(57)【要約】　【課題】　可撓性、硬度および難燃性を有し、かつ、紫外線により硬化可能な光ファイバ用緩衝膜を提供する。【解決課題】　難燃性用のハロゲン化エポキシ樹脂と、引張り強度用および可撓性用のエラストマ変性エポキシ樹脂と、構造の統合性用の低粘度ビスフェノール樹脂と、プロセス特性および押出し成形特性向上用の粘度調整剤と、硬化の際における硬化速度および架橋の増加用の多価アルコールと、緩衝層のクラッドに対する粘着を減少させ、押出し成形の際の流れ特性をさらに向上させるスリップ剤または表面活性剤と、光重合開始剤とを含む、光ファイバのための緩衝用コーティングを開示する。前記緩衝層は、難燃性であり、速い紫外線硬化速度を有している。　【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　一または複数の光ファイバのための緩衝用コーティングであって、ハロゲン化エポキシ樹脂を含む緩衝用コーティング。　
【請求項２】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が紫外線により硬化可能である請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項３】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が難燃性である請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項４】
前記ハロゲン化エポキシ樹脂がブロム化エポキシ樹脂を含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項５】
　エラストマ変性エポキシ樹脂をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項６】
　界面活性剤をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項７】
　前記界面活性剤が有機シリコーンを含む請求項６記載の緩衝用コーティング。
【請求項８】
　ビスフェノール樹脂とノボラック樹脂とからなる群から選択される少なくとも一つの樹脂をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項９】
　顔料または染料をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１０】
　モノメリック型粘度調整剤をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１１】
　前記モノメリック型粘度調整剤がエポキシ反応性希釈剤を含む請求項１０記載の緩衝用コーティング。
【請求項１２】
　多価アルコールをさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１３】
　前記多価アルコールがエポキシ化多価アルコールである請求項１２記載の緩衝用コーティング。
【請求項１４】
　スリップ剤をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１５】
　前記スリップ剤が有機シリコーンを含む請求項１４記載の緩衝用コーティング。
【請求項１６】
　光重合開始剤をさらに含む請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１７】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在する請求項１記載の緩衝用コーティング。
【請求項１８】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が紫外線硬化型である請求項１７記載の緩衝用コーティング。
【請求項１９】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が難燃性である請求項１８記載の緩衝用コーティング。
【請求項２０】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂がブロム化エポキシ樹脂を含む請求項１７記載の緩衝用コーティング。
【請求項２１】
　約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエラストマ変性エポキシ樹脂をさらに含む請求項１７記載の緩衝用コーティング。
【請求項２２】
　有機シリコーンをさらに含む請求項１７記載の緩衝用コーティング。
【請求項２３】
　約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在する、ビスフェノール樹脂とノボラック樹脂とからなる群から選択される少なくとも一つの樹脂をさらに含む請求項１７記載の緩衝用コーティング。
【請求項２４】
　約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ反応性希釈剤を含むモノメリック型粘度調整剤をさらに含む請求項２３記載の緩衝用コーティング。
【請求項２５】
　約３重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ化多価アルコールをさらに含む請求項２４記載の緩衝用コーティング。
