ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО Российский патент 2022 года по МПК C03C25/1065 C03C25/47 C03C25/326 C03C25/105 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] Настоящее раскрытие относится к оптическому волокну.

По этой заявке испрашивается приоритет заявки № 2018-155181 на патент Японии, поданной 22 августа 2018 года, и эта заявка включает в себя все содержимое, описанное в упомянутой заявке на патент Японии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Оптические волокна обычно имеют покровный слой смолы для защиты стеклянного волокна, которое представляет собой оптическую среду передачи данных, а покровный слой смолы включает в себя первичный слой смолы и вторичный слой смолы. Для уменьшения возрастания потерь на прохождение, наводимых микроизгибом, создаваемым, когда боковое давление прикладывается к оптическому волокну, необходимо, чтобы оптическое волокно имело хорошие характеристики при боковом давлении.

[03] Например, в патентной литературе 1 исследуется снижение потерь на изгибах оптического волокна при повышении модуля Юнга вторичного слоя смолы (второго покрытия). В патентной литературе 2 раскрыто, что для ограничения остаточного напряжения в покровном слое смолы, являющегося причиной потерь на прохождение оптического волокна, температуру стеклования вторичного слоя смолы снижают, используя смоляную композицию, содержащую специфический уретан(мет)акрилат.

Перечень источников

Патентная литература

[04] [Патентная литература 1] JP 2009-510520 A.

[Патентная литература 2] JP 2003-277453 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 вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, состоящую из олигоуретан(мет)акрилата, мономера и инициатора фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида, содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[06] На фиг. 1 представлен разрез оптического волокна, показанного для примера, согласно настоящему варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[07] [Проблема, решаемая настоящим раскрытием]

Для улучшения характеристик при боковом давлении необходимо повышать модуль Юнга вторичного слоя смолы, но при этом температура стеклования вторичного слоя смолы становится высокой. В результате этого остаточное напряжение, прикладываемое к первичному слою смолы, возрастает и пустоты легко образуются в оптическом волокне. Поэтому вторичный слой смолы необходим для снижения образования пустот в оптическом волокне и в то же время поддержание модуля Юнга необходимо для улучшения характеристик при боковом давлении.

[08] Задача настоящего раскрытия заключается в создании оптического волокна, в котором образование пустот снижается, а его характеристики при боковом давлении являются очень хорошими.

[09] [Положительный эффект настоящего раскрытия]

Согласно настоящему раскрытию может быть получено оптическое волокно, в котором образование пустот снижено, а его характеристики при боковом давлении являются очень хорошими.

[10] [Описание вариантов осуществления настоящего раскрытия]

Прежде всего содержимое варианта осуществления настоящего раскрытия будет описано путем приведения его. 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 вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, состоящую из олигоуретан(мет)акрилата, мономера и инициатора фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида, содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.

[11] Оптическое волокно согласно аспекту настоящего раскрытия представляет собой оптическое волокно, содержащее стеклянное волокно, содержащее сердцевину и оболочку, первичный слой смолы, находящийся в контакте с упомянутым выше стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно, и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы, при этом вторичный слой смолы содержит частицы неорганического оксида, содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество вторичного слоя смолы, а температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.

[12] При использовании смоляной композиции, содержащей частицы неорганического оксида в определенном диапазоне относительного содержания, можно формировать вторичный слой смолы, имеющий высокий модуль Юнга, и в то же время удерживать температуру стеклования в определенных пределах. Тем самым образование пустот может быть снижено в достаточной степени и характеристики оптического волокна при боковом давлении могут быть улучшены.

[13] Благодаря хорошим дисперсионным свойствам смоляной композиции и легкому формированию слоя смолы с высоким модулем Юнга, 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.

[14] Вследствие образования слоя смолы с высоким модулем Юнга, средний размер первичной частицы из числа частиц неорганического оксида может быть 500 нм или менее.

[15] С точки зрения придания надлежащей прочности покровному слою смолы модуль Юнга вторичного слоя смолы может быть 1150 МПа или выше и 2700 МПа или ниже при 23°С±2°С.

[16] [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 чертежам. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами, а определяется формулой изобретения и предполагается включающим смысловое содержание, эквивалентное формуле изобретения, и все модификации в пределах формулы изобретения. В последующем описании одинаковые позиции придаются одним и тем же элементам при описании чертежей, а излишние пояснения опускаются.

[17] <Оптическое волокно>

На фиг. 1 представлен разрез, иллюстрирующий показанное для примера оптическое волокно 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, образованный на внешней периферии стеклянного волокна 13, и вторичный слой 15 смолы.

