JP2001290032A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】伝送特性や機械特性、およびその均質性に優
れ、糸径変動が小さい光ファイバを得ることができる光
ファイバの製造方法を提供する。 【解決手段】加熱媒体として１３５℃での蒸気圧が１０
０ｋＰａ以下である液体を用い、光ファイバを、前記加
熱媒体中を通過させることにより光ファイバを加熱する
加熱工程を有する光ファイバの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバは石英系光ファ
イバに対して大口径、安価、および端面加工や取り扱い
の容易性などの長所を有しており、ライティング、セン
サー、通信用としてＯＡ，ＦＡ機器間配線などの分野で
使用されている。

【０００３】実用化されているプラスチック光ファイバ
の大部分はポリメタクリル酸メチルを芯材料とした芯鞘
構造の光ファイバであり、その工業的製造プロセスとし
ては、複合ノズルを用いて芯材ポリマーと鞘材ポリマー
を同心円状に配置し、溶融複合紡糸することでファイバ
状に賦形し、次いで機械的特性を向上させることを目的
として加熱下で延伸処理を行うのが一般的である。

【０００４】このようなプラスチック光ファイバの製造
プロセスにおいては、これまでにさまざまな提案がなさ
れており、延伸工程についてもファイバ径斑の低減、機
械特性の向上、各種特性の均質化の観点から多くの提案
がなされている。例えば特開昭６３−２８９７０７号公
報では赤外線加熱による延伸方法、特開昭６３−３０３
３０４号公報では炉内での延伸領域の固定化と、炉内滞
在時間の適正化を行う方法、特開平２−６８５０３号公
報では炉出口で冷却風を巻き込む方法、特開平５−１１
１２８号公報では加熱炉中の加熱気体の流線変更により
ファイバとの熱交換を促進する方法がそれぞれ開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法をもってしても、得られた光ファイバの糸径
の変動が大きく、伝送特性や機械特性等の特性やその均
質性は十分でなく不満が残るものであった。

【０００６】本発明の目的は伝送特性や機械特性、およ
びその均質性に優れ、糸径変動が小さい光ファイバを得
ることができる光ファイバの製造方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、加熱媒
体として１３５℃での蒸気圧が１００ｋＰａ以下である
液体を用い、光ファイバを、前記加熱媒体中を通過させ
ることにより光ファイバを加熱する加熱工程を有する光
ファイバの製造方法にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明においてプラスチック光ファイバ（以下適
宜単に「光ファイバ」という）は、光伝送に寄与する部
分がプラスチックにより構成されている光ファイバであ
ればよく、芯鞘構造のＳＩ型や、屈折率分布を有するＧ
Ｉ型、階段状の屈折率分布を有するもの等、その断面に
おいていかなる屈折率プロファイルを有していてもよ
い。また、このような屈折率プロファイルを有する島
部、または芯のみからなり屈折率分布を有さない島部の
複数個を、共通の海材により互いに隔てられた状態で集
合させて形成されるマルチコア光ファイバであってもよ
い。

【０００９】プラスチック光ファイバを構成する素材は
特に限定されるものではなく公知のものを用いることが
できるが、溶融紡糸によりファイバ状に賦形できるもの
を使用することが好ましい。ＳＩ型光ファイバを製造す
る場合、伝送特性に優れたファイバを得るためには、芯
材としてメタクリル酸メチルを７０重量％以上含む重合
体を用いることが好ましく、特に、メタクリル酸メチル
を９５重量％以上含む重合体を芯材として使用し、鞘材
としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重
合体あるいは、フッ素化（メタ）アクリレート／メタク
リル酸メチル共重合体を用いることが好ましい。

【００１０】また、ＳＩ型、ＧＩ型、もしくは階段状の
屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ、又はマル
チコア光ファイバ等の外周部にフッ化ビニリデン／テト
ラフルオロエチレン共重合体、フッ素化（メタ）アクリ
レート／メタクリル酸メチル共重合体、ポリフッ化ビニ
リデンとポリメタクリル酸メチルのブレンドポリマー、
ポリメタクリル酸メチル、またはポリカーボネート等の
プラスチック材料からなる保護層を形成することも可能
である。

【００１１】このような光ファイバは、溶融紡糸法によ
り得ることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるも
のではない。