【請求項２６】
　約０．５重量％から約３．０重量％までの範囲にわたる量で存在する有機シリコーンをさらに含む請求項２５記載の緩衝用コーティング。
【請求項２７】
　約１重量％から約１５重量％までの範囲にわたる量で存在する光重合開始剤をさらに含む請求項２６記載の緩衝用コーティング。
【請求項２８】
　一または複数の光ファイバのための緩衝用コーティングであって、
　約５重量％から約９５重量％までの範囲にわたる量で存在する難燃性かつ紫外線硬化型であるハロゲン化エポキシ樹脂と、
　約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエラストマ変性エポキシ樹脂と、
　約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在する、ビスフェノール樹脂とノボラック樹脂とからなる群から選択される少なくとも一つの樹脂と、
　約１０重量％から約４０重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ反応性希釈剤と、
　約３重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ化多価アルコールと、
　約０．５重量％から約３．０重量％までの範囲にわたる量で存在する有機シリコーンと、
　約１重量％から約１５重量％までの範囲にわたる量で存在する光重合開始剤と
を含む緩衝用コーティング。
【請求項２９】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂がブロム化エポキシ樹脂を含む請求項２８記載の緩衝用コーティング。
【請求項３０】
　前記エポキシ反応性希釈剤がエポキシ化多価アルコールを含む請求項２８記載の緩衝用コーティング。
【請求項３１】
　前記エポキシ化多価アルコールがエポキシ化ソルビトールを含む請求項２８記載の緩衝用コーティング。
【請求項３２】
　顔料または染料をさらに含む請求項２８記載の緩衝用コーティング。
【請求項３３】
　芯を有しており、
　前記芯はクラッドにより覆われ、
　前記クラッドが難燃性緩衝層により覆われ、
　前記緩衝層がハロゲン化エポキシ樹脂を含む光ファイバ。
【請求項３４】
　前記緩衝層と前記クラッドとの間に配置される第一の層をさらに有する請求項３３記載の光ファイバ。
【請求項３５】
　前記第一の層と前記緩衝層との間に配置される第二の層をさらに有する請求項３４記載の光ファイバ。
【請求項３６】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が前記緩衝層内に、約５重量％から約９５重量％までの範囲にわたる量で存在する請求項３３記載の光ファイバ。
【請求項３７】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂がブロム化エポキシ樹脂を含む請求項３６記載の光ファイバ。
【請求項３８】
　前記緩衝層が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエラストマ変性エポキシ樹脂をさらに含む請求項３７記載の光ファイバ。
【請求項３９】
　前記緩衝層が有機シリコーンをさらに含む請求項３７記載の光ファイバ。
【請求項４０】
　前記緩衝層が約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在する、ビスフェノール樹脂とノボラック樹脂とからなる群から選択される一つの樹脂をさらに含む請求項３７記載の光ファイバ。
【請求項４１】
　前記緩衝層が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ反応性希釈剤を含むモノメリック型粘度調整剤をさらに含む請求項４０記載の光ファイバ。
【請求項４２】
　前記緩衝層が約３重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ化多価アルコールをさらに含む請求項４１記載の光ファイバ。
【請求項４３】
　前記緩衝層が約０．５重量％から約３．０重量％までの範囲にわたる量で存在する有機シリコーンをさらに含む請求項４２記載の光ファイバ。
【請求項４４】
　前記緩衝層が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエラストマ変性エポキシを含む請求項４１記載の光ファイバ。
【請求項４５】
　前記緩衝層が顔料または染料をさらに含む請求項３３記載の光ファイバ。
【請求項４６】
　光ファイバを製造する方法であって、
　芯をクラッドでコーティングする工程と、
　前記クラッドをハロゲン化エポキシ樹脂とエラストマ変性エポキシとを含む緩衝層でコーティングする工程と、
　前記緩衝層を紫外線光で硬化する工程と
を有する方法。
【請求項４７】
　前記ハロゲン化エポキシ樹脂が前記緩衝層内に、約５重量％から約９５重量％までの範囲にわたる量で存在するブロム化エポキシ樹脂である請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
　前記緩衝層が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエラストマ変性エポキシ樹脂をさらに含む請求項４６記載の方法。