[18] Оболочка 12 окружает сердцевину 11. Сердцевина 11 и оболочка 12 включают в себя в основном стекло, такое как кварцевое стекло, при этом, например, кремнезем с добавлением германия может быть использован для сердцевины 11 и чистый кремнезем или кремнезем с добавлением фтора может быть использован для оболочки 12.

[19] 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.

[20] Толщина покровного слоя 16 смолы составляет обычно от около 60 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 245 до около 265 мкм.

[21] Толщина покровного слоя 16 смолы может быть от около 27 до около 48 мкм. 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 179 до около 221 мкм.

[22] Кроме того, внешний диаметр (D2) стеклянного волокна 13 может быть около 100 мкм, а толщина покровного слоя 16 смолы может быть от около 22 до около 37 мкм. Толщина каждого из первичного слоя 14 смолы и вторичного слоя 15 смолы может быть от около 5 до около 32 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 144 до около 174 мкм.

[23] (Вторичный слой смолы)

Вторичный слой 15 смолы может быть образован отверждением смоляной композиции, содержащей основную смолу, состоящую из олигоуретан(мет)акрилата, мономера и инициатора фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида. То есть, вторичный слой 15 смолы включает в себя отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей основную смолу, состоящую из олигоуретан(мет)акрилата, мономера и инициатора фотополимеризации, и гидрофобные частицы неорганического оксида.

[24] Под (мет)акрилатом имеется в виду акрилат или метакрилат, соответствующий ему. То же самое применимо к (мет)акриловой кислоте и т.п.

[25] (Частицы неорганического оксида)

Частицы неорганического оксида согласно настоящему варианту осуществления имеют поверхность, подвергнутую гидрофобной обработке. Гидрофобная обработка согласно настоящему варианту осуществления представляет собой введение гидрофобной группы на 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 винильная группа, или может быть нереакционноспособной группой, такой как углеводородная группа (например, алкильная группа) или арильная группа (например, фенильная группа). В случае частиц неорганического оксида, имеющих реакционноспособную группу, можно легко образовать слой смолы, имеющий высокий модуль Юнга.

[26] 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 к тому же 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.

[27] В качестве реакционноспособной дисперсионной среды может быть использован 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, политетраметиленгликольди(мет)акрилат, 2-гидрокси-3-феноксипропил(мет)акрилат, (мет)акриловой кислоты аддукт пропиленгликольдиглицидилового эфира, (мет)акриловой кислоты аддукт трипропиленгликольглицидилового эфира и (мет)акриловой кислоты аддукт глицериндиглициолового эфира. В качестве (мет)акрилоильного соединения можно использовать соединения, примерами которых являются мономеры, описанные ниже.

[28] В качестве нереакционноспособной дисперсной среды может быть использован кетоновый растворитель, такой как метилэтилкетон (MEK), спиртовой растворитель, такой как метанол (MeOH) или 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 поверхностно-модифицированные частицы неорганического оксида, наблюдают с помощью электронного микроскопа и агрегированные частицы не обнаруживают, то поверхностно-модифицированные частицы неорганического оксида считают диспергированными в качестве первичных частиц.

[29] Частицы неорганического оксида, диспергированные в дисперсионной среде, остаются диспергированными в слое смолы после отверждения смоляной композиции. В случае, когда используют реакционноспособную дисперсионную среду, частицы неорганического оксида смешивают с дисперсионной средой в смоляной композиции и включают в слой смолы при сохранении состояния дисперсии. В случае, 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 сохранением состояния дисперсии. Наблюдение с помощью электронного микроскопа показывает, что частицы неорганического оксида присутствуют в слое смолы в состоянии дисперсии первичных частиц.

[30] С учетом хорошей дисперсионной способности в смоляной композиции и легкого образования вязкого слоя смолы предпочтительно, чтобы частицы неорганического оксида были по меньшей мере одними, выбираемыми из группы, содержащей диоксид кремния (кремнезем), диоксид циркония (циркониевый ангидрид), оксид алюминия (глинозем), оксид магния (магнезию), оксид титана (титана оксид), оксид олова и оксид цинка. С точки зрения 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 кремнезема в качестве частиц неорганического оксида согласно настоящему варианту осуществления.