【００１２】本発明においてはこのような光ファイバを
加熱する加熱工程において、加熱媒体として１３５℃で
の蒸気圧が１００ｋＰａ以下である液体を用いる。加熱
媒体として液体を用いることにより、光ファイバへの熱
伝達の効率が向上するため、光ファイバを急速かつ均一
に昇温することができる。そのため、加熱工程における
光ファイバの温度斑が抑制されるため、糸径変動が小さ
く、伝送特性や機械特性、およびその均質性に優れた光
ファイバを得ることができる。また、加熱媒体の１３５
℃での蒸気圧が１００ｋＰａ以下であるため、加熱媒体
の温度を大気圧下において光ファイバを十分に加熱可能
な温度まで容易に上げることができ、加熱媒体の蒸発に
よる加熱工程における加熱媒体の損失を防ぐことができ
る。

【００１３】また、光ファイバの糸径変動を小さくし、
伝送特性や機械特性の低下を防ぐため、加熱媒体として
は、光ファイバの最外層を溶解または膨潤させにくいも
のを用いることが好ましい。そのため、加熱媒体を加熱
工程における加熱媒体の温度と同じ温度に加熱し、この
中に加熱工程を通過させる光ファイバを１０分間浸漬し
たとき、浸漬前後の光ファイバの重量の変化が−３％〜
３％の範囲内となるように加熱媒体を選択することが好
ましく、−１％〜１％の範囲内となるように加熱媒体を
選択することがより好ましい。

【００１４】このような加熱媒体としては、例えば、エ
チレングリコール、ポリジメチルシロキサン、各種シリ
コン系またはフッ素系のオイルなどが挙げられる。

【００１５】加熱工程においては、例えば加熱炉中に上
記のような加熱媒体を満たし、加熱炉の前後にニップロ
ーラーなどの光ファイバを走行させる公知の駆動装置を
設け、加熱炉内の加熱媒体中に光ファイバを通過させ
る。加熱工程においては、光ファイバの供給速度をＶｉ
ｎ、引き取り速度をＶｏｕｔとしたとき、Ｖｏｕｔ＞Ｖ
ｉｎとすることにより光ファイバを延伸することがで
き、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎとすることにより光ファイバを定
長状態に保つことができ、Ｖｏｕｔ＜Ｖｉｎとすること
により光ファイバを緩和させることができる。本発明に
おいては加熱工程において光ファイバを延伸すると、延
伸による糸径斑の増大を著しく低減することができるた
め、好ましい。

【００１６】Ｖｏｕｔ及びＶｉｎは、加熱炉の前後の駆
動装置の速度を適当な値に設定することにより変更可能
である。Ｖｏｕｔ及びＶｉｎは、加熱処理を行う光ファ
イバの材料や構造等により適宜設定されるが、メタクリ
ル酸メチルを７０重量％以上含む光ファイバを加熱処理
する場合は、０．５≦Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ≦３とすること
が好ましい。

【００１７】加熱工程における加熱媒体の温度、加熱媒
体中に光ファイバを通過させる時間などは、加熱処理を
行う光ファイバに応じて適宜設定される。

【００１８】本発明においては、光ファイバを走行させ
る駆動装置から光ファイバが脱落したり、光ファイバが
駆動装置に巻き付いたりすることを防ぐため、加熱工程
を通過した光ファイバから加熱媒体を除去することが好
ましい。除去方法としては、光ファイバを液体中で洗浄
したり、光ファイバに不活性な気体を吹き付ける方法な
どが挙げられる。加熱媒体の分離回収が容易であること
から、気体を吹き付ける方法が好ましい。特に光ファイ
バの最外層がフッ素を含有する樹脂から構成される場
合、フッ素原子に起因する撥水性や撥油性により、加熱
媒体を容易に除去することができる。気体としては、空
気、窒素等が好ましく用いられる。加熱媒体の除去に際
して、光ファイバが熱による影響を受け、特性を低下さ
せることを防ぐため、加熱媒体の除去に用いる液体や気
体の温度は１００℃以下とすることが好ましい。

【００１９】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明をより具
体的に説明する。

【００２０】なお、実施例、比較例中で用いた光ファイ
バの評価方法は下記の通りである。

【００２１】［加熱媒体の蒸気圧］クヌーセン法により
１３５℃での蒸気圧を測定した。

【００２２】［加熱媒体浸漬時の光ファイバの重量変
化］光ファイバを３０ｃｍの長さに切断し、これを直径
５ｃｍのかせ巻きにし、このかせ巻きの光ファイバに５
０ｇの重りを取りつけ、光ファイバを加熱した際の加熱
媒体の温度と同じ温度に設定した加熱媒体中に１０分間
浸漬した。

