предшествующего уровня техники могут быть использованы для получения смоляной композиции для первичного слоя смолы. Олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент могут быть надлежащим образом выбраны из соединений, представленных в качестве примера выше. Смоляная композиция, из которой состоит первичный слой смолы, имеет состав, отличающийся от состава основной смолы, образующей вторичный слой смолы.
Примеры
[44] Ниже результаты оценочного испытания согласно настоящему изобретению будут показаны с использованием примеров и сравнительных примеров, а настоящее изобретение будет описано более подробно. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами.
[45] (Основная смола)
50 частей по массе олигоуретанакрилата, полученного реагированием полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 1000, 2,4-толилендиизоцианата и гидроксиэтилакрилата, 28 частей по массе эпоксиакрилата, 20 частей по массе изоборнилакрилата и 2 частей по массе 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксида смешивали для получения основной смолы.
[46] [Получение смоляной композиции]
(Пример 1)
В качестве неорганического оксида использовали гидрофобные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 100-200 нм), диспергированные в 1,6-гександиолдиакрилате (HDDA) и имевшие реакционноспособную группу (метакрилоильную группу). Смоляную композицию получали смешением частиц диоксида кремния с основной смолой так, чтобы содержание частиц диоксида кремния в смоляной композиции составляло 30 мас.%.
[47] (Пример 2)
В качестве неорганического оксида использовали гидрофобные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 70-100 нм), диспергированные в метилэтилкетоне (MEK) и имевшие реакционноспособную группу. После смешения основной смолы и частиц диоксида кремния, большую часть метилэтилкетона удаляли при пониженном давлении, чтобы получить смоляную композицию с содержанием 30 мас.% частиц диоксида кремния в смоляной композиции. Содержание метилэтилкетона в смоляной композиции было 1 мас.% или менее.
[48] (Пример 3)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в примере 2, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали гидрофобные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 40-60 нм), диспергированные в метилэтилкетоне и имевшие реакционноспособную группу.
[49] (Пример 4)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в примере 2, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали гидрофобные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 10-15 нм), диспергированные в метилэтилкетоне и имевшие реакционноспособную группу.
[50] (Пример 5)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в примере 2, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали гидрофобные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 10-15 нм), диспергированные в метилэтилкетоне и имевшие нереакционноспособную группу (нереактивную).
[51] (Пример 6)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в примере 4, за исключением того, что частицы диоксида кремния смешивали с основной смолой так, чтобы содержание частиц силицида кремния в смоляной композицией составляло 1 мас.%.
[52] (Сравнительный пример 1)
Порошковидные (аморфные) гидрофильные частицы диоксида кремния (ультрадисперсный порошок синтетического кварцевого стекла со средним диаметром первичных частиц 500 нм) использовали в качестве неорганического оксида и смешивали с основной смолой, чтобы получить смоляную композицию с содержанием частиц диоксида кремния в смоляной композиции 10 мас.%.
[53] (Сравнительный пример 2)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в сравнительном примере 1, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали порошковидные (сферические) гидрофобные частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 110 нм), не имевшие реакционноспособной группы. Эти частицы диоксида кремния представляли собой агрегаты из множества первичных частиц.
[54] (Сравнительный пример 3)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в сравнительном примере 1, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали порошковидные (сферические) гидрофобные частицы (средний диаметр первичных частиц 300 нм), не имевшие реакционноспособной группы. Эти частицы диоксида кремния представляли собой агрегаты из множества первичных частиц.
[55] (Сравнительный пример 4)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в сравнительном примере 1, за исключением того, что в качестве неорганического оксида использовали гидрофильные сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр первичных частиц 10-15 нм), диспергированные в метаноле (MeOH). Полученная смоляная композиция была сильно вязкой и мутной и не могла быть оценена.
[56] (Сравнительный пример 5)
Смоляную композицию получали таким же образом, как в примере 4, за исключением того, что частицы диоксида кремния смешивали с основной смолой так, чтобы содержание частиц диоксида кремния в смоляной композиции составляло 0,5 мас.%.