[31] С точки зрения придания надлежащей ударной вязкости вторичному слою смолы средний размер первичной частицы из числа 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. С точки зрения повышения модуля Юнга вторичного слоя смолы предпочтительно, чтобы средний размер первичной частицы из числа частиц неорганического оксида был 5 нм или более, а более предпочтительно 10 нм или более. Средний диаметр первичной частицы может быть определен путем анализа изображений электронного микроскопа, при использовании, например, метода рассеяния света или метода Брунауэра-Эммета-Теллера. Дисперсионная среда, в которой первичная частица из числа частиц неорганического оксида диспергирует, кажется визуально прозрачной, когда диаметр первичной частицы является небольшим. Когда диаметр первичной частицы является относительно большим (40 нм или более), дисперсионная среда, в которой первичная частица диспергирует, кажется непрозрачной, но осадок не наблюдается.

[32] Содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее, предпочтительно, чтобы оно составляло 3 мас.% или более и 60 мас.% или менее, а более предпочтительно 5 мас.% или более и 50 мас.% или менее, в расчете на общее количество смоляной композиции (общее количество основной смолы и частиц неорганического оксида). Содержание частиц неорганического оксида 1 мас.% или более позволяет легко формировать слой смолы с хорошими характеристиками при боковом давлении. Содержание частиц неорганического оксида 60 мас.% или менее позволяет формировать слой смолы, имеющий высокую ударную вязкость. Общее количество смоляной композиции и общее количество отвержденного продукта смоляной композиции можно считать одинаковыми. Содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее, предпочтительно, чтобы оно составляло 3 мас.% или более и 60 мас.% или менее, а более предпочтительно 5 мас.% или более и 50 мас.% или менее, в расчете на общее количество вторичного слоя смолы (общее количество отвержденной смоляной композиции, образующей вторичный слой смолы).

[33] (Основная смола)

Основная смола согласно настоящему варианту осуществления содержит олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации.

[34] В качестве олигоуретан(мет)акрилата можно использовать олигомер, получаемый реагированием полиольного соединения, полиизоцианатного соединения и содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения.

[35] Примеры полиольного соединения включают в себя политетраметиленгликоль, полипропиленгликоль и диол этиленоксидного присоединения бисфенола А. 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.

[36] 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 точки зрения легкой доступности или характеристики катализатора предпочтительно использовать дилаурат дибутилолова или диацетат дибутилолова в качестве катализатора.

[37] При синтезе олигоуретан(мет)акрилата могут быть использованы низшие спирты, имеющие 5 или меньше 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.

[38] В качестве мономера может быть использован 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.

[39] 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, 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, 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 (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; N-замещенные 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.

[40] С точки зрения регулирования модуля Юнга, температуры (Tg) стеклования и вязкости слоя смолы изоборнил(мет)акрилат, 2-феноксиэтил(мет)акрилат или 4-трет-бутилциклогексанол(мет)акрилат являются предпочтительными в качестве монофункционального мономера, а более предпочтительно совместно использовать изоборнил(мет)акрилат и 2-феноксиэтил(мет)акрилат.

[41] 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.

[42] С точки зрения формирования слоя смолы, имеющего заданный модуль Юнга трипропиленгилкольди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат и триметилолпропантри(мет)акрилат могут быть использованы в качестве полифункционального мономера. Из них трипропиленгликольди(мет)акрилат является предпочтительным в качестве полифункционального мономера.

[43] 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 бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4,4-триметилпентилфосфина, 2-метил-1-[4-(метилтиофенил)]-2-морфолинопропан-1-он (Omnirad 907, производимый IGM Resins), оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина (Omnirad TPO, производимый IGM Resins) и оксид бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфина (Omnirad 819, производимый IGM Resins).

[44] Поскольку становится легко регулировать модуль Юнга вторичного слоя смолы, основная смола согласно настоящему варианту осуществления может к тому же содержать олигоэпокси(мет)акрилат. В качестве олигоэпокси(мет)акрилата можно использовать олигомер, получаемый реагированием соединения, имеющего (мет)акрилоильную группу, с эпоксидной смолой, имеющей имеющего две или большее количество глицидильных групп.

[45] Кроме того, смоляная композиция может содержать связующий силан агент, фотокислотный генератор, выравнивающее вещество, противовспенивающее вещество, антиоксидант и т.п.

[46] 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.

[47] В качестве фотокислотного генератора может быть использована ониевая соль, имеющая структуру А⁺В^-. Примеры фотокислотного генератора включают в себя сульфониевые соли, такие как UVACURE 1590 (производимая Daicel-Cytec), CPI-100P, 110P, 210S (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.).