【００２３】［光ファイバ径］１００ｍの光ファイバの
径を１ｃｍ毎に測定し、採取したデータから光ファイバ
の平均径と糸径変動を求めた。

【００２４】［伝送損失］２５ｍ−５ｍカットバック法
により、励振ＮＡ０．１、波長６５０ｎｍの伝送損失を
求めた。

【００２５】［熱収縮率］光ファイバに６０ｃｍ間隔の
印を付け、９０℃に設定した乾燥機内につるし、５０時
間後の印の間隔ｌ（ｃｍ）を測定し、下記式により求め
た。

【００２６】熱収縮率（％）＝６０−ｌ／６０×１００ ［降伏強度、破断強度］１００ｍｍの光ファイバに対し
て、引張速度１００ｍｍ／分の条件でＳ−Ｓ試験を行っ
て求めた。

【００２７】（実施例１）芯材としてポリメタクリル酸
メチル、鞘材としてメタクリル酸２，２，２−トリフル
オロエチル／メタクリル酸１，１，２，２−テトラヒド
ロパーフルオロデシル／メタクリル酸メチル３元共重合
体（共重合組成５０／３０／２０重量％）、保護材とし
てフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体
（共重合組成８０／２０ｍｏｌ％）をそれぞれ用い、こ
れらの樹脂を同心円状複合ノズルに供給して、２２５℃
にて芯／鞘／保護の３層ファイバ状に溶融紡糸した。得
られた未延伸光ファイバの平均径は１００３μｍ、糸径
変動は±４．２μｍであった。

【００２８】次いで、この未延伸光ファイバを加熱しな
がら２倍に延伸した。加熱炉としては炉長２ｍのものを
用い、加熱媒体としては、１３５℃での蒸気圧が０．１
２Ｐａの東芝シリコーン社製ＴＳＦ４５１−１０（ポリ
ジメチルシロキサンオイル）を用い、加熱媒体の温度は
１５０℃とし、加熱炉への光ファイバの供給速度及び引
き取り速度はそれぞれ１５ｍ／ｍｉｎ、３０ｍ／ｍｉｎ
とした。次いで、加熱炉を通過した光ファイバに加熱媒
体を除去するため、４０℃の空気を吹き付けた。延伸さ
れた光ファイバの糸径変動は、±６．４μｍと小さく、
延伸前後の糸径変動の増加は５０％と小さかった。ま
た、延伸された光ファイバの伝送損失は１３３ｄＢ／ｋ
ｍと低く、熱収縮率は０．６５％、破断強度は１３．２
ＭＰａと良好であった。

【００２９】（実施例２、３）光ファイバの構成および
加熱条件を表１に示す通りに変更した点を除いて実施例
１と同様にして光ファイバを得た。この光ファイバの評
価結果を表１に示す。なお、これら実施例において加熱
媒体として使用したエチレングリコール、ダイキン工業
社製デムナムＳ−１００（パーフルオロポリエーテル）
の１３５℃における蒸気圧は、それぞれ０．１３Ｐａ、
１０．８ＫＰａであった。

【００３０】（比較例１、２）光ファイバの構成および
加熱時の条件を表１に示す通りに変更した点を除いて実
施例１と同様にして光ファイバを得た。この光ファイバ
の評価結果を表１に示す。比較例２においては、延伸時
に光ファイバが切断された。

【００３１】（実施例４〜７、比較例３、４）加熱時の
条件を表２に示すとおりに変更した点を除いて実施例１
と同様に光ファイバを得た。この光ファイバの評価結果
を表２に示す。

【００３２】

【表１】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプラスチッ
ク光ファイバの製造方法によれば、伝送特性や機械特
性、およびその均質性に優れ、糸径変動が小さい光ファ
イバを得ることができる。

フロントページの続き (72)発明者 掛 伸二 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H050 AA14 AA17 AB43X AB48Y AB50Z BA02 BA03 BA12 BA13 BA16 BA34 BB07W BB08W BB17W 4L036 MA04 MA15 PA03 PA17 UA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱媒体として１３５℃での蒸気圧が１
   ００ｋＰａ以下である液体を用い、光ファイバを、前記
   加熱媒体中を通過させることにより光ファイバを加熱す
   る加熱工程を有する光ファイバの製造方法。
2. 【請求項２】 加熱工程において加熱された光ファイバ
   から加熱媒体を除去する工程を有する請求項１に記載の
   光ファイバの製造方法。
3. 【請求項３】 加熱工程において光ファイバを加熱しな
   がら光ファイバを延伸する請求項１に記載の光ファイバ
   の製造方法。