(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃性光散乱ファイバーであって、
内部に空孔を有するＲＡＬファイバーである、ガラスファイバーコアと、
前記ガラスファイバーコアを覆うクラッドとして機能する、前記ガラスファイバーコアより低い屈折率を有する無色透明の一次ポリマー被覆と、
１５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤および３５〜８５質量％のポリマーからなる、前記一次ポリマー被覆を覆う難燃性ポリマー被覆と、
を含み、
前記ハロゲン不含の無機充填剤が、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、かつ０．０５μｍ〜５μｍの範囲の粒子サイズを有し、さらに
前記難燃性ポリマー被覆の限界酸素指数が少なくとも２１である、難燃性光散乱ファイバー。
【請求項２】
前記難燃性ポリマー被覆が、２５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤および３５〜７５質量％のポリマーからなる、請求項１記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項３】
前記難燃性ポリマー被覆の限界酸素指数が少なくとも２８である、請求項１記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項４】
前記ハロゲン不含の無機充填剤が、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、かつ０．１μｍ〜２μｍの範囲の粒子サイズを有する、請求項１または２記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項５】
前記難燃性ポリマー被覆の前記ポリマーが、オリゴマー不含であり、かつ、
（ａ）エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー；
（ｂ）エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー；および
（ｃ）エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、エトキシル化（１０）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および酸性ポリマーエステル（ＴｒＰＧＤＡまたは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡまたはそれらの混合物）；
からなる群より選択されるポリマー形成モノマー材料から形成されたものである、請求項１記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項６】
前記一次ポリマー被覆と前記難燃性ポリマー被覆との間に蛍光体層をさらに含む、請求項１記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項７】
前記難燃性ポリマー被覆が蛍光体をさらに含む、請求項５記載の難燃性光散乱ファイバー。
【請求項８】
難燃性光散乱ファイバーの製造方法において、
内部に空孔を有するＲＡＬファイバーである、ガラスファイバーコアを提供する工程と；
前記ガラスファイバーコアの屈折率より低い屈折率を有する無色透明な一次ポリマー被覆材料を提供し、該ポリマー被覆材料で前記ガラスファイバーコアをコーティングして一次被覆を形成する工程と；
１５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤、３５〜８５質量％のポリマー形成モノマー、少なくとも１種の光開始剤、および酸化防止剤からなる無色透明な難燃性ポリマー形成被覆材料を提供する工程であって、該難燃性ポリマー形成被覆材料がオリゴマー不含であるかもしくは実質的にオリゴマー不含であり、前記ポリマー形成モノマーが少なくとも２種の異なるポリマー形成モノマーである、工程と；
前記難燃性ポリマー形成被覆材料で、前記一次被覆をオーバーコーティングする工程と；
ＵＶ照射を用いて前記難燃性ポリマー形成被覆材料を硬化させて、硬化した難燃性被覆を有する光拡散ファイバーを形成する工程と；
を含み、
前記ハロゲン不含の無機充填剤が、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、かつ０．０５μｍ〜５μｍの範囲の粒子サイズを有する、方法。
【請求項９】
前記ハロゲン不含の無機充填剤が、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、かつ０．１μｍ〜２μｍの範囲の粒子サイズを有する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマー形成モノマーが、実質的にオリゴマー不含であり、かつ、
（ａ）エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー；
（ｂ）エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満ポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマー；および
（ｃ）エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、エトキシル化（１０）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および酸性ポリマーエステル（ＴｒＰＧＤＡまたは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡまたはそれらの混合物）；