【請求項４９】
　前記緩衝層が約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在する、ビスフェノール樹脂とノボラック樹脂とからなる群から選択される少なくとも一つの樹脂をさらに含む請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
　前記緩衝層が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ反応性希釈剤を含むモノメリック型粘度調整剤をさらに含む請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
　前記緩衝層が約３重量％から約１５重量％までの範囲にわたる量で存在するエポキシ化多価アルコールまたは多価アルコールをさらに含む請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
　約０．５重量％から約３．０重量％までの範囲にわたる量で存在する有機シリコーンをさらに含む請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
　約１重量％から約１５重量％までの範囲にわたる量で存在する光重合開始剤をさらに含む請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
　前記緩衝層が顔料または染料をさらに含む請求項４６記載の方法。
　
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　放射線により硬化可能でありかつ難燃性でもある光ファイバ用のコーティングに関連する。さらに詳細にいえば、光ファイバ用の第一のコーティングおよび第二のコーティングに代わりうる、紫外線により硬化可能でありかつ難燃性でもある緩衝用コーティングに関連する。また、難燃性のコーティングを有する光ファイバを製造する方法と、難燃性のコーティングを有する改良された光ファイバにも関連する。
【背景技術】
【０００２】
　チャネル数のさらなる増加と単位チャネル当りの帯域幅のさらなる広域化とを含む通信機能の向上が広範囲にわたり求められている。これらの要求は、複数のチャネルと単位チャネルあたりのさらなる帯域幅性能の広域化を必要とするエンターテイメントおよび情報サービスの流行はもとよりインターネットの流行にも起因している。高帯域幅通信用の一つの好ましい通信媒体は光ファイバケーブルである。光ファイバケーブルは、半導体回路内の機能ブロック間のデータ通信を含む非常に短い範囲で応用される以外に、市と市との間の如き長距離通信用にも用いられていることが多い。しかしながら、光ファイバケーブルは、建物内または家庭内において用いられることは少ない。
【０００３】
　典型的な単一光ファイバは、クラッド材でコーティングされる内部ガラス芯を備えている。クラッド材は、芯よりも低い屈折率を有しており、これにより、全反射率を向上させて光を芯の奥へと伝播させている。また、クラッド材は、一または複数のコーティングにより保護されているのが一般的である。第一の層および第二の層を含む二つの保護コーティングが用いられていることが多い。第一の層および第二の層は、両方とも、紫外線硬化型の高分子コーティングであることが好ましい。
【０００４】
　第一の層、即ちクラッド材を係合する層は、第二の層、即ち外側の層よりも軟らかくかつ曲げやすくなっているのが普通である。第二の層は、使用の際に光ファイバを保護する目的でより硬くなっている。第一のコーティングおよび第二のコーティングを組み合わして単一のコーティングにしてもよく、このコーティングは緩衝用コーティングと呼ばれることが多い。
【０００５】
　典型的な単一モード式の光ファイバは、直径９μｍのガラス芯と、約１２５μｍの直径を有する外側クラッドとを備えている。多重モード式ファイバは大きな直径を有する芯を備えており、この直径は、５０μｍから１００μｍまでの範囲である。一方、多重モード式ファイバ用の外側クラッドの直径は１２５μｍから１４０μｍまでの範囲である。このような光ファイバのコーティングとしては、通常、２５０μｍと９００μｍとの二つの寸法が使用できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　光ファイバケーブルが、短距離ケーブルの形態またはローカルエリアネットワークで建造物または家庭の如き構造物内において使用される場合には、光ファイバは、構内ケーブルと呼ばれる複数個のファイバパッケージに束ねられるのが普通である。このような構内ケーブルが構造物内で使用される場合には、近代建築基準法により、構内ケーブルは特定の難燃性ガイドラインを充たすことを要求される。
【０００７】
　難燃性ガイドラインを充たすためには、複数の方法が採用されている。一つの方法は、単一緩衝層の上に、または第一の層と第二の層との上にもう一つの難燃性層を追加することである。このような方法では、単一緩衝層、第一の層および／または第二の層が難燃性でない場合には難燃性ガイドラインを充たしえない。したがって、製造業者は、クラッド層に直接塗布できかつ難燃性である単一コーティングを探し求めた。しかしながら、上述のように、このような単一の緩衝用コーティングは、難燃性であることだけでなく、光ファイバが曲げられた場合には損傷を避けるべく十分に撓みやすくなくてはならず、使用の際には光ファイバを保護すべく十分に硬くなくてはならない。さらに、製造費用を低くするためには、緩衝層は紫外線により硬化できる必要がある。