[57] (Сравнительный пример 6)
Смоляную композицию получали таким же образом, как примере 4, за исключением того, что частицы диоксида кремния смешивали с основной смолой так, чтобы содержание частиц диоксида кремния составляло 61 мас.%.
[58] (Сравнительный пример 7)
Основную смолу использовали в качестве смоляной композиции.
[59] Последующее оценивание проводили с использованием смоляных композиций, полученных согласно примерам и сравнительным примерам. Результаты показаны в таблицах 1 и 2.
[60] (Вторичные частицы в смоляной композиции)
Когда с помощью оптического микроскопа (со 100-кратным увеличением) наблюдали смоляную композицию и частицы, то оценивали вторичные частицы (агрегированные первичные частицы).
[61] (Стабильность смоляной композиции)
Каждую из смоляных композиций, полученных согласно примерам и сравнительным примерам, перемешивали во время нагрева при 45 °С в течение 30 мин и затем выдерживали при комнатной температуре в течение 1 ч и внешний вид контролировали визуально.
[62] [Получение смоляной пленки]
Каждую из смоляных композиций, полученных согласно примерам и сравнительным примерам, наносили на полиэтилентерефталат (PET), используя установку для нанесения покрытий центрифугированием и затем отверждали, используя безэлектродную ультрафиолетовую лампу «VPS 600 (D bulb)”, изготавливаемую Heraeus, в режиме 1000±100 мДж/см2 (Н·м/см2), чтобы образовать слой смолы, имевший толщину 200±20 мкм на пленке из полиэтилентерефталата. Слой смолы отслаивали от пленки из полиэтилентерефталата, чтобы получить смоляную пленку.
[63] (Состояние поверхности слоя смолы)
Состояние поверхности образованного слоя смолы наблюдали визуально. В таблицах 1 и 2 «Агрегат» означает, что наблюдались агрегаты (мелкие точки), которые считаются полученными из неорганического оксида. «Трещина» означает, что наблюдались трещины. «Гладкий» означает, что ни агрегаты, ни трещины не наблюдались, а наблюдалась гладкая поверхность.
[64] (Модуль Юнга)
Смоляную пленку штамповали в гантельную форму в соответствии с промышленным стандартом Японии K 7127 (раздел 5) и растягивали при 23±2 °С и относительной влажности 50±10%, используя прибор для испытания на растяжение, при скорости растяжения 1 мм/мин и измерительной базе 25 мм и получали кривую напряжение-деформация. Модуль Юнга определяли в соответствии с 2,5%-ной секущей линией.
[65] [Получение оптического волокна]
Смоляную композицию А1 получали смешением 75 частей по массе олигоуретанакрилата, полученного реагированием полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 2000, 2,4-толилендиизоцианата и гидроксиэтилакрилата; 12 частей по массе модифицированного оксидом этилена акрилата нонилфенола; 6 частей по массе N-винилкапролактама; 2 частей по массе оксида 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина (фирменное наименование Omnirad TPO); и 1 части по массе 3-меркаптопропилтриметилоксисилана (MPTS).
[66] Первичный слой смолы, имевший толщину 35 мкм, формировали на внешней периферии стеклянного волокна, имевшего диаметр 125 мкм и состоявшего из сердцевины и оболочки, используя смоляную композицию А1, при этом каждую смоляную композицию, полученную согласно примерам или сравнительным примерам, также наносили на внешнюю периферию первичного слоя смолы для образования вторичного слоя смолы, имевшего толщину 25 мкм, и получали оптическое волокно, имевшее диаметр 245 мкм. Устанавливали линейную скорость 1500 м/мин.
[67] (Характеристики бокового давления)
Потери на прохождение света, имевшего длину волны 1550 нм, измеряли способом оптической временной рефлектометрии (OTDR), когда один слой оптического волокна 10 был намотан на катушку, имевшую диаметр 280 мм, а поверхность слоя была покрыта стеклянной бумагой. Кроме того, потери на прохождение света, имевшего длину волны 1550 нм, измеряли способом оптической временной рефлектометрии, когда один слой оптического волокна 10 был намотан на катушку, имевшую диаметр 280 мм, без стеклянной бумаги. Получали разность измеренных потерь на прохождение и характеристики бокового давления считали хорошими, когда разность потерь на прохождение была 0,6 дБ/км или менее, и характеристики бокового давления считали плохими, когда разность потерь на прохождение превышала 0,6 дБ/км. В сравнительном примере 6 образование трещин в слое смолы происходило при наматывании оптического волокна на катушку и характеристики бокового давления не могли быть оценены.
