ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО Российский патент 2022 года по МПК G02B6/44 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] Настоящее раскрытие относится к оптическому волокну.

По настоящей заявке испрашивается приоритет заявки № 2018-094592 на патент Японии, поданной 16 мая 2018 года, содержание которой полностью включено в эту заявку.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Обычно оптическое волокно содержит покровный слой смолы для защиты стеклянного волокна, которое является оптической средой передачи данных. Покровный слой смолы состоит, например, из первичного слоя смолы и вторичного слоя смолы. Для снижения возрастания потерь на прохождение, наводимых небольшим изгибом, возникающим при приложении бокового давления к оптическому волокну, необходимо улучшать характеристику бокового давления оптического волокна.

[03] В патентной литературе 1 исследована возможность достижения как мягкости (низкого модуля Юнга), так и механической прочности первичного слоя смолы, в котором использована смоляная композиция, содержащая олигоуретан, полученный реагированием продукта реакции алифатического полиэфирного диола и диизоцианата с одноатомным спиртом и содержащим гидроксильную группу (мет)акрилатом.

Перечень источников

Патентная литература

[04] Патентная литература 1: JP 2012-11674A.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[05] Оптическое волокно согласно одному 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 первичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и ароматическое кислотное соединение, содержание ароматического кислотного соединения составляет 20 частей на миллион или более и 12000 частей на миллион или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,6 МПа или ниже при 23 °С±2 °С.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[06] На чертежах:

фиг. 1 - схематичный разрез показанного в качестве примера оптического волокна согласно представленному варианту осуществления;

фиг. 2А - иллюстрация конфигурации металлического сетчатого материала, использованного при испытании с нагружением боковым давлением сетки; и

фиг. 2В - местный увеличенный вид из фиг. 2А.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[07] [Проблема, решаемая настоящим раскрытием]

Необходимо, чтобы оптическое волокно имело заданные характеристики, такие как прочность, даже в случае погружения в воду на длительный период времени. Однако для оптического волокна, содержащего первичный слой смолы, имеющий низкий модуль Юнга, характерна тенденция иметь недостаточное сохранение прочности стекла при погружении в воду. Поэтому задача настоящего раскрытия заключается в создании оптического волокна, в котором ослабляется снижение прочности стекла даже в случае погружения в воду на длительный период времени.

[08] [Положительный эффект настоящего раскрытия]

Согласно настоящему раскрытию может быть создано оптическое волокно, в котором осуществляется ослабление снижения прочности стекла даже в случае погружения в воду на длительный период времени.

[09] [Описание вариантов осуществления настоящего раскрытия]

Прежде всего будет перечислено и описано содержимое вариантов осуществления настоящего раскрытия. Оптическое волокно согласно одному 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 первичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и ароматическое кислотное соединение, содержание ароматического кислотного соединения составляет 20 частей на миллион или более и 12000 частей на миллион или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,6 МПа или ниже при 23 °С±2 °С.

[10] При формировании первичного слоя смолы, имеющего низкий модуль Юнга, благодаря использованию смоляной композиции, содержащей специфическое кислотное соединение, снижение прочности стекла оптического волокна может быть ослаблено даже в случае, когда оптическое волокно погружено в воду на длительный период времени.

[11] С точки зрения регулирования кислотности первичного слоя смолы упомянутая выше смоляная композиция может содержать два или большее количество ароматических кислотных соединений. С точки зрения повышения совместимости с компонентами смолы, такими как олигомер и мономер, для изготовления оптического волокна, имеющего стекло с более высокой прочностью, ароматические кислотные соединения могут включать в себя дифенилфосфиновую кислоту и триметилбензойную кислоту.

[12] С точки зрения содействия отверждению смоляной композиции ультрафиолетовым излучением для дальнейшего повышения прочности стекла оптического волокна упомянутая выше смоляная композиция может содержать полярный мономер в качестве мономера и содержание полярного мономера может быть 3 мас.% или более и 15 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции.

[13] С точки зрения улучшения сцепления первичного слоя смолы со стеклянным волокном для усиления сохранения прочности стекла в условиях высокой температуры и высокой влажности смоляная композиция может также содержать два или большее количество связующих силан агентов.

[14] [Подробное изложение вариантов 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 объемом формулы изобретения и предполагается охватывающим смысловое содержание, эквивалентное объему формулы изобретения, и все модификации в пределах объема формулы изобретения. Для исключения повторных рассмотрений в приведенном ниже описании идентичные позиции применяются для идентичных элементов при описании чертежей.