からなる群より選択される、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記一次被覆と前記難燃性被覆との間に蛍光体層を提供する工程をさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記無色透明の難燃性ポリマー形成被覆材料が蛍光体をさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２０１２年８月３１日に出願された米国特許仮出願第６１／６９５６３４号明細書に対する米国特許法第１１９条の下での優先権の恩典を主張するものであり、なお、本出願は当該仮出願の内容に依拠し、ならびに当該仮出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、耐火性照光材料を必要とする状況での使用のための難燃性光拡散ファイバーに関する。
【背景技術】
【０００３】
光拡散ファイバー（ＬＤＦ）については、本出願と同一人に帰属する特許文献１「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」に記載されている。ＬＤＦのある特定の用途において、例えば、飛行機の客室など、退出するのが困難な閉鎖空間では、光拡散ファイバーが難燃性を有することが必要とされる。典型的なＬＤＦは、ＲＡＬ（ランダムエアライン）でドープされたガラスコアと、低屈折率の一次ポリマー被覆と、当該一次層の上に位置される標準的な二次被覆層と、当該ファイバーの壁に追加の光拡散特性を付与するために当該二次被覆の上に位置される追加の散乱層被覆層とを有する。いくつかの用途において、当該ファイバーは、追加的な色の選択肢を提供するために、蛍光体被覆によるさらなる層を有することができる。難燃性被覆（「ＦＲＣ」）は、既存のＬＤＦファイバーにおける最終層として、すなわち、上記の層の施用後に施用される。しかしながら、全ての他の層の上にこの難燃層を追加的に提供する工程は、製造プロセスに対して複雑さとコストを追加するものである。本開示は、より良好な性能の同等物を提供しつつ、標準的ＦＬＤにおける複雑さおよびコストを伴わない難燃特性を有するＬＤＦを対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００１／０１２２６４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、その上に難燃性被覆を有する光拡散ファイバー（ＬＤＦ）に関する。開示されるＬＤＦは、当技術分野における既知のＬＤＦに勝るいくつかの利点を有する。そのような利点としては以下が挙げられる：
１．従来技術の透明な二次被覆および白色インク層を、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムなどの白色材料を含むことができる単層の難燃性被覆ＦＲＣで置き換えることにより、ファイバー製造プロセスを簡素化することができる。白色インクは、角度空間での均一な散乱を提供する（すなわち、視野角に関係なく同じ輝度が見られる）ための散乱層として機能する。本出願において、難燃性被覆に組み入れられる水酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムは、「白色インク」として機能する；
２．本明細書において開示される難燃性被覆の特性は、そのような被覆を使用して作製されたＬＤＦの光学属性を損なわない；
３．本明細書において開示される難燃性被覆を使用したＬＤＦの外径（「ＯＤ」）は、従来技術のＬＤＦより薄くすることができる；
４．その低い吸光度により、当該難燃層は、ＬＤＦ上に位置される蛍光体被覆の上に施用することができ、あるいは、蛍光体を当該難燃性被覆に組み入れることもできる；
５．開示される難燃性被覆材料の組成物は新規であり、ならびにファイバーの綿引きプロセスに適合する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、一態様において、本開示は、ファイバーが内部に空孔を有するＲＡＬファイバーである、ガラスファイバーコアと、当該ガラスファイバーコアを覆う、ファイバーコアより低い屈折率を有する無色透明の一次ポリマー被覆／クラッドと、当該一次被覆を覆う難燃性ポリマー被覆であって、１５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤および３５〜８５質量％のポリマーからなる、オリゴマー不含かもしくは実質的にオリゴマー不含である当該難燃性被覆と、を含む難燃性光拡散ファイバーを対象とする。一実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、２５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤および３５〜７５質量％のポリマーからなる。当該ハロゲン不含の無機充填剤は、水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、０．０５μｍ〜５μｍの範囲の粒子サイズを有する。一実施形態において、当該水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウム充填剤は、０．１μｍ〜２μｍの範囲の粒子サイズを有する。当該被覆の組成物は、少なくとも１種の光開始剤および少なくとも１種の酸化防止剤を含む。
【０００７】
一実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーを含む。
【０００８】
別の実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーを含む。
【０００９】
さらなる実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、エトキシル化（１０）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および酸性ポリマーエステル（例えば、ＴｒＰＧＤＡまたは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡまたはそれらの混合物など）を含む。
【００１０】
一実施形態において、当該ファイバーはさらに、一次層と難燃層との間に蛍光体層を含む。別の実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆はさらに蛍光体を含み、ならびに蛍光体含有難燃性被覆層の施用を可能にする。
【００１１】
別の態様において、本開示は、以下の工程：
ガラス光学コアを提供する工程であって、ファイバーが内部に空孔を有するＲＡＬファイバーである、工程と；
