JP2924383B2 - 光ファイバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オルガノポリシロキサ
ン組成物の硬化物をコアとするプラスチック光ファイバ
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
ように、光ファイバには、石英ガラスや多成分ガラスを
芯（コア）成分や鞘（クラッド）成分とするガラス系光
ファイバのほかに、芯成分、鞘成分ともにプラスチック
からなるプラスチック光ファイバがある。このプラスチ
ック光ファイバはガラス系光ファイバに比べ、伝送損失
が大きく、長距離通信には適さないという欠点はある
が、ガラス系光ファイバに比べて開口数を大きくしやす
く、取扱が容易で、安価であるという利点を持ってい
る。

【０００３】従来、プラスチック光ファイバは、通常、
光の透過性が良い有機重合体から成る芯と、芯成分より
も屈折率が小さく、透明性の良い有機重合体から成る鞘
とから構成されている。この場合、芯物質として適当な
光透過性の良い有機重合体としては、例えばポリメタク
リル酸メチル、ポリスチレン等が知られている。更に近
年、芯物質としてオルガノポリシロキサン弾性体を用い
ることが特開昭６０−４３６１３号公報に提案されてお
り、これを芯物質としたプラスチック光ファイバは、ポ
リメタクリル酸メチル等を芯成分とするものに比べ、可
撓性に富み、耐熱性にも優れているという利点を有して
いる。

【０００４】しかしながら、オルガノポリシロキサン弾
性体を芯物質として適用した場合は、上述の如く耐熱性
には極めて優れているものの、湿熱環境下で使用すると
コアのオルガノポリシロキサン弾性体に水蒸気が吸収さ
れ、温度変化時にコア内の水蒸気が凝結して光ファイバ
の光透過性が著しく低下するという欠点を有しており、
このため使用範囲が極めて限定されてしまうという問題
があった。

【０００５】なお、耐熱性に優れたプラスチック光ファ
イバが好適に使用される分野では、同時にプラスチック
光ファイバに高温高湿雰囲気下での信頼性が必然的に要
求されるもので、それ故、プラスチック光ファイバの耐
湿性の改善が望まれていた。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高温高湿度条件下で使用しても光透過性がほとんど低下
しない耐湿性に優れたプラスチック光ファイバを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、分子中に下
記式（１）で示される単位を有すると共に、けい素原子
に直結したアルケニル基をけい素原子１個当り０．０５
個以上有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサン
と、下記一般式（２）で示される有機けい素化合物と、
白金系触媒とを含有するオルガノポリシロキサン組成物
を硬化させることにより得られる硬化物を光ファイバの
コアに適用することが極めて有効であることを見い出し
た。

【０００８】 ＲＳｉＯ_1.5 …（１） （但し、式中Ｒは炭素数１〜１０の置換又は非置換の一
価炭化水素基である。）

【０００９】

【化２】 （但し、式中Ｒ¹，Ｒ²はそれぞれ一価の炭化水素基であ
り、Ｑは二価の芳香族炭化水素基である。）

【００１０】即ち、本発明者は上述した湿熱条件下での
光ファイバの光透過率の低下という現象について追求し
た。その結果、通常のオルガノポリシロキサン弾性体は
ガラス転移温度が非常に低く、通常の使用湿熱環境条件
下ではオルガノポリシロキサン分子鎖全体がミクロブラ
ウン運動と呼ばれる活発な分子運動を行ない、この分子
運動に伴って自由体積が大きくなって水蒸気の吸収量の
温度依存性が高くなっており、このため温度が変化（低
下）するとオルガノポリシロキサン弾性体中で水蒸気が
凝結し、光ファイバの光透過性が著しく低下することが
わかった。

【００１１】更に本発明者は、上記現象を防止するには
使用湿熱環境条件の温度（通常は５０℃未満）よりも高
いガラス転移温度を有するオルガノポリシロキサン硬化
物をコアとして用いることが効果的であることを見い出
した。そして、オルガノポリシロキサン組成物の硬化前
のオルガノポリシロキサン構造に三次元構成単位、即ち
上記式（１）で示される単位とけい素原子に直結したア
ルケニル基をけい素原子１個当り０．０５個以上含有さ
せ、かつかかるオルガノポリシロキサン中のアルケニル
基と付加架橋反応する架橋剤として上記式（２）で示さ
れるけい素原子に直結した水素原子を有する有機けい素
化合物を用いることにより、通常の使用湿熱環境条件の
温度よりも高いガラス転移温度を有する硬化物を与える
オルガノポリシロキサン組成物を得ることができ、この
オルガノポリシロキサン組成物をコアとした光ファイバ
は耐湿性に優れ、高温高湿度条件下で使用しても光透過
性が低下せず、高い信頼性を有することを知見し、本発
明をなすに至ったものである。