[48] При использовании смоляной композиции согласно настоящему варианту осуществления для вторичного слоя смолы может быть изготовлено оптическое волокно, имеющее высокий модуль Юнга и хорошие характеристики при боковом давлении.

[49] Предпочтительно, чтобы модуль Юнга вторичного слоя смолы составлял 1150 МПа или выше и 2700 МПа или ниже при 23°С±2°С, более предпочтительно 1200 МПа или выше и 2700 МПа или ниже, а еще более предпочтительно 1300 МПа или выше и 2500 МПа или ниже. При модуле Юнга вторичного слоя смолы 1150 МПа или выше легко улучшить характеристики оптического волокна при боковом давлении, а при модуле Юнга 2700 МПа или ниже можно обеспечить надлежащую ударную вязкость вторичного слоя смолы, так что для растрескивания или чего-либо подобного вторичного слоя смолы требуются большие усилия.

[50] С точки зрения снижения остаточного напряжения и исключения образования пустот Tg вторичного слоя смолы должно быть 60°С или выше и 120°С или ниже, предпочтительно 65°С или выше и 115°С или ниже, а более предпочтительно 70°С или выше и 110°С или ниже.

[51] (Первичный слой смолы)

Первичный слой 14 смолы может быть образован 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.

[52] Способы из предшествующего уровня техники могут быть использованы при получении смоляной композиции для первичного слоя смолы. Олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и связующий силан агент могут быть надлежащим образом выбраны из соединений, представленных выше в качестве примеров основной смолы. Смоляная композиция, образующая первичный слой смолы, имеет состав, отличающийся от состава основной смолы, образующей вторичный слой смолы.

[53] В качестве олигоуретан(мет)акрилата может быть использован олигомер, получаемый реагированием полиольного соединения, полиизоцианатового соединения, содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения и спирта.

[54] Модуль Юнга первичного слоя смолы можно регулировать в заданных пределах исходя из 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 снизить модуль Юнга. Кроме того, модуль Юнга первичного слоя 14 смолы можно регулировать в заданных пределах исходя из молекулярной массы полиольного соединения, используемого при синтезе олигоуретан(мет)акрилата. Предпочтительно, чтобы средняя молекулярная масса полиольного соединения была 1000 или более и 8000 или менее, более предпочтительно 1200 или более и 6500 или менее, а еще более предпочтительно 1500 или более и 6000 или менее.

[55] Для исключения образования пустот в оптическом волокне предпочтительно, чтобы модуль Юнга первичного слоя смолы составлял 0,04 МПа или выше и 1,0 МПа или ниже при 23°С±2°С, более предпочтительно 0,05 МПа или выше и 0,9 МПа или ниже, а еще более предпочтительно 0,05 МПа или выше и 0,8 МПа или ниже.

Примеры

[56] 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.

[57] [Смоляная композиция для вторичного слоя смолы]

(Олигомер)

В качестве олигомеров были приготовлены олигоуретанакрилат (UA), полученный при реагировании полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 600, 2,4-толилендиизоцианата и гидроксиэтилакрилата, и олигоэпоксиакрилат (ЕА).

[58] (Мономер)

В качестве мономеров были получены 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.).

[59] (Инициатор фотополимеризации)

В качестве инициаторов фотополимеризации были приготовлены 1-гидроксициклогексилфенилкетон и оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина.

[60] (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.

[61] (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 образовать смоляную композицию для вторичного слоя смолы. Содержание метилэтилкетона, оставшегося в смоляной композиции, составляло 5 мас.% или менее.

[62] В таблице 1 и таблице 2 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, а количество частиц кремнезема представляет собой содержание в расчете на общее количество смоляной композиции.

[63] [Смоляная композиция для первичного слоя смолы]

(Олигомер)

Был приготовлен олигоуретанакрилат, полученный реагированием полипропиленгликоля с молекулярной массой 4000, изофорондиизоцианата, гидроксиэтилакрилата и метанола.

[64] (Смоляная композиция)

75 частей по массе олигоуретанакрилата, 12 частей по массе модифицированного этиленоксидом нонилфенолакрилата, 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.

[65] [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 получить оптические волокна согласно примерам и сравнительным примерам. Линейная скорость составляла 1500 м/мин.

[66] (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, что длина участка оптического волокна, заключенного для перемещения между зажимными патронами, равна L, величина перемещения зажимного патрона равна Z, внешний диаметр первичного слоя смолы равен Dp, коэффициент Пуассона первичного слоя смолы равен n и нагрузка при перемещении зажимного патрона равна W, модуль Юнга первичного смоляного слоя определяли по приведенный ниже формуле. Модуль Юнга первичного слоя смолы составлял 0,5 МПа.