当該ガラスファイバーコアの屈折率より低い屈折率を有する、無色透明の一次ポリマー被覆材料を提供し、当該ポリマー被覆でファイバーコアをコーティングする工程と；
１５〜６５質量％のハロゲン不含の無機充填剤、３５〜８５質量％のポリマー形成モノマー、少なくとも１種の光開始剤、および酸化防止剤からなる、無色透明な難燃性ポリマー形成被覆材料を提供する工程であって、当該難燃性被覆材料が、オリゴマー不含であるかまたは実質的にオリゴマー不含であり、当該モノマーが、少なくとも２種の異なるポリマー形成モノマーである、工程と；
ハロゲン不含の無機充填剤を含有する当該難燃性ポリマー被覆材料で一次被覆をオーバーコーティングする工程と；
ＵＶ放射線を使用して当該難燃性ポリマー材料を硬化させることにより、硬化させた難燃性被覆をその上に有する光拡散ファイバーを形成する工程と
を含む、難燃性光拡散ファイバーの製造方法を対象とする。当該方法において、当該提供されるハロゲン不含の無機充填剤は水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、当該充填剤は０．０５μｍ〜５μｍの範囲の粒子サイズを有する。一実施形態において、当該提供されるハロゲン不含の無機充填剤は水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムからなる群より選択され、当該充填剤は０．１μｍ〜２μｍの範囲の粒子サイズを有する。一実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーを含む。
【００１２】
別の実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および３質量％未満のポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーを含む。
【００１３】
さらなる実施形態において、当該難燃性ポリマー被覆は、実質的にオリゴマー不含であり、ならびにモノマー性成分は、エポキシジアクリレートモノマー、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、エトキシル化（１０）ビスフェノールＡジアクリレートモノマー、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー、および酸性ポリマーエステル（ＴｒＰＧＤＡまたは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡまたはそれらの混合物）を含む。
【００１４】
一実施形態において、当該方法は、一次相と難燃層との間に蛍光体層を提供する工程を含む。別の実施形態において、無色透明の難燃性ポリマー形成被覆材料はさらに、ポリマー形成被覆材料中に分散された蛍光体を含み、それにより、単一の工程での蛍光体含有難燃性被覆層の施用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】７５μｍの本開示による難燃性被覆層を有するＬＤＦの、４００〜８００ｎｍ範囲での背面反射光および透過光の透過スペクトルを示すグラフ。
【図２】７５μｍの本開示による難燃性被覆層を有するＬＤＦの吸収スペクトル（１００−Ｒ−Ｔ）（式中、Ｒは反射率であり、Ｔは透過率である）を示すグラフ。
【図３】米国特許出願公開第２００１／０１２２６４６号に記載されているようなＬＤＦの図。
【図４】難燃性被覆層と任意選択の蛍光体被覆層とを有する、本開示のＬＤＦの図。
【図５】組み合わせた難燃／蛍光体被覆層を有する本開示のＬＤＦの図。
【図６】低屈折率のポリマー被覆／クラッド１２で覆われたガラスＲＡＬファイバー１０と、当該ポリマー被覆／クラッド１２を覆う、蛍光体をドープされた難燃性被覆層２４であって、当該蛍光体が、本明細書において説明されるような少なくとも１種のハロゲン不含無機充填剤を含有する難燃性モノマー組成物と混合され、被覆層２４として施用される、難燃性被覆層２４とを有するガラスＲＡＬファイバー１０を含む実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示の好ましい実施形態について、以下においてより詳細に言及し、その実施例を添付の図面に示す。可能な限り、図面全体を通じて、同じもしくは同様の部分を示すために、同じもしくは同様の参照番号が使用される。本明細書において開示される実施形態は単なる例であって、それぞれに本発明のある特定の利点が組み入れられていることは理解されるべきである。
【００１７】
本発明の範囲内において以下の実施例に対して様々な変更および代替を為すことができ、ならびに様々な実施例の態様は、さらなる実施例を達成するために様々な方法において組み合わせることができる。
したがって、本発明の真の範囲は本開示全体から理解されるものであるが、本開示において説明される実施形態に限定されないということも考慮される。
【００１８】
本明細書において、「ＲＡＬ」（ランダムエアライン）なる用語は、専門用語であり、ならびに、コア内に空孔もしくは穴を有するガラスコアと、当該コアガラスファイバーを覆う低屈折率のポリマー被覆とを有する光ファイバーを意味する。ＲＡＬなる用語は、ガラス材料内が選択された気体で満たされたナノ構造としても定義することができる。
【００１９】
ＬＤＦ用途において、コストおよび製造プロセスの複雑さを減らすために、オリゴマー性材料を不含のもしくは実質的に不含の難燃性被覆を使用することが非常に望ましい。本開示は、オリゴマーを不含のもしくは実質的に不含の新規の難燃性被覆を対象としている。本明細書において、「実質的に不含」なる用語は、調製されファイバーに施用される被覆が、出発被覆組成物において使用したオリゴマー性化合物を３質量％未満において含有することを意味する。一実施形態において、オリゴマー性材料の量は２質量％未満である。さらなる実施形態において、オリゴマー性材料の量は１質量％未満である。
【００２０】
オリゴマーなる用語は、脂肪族および芳香族ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、尿素（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエステルおよびポリエーテル（メタ）アクリレートオリゴマー、アクリレート化アクリルオリゴマー、ポリブタジエン（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート（メタ）アクリレートオリゴマー、ならびにメラミン（メタ）アクリレートオリゴマーを含む、化合物のクラスとして定義される。