【００１２】以下、本発明につき更に詳述すると、
（イ）成分のオルガノポリシロキサンは、下記式（１）
で示される三次元構成単位を有し、かつけい素原子に直
結したアルケニル基を有するものである。

【００１３】 ＲＳｉＯ_1.5 …（１）

【００１４】ここで、上記式（１）において、Ｒ は炭素
数１〜１０の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、
具体的に例示すると、メチル基，エチル基，プロピル基
等のアルキル基、ビニル基，アリル基，ヘキセニル基等
のアルケニル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル
基、フェニル基，トリル基，キシリル基等のアリール
基、ベンジル基，フェニルエチル基等のアラルキル基、
テトラクロロフェニル基，クロロフェニル基，クロロメ
チル基，ペンタフルオロブチル基，トリフルオロプロピ
ル基等のハロゲン置換一価炭化水素基などが挙げられ
る。これらの中でもメチル基，フェニル基，ビニル基が
好ましいが、これらの割合は特に制限されない。なお、
この式（１）の三次元構成単位は、（イ）成分のオルガ
ノポリシロキサン中３０〜８０モル％、特に４０〜７０
モル％の割合で含有することが好ましい。

【００１５】また、この（イ）成分のオルガノポリシロ
キサンは、後述する（ロ）成分の有機けい素化合物のけ
い素原子に直結した水素原子と、（ハ）成分の白金系触
媒の存在下で付加架橋反応により硬化するものであり、
このため１分子中にけい素原子に直結したビニル基，ア
リル基，アクリル基等のアルケニル基をけい素原子１個
当り０．０５個以上、好ましくは０．１５個以上有する
ことが必要である。このけい素原子に直結したアルケニ
ル基の数がけい素原子１個当り０．０５個未満の場合、
硬化速度が遅くなったり、あるいは硬化物が得られなく
なる。

【００１６】なお、（イ）成分のオルガノポリシロキサ
ンを構成する上記式（１）以外の単位としては、Ｒ₂Ｓ
ｉＯ、Ｒ₃ＳｉＯ_0.5、ＳｉＯ₂単位を挙げることがで
き、Ｒ₂ＳｉＯは２０〜７０モル％、Ｒ₃ＳｉＯ_0.5は０
〜２０モル％、ＳｉＯ₂は０〜２０モル％含有すること
ができる。

【００１７】上記式（１）の三次元構成単位及びアルケ
ニル基を有する（イ）成分のオルガノポリシロキサンと
しては、具体的に下記平均組成式で示されるものが例示
される。なお、Ｍｅはメチル基、Ｖｉはビニル基、Ｐｈ
はフェニル基を示す。〔ＭｅＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳ
ｉＯ〕_b、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉＯ〕_b、
〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＳｉＯ _1.5〕_b〔ＭｅＶｉＳｉ
Ｏ〕_c、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＶｉＳｉＯ _1.5〕_b〔Ｍｅ₂
ＳｉＯ〕_c、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉＯ〕
_b〔Ｍｅ ＰｈＳｉＯ 〕_c、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉ
ＳｉＯ〕_b〔Ｍｅ₃ＳｉＯ _0.5〕_c〔ＳｉＯ ₂〕_d、〔ＰｈＳ
ｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉＯ〕_b〔ＶｉＭｅ₂Ｓｉ
Ｏ _0.5〕_c〔ＳｉＯ ₂〕_d、〔ＭｅＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉ
ＳｉＯ〕_b〔ＨＯ _0.5〕_c、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶ
ｉＳｉＯ〕_b〔ＨＯ _0.5〕_c、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔Ｍｅ
ＳｉＯ _1.5〕_b〔ＭｅＶｉＳｉＯ〕_c〔ＨＯ _0.5〕_e、〔Ｐ
ｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＶｉＳｉＯ _1.5〕_b〔Ｍｅ₂ＳｉＯ〕
_c〔ＨＯ _0.5〕_e、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉ
Ｏ〕_b〔Ｍｅ ＰｈＳｉＯ 〕_c〔ＨＯ _0.5〕_e、〔ＰｈＳｉＯ
_1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉＯ〕_b〔Ｍｅ₃ＳｉＯ _0.5〕_cＳｉＯ
₂〕_e〔ＨＯ _0.5〕_d、〔ＰｈＳｉＯ _1.5〕_a〔ＭｅＶｉＳｉ
Ｏ〕_b〔ＶｉＭｅ₂ＳｉＯ _0.5〕_c〔ＳｉＯ ₂〕_e〔Ｈ
Ｏ _0.5〕_d （但し、ａ〜ｅはそれぞれ１未満の正数である。）