[15] На фиг. 1 представлен схематичный разрез, иллюстрирующий показанное для примера оптическое волокно согласно настоящему варианту осуществления. Оптическое волокно 10 содержит стеклянное волокно 13, содержащее сердцевину 11 и оболочку 12, и покровный слой 16 смолы, содержащий первичный слой 14 смолы, расположенный по внешней периферии стеклянного волокна 13, и вторичный слой 15 смолы.

[16] Оболочка 12 окружает сердцевину 11. Сердцевина 11 и оболочка 12 в основном содержат стекло, такое как кварцевое стекло, и, например, диоксид кремния с добавлением германия может быть использован для сердцевины 11 и чистый диоксид кремния или диоксид кремния с добавлением фтора может быть использован для оболочки 12.

[17] Например, на фиг. 1 внешний диаметр (D2) стеклянного волокна 13 составляет около 125 мкм, а диаметр (D1) сердцевины 11, являющейся частью стеклянного волокна 13, составляет от около 7 до около 15 мкм.

[18] Толщина покровного слоя 16 смолы обычно составляет 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, например, толщина первичного слоя 14 смолы может быть 35 мкм, а толщина вторичного слоя 15 смолы может быть 25 мкм. Внешний диаметр оптического волокна 10 может быть от около 245 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, например, толщина первичного слоя 14 смолы может быть 25 мкм, а толщина вторичного слоя 15 смолы может быть 10 мкм. Внешний диаметр оптического волокна 10 может быть от около 180 до около 220 мкм.

[19] С точки зрения повышения прочности стекла оптического волокна модуль Юнга первичного слоя смолы должен быть 0,6 МПа или ниже при 23 °С, предпочтительно 0,5 МПа или ниже, более предпочтительно 0,3 МПа или ниже. Нижний предел модуля Юнга первичного слоя смолы особенно не ограничен и составляет около 0,05 МПа. Модуль Юнга первичного слоя смолы можно определять опытным путем по модулю вытягивания при 23 °С. Модуль Юнга первичного слоя смолы можно регулировать путем выбора олигомера определенного вида, молекулярной массы олигомера, мономера определенного вида, количества добавляемого мономера и т.д.

[20] Первичный слой 14 смолы можно образовать отверждением отверждаемой ультрафиолетовым излучением смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и ароматическое кислотное соединение.

[21] В данном случае (мет)акрилат означает акрилат или метакрилат, соответствующий ему. Это также применимо к другим подобным выражениям, таким как мет(акриловая) кислота.

[22] Примеры олигоуретан(мет)акрилата включают в себя олигомеры, полученные реагированием полиольного соединения, полиизоцианатного соединения и содержащего гидроксильную группу (мет)акрилатного соединения.

[23] Примеры полиольного соединения включают в себя политетраметиленгликоль, полипропиленгликоль и диол этиленоксидного аддукта бисфенола А. С точки зрения снижения модуля Юнга первичного слоя смолы средняя молекулярная масса полиольного соединения может быть от 1000 до 8000. 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.

[24] В качестве катализатора при синтезе олигоуретан(мет)акрилата обычно используют оловоорганическое соединение. Примеры оловоорганического соединения включают в себя дилаурат дибутилолова, диацетат дибутилолова, малат дибутилолова, бис(2-этилгексилмеркаптоацетат) дибутилолова, бис(изооктилмеркаптоацетат) дибутилолова и оксид дибутилолова. С точки зрения легкой доступности или каталитической характеристики предпочтительно использовать дилаурат дибутилолова или диацетат дибутилолова в качестве катализатора.

[25] С точки зрения снижения модуля Юнга первичного слоя смолы при синтезе олигоуретан(мет)акрилата можно использовать низшие спирты, имеющие 5 или менее атомов углерода. Примеры низшего спирта 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.

[26] Ниже получение олигоуретан(мет)акрилата будет описано с обращением к конкретным примерам. Например, при использовании полипропиленгликоля в качестве полиола, изофорондиизоцианата в качестве полиизоцианата, 2-гидроксиэтилакрилата в качестве содержащего гидроксильную группу (мет)акрилата и метанола в качестве спирта могут быть получены олигоуретан(мет)акрилаты, включающие продукты реакции 3 видов, показанные ниже:

(1) H-I-(PPG-I)n-H,

(2) H-I-(PPG-I)n-Me,

(3) Me-I (PPG-I)n-Me,

где H обозначает остаток 2-гидроксилэтилакрилата, I обозначает остаток изофорондиизоцианата, PPG обозначает остаток полипропиленгликоля, Me обозначает остаток метанола и n обозначает целое число 1 или большее.