【００２１】
上記において示したように、本発明の被覆組成物の微量成分は、任意選択のオリゴマー性成分である。当該オリゴマー性成分は、単一のタイプのオリゴマーを含み得るか、または２種以上のオリゴマーの組合せであり得る。オリゴマー性成分が用いられる場合には、本発明の組成物中に導入されたオリゴマー性成分は、好ましくは、エチレン性不飽和オリゴマーを含む。当該オリゴマー性成分は、好ましくは約３質量パーセント以下の量において存在し得る。組成物およびその結果としての硬化材料の好適な物理特性を維持する一方で、より好ましくは約２質量パーセント未満、さらにより好ましくは約１質量％未満のオリゴマー性成分を含有する組成物を調製することは、費用対効果に優れ、したがって、望ましい。最も好ましくは、本発明は、オリゴマー成分を不含の、光ファイバーのための二次被覆組成物に関する。
【００２２】
オリゴマーが用いられる場合、好適なオリゴマーは、単官能性オリゴマーもしくは多官能性オリゴマーのいずれかであり得るが、多官能性オリゴマーが好ましい。オリゴマー性成分は、単官能性オリゴマーと多官能性オリゴマーの組合せであってもよい。二官能性オリゴマーは、好ましくは、以下の式（Ｉ）：
Ｆ1−Ｒ1−［ジイソシアネート−Ｒ2−ジイソシアネート］m−Ｒ1−Ｆ1    （Ｉ）
［式中、Ｆ1は、独立して、反応性官能基（例えば、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、Ｎ−ビニルアミド、スチレン、ビニルエーテル、ビニルエステル、または当技術分野において公知の他の官能基など）であり；Ｒ1は、独立して、−Ｃ2〜12Ｏ−、−（Ｃ2〜4−Ｏ）n−、Ｃ2〜12Ｏ−（Ｃ2〜4−Ｏ）n−、−Ｃ2〜12Ｏ−（ＣＯ−Ｃ2〜5Ｏ）n−、またはＣ2〜12Ｏ−（ＣＯ−Ｃ2〜5ＮＨ）n−を含み、この場合、ｎは、１〜３０、好ましくは１〜１０の整数であり；Ｒ2は、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、またはそれらの組合せであり；ならびに、ｍは、１〜１０、好ましくは１〜５の整数である］による構造を有する。式Ｉの構造において、ジイソシアネート基は、Ｒ2／Ｒ1へのジイソシアネートの結合の後に形成された反応生成物である。「独立して」なる用語は、各Ｆ1が別のＦ1とは異なり得ることを示すために本明細書において使用され、それは、各Ｒ1に対しても当てはまる。
【００２３】
他の多官能性オリゴマーは、好ましくは、以下において説明されるような、式（ＩＩ）、式（ＩＩＩ）、または式（ＩＶ）：
マルチイソシアネート−（2−Ｒ1−Ｆ2）x    （ＩＩ）
ポリオール−［（ジイソシアネート−Ｒ2−ジイソシアネート）m−Ｒ1−Ｆ2］x    （ＩＩＩ）
または
マルチイソシアネート−（Ｒ1−Ｆ2）x    （ＩＶ）
［式中、Ｆ2は、独立して、１〜３つの官能基（例えば、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、Ｎ−ビニルアミド、スチレン、ビニルエーテル、ビニルエステル、または当技術分野において公知の他の官能基など）を表し；Ｒ1は、−Ｃ2〜12Ｏ−、−（Ｃ2〜4−Ｏ）n−、Ｃ2〜12Ｏ−（Ｃ2〜4−Ｏ）n−、−Ｃ2〜12Ｏ−（ＣＯ−Ｃ2〜5Ｏ）n−、またはＣ2〜12Ｏ−（ＣＯ−Ｃ2〜5ＮＨ）n−を含み得；この場合、ｎは、１〜１０、好ましくは１〜５の整数であり；Ｒ2は、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、またはそれらの組合せであり得；ｘは、１〜１０、好ましくは２〜５の整数であり；ならびに、ｍは、１〜１０，好ましくは１〜５の整数である］による構造を有する。
【００２４】
式（ＩＩ）の構造において、マルチイソシアネート基は、Ｒ2へのマルチイソシアネートの結合の後に形成された反応生成物である。同様に、式ＩＩＩの構造におけるジイソシアネート基は、Ｒ2および／またはＲ1へのジイソシアネートの結合の後に形成された反応生成物である。
【００２５】
ウレタンオリゴマーは、慣習的に、脂肪族もしくは芳香族ジイソシアネートを、二価ポリエーテルもしくはポリエステル、最も典型的にはポリオキシアルキレングリコール（例えば、ポリエチレングリコールなど）と反応させることによって提供される。そのようなオリゴマーは、典型的には、約４〜約１０のウレタン基を有し、高分子量（例えば、２０００〜８０００）であり得る。しかしながら、５００〜２０００の範囲の分子量を有する、より低分子量のオリゴマーも使用することができる。Ｃｏａｄｙらによる米国特許第４，６０８，４０９号明細書およびＢｉｓｈｏｐらによる米国特許第４，６０９，７１８号明細書に、そのような合成について詳細に記載されており、なお、当該特許は、参照により本明細書に組み入れられる。
【００２６】
耐湿性オリゴマーを用いることが望ましい場合、極性ポリエーテルもしくはポリエステルグリコールは避け、支配的に飽和および支配的に非極性の脂肪族ジオールが望ましいことを除いて、類似する方法において合成することができる。これらのジオールは、例えば、約２〜２５０個の炭素原子のアルカンもしくはアルキレンジオールを含み、好ましくはエーテルもしくはエステル基を実質的に不含である。
【００２７】
周知のように、ポリ尿素成分は、これらの方法によって調製されたオリゴマーに、単に合成の過程においてジオールもしくはポリオールの代わりにジアミンもしくはポリアミンを使用することによって組み入れることができる。本被覆系における少量のポリ尿素成分の存在は、合成において用いられるジアミンもしくはポリアミンが当該系の耐湿性を犠牲にしないように十分に非極性でかつ飽和されている場合のみに限り、被覆性能に対して有害であるとは見なされない。
【００２８】
当該技術とは対照的に、本明細書で開示されるＦＲＣ被覆は、２種以上のモノマー性開始材料の組合せから形成され、これらは、ファイバー上でインサイチュにおいて硬化される。好ましくは、当該被覆は、光開始剤および酸化防止剤を含有し、ならびにＵＶ放射線を使用して硬化される。好ましくは、当該組成物は、オリゴマー性成分を不含であるかもしくは実質的に不含であり、モノマー性成分は、２種以上のモノマーの組合せである。