【０００８】
　今日、緩衝層用の紫外線硬化型難燃性材料は、アクリル酸塩系である。アクリル酸塩系材料は、紫外線による硬化が速いという性質がある。しかしながら、アクリル酸塩のコーティングまたは緩衝層を難燃性にするために、水酸化アルミニウムまたは水酸化カリウムの如き無機材料が粒子状の形態でアクリル酸塩の配合物に追加される。未硬化の液体形状である緩衝層の前駆物質に粒子形状の材料を追加すると特定の問題が生じる。たとえば、粒子形状の材料加えると、硬化膜の構造の統合性に悪い影響を与える。粒子を未硬化の液体に加えることに関連するもう一つの問題は、この粒子形状の物質は、光ファイバの周辺に分布する前に配合物から沈降してしまい、これにより、緩衝層全体にわたり不均一に分布し、その結果、硬化した緩衝層の物性がむらのあるものになりうる。さらに、水酸化アルミニウムまたは水酸化カリウムを含むアクリル酸塩膜の難燃性は、緩衝層の配合物の中に水酸化アルミニウムまたは水酸化カリウムを分布しうるレベルにおいては、ごくわずかなものでしかない。さらに、水酸化アルミニウムまたは水酸化カリウムの如き無機材料は、湿気を容易に吸着し、その結果、硬化した緩衝膜の表面の粘着性を不要に増大させてしまう。
【０００９】
　したがって、必要な可撓性、硬度、および難燃性を提供し、かつ、紫外線により硬化することができる、光ファイバ用に改良された単層緩衝膜または多層緩衝膜の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　ハロゲン化エポキシ樹脂を有する光ファイバ用に改良された緩衝膜を開示する。ハロゲン化エポキシ樹脂は、紫外線により硬化することができるとともに難燃性でもある。
【００１１】
　一つの改良点においては、ハロゲン化エポキシ樹脂がブロム化エポキシ樹脂を含んでいる。
【００１２】
　さらなる改良点においては、緩衝膜は、以下の材料のうちのいずれか一つまたは複数を含んでいる。これらの材料には、引張り強度および可撓性をさらに提供するエラストマ変性エポキシ樹脂と、必要とされうる光ファイバから緩衝層の取り除きを容易にすべく光ファイバへの材料の粘着を減少させ、かつ、未硬化材料の流れ特性を向上させる界面活性剤またはスリップ剤と、硬化緩衝材の統合性を向上させるビスフェノール樹脂と、加工性を向上すべく未反応緩衝材の粘度を減少せしめるエポキシ反応性希釈剤の如きモノメリック型粘度調整剤と、緩衝材の硬化速度および架橋を増加せしめる一または複数の多価アルコールと、光重合開始剤とが含まれる。
【００１３】
　もう一つの改良点においては、ハロゲン化エポキシ樹脂が約１０重量％から約６０重量％までの範囲にわたる量で存在する。さらにもう一つの改良においては、エラストマ変性エポキシ樹脂は、約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在する。エラストマ変性エポキシ樹脂の一つの例としては、ビスフェノールＦエポキシ樹脂変性グリコールとブタジエンアクリロニトリルゴムとのジエポキサイド機能ポリマーが挙げられる。他のエラストマ変性エポキシ樹脂も適切であり、これらの樹脂は、当業者にとって明白なことである。
【００１４】
　さらなる改良点においては、エポキシ反応性希釈剤が約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で存在し、必ずというわけではないが、エポキシ化グリコールを含んでいることが好ましい。
【００１５】
　さらにもう一つの改良点においては、多価アルコールが約３重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で存在し、必ずというわけではないが、エポキシ化多価アルコールであることが好ましい。エポキシ化多価アルコールの一つの例は、エポキシ化ソルビトールである。
【００１６】
　また、界面活性剤またはスリップ剤は、有機シリコーン材の如き珪素材の形態で含まれうる。有機シリコーン材の如き珪素材の形態での界面活性剤またはスリップ剤は、約０．５重量％から約３．０重量％までの範囲にわたる量で存在する。
【００１７】
　また、光重合開始剤は、約１重量％から約１５重量％までの範囲にわたる比較的高濃度であることが好ましく、硬化速度の向上を実現すべく存在している。
【００１８】
　また、クラッドにより覆われた芯を備える改良された光ファイバを開示しており、このクラッドは、さらに上述の難燃性の紫外線硬化型緩衝層により覆われている。
【００１９】
　また、光ファイバを製造する方法を開示しており、この方法は、芯をクラッドでコーティングする工程と、前記芯を上述の緩衝層でコーティングする工程と、紫外線または放射線で前記緩衝層を硬化する工程とを有している。
【００２０】
　また、本明細書で記載される緩衝層は、美観の目的で顔料または染料により着色されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