[27] Поскольку продукт (1) реакции представляет собой реакционноспособный олигомер с функциональными группами на обоих концах, это повышает плотность поперечных связей отвержденного продукта, с другой стороны, поскольку продукт (2) реакции представляет собой реакционноспособный олигомер с функциональной группой на одном конце, это влияет на снижение плотности поперечных связей отвержденного продукта, и поэтому модуль Юнга может быть снижен. Поскольку продукт (3) реакции представляет собой нереакционноспособный олигомер с функциональными группами на обоих концах и не подвергается отверждению ультрафиолетовым излучением, продукт реакции предпочтительно получать так, чтобы образование продукта (3) реакции было как можно меньшим. Кроме того, в случае использования другого спирта, а не метанола, можно получать нереакционноспособный олигомер с функциональной группой на одном конце или нереакционноспособный олигомер с функциональными группами на обоих концах.

[28] При синтезе олигоуретан(мет)акрилата можно использовать связующий силан агент, имеющий функциональную группу, реагирующую с изоцианатной группой. Примеры связующего силан агента, имеющего функциональную группу, реагирующую с изоцианатной группой, включают в себя, например, N-2-(аминоэтил)-3-аминопропилметилдиметоксисилан, N-2-(аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-меркаптопропилметилдиметоксисилан и 3-меркаптопропилтриметоксисилан. Вводят в реакцию полиольное соединение и изоцианатное соединение для получения продукта, имеющего изоцианатные группы на обоих концах, а содержащее гидроксильную группу (мет)акрилатное соединение и связующий силан агент используют совместно для реагирования с изоцианатными группами, и тем самым в дополнение к реакционноспособному олигомеру с функциональными группами на обоих концах можно синтезировать олигомер, имеющий связующий силан агент, добавленный к одному концу. В результате этого, поскольку олигомер может реагировать со стеклом, сцепление между стеклянным волокном 13 и первичным слоем 14 смолы может быть повышено.

[29] В качестве мономера можно использовать монофункциональный мономер, имеющий одну полимеризуемую группу, и многофункциональный мономер, имеющий две или большее количество полимеризуемых групп. Два или большее количество мономеров можно смешивать перед использованием.

[30] Примеры монофункционального мономера включают в себя, например, (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, феноксиэтил(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 3-(3-пиридил)пропил(мет)акрилат, N-акрилоилморфолин, N-винилпирролидон, N-винилкапролактам, N-акрилоилпиперидин, N- метакрилоилпиперидин и N-акрилоилпирролидин; 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-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; сукцинимидные мономеры, такие как N-(мет)акрилоилоксиметиэтиленсукцинимид, N-(мет)акрилоил-6-оксигексаметиленсукцинимид и N-(мет)акрилоил-8-оксиоктаметиленсукцинимид.

[31] Полярный мономер можно использовать в качестве монофункционального мономера, поскольку он способствует отверждению смоляной композиции ультрафиолетовым светом и уменьшению остатка неотвержденных компонентов в первичном слое смолы. Примеры полярного мономера включают в себя упомянутые выше гетероциклические (мет)акрилаты, N-замещенные амидные мономеры, аминоалкил(мет)акрилатные мономеры и сукцинимидные мономеры. Из них гетероциклический (мет)акрилат является предпочтительным в качестве полярного мономера, а N-винилкапролактам является более предпочтительным, поскольку на них почти не сказывается замедление отверждения кислородом.

[32] С точки зрения дальнейшего повышения прочности стекла оптического волокна предпочтительно, чтобы содержание полярного мономера составляло 3 мас.% или более и 15 мас.% или менее, более предпочтительно, чтобы оно составляло 7 мас.% или более и 15 мас.% или менее, в расчете на общее количество смоляной композиции.

[33] 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.

[34] 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, B.V.), оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина (Omnirad TPO, производимый IGM Resins, B.V) и оксид бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфина (Omnirad 819, производимый IGM Resins, B.V.). Два или большее количество инициаторов фотополимеризации могут смешаны перед использованием, но предпочтительно, чтобы содержался по меньшей мере оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина.