【００２９】
本開示の難燃性材料もしくは成分は、これらに限定されるわけではないが、水酸化アルミニウム（ＡＴＨ、Ａｌ（ＯＨ）3）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、およびそれらの混合物を含む群より選択される少なくとも１種のハロゲン不含の無機難燃性充填剤も含み得る。本明細書において使用される場合、ハロゲン不含なる用語は、難燃性被覆材料中のハロゲンの量が、５質量％未満、好ましくは３質量％未満、より好ましくは１質量％未満の量であることを意味する。ＵＶ光の吸収による硬化を阻害し、ある特定のラジカル反応を抑制する他の無機充填剤（例えば、炭酸カルシウムおよび二酸化チタンなど）と比べて、ＡＴＨおよび水酸化マグネシウムはＵＶ透過的であり、硬化速度および硬化度を阻害することなく、したがって高速でのファイバー処理を可能にしつつ、ＵＶ硬化性配合物でのより高い充填剤配合量を達成することを可能にする。難燃性材料としての他の難燃化剤（例えば、有機リンをベースとする化合物）と比較して、ＡＴＨおよび水酸化マグネシウムは、高コストおよび／または問題のある環境への影響（例えば、加水分解後の川および湖における富栄養化など）を有さず、加えて、非毒性および非腐食性である。さらに、ＡＴＨおよび水酸化マグネシウムと異なり、リン含有難燃化剤は高い吸湿性を示し、これは、結果として分解を生じ得、したがって、光ファイバーの長期信頼性にリスクを負わせ得る。関連出願は、「Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｅｒｓ」の名称において２０１２年５月２０日に出願された米国特許仮出願第６１／６５２５３８号である。
【００３０】
当該組成物の実施形態は、２０質量パーセント以上の量、より好ましくは約２５〜約６０質量パーセントの量において存在する難燃性成分を含み得る。ＦＲＣ組成物の実施形態は、約０．０５μｍ〜約５μｍ、より好ましくは約０．１μｍ〜約２μｍの範囲の粒子サイズを有する難燃性充填剤を含有し得る。ＡＴＨは、市販されており（例えば、Ａｌｍａｔｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（独国、フランクフルト）からＳｐａｃｅＲｉｔｅ（登録商標）Ｓ３および「ＳｐａｃｅＲｉｔｅ」Ｓ１１の商標において）、水酸化マグネシウムも市販されている（例えば、Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（メリーランド州、ボルチモア）からＭａｇＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＳおよびＭａｇＳｈｉｅｌｄ  ＵＦの商標において）。
【００３１】
難燃性無機充填剤は表面改質することもできる。表面改質は、ポリマーの粘度を下げること、より多い充填剤配合量を達成すること、充填剤粒子と樹脂との間の界面接着を高めること、ゲル化時間を短縮すること、機械的強度を高めて（例えば、引張強度、曲げ強度、衝撃強度、または伸張強度の向上など）より薄い多層中間被覆層を可能にすること、水浸透に対する抵抗性を高めること、ならびに白化傾向を低減すること、により処理を助力することにおいて特に有用である。難燃性無機充填剤の化学改質における幅広い選択は、界面活性剤、有機官能性シラン、および８〜２４個の炭素原子を有する飽和もしくは不飽和脂肪酸またはそれらの金属塩、によって実施することができる。当該組成物の実施形態は、０．２５〜１ミクロンの範囲の粒子サイズを有する、アミノシラン、ビニルシラン、もしくはエポキシシランで表面処理されたＡＴＨおよび／または水酸化マグネシウムを含む難燃性成分を含み得る。当該組成物の実施形態にとって好適な、表面処理されたＡＴＨは、Ｈｙｄｒａｌ（登録商標）６５８１、「Ｈｙｄｒａｌ」６５８２、「Ｈｙｄｒａｌ」６５８３、および「Ｈｙｄｒａｌ」６５８４の商標においてＡｌｍａｔｉｓから入手することができる。当該組成物の実施形態での使用にとって好適な水酸化マグネシウムは、ＭａｇＳｈｉｅｌｄ  ＳおよびＭａｇＳｈｉｅｌｄ  ＵＦの商標においてＭａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手することができる。未処理の水酸化マグネシウムは、「ＭａｇＳｈｉｅｌｄ」Ｓおよび「ＭａｇＳｈｉｅｌｄ」ＵＦの商標において販売されており、これらは、追加名称を有する。例えば、ステアリン酸塩でコーティングされた水酸化マグネシウムは、「ＭａｇＳｈｉｅｌｄ」Ｓ−ＮＢ１０（ＮＢ１０は追加名称）と命名されている。
【００３２】
オリゴマー不含もしくは実質的にオリゴマー不含のいくつかの難燃性被覆の組成および特性を下記に一覧する。比較例Ａの組成物は、米国特許第６，７７５，４５１号明細書において開示されるような、難燃性成分を含まない市販のオリゴマー含有被覆である。Ｐｈｏｔｏｍｅｒ（登録商標）３０１６は、市販のエポキシジアクリレートモノマー（ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｉｎｃ．）であり、「Ｐｈｏｔｏｍｅｒ」４０２８は、エトキシル化（４）ビスフェノールジアクリレートモノマー（ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｉｎｃ）であり、ＳＲ６０１はエトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマーであり、ならびにＳＲ９００３は、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマーであり、ＳＲ６０１およびＳＲ９００３の両方は、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＵＳＡ（ペンシルバニア州、エクストン）から入手可能である。ＴＰＯ光開始剤は、ＢＡＳＦ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｐａｉｎｔ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓから市販されている。
【００３３】