Модуль Юнга (МПа)=((1+n)W/πLZ)×ln(Dp/Df).

[67] (Модуль Юнга вторичного слоя смолы)

Модуль Юнга вторичного слоя смолы определяли по 2,5%-ному значению 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%. Результаты показаны в таблицах 1 и 2.

[68] (Tg вторичного слоя смолы)

Для определения Tg 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 диапазоне температур от 30 до 150°С. Пиковая предельная температура измеренного tg δ была определена как Tg вторичного слоя смолы. Результаты показаны в таблицах 1 и 2.

[69] (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 диаметром 10 мкм и более наблюдали при использовании микроскопа. Случай, когда число пустот на 1 м оптического волокна было меньше чем 1, оценивали как А, и случай, когда число пустот превышало 1, оценивали как С. Результаты показаны в таблицах 1 и 2.

[70] (Характеристики при боковом давлении)

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, поверхность которой была покрыта наждачной 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 наждачной бумаги. Получали разность измеренных потерь на прохождение и характеристики при боковом давления считали хорошими (Хор), когда разность потерь на прохождение составляла 0,6 дБ/км или менее, и характеристики при боковом давлении считали плохими (Плох), когда разность потерь на прохождение превышала 0,6 дБ/км. В сравнительном примере 6 образование трещин в слое смолы происходило при наматывании оптического волокна по окружности катушки и характеристики при боковом давлении не могли быть оценены. Результаты показаны в таблицах 1 и 2.

[71] [Таблица 1]

Пример 1 2 3 4 5 6 7 8 Олигомер (мас.%) UA 55 47,5 45,5 41,0 35,0 30,0 20,0 17,5 EA 14,3 14,3 - 12,3 10,5 9,0 - 17,5 Мономер (мас.%) 25,7 33,3 45,5 28,7 24,5 21,0 - 35 Частицы кремнезема (мас.%) 5 5 5 18 30 40 60 30 Tg(°C) 70 80 90 80 80 80 85 110 Модуль Юнга (МПа) 1200 1300 1350 1600 1900 2300 2700 2000 Образование пустот А А А А А А А А Характеристики при боковом давлении Хор Хор Хор Хор Хор Хор Хор Хор

[72] [Таблица 2]

Сравнительный пример 1 2 3 4 5 Олигомер (мас.%) UA 60 50 30 17,5 - EA 5 15 33 - 45,5 Мономер (мас.%) 35 35 35 17,5 45,5 Частицы кремнезема (мас.%) - - - 65 5 Tg(°C) 65 79 115 85 120 Модуль Юнга (МПа) 1100 1100 1600 2750 1800 Образование пустот А А С - С Характеристики при боковом давлении Плох Плох Хор - Хор

Перечень позиций

[73] 10: оптическое волокно, 11: сердцевина, 12: оболочка, 13: стеклянное волокно, 14: первичный слой смолы, 15: вторичный слой смолы, 16: покровный слой смолы.

Оптическое волокно представляет собой 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. Вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации, и гидрофобных частиц диоксида кремния. Содержание частиц диоксида кремния составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже. Технический результат – улучшение характеристик оптического волокна при боковом давлении и снижение образования пустот в оптическом волокне. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

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 вторичный слой смолы состоит из отвержденного продукта смоляной композиции, содержащей основную смолу, состоящую из олигоуретан(мет)акрилата, мономера и инициатора фотополимеризации; и гидрофобные частицы неорганического оксида, представляющие собой диоксид кремния,

в котором содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а

температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.

2. Оптическое волокно по п. 1, в котором средний диаметр первичной частицы из числа частиц неорганического оксида составляет 500 нм или менее.

3. Оптическое волокно по любому одному из пп. 1, 2, в котором модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет 1150 МПа или выше и 2700 МПа или ниже при 23°С±2°С.

4. 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 вторичный слой смолы содержит частицы неорганического оксида, представляющие собой диоксид кремния, и содержание частиц неорганического оксида составляет 1 мас.% или более и 60 мас.% или менее в расчете на общее количество вторичного слоя смолы, а температура стеклования вторичного слоя смолы составляет 60°С или выше и 120°С или ниже.

5. Оптическое волокно по п. 4, в котором средний размер первичной частицы из числа частиц неорганического оксида составляет 500 нм или менее.

6. Оптическое волокно по любому одному из пп. 4, 5, в котором модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет 1150 МПа или более и 2700 МПа или менее при 23°С±2°С.