[35] Ароматическое кислотное соединение особенно не ограничено при условии, что оно представляет собой соединение, имеющее ароматическое кольцо и кислотную группу. Примеры ароматического кислотного соединения включают в себя ароматическую карбоновую кислоту, ароматическую фосфиновую кислоту и ароматическую фосфоновую кислоту. С точки зрения регулирования кислотности первичного слоя смолы два или большее количество соединений, каждое из которых имеет отличающуюся кислотность, могут быть смешаны перед использованием в качестве ароматических кислотных соединений.

[36] Примеры ароматической карбоновой кислоты включают в себя бензойную кислоту, фталевую кислоту, метилбензойную кислоту, диметилбензойную кислоту, триметилбензойную кислоту, гидроксилметилбензойную кислоту, пропилбензойную кислоту, бутилбензойную кислоту, гексилбензойную кислоту, нафталин-карбоновую кислоту и антракарбоновую кислоту.

[37] Примеры ароматической фосфиновой кислоты включают в себя дифенилфосфиновую кислоту и фенилфосфиновую кислоту. Примеры ароматической фосфоновой кислоты включают в себя фенилфосфоновую кислоту и 4-метоксифенилфосфоновую кислоту.

[38] С точки зрения улучшения совместимости со смоляными компонентами, такими как олигомер и мономер, для изготовления оптического волокна, имеющего более высокую прочность стекла, предпочтительно использовать совместно ароматическую карбоновую кислоту и ароматическую фосфиновую кислоту в качестве ароматических кислотных соединений, более предпочтительно совместно использовать дифенилфосфиновую кислоту и триметилбензойную кислоту.

[39] Содержание ароматического кислотного соединения составляет 20 частей на миллион или более и 12000 частей на миллион или менее, предпочтительно 25 частей на миллион или более и 11000 частей на миллион или менее, а более предпочтительно 30 частей на миллион или более и 10000 частей на миллион или менее, в расчете на общее количество смоляной композиции, поскольку при упомянутом выше содержании сдерживается снижение прочности стекла оптического волокна, когда оптическое волокно погружено в воду на длительный период времени.

[40] Кроме того, упомянутая выше смоляная композиция может содержать связующий силан агент, фотокислотный генератор, выравнивающий агент, препятствующее вспениванию вещество, антиоксидант и т.д.

[41] При использовании связующего силан агента можно регулировать сцепление между стеклянным волокном 13 и первичным слоем 14 смолы и можно улучшать динамическую усталостную характеристику. 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 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметилдиметоксисилан, N-фенил-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-хлорпропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилметоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, бис-[3-(триэтоксисилил)пропил]тетрасульфид, бис-[3-триэтоксилил)пропил]дисульфид, тетрасульфид γ-триметоксисилилпропилдиметилтиокарбамила и тетрасульфид γ-триметоксисилилпропилбензотиазила.

[42] С точки зрения повышения сцепления первичного слоя смолы со стеклянным волокном для улучшения сохранения прочности стекла в условиях высокой температуры и высокой влажности предпочтительно, чтобы смоляная композиция для формирования первичного слоя смолы содержала два или большее количество связующих силан агентов, имеющих различные реакционные способности.

[43] Ониевую соль, имеющую структуру А⁺В^-, можно использовать в качестве фотокислотного генератора. Примеры фотокислотного генератора включают в себя сульфониевые соли, такие как UVACURE 1590 (производимая DAICEL-CYTEC Co., Ltd) и CPI-100P, 110P, 210S (производимые San-Apro Ltd), и иодониевые соли, такие как Omnicat 250 (производимая IGM Regins, B.V.), WPI-113 (производимая FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) и Rp-2074 (производимая Rhodia Japan Ltd.).

[44] Например, вторичный слой 15 смолы может быть образован отверждением отверждаемой ультрафиолетовым излучением смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации. Олигоуретан(мет)акрилат, мономер и инициатор фотополимеризации для смоляной композиции, предназначенной для формирования первичного слоя смолы, надлежащим образом выбирают из представленных выше в качестве примеров. Вторичный слой 15 смолы может содержать частицы неорганического оксида, такого как диоксид кремния и оксид алюминия. Однако смоляная композиция для формирования вторичного слоя смолы имеет состав, отличающийся от состава смоляной композиции для формирования первичного слоя смолы.