実施例１〜８の組成物は、市販の混合装置を使用して、一覧される成分により調製した。当該成分を秤量し、次いで、加熱したケトルに入れ、約５０℃〜７０℃の範囲内の温度において一緒に混合した。混合は、均一な混合物が得られるまで継続した。
【００３４】
十分に混合した後、当該組成物を、凝集塊の存在について光学顕微鏡下において調べ、ならびに粘度、硬化速度、および機械的特性について試験した。
【００３５】
材料の一覧
「Ｐｈｏｔｏｍｅｒ」３０１６エポキシジアクリレートモノマーおよび「Ｐｈｏｔｏｍｅｒ」４０２８エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマーは、ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓから入手可能である。ＳＲ６０１エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー、ＳＲ６０２エトキシル化（１０）ビスフェノールジアクリレートモノマー、ＳＲ３０６トリプロピレングリコールジアクリレート、およびＳＲ９００３プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマーは、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＵＳＡ（ペンシルベニア州、エクストン）から入手可能である。ＴＰＯ（ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−酸化ホスフィン光開始剤）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）１８４光開始剤、およびＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０３５酸化防止剤は、ＢＡＳＦ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｐａｉｎｔ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓから入手可能である。ＫＷＳ  ４１３１は、Ｂｏｍａｒ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｏ．（コネチカット州、ウィンステッド）から入手可能なポリエーテルウレタンアクリレートオリゴマーである。いくつかの分散液の作製において使用する、ＴｒＰＧＤＡ（トリプロピレングリコールジアクリレート）および（ＰＯ）ＮＰＧＤＡ（プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート）は、市販されている。酸化防止剤（例えば、「Ｉｒｇａｎｏｘ」１０３５）は、バッチ化された組成物の総質量に対する重量部（ｐｐｈ）として加えられる。
【００３６】
以下は、本出願人らによって調製された混合物であり、本明細書において開示されるＦＲＣの作製において使用した：
Ａ．９Ｗ１２６６：６５質量％のＳｐａｃｅＲｉｔｅ  Ｓ３  ＡＴＨ／３５質量％の（ＰＯ）ＮＰＧＤＡによる分散液である。
【００３７】
Ｂ．９Ｃ１２３５：５５質量％のＭａｇＳｈｉｅｌｄ  ＵＦ  Ｍｇ（ＯＨ）2／４５質量％のＴｒＰＧＤＡによる分散液である。
【００３８】
Ｃ．９Ｚ１３０５： 質量％のＳＲ６０２、 質量％のＳＲ３０６、および 質量％の酸性ポリマーエステルであるＴｒＰＧＤＡもしくは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡもしくはそれらの混合物中における、４５質量％のＨｙｄｒａｌ  ６５８１  ＡＴＨの分散液である。
【００３９】
Ｄ．９Ｚ１３２５：ＳＲ６０２、ＳＲ３０６、および酸性ポリマーエステル（ＴｒＰＧＤＡもしくは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡもしくはそれらの混合物）中における４５質量％のＨｙｄｒａｌ  ６５８１  ＡＴＨの分散液である。
【００４０】
Ｅ．９Ｚ１３１７：ＳＲ６０２、ＳＲ３０６、および酸性ポリマーエステル（ＴｒＰＧＤＡもしくは（ＰＯ）ＮＰＧＤＡもしくはそれらの混合物）中における４５質量％のＨｙｄｒａｌ  ６５８４  ＡＴＨの分散液である。
比較例Ａ
米国特許第６，７７５，４５１号明細書において開示されるような、難燃化剤を含まない商業的オリゴマー含有二次被覆組成物
実施例１−実施例３に対する対照
ＫＷＳ４１３１（オリゴマー）                             ３．８８質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） １．９４質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                        ３１．８２質量％
ＳＲ９００３（プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー）
５６．８０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                     ２．７８質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         ２．７８質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．２ｐｐｈ
実施例２−難燃化剤を含む、実質的にオリゴマー不含の組成物
９Ｗ１２２６                                           ７７．６質量％
ＫＷＳ４１３１（オリゴマー）                             ２．００質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） １．００質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      １６．４０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．５０質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．５０質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．１ｐｐｈ