　現在利用可能なアクリル酸塩緩衝用コーティングまたはウレタン系緩衝用コーティングとは異なり、ハロゲン化エポキシを基にする緩衝用コーティングが提案されている。ハロゲン化エポキシは、以前から難燃性材料に使用されていたが、硬化速度が遅く、非常にもろいために光ファイバケーブル用のコーティングとしては用いられてこなかった。この問題を解決するため、本願出願人は、必要な可撓性、硬化速度、および十分な難燃性を有するハロゲン化エポキシ樹脂に基づいた紫外線により硬化可能な改良された難燃性配合物を提供している。
【００２２】
　緩衝用コーティングは、樹脂と押し出し成形が可能な混合物との形態で提供されている。主成分はハロゲン化エポキシ樹脂であり、約５重量％から約９５重量％までの範囲にわたる量で存在している。ハロゲン化エポキシ樹脂は、必要な難燃性を提供している。一つの好ましいハロゲン化エポキシ樹脂は、ブロム化エポキシ樹脂である。一つの好ましいブロム化エポキシ樹脂は、ダウケミカル社の一つのビジネスグループであるダウプラスティックス社より販売されているＤ.Ｅ.Ｒ.５６０（登録商標）である。
【００２３】
　硬化された緩衝材料に引っ張り強度および可撓性を供与するために、エラストマ変性エポキシ樹脂が追加されることが好ましい。エラストマ変性エポキシ樹脂は、約５重量％から約９５重量％までの範囲にわたる量で提供されうる。一つの好ましいエラストマ変性エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦエポキシ樹脂変性された、液体ブタジエンアクリロニトリル（ＣＴＢＮ）ゴムが挙げられる。一つの好ましいＣＴＢＮエラストマにより変性されたエポキシ化ネオペンチルグリコールは、ニュージャージ州のノースメイプルシェイドの２９３０ルート７３にあるスペシャルティケミカル社により販売されているＥＲＩＳＹＳ（登録商標）ＥＭＲＦ−１３２０である。
【００２４】
　硬化された緩衝材料に向上した統合性を供与するために、低粘度のビスフェノールであるノボラック樹脂等を、約５重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で追加されうる。一つの好ましいビスフェノール樹脂は、低粘度を有する、スペシャルティケミカル社によりＥＰＡＬＬＯＹ（登録商標）７１３８の商標名で販売されているビスフェノールＡ樹脂である。
【００２５】
　また、脂肪族二官能性エポキシ反応性希釈剤でありうるモノマーの如き粘度調整剤もまた加えられうる。一つの好ましい脂肪族二官能性エポキシ反応性希釈剤は、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルの如きエポキシ化ネオペンチルグリコールである。粘度調整剤は、約５重量％から約８５重量％までの範囲にわたる量で提供されうる。上述のタイプの一つの好ましい粘度調整剤は、スペシャルティケミカル社によりＥＲＩＳＹＳ（登録商標）ＧＥ−２０の商標で販売されている。
【００２６】
　さらに、架橋を向上させ、硬化速度を増加させるために、一または複数の多価アルコールが追加されうる。多価アルコールは、エポキシ化多価アルコールでありうる。一つの好ましいエポキシ化多価アルコールは、スペシャルティケミカル社によりＥＲＩＳＹＳ（登録商標）ＧＥ−６０の商標で販売されているエポキシ化ソルビトールであり、これはソルビトールグリシジルエーテルである。この多価アルコールは、約３重量％から約７５重量％までの範囲にわたる量で追加されうる。
【００２７】
　また、緩衝材に対するクラッドの粘着を減少せしめるために、スリップ剤を加えうる。これにより、緩衝層は、ファイバから非常に容易に取り除かれ、押し出し成形の間の未硬化緩衝層の流速特性はさらに向上させられる。一つの好ましいスリップ剤は、シリコーン材料である。さらに詳細にはいうと、有機シリコーン材料である。このような有機シリコーンスリップ剤または界面活性剤は、約０．５重量％から約３重量％までの範囲にわたる量で提供されうる。一つの好ましい界面活性剤は、ネブラスカ州にあるクロンプトンコーポレーションのウイトコ（Ｗｉｔｃｏ）有機シリコーングループによりＳＩＬＷＥＴ（登録商標）Ｌ−７６０２の商標で販売されている。
【００２８】
　最後に、光重合開始材が必要である。緩衝層の硬化速度を増加させるために、約１重量％から約１５重量％までの範囲にわたる比較的高レベルの量の光重合開始剤が好ましい。一つの好ましい光重合開始剤は、アリールスルホニウムヘキサフルオロアンティモン塩もしくはトリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンティモン塩またはリン酸塩である。これらのうちの一つの具象化されたものがユニオンカーバイド社からＵＶＩ６９９２の商標名で販売されている。
【実施例】
【００２９】
　開示された緩衝配合物の一つの例示の実施例を表１に示す。さらに、表１のさまざまな構成成分に対する推奨範囲を表２に示す。
【００３０】
【表１】
2004083404.tif 000002
【００３１】
【表２】
2004083404.tif 000003
　表２に記載されているガイドラインに従うと、適切な可撓性、硬度、および硬化速度が得られる。
【００３２】
　一部の実施例のみが記載されているが、他の実施例およびさまざまな修正が上述の説明により当業者には明白である。これらの実施例および他の代替実施例は、均等であり、本開示の精神および範疇の範囲内であると考えられる。