[45] Предпочтительно, чтобы модуль Юнга вторичного слоя смолы был 500 МПа или выше, более предпочтительно 800 МПа или выше при 23 °С. Модуль Юнга вторичного слоя смолы может быть 3000 МПа или ниже, 2500 МПа или ниже, 1400 МПа или ниже или 1200 МПа или ниже при 23 °С. Когда модуль Юнга вторичного слоя смолы равен 500 МПа или выше, имеется тенденция улучшения характеристики противодействия боковому давлению, а когда он равен 3000 МПа или ниже, вторичный слой смолы имеет приемлемое удлинение при разрыве и поэтому он почти не повреждается во время удаления покрытия и хорошо удаляется. Когда вторичный слой смолы является тонким, имеется тенденция снижения прочности стекла при погружении в воду. По мере повышения модуля Юнга вторичного слоя смолы плотность поперечных связей вторичного слоя смолы возрастает и барьерное свойство улучшается, поэтому модуль Юнга вторичного слоя смолы может быть 1500 МПа или выше.

[46] Что касается свойств оптического волокна согласно настоящему раскрытию, то, например, диаметр модового поля при длине волны 1310 нм может быть 8,2 мкм или более и 9,6 мкм или менее, кабельная длина волны отсечки может быть 1260 нм или менее, возрастание потерь при длине волны 1625 нм в случае, когда оптическое волокно намотано 100 раз по окружности сердечника, имеющего радиус 30 мм (число витков 100), может быть 0,1 дБ или менее, а возрастание потерь при длине волны 1625 нм в случае, когда оптическое волокно намотано 10 раз по окружности сердечника, имеющего радиус 15 мм (число витков 10), может быть 1,0 дБ или менее. Что касается свойства оптического волокна, то разность между потерями на прохождение при длине волны 1550 нм в случае, когда оптическое волокно намотано с приложением растягивающей силы 80 г по окружности катушки, на которую намотан металлический сетчатый материал, имеющий продольную проволоку диаметром 50 мкм, поперечную проволоку диаметром 50 мкм и шаг 150 мкм, и потерями на прохождение при длине волны 1550 нм в случае, когда оптические волокна объединены в жгут, может быть 1,0 дБ/км или менее. Свойства оптического волокна согласно настоящему раскрытию не ограничены приведенными выше примерами.

Примеры

[47] Для более детального пояснения настоящего раскрытия ниже с использованием примеров и сравнительных примеров согласно настоящему раскрытию показаны результаты оценочных испытаний. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами.

[48] [Смоляная композиция для первичного слоя смолы]

(Олигомер)

Были приготовлены олигоуретан(мет)акрилаты а1, а2, а3 и а4, полученные путем реагирования полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 4000, изофорондиизоцианата, гидроксиэтилакрилата и метанола. В олигоуретан(мет)акрилатах а1, а2, а3 и а4 отношение олигомера, имевшего акрилоильные группы на обоих концах (реакционноспособного олигомера с функциональными группами на обоих концах), к олигомеру, имевшему акрилоильную группу на одном конце (реакционноспособному олигомеру с функциональной группой на одном конце), регулировали путем изменения соотношения составов гидроксиэтилакрилата и метанола.

[49] (Мономер)

В качестве мономеров были приготовлены модифицированный оксидом этилена нонилфенилацетат, N-винилкапролактам и 1,6-гександиолдиакрилат.

[50] (Инициатор фотополимеризации)

В качестве инициатора фотополимеризации был приготовлен оксид 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина.

[51] (Кислотное соединение)

В качестве ароматических кислотных соединений были приготовлены дифенилфосфиновая кислота и триметилбензойная кислота. В качестве алифатического кислотного соединения была приготовлена молочная кислота.

[52] (Связующий силан агент)

В качестве связующего силан агента были приготовлены 3-меркаптопропилтриметоксисилан (MPTS) и тетраэтилсиликат (TEOS).

[53] (Смоляная композиция)

Упомянутые выше олигомер, мономер, инициатор фотополимеризации, кислотное соединение и связующий силан агент смешивали, чтобы получить смоляную композицию для первичного слоя смолы, показанного в таблицах с 1 по 4, соответственно. В сравнительном примере 3 молочная кислота содержится в качестве алифатического кислотного соединения. Значения для N-винилкапролактама, 3-меркаптопропилтриметоксисилана (MPTS), тетраэтилсиликата (TEOS), дифенилфосфиновой кислоты, триметилбензойной кислоты и молочной кислоты, показанные в таблицах, представляют собой содержания в расчете на общее количество смоляной композиции. Общее количество смоляной композиции можно считать таким же, как общее количество отвержденного продукта смоляной композиции.