実施例３−難燃化剤を含む、実質的にオリゴマー不含の組成物
Ｈｙｄｒａｌ６５８４  ＡＴＨ（１μｍ）                     ４６．０質量％
ＫＷＳ４１３１（オリゴマー）                             ２．１０質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー）  （ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｉｎｃ．）                                          １．０５質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      １７．１８質量％
ＳＲ９００３（プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー）  
３０．６７質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                     １．５０質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．５０質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．１ｐｐｈ
実施例４−難燃化剤を含む、実質的にオリゴマー不含の組成物
９Ｃ１２３５                                           ８０．７６質量％
ＫＷＳ４１３１（オリゴマー）                             １．６７質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） ０．８４質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      １３．７３質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．５０質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．５０質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．８ｐｐｈ
実施例５−難燃化剤を含む、オリゴマー不含の組成物
９Ｚ１３０５                                           ５５．５０質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） ５．８０質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      ３６．６０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．０５質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．０５質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．３８ｐｐｈ
実施例６−難燃化剤を含む、オリゴマー不含の組成物
９Ｚ１３２５                                           ５５．５０質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） ５．８０質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      ３６．６０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．０５質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．０５質量％
実施例７−難燃化剤を含む、オリゴマー不含の組成物
９Ｚ１３１７                                           ５５．５０質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー）  （ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｉｎｃ．）                                          ５．８０質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                    ３６．６０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．０５質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．０５質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．３８ｐｐｈ
実施例８−難燃化剤を含む、オリゴマー不含の組成物
９Ｚ１３１７                                           ５５．５０質量％
Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ３０１６（エポキシジアクリレートモノマー） ５．８０質量％
ＳＲ６０１／Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４０２８（エトキシル化（４）ビスフェノールＡモノマー）                                                      ３６．６０質量％
ＴＰＯ（光開始剤）                                       １．０５質量％
Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（光開始剤）                         １．０５質量％
Ｉｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）                       ０．３８ｐｐｈ  
上記において詳細に述べたように、実施例２および４〜８は、難燃性材料と少なくとも１種のモノマーとを含む分散液を含む。例えば、実施例２は、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマー中におけるＡＴＨの分散液を含み、実施例４は、トリプロピレングリコールジアクリレートモノマー中におけるＭｇ（ＯＨ）2の分散液を含む。分散液に含有されるモノマーは、当該組成物の実施形態のモノマー性成分の一部である。
【００４１】
表１〜３は、難燃性組成物の様々な特性を示している。表１に示された結果は、そのような被覆の硬化速度が、難燃性成分の添加によって損なわれないことを示しており、表２に表された結果は、ＬＯＩ（限界酸素指数）が従来の被覆（例えば、標準的な市販のＵＶ硬化性アクリレートなど）より著しく高いことを示している。表３は、本明細書において開示されるＦＲＣ材料を使用して達成することができる様々な機械的特性を示している。
【００４２】
【表１】
0006353449.tif 000002
【００４３】
【表２】
0006353449.tif 000003
【００４４】
【表３】
0006353449.tif 000004
【００４５】
本明細書において開示されるＦＲＣは、図１および２に示されるようなそれらの散乱特性および吸光特性に起因して、図３に示されるＬＤＦの２つの層（すなわち、二次クリア被覆と白色インク層）を置き換えることができる。図３は、ガラスファイバーＲＡＬコア１０と、当該コア１０を覆う低屈折率の一次被覆／クラッド１２と、当該一次被覆１２を覆う二次被覆１４と、当該二次被覆１４を覆う光拡散層１６（例えば、白色インクなど）とを有する、先行技術のＬＤＦを示している。図１および２の重要な点は、材料が低い吸光性を有すること、すなわち、散乱以外に損失が全く無いことを示していることである。図１における線Ａは透過であり、線Ｂは反射である。最も重要なのは図２であり、この図は、吸光度（１−Ｒ−Ｔ）を示しており、この場合、Ｒは反射率であり、Ｔは透過率である。その透過は、図１において線Ａとして示されている。本明細書において開示される新規の被覆によってコーティングされたファイバーは、白色インク（従来の施用）による図３のＬＤＦと同程度の角度散乱性能を示している。本開示のＦＲＣにおけるアルミナ粒子の散乱特性は、比較的小さく、したがって、４５０および５３２ｎｍの波長で行われた試験において、角度空間分布での均一な性能を提供するのに十分良好である。
【００４６】
図４は、低屈折率のポリマー被覆／クラッド１２で覆われたガラスＲＡＬファイバー１０と、当該ポリマー被覆／クラッド１２を覆う難燃性光散乱層２０とを含む本開示の実施形態を示しており、この場合、層２０は、本明細書において説明されるような少なくとも１種のハロゲン不含の無機難燃性充填剤を含有する難燃性ポリマー層である。
【００４７】
図５は、低屈折率のポリマー被覆／クラッド１２で覆われたガラスＲＡＬファイバー１０と、当該ポリマー被覆／クラッド１２を覆う、蛍光体をドープされた被覆層２２と、当該蛍光体をドープされた被覆層２２を覆う難燃性光散乱層２０とを含む本開示の実施形態を示しており、この場合、層２０は、本明細書において説明されるような少なくとも１種のハロゲン不含の無機難燃性充填剤を含有する難燃性ポリマー層である。当該蛍光体含有層は、蛍光体を中に分散させることができる任意の透明なポリマー形成材料から作製されたポリマーであり得る。一実施形態において、当該ポリマー形成材料は、難燃性被覆を形成するために使用されるのと同じポリマー形成材料であるが、ただし、無機充填剤は含有していない。
【００４８】
図６は、低屈折率のポリマー被覆／クラッド１２で覆われたガラスＲＡＬファイバー１０と、当該ポリマー被覆／クラッド１２を覆う、蛍光体をドープされた難燃性被覆層２４とを含む本開示の実施形態を示しており、この場合、当該蛍光体は、本明細書において説明されるような少なくとも１種のハロゲン不含の無機難燃性充填剤を含有する難燃性モノマー組成物と混合されて、被覆層２４として施用される。図６にはさらに、任意選択の被覆２６も示してされており、これは、少なくとも１種のハロゲン不含の無機難燃性充填剤を含有するが蛍光体は含有しない、本明細書において説明されるような難燃性被覆である。当該難燃性被覆２６は、蛍光体含有難燃性被覆２４を覆うように施用されており、さらなる難燃特性を提供しつつ、大気中の水分から被覆２４中の蛍光体を保護する働きをする。
【００４９】
図４〜６に示される実施形態において、被覆層２０、２２＋２０、および２４＋２６の総厚さは、図３の層１４＋１６の総厚さ以下であり得る。
【００５０】
上記の説明は、本発明の単なる例示であり、特許請求の範囲によって定義されるような、本発明の性質および特徴を理解するための概要を提供することを意図するものであることは理解されるべきである。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部をなすものである。図面は、本発明の様々な特徴および実施形態を示し、それらの説明と共に、本発明の原理および作用を説明する役割を果たすものである。添付の特許請求の範囲によって定義されるような、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本明細書において説明されるような本発明の好ましい実施形態に対し、様々な変更を為すことができることは、当業者には明かとなるであろう。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ガラスＲＡＬファイバー
１２  ポリマー被覆／クラッド
１４  二次被覆
１６  光拡散層
２０  難燃性光散乱層
２２  蛍光体をドープされた被覆層
２４  蛍光体をドープされた難燃性被覆層
２６  蛍光体を含有しない難燃性被覆層
【図１】
0006353449.tif 000005
【図２】
0006353449.tif 000006
【図３】
0006353449.tif 000007
【図４】
0006353449.tif 000008
【図５】
0006353449.tif 000009
【図６】
0006353449.tif 000010