【００１８】これらのオルガノポリシロキサンは、上記
式におけるそれぞれの構成単位に対応するオルガノハロ
シラン又はオルガノアルコキシシランを共加水分解する
公知方法によって得ることができる。

【００１９】次に、（ロ）成分は下記一般式（２）で示
されるけい素原子に直結した水素原子を有する有機けい
素化合物であり、この有機けい素化合物は（イ）成分の
オルガノポリシロキサン中のアルケニル基と付加架橋反
応して硬化物を形成するものである。

【００２０】

【化３】

【００２１】ここで、上記式（２）中の置換基Ｒ¹，Ｒ²
はそれぞれ一価の炭化水素基、好ましくは炭素数１〜１
０、より好ましくは１〜６の一価の炭化水素基であり、
例えばメチル基，エチル基，プロピル基等のアルキル
基、フェニル基，トリル基，キシリル基等のアリール
基、ベンジル基，フェニルエチル基等のアラルキル基な
どが挙げられるが、特にメチル基、フェニル基であるこ
とが好ましい。

【００２２】また、置換基Ｑは二価の芳香族炭化水素
基、好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは６〜１
５の二価の芳香族炭化水素基であり、これは構造の一部
にけい素原子あるいはシロキサン結合を含んだものであ
ってもよく、具体的には下記の基が例示される。

【００２３】

【化４】

【００２４】このような上記式（２）の有機けい素化合
物としては、具体的に下記構造の化合物を挙げることが
できる。

【００２５】

【化５】

【００２６】更に、（ハ）成分の白金系触媒は、（イ）
成分のオルガノポリシロキサン中のけい素結合アルケニ
ル基と（ロ）成分の有機けい素化合物中のけい素結合水
素原子との付加反応による架橋結合の生成を促進して硬
化に要する時間を短縮するための触媒である。この白金
系触媒としては、例えば白金黒、塩化白金酸などが挙げ
られるが、オルガノポリシロキサンに溶解させるため、
例えば塩化白金酸のアルコール変性溶液、塩化白金酸の
シリコーン変性溶液などの溶液とすることが好ましい。

【００２７】また、（ハ）成分の白金系触媒の量は触媒
量であるが、光ファイバに使用する場合、白金が光伝送
損失に影響を与えることから、白金の量は少ない方が良
く、具体的には（イ）成分と（ロ）成分の合計量に対し
て白金として５ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ以下とするこ
とが好ましい。

【００２８】本発明の光ファイバのコア用として用いら
れるオルガノポリシロキサン組成物は、上述した（イ）
成分、（ロ）成分及び（ハ）成分を含有してなるもので
あるが、これらの成分を混合して組成物とした場合、
（ハ）成分の白金系触媒の触媒作用により、（イ）成分
と（ロ）成分との付加反応が常温付近においても進行
し、また、加熱下においてはこの付加反応の進行が早い
ため、作業面からその任意成分として反応抑制剤を添加
しても良い。この反応抑制剤としては、例えばアセチレ
ンアルコール類のほか、３−メチル−３−ブチン−２−
オール，２−メチル−１−ペンチル−３−オール，３，
５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール，２，５−ジ
メチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール，３，６−ジ
メチル−４−オクチン−３，６−ジオール，２，４，
７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール
などが挙げられる。この反応抑制剤の添加量は特に制限
はなく、作業条件に合わせて適宜選択すれば良い。

【００２９】本発明において上述のオルガノポリシロキ
サン組成物は、上記成分を単に混合し、チューブ等に圧
入するなど、公知の方法によりファイバ状に成形した
後、加熱、硬化して光ファイバのコアを製造することが
できる。この場合、硬化条件は通常１００〜１５０℃で
３時間以上加熱することが好ましい。

【００３０】更に、上記オルガノポリシロキサン組成物
の硬化物はそのガラス転移温度が５０℃以上、特に７０
℃以上であることが好ましく、５０℃に満たないと湿熱
環境条件下で光ファイバの光透過性が低下する場合があ
る。