[54] [Смоляная композиция для вторичного слоя смолы]

Олигоуретан(мет)акрилат был приготовлен как продукт реакции полипропиленгликоля, имевшего молекулярную массу 1000, изофорондиизоцианата и 2-гидроксиэтилакрилата. 60 частей по массе олигоуретан(мет)акрилата, 19 частей по массе изоборнилакрилата, 20 частей по массе триметилолпропантриакрилата и 1 часть по массе оксида 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина смешивали, чтобы получить смоляную композицию b1 для вторичного слоя смолы. Частицы диоксида кремния добавляли в смоляную композицию b1, чтобы получить смоляную композицию b3 для вторичного слоя смолы.

[55] Изменяя коэффициент смешения упомянутых выше олигоуретан(мет)акрилата, изоборнилакрилата, триметилолпропантриакрилата, эпоксиакрилата, имевшего основную цепь бисфенола А, и оксида 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфина, получали смоляные композиции b2, b4 и b5 для вторичного слоя смолы.

[56] [Изготовление оптического волокна]

Используя смоляную композицию для первичного слоя смолы, формировали первичный слой смолы, имевший толщину от 15 до 35 мкм, на внешней периферии стеклянного волокна, имевшего диаметр 125 мкм и состоявшего из сердцевины и оболочки, и затем формировали вторичный слой смолы на внешней периферии первичного слоя смолы, используя смоляную композицию для вторичного слоя смолы, чтобы получить оптическое волокно согласно примеру и сравнительному примеру. Линейная скорость составляла 1500 м/мин.

[57] (Модуль Юнга первичного слоя смолы)

Модуль Юнга первичного слоя смолы определяли опытным путем по модулю вытягивания при 23 °С. В частности, покровный слой смолы оптического волокна разрезали бритвой или чем-либо подобным, чтобы отрезать покровный слой смолы, затем покровный слой смолы (первичный слой смолы и вторичный слой смолы) фиксировали и стеклянное волокно вытягивали. Напряжение первичного слоя смолы получали по величине упругой деформации первичного слоя смолы перед вытягиванием стеклянного волокна и усилию вытягивания стеклянного волокна.

[58] (Модуль Юнга вторичного слоя смолы)

Оптическое волокно погружали в растворитель (этанол и ацетон в соотношении 3:7), покровный слой смолы в виде трубки вытягивали от стеклянного волокна и полученный образец (50 мм или более длинный) использовали для измерения модуля Юнга вторичного слоя смолы. Образец, полученный вытягиванием покровного слоя смолы в виде трубки, выдерживали в течение 1 дня или дольше при 23±2 °С и относительной влажности 50±10%, затем растягивали, используя машину для испытания на растяжение, при скорости растяжения 1 мм/мин и расчетной длине образца 25 мм, чтобы получить кривую напряжение-деформация. Модуль Юнга получали по 2,5% секущей полученной кривой.

[59] (Прочность стекла оптического волокна)

Жгут оптического волокна погружали в горячую воду при 85 °С на 60 дней и оценивали прочность стекла перед погружением и по окончании погружения. Величину прочности стекла определяли по измерению 50%-ной прочности. 50%-ная прочность является прочностью, при которой половина оптических волокон из некоторого количества волокон, подвергнутых испытанию, разрывалась при испытании на растяжение оптических волокон. В представленном примере испытание на растяжение проводили при скорости растяжения 25 мм/мин каждого оптического волокна, подвергнутого испытанию. Когда значение 50%-ной прочности стекла по окончании погружения было меньше чем 80% значения 50%-ной прочности стекла перед погружением, прочность стекла определяли как «плохую» (С), в случае, когда оно было от 80 до 90%, прочность определяли как «хорошую» (В), и в случае, когда оно было больше чем 90%, прочность определяли как «очень хорошую» (А).

[60] (Измерение потерь на изгибах)

Изменение потерь на изгибах (повышение потерь) получали для случая, когда 10 витков оптического волокна наматывали по окружности сердечника, имевшего радиус 15 мм (R=15 мм×10 витков). Когда значение повышения потерь на изгибах при длине волны 1625 нм составляло 1,0 дБ или менее, его определяли как приемлемое значение.