[68] [Таблица 1]
| Пример | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Дисперсная среда | HDDA | MEK | MEK | MEK | MEK | MEK |
| Состояние поверхности | Гидрофобное (реактивное) | Гидрофобное (реактивное) | Гидрофобное (реактивное) | Гидрофобное (реактивное) | Гидрофобное (нереактивное) | Гидрофобное (реактивное) |
| Форма | Сферическая | Сферическая | Сферическая | Сферическая | Сферическая | Сферическая |
| Средний диаметр первичных частиц (нм) | 100-200 | 70-100 | 40-60 | 10-15 | 10-15 | 10-15 |
| Содержание диоксида кремния (%) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 1 |
| Вторичные частицы | Отсутствуют | Отсутствуют | Отсутствуют | Отсутствуют | Отсутствуют | Отсутствуют |
| Стабильность смоляной композиции | Однородная | Однородная | Однородная | Однородная | Однородная | Однородная |
| Состояние поверхности слоя смолы | Гладкая | Гладкая | Гладкая | Гладкая | Гладкая | Гладкая |
| Модуль Юнга (МПа) | 1500 | 1750 | 1800 | 1950 | 1700 | 1300 |
| Характеристики бокового давления | Хорошие | Хорошие | Хорошие | Хорошие | Хорошие | Хорошие |
[69] [Таблица 2]
| Сравнительный пример | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Дисперсная среда | - | - | - | MeOH | MEK | MEK | - |
| Состояние поверхности | Гидрофильная | Гидрофобная (нереактивная) | Гидрофобная (нереактивная) | Гидрофильная | Гидрофобная (реактивная) | Гидрофобная (реактивная) | - |
| Форма | Аморфная | Сферическая | Сферическая | Сферическая | Сферическая | Сферическая | |
| Средний диаметр первичных частиц (нм) | 500 | 110 | 300 | 100 | 10-15 | 10-15 | - |
| Содержание диоксида кремния (мас.%) | 10 | 10 | 10 | 10 | 0,5 | 61 | - |
| Вторичные частицы | Имеются | Имеются | Имеются | Отсутствуют | Отсутствуют | Отсутствуют | |
| Стабильность смоляной композиции | Осадок | Осадок | Осадок | Осадок | Однородная | Однородная | Однородная |
| Состояние поверхности слоя смолы | Агрегат | Агрегат | Агрегат | - | Гладкая | Трещина | Гладкая |
| Модуль Юнга (МПа) | 1100 | 1150 | 1170 | - | 1150 | 2750 | 1100 |
| Характеристики бокового давления | Плохие | Плохие | Плохие | - | Плохие | - | Плохие |
[70] Можно утверждать, что смоляные композиции в примерах имеют хорошую стабильность при хранении и могут использоваться для образования гладкого слоя смолы и могут использоваться для получения оптического волокна, имеющего хорошие характеристики бокового давления.
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, контактирующий со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно; и
вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы;
в котором вторичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции, при этом указанная смоляная композиция содержит:
основную смолу, включающую олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации; и
гидрофобизированный сферический неорганический оксид,
при этом неорганический оксид диспергирован в смоляной композиции и содержание неорганического оксида составляет от 1 до 60 мас.% общего количества смоляной композиции, при этом модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет от 1300 до 2600 МПа при 23°С.
2. Оптическое волокно по п. 1, в котором неорганический оксид представляет собой по меньшей мере один выбираемый из группы, состоящей из диоксида кремния, диоксида циркония, оксида алюминия, оксида магния, оксида титана, оксида олова и оксида цинка.
3. Оптическое волокно по п. 1 или 2, в котором средний диаметр первичных частиц неорганического оксида составляет 200 нм или менее.