【００３１】本発明の光ファイバにおいて、クラッド
（鞘）成分としては公知のプラスチックにより構成する
ことができる。クラッド成分として、具体的にはポリテ
トラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン／パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体，テトラフル
オロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体，ポ
リクロロトリフルオロエチレン，テトラフルオロエチレ
ン／エチレン共重合体，ポリビニルフルオライド，ポリ
ビニリデンフルオライド，テトラフルオロエチレン／ビ
ニリデンフルオライド共重合体，ポリアミド樹脂，ポリ
イミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，エポキシ樹脂，ポ
リエステル樹脂等が挙げられる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の光ファイバは、通常の使用湿熱
環境条件の温度よりも高いガラス転移開始温度を有する
オルガノポリシロキサン硬化物をコアとして用いたこと
により、高温高湿度下に曝されても光伝送損失が大きく
ならず、温湿度が変化しても高い光透過率を安定して維
持でき、信頼性の高いものである。従って、本発明のプ
ラスチック光ファイバは優れた耐湿性を有するもので、
本来の耐熱性と相まってプラスチック光ファイバの適用
範囲を広げ得るものである。

【００３３】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。また、以下の例においてＭｅはメチル基、Ｖｉはビ
ニル基を示す。

【００３４】〔実施例１，２、比較例１，２〕下記平均
組成式（３）で示されるビニル基含有オルガノポリシロ
キサン１００部と下記式（４）で示される有機けい素化
合物４７．２部を混合した。。

【００３５】

【化６】

【００３６】この混合物の重量を基準として塩化白金酸
のオクチルアルコール変性溶液を白金として１ｐｐｍと
なるように添加し、オルガノポリシロキサン組成物Ａ
（実施例１）を調製した。

【００３７】また、式（４）の有機けい素化合物の代わ
りに下記式（５）で示される有機けい素化合物４２．３
部を使用する以外は上記と同様にしてオルガノポリシロ
キサン組成物Ｂ（実施例２）を調製した。

【００３８】

【化７】

【００３９】更に、式（４）の有機けい素化合物の代わ
りに下記式（６）で示されるオルガノハイドロジェンポ
リシロキサン３２．５部を使用する以外は上記と同様に
してオルガノポリシロキサン組成物Ｃ（比較例１）を調
製した。

【００４０】

【化８】

【００４１】更にまた、両末端がジメチルビニルシロキ
シ基で封鎖され、２５℃における粘度が６０ｃｓである
ジメチルポリシロキサン１００部と下記平均式（７）で
示されるけい素原子に結合した水素原子を１分子中に３
個以上有するメチルハイドロジェンポリシロキサン１
４．３部を混合し、上記と同様にしてオルガノポリシロ
キサン組成物Ｄ（比較例２）を調製した。

【００４２】

【化９】

【００４３】上記オルガノポリシロキサン組成物Ａ〜Ｄ
それぞれを内径１．５ｍｍ、外径２．２ｍｍのフッ素樹
脂製チューブに圧入し、１１０℃、６時間、１５０℃、
１６時間の条件で加熱硬化し、４種の光ファイバ（実施
例１，２、比較例１，２）を作成した。

【００４４】これらの光ファイバについて下記の条件で
高湿度環境に曝し、その前後の光量変化（光量保持率）
を６６０ｎｍの光で測定した。また、上記光ファイバか
らコア部のオルガノポリシロキサン硬化物を取り出し、
下記方法でガラス転移温度を測定した。以上の結果を表
１に示す。 光量保持率の測定条件： 光ファイバを６０℃で９０Ｒ
Ｈ％の環境下に１０００時間曝した後、室温下に取り出
し、２時間放置後、光量を測定した。 ガラス転移温度：メトラー社製のＴＡ４０００熱分析装
置を用いて示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を行い、ガラス
転移温度を測定した。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１の結果より、本発明の光ファイバ（実
施例１，２）は高湿度環境に曝されても光量保持率かほ
とんど低下せず、耐湿性に優れていることがわかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−144404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/00 391

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （イ）分子中に下記式（１）で示される
   単位を有すると共に、けい素原子に直結したアルケニル
   基をけい素原子１個当り０．０５個以上有するアルケニ
   ル基含有オルガノポリシロキサン ＲＳｉＯ_1.5 …（１） （但し、式中Ｒは炭素数１〜１０の置換又は非置換の一
   価炭化水素基である。） （ロ）下記一般式（２）で示される有機けい素化合物 【化１】 （但し、式中Ｒ¹，Ｒ²はそれぞれ一価の炭化水素基であ
   り、Ｑは二価の芳香族炭化水素基である。） （ハ）白金系触媒を含有してなるオルガノポリシロキサ
   ン組成物の硬化物をコアとしてなることを特徴とする光
   ファイバ。