[61] (Характеристика противодействия боковому давлению)

Характеристику противодействия боковому давлению оптического волокна оценивали при испытании с нагружением боковым давлением сетки. На фиг. 2А представлен чертеж, иллюстрирующий конфигурацию металлического сетчатого материала 30, использованного для испытания с нагружением боковым давлением сетки, а на фиг. 2В представлен местный увеличенный вид В из фиг. 2А. Как показано на фиг. 2А и фиг. 2В, металлический сетчатый материал 30 имеет форму сетки, на протяжении которой протянуто множество металлических проволок в продольном направлении и поперечном направлении, соответственно. Диаметр как продольной проволоки ɸ1, так и диаметр поперечной проволоки ɸ2 составляет 50 мкм. Оба шага Р между центральными линиями продольных проволок и между центральными линиями поперечных проволок составляют 150 мкм. Длина выступающей части L1 продольной проволоки составляет 100 мкм, а длина выступающей части L2 поперечной проволоки составляет 100 мкм.

[62] Испытании с нагружением боковым давлением сетки проводили, наматывая оптическое волокно 10 при силе растяжения, например 80 г, по окружности катушки, на цилиндрическую часть которой был намотан металлический сетчатый материал 30, показанный на фиг. 2а и фиг. 2В, без какого-либо промежутка, затем получали разность между значением потерь на прохождение при длине волны 1550 нм в случае, когда оптическое волокно было намотано по окружности катушки, и значением потерь на прохождение при длине волны 1550 нм в случае, когда оптическое волокно было смотано (оптическое волокно 10 удалено с катушки). Результаты показаны в таблице 4.

[63] [Таблица 1]

Пример 1 2 3 4 5 6 7 8 Первичный слой смолы Олигомер а1 а1 а2 а3 а3 а3 а3 а3 N-винилкапролактам (мас.%) 7 7 7 7 7 7 7 10 MPTS (мас.%) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 TEOS (мас.%) - - - - - - - - Дифенилфосфиновая кислота
(частей на миллион) 15 1200 1200 1200 5000 0 10000 1200 Триметилбензойная кислота
(частей на миллион) 15 1200 1200 1200 5000 10000 0 1200 Смоляная композиция для вторичного слоя смолы b1 b1 b1 b1 b1 b1 b1 b1 Модуль Юнга (МПа) Первичный слой смолы 0,5 0,5 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Вторичный слой смолы 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Прочность стекла В В В В А А А А

[64] [Таблица 2]

Пример 9 10 11 12 13 Первичный слой смолы Олигомер а4 а4 а4 а1 а1 N-винилкапролактам (мас.%) 7 7 7 7 7 MPTS (мас.%) 0,5 1 0,5 0,5 0,5 TEOS (мас.%) - - 0,5 - - Дифенилфосфиновая кислота
(частей на миллион) 5000 5000 5000 15 15 Триметилбензойная кислота
(частей на миллион) 5000 5000 5000 15 15 Смоляная композиция для вторичного слоя смолы b1 b1 b1 b2 b3 Модуль Юнга (МПа) Первичный слой смолы 0,05 0,05 0,05 0,5 0,5 Вторичный слой смолы 1000 1000 1000 1500 1500 Прочность стекла В В А А А

[65] [Таблица 3]

Сравнительный пример 1 2 3 Первичный слой смолы Олигомер а1 а3 а1 N-винилкапролактам (мас.%) 7 7 7 MPTS (мас.%) 0,5 0,5 0,5 TEOS (мас.%) - - - Дифенилфосфиновая кислота (частей на миллион) 5 5 - Триметилбензойная кислота (частей на миллион) 5 5 - Молочная кислота (частей на миллион) - - 30 Смоляная композиция для вторичного слоя смолы b1 b1 b1 Модуль Юнга (МПа) Первичный слой смолы 0,5 0,1 0,5 Вторичный слой смолы 1000 1000 1000 Прочность стекла С С С

[66] [Таблица 4]

Пример 12 14 15 16 17 Внешний диаметр волокна (мкм) 245 200 200 200 180 Первичный слой смолы Олигомер а1 а1 а1 а1 а1 N-винилкапролактам (мас.%) 7 7 7 7 7 MPTS (мас.%) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 TEOS (мас.%) - - - - - Дифенилфосфиновая кислота (частей на миллион) 15 15 15 15 15 Триметилбензойная кислота (частей на миллион) 15 15 15 15 15 Смоляная композиция для вторичного слоя смолы b2 b2 b4 b5 b5 Модуль Юнга (МПа) Первичный слой смолы 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Вторичный слой смолы 1500 1500 1700 2000 2000 Диаметр модового поля (мкм) (1310 нм) 8,7 8,72 8,47 8,7 8,72 Кабельная длина волны отсечки (нм) 1218 1236 1169 1218 1236 Потери на изгибах (дБ/10 витков) 0,003 0,002 0,007 0,003 0,002 Характеристика противодействия боковому давлению (дБ/км) 0,01 0,3 0,2 0,08 0,5

Перечень позиций

[67] 10: оптическое волокно, 11: сердцевина, 12: оболочка, 13: стеклянное волокно, 14: первичный слой смолы, 15: вторичный слой смолы, 16: покровный слой смолы, 30: металлический сетчатый материал.

Изобретение относится к оптическому волокну. Оптическое волокно содержит стеклянное волокно, включающее сердцевину и оболочку, первичный слой смолы, находящийся в контакте со стеклянным волокном и покрывающий стеклянное волокно, и вторичный слой смолы, покрывающий первичный слой смолы. Первичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и ароматическое кислотное соединение. Содержание ароматического кислотного соединения составляет 20 частей на миллион или более и 12000 частей на миллион или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,6 МПа или ниже при 23°С±2°С. При этом ароматическое кислотное соединение содержит дифенилфосфиновую кислоту и триметилбензойную кислоту. 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

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 первичный слой смолы содержит отвержденный продукт смоляной композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилат, мономер, инициатор фотополимеризации и ароматическое кислотное соединение,

содержание ароматического кислотного соединения составляет 20 частей на миллион или более и 12000 частей на миллион или менее в расчете на общее количество смоляной композиции, а модуль Юнга первичного слоя смолы составляет 0,6 МПа или ниже при 23°С±2°С;

при этом ароматическое кислотное соединение содержит дифенилфосфиновую кислоту и триметилбензойную кислоту.

2. Оптическое волокно по п. 1, в котором смоляная композиция содержит полярный мономер в качестве мономера и содержание полярного мономера составляет 3 мас.% или более и 15 мас.% или менее в расчете на общее количество смоляной композиции.

3. Оптическое волокно по п. 1, в котором смоляная композиция, кроме того, содержит два или большее количество связующих силан агентов.

4. Оптическое волокно по п. 1, в котором модуль Юнга вторичного слоя смолы составляет 1500 МПа или выше при 23°С.

5. Оптическое волокно по п. 1, в котором вторичный слой смолы содержит неорганический оксид.

6. Оптическое волокно по п. 1,

в котором диаметр модового поля оптического волокна при длине волны 1310 нм составляет 8,2 мкм или более и 9,6 мкм или менее, а кабельная длина волны отсечки составляет 1260 нм или менее,

в котором повышение потерь при длине волны 1625 нм, когда оптическое волокно намотано по окружности сердечника, имеющего радиус 15 мм, составляет 1,0 дБ или менее на 10 витков, и

в котором разность между потерями на прохождение при длине волны 1550 нм, когда оптическое волокно намотано при растягивающей силе 80 г по окружности катушки, на которую намотан металлический сетчатый материал, имеющий продольную проволоку диаметром 50 мкм, поперечную проволоку диаметром 50 мкм и шаг 150 мкм, и потерями на прохождение при длине волны 1550 нм, когда оптическое волокно находится в состоянии жгута, составляет 1,0 дБ/км или менее.

7. Оптическое волокно по п. 4,

в котором диаметр модового поля оптического волокна при длине волны 1310 нм составляет 8,2 мкм или более и 9,6 мкм или менее, а кабельная длина волны отсечки составляет 1260 нм или менее,

в котором повышение потерь при длине волны 1625 нм, когда оптическое волокно намотано по окружности сердечника, имеющего радиус 15 мм, составляет 1,0 дБ или менее на 10 витков, и

в котором разность между потерями на прохождение при длине волны 1550 нм, когда оптическое волокно намотано при растягивающей силе 80 г по окружности катушки, на которую намотан металлический сетчатый материал, имеющий продольную проволоку диаметром 50 мкм, поперечную проволоку диаметром 50 мкм и шаг 150 мкм, и потерями на прохождение при длине волны 1550 нм, когда оптическое волокно находится в состоянии жгута, составляет 1,0 дБ/км или менее.