JP2001515223A

JP2001515223A - 多層保護被覆を有する高分子光ファイバー

Info

Publication number: JP2001515223A
Application number: JP2000509008A
Authority: JP
Inventors: クスユルゲン; ローゼンフェルトヨアヒム; シュリックヨッヘン; ミュラートーマス; シュナイダーライナー; シェーファーヨアヒム
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2001-09-18
Also published as: WO1999012063A1; CN1269021A; RU2000107818A; EP1008000A1

Abstract

(57)【要約】多層保護被覆を有する高分子光ファイバー高分子光ファイバーを種々の機械的要求及び化学的要求並びに種々の使用特性に最適に適合させることができるように、光学的被覆の上に施与した保護被覆が、少なくとも３つの一緒に施与し、互いに堅固に結合した層からなるが、この場合、第一の内側層（１３）は、自然色の熱可塑性プラスチックからなり、第二の層（１４）は、光不透過性層であり、かつ第三の外側層（１５）は、着色した熱可塑性プラスチックからなる。多層押出しによって施与された種々の層のための異なる材料選択によって、光ファイバーには、調整された特性を付与することができる。このファイバーは、特に自動車のデータ伝送に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、光学部材の分野で、高分子プラスチックからなり、多層保護被覆を
備えている繊維状の光波導体の態様の際に使用されている。

【０００２】光波導体は、一方では、大量のデータの伝送、他方では支障のない、即ち、電
磁場によって影響を及ぼされることのないデータ伝送に適している。約１００ｍ
の短距離にわたるデータ伝送のためには、相対的に高価なガラス光導体以外に、
安価なプラスチック光導体が、例えば機械製作、自動車製造の分野及び事務の分
野では適している。これらの「高分子ガラスファイバー」とも呼ばれる光導体は
、その原則的構造では、光学的コア、光学的被覆及び保護被覆を有している。コ
アと被覆は、約１ｍｍの直径であり、保護被覆は、約０．２〜１ｍｍの肉厚であ
る。コア（例えばポリメチルメタクリレート）及び被覆（例えばフッ素ポリマー
、例えばポリフッ化ビニリデン又はポリテトラフルオロエチレン）の材料選択に
よって、第一に光学的伝送特性が定められるのに対して、保護被覆の材料選択は
、高分子光ファイバーの特性曲線を、光ファイバーが使用されるそれぞれの周囲
に適合させるために使用している（定期刊行物「Draht」１９９５、第４部、第１８７〜１９０頁；Conference Publication IMechE、1981、C192／180、第２２
７〜第２２９頁：「Multiplexed Wiring in the Autmobile：near term Possibi
lity」）。

【０００３】高分子光ファイバーの保護被覆は、最も簡単な場合、単層で形成されているが
、このためには、就中、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル及び塩素化したポリエチ
レンのような材料の使用が公知である。これらの保護被覆は、高分子光ファイバ
ーの中への異種光線の侵入を防止するためにカーボンブラックを含有していても
よい。かかるファイバーの継続使用温度を上昇させ、気候負荷に対する耐性及び
外からの機械的影響を改善するためには、単層保護被覆用の材料として、ポリア
ミド、ポリウレタン又はポリオキシメチレンを使用することもできる。これらの
材料には、防炎剤を添加することもできる（ＤＥ９２０９０１８Ｕ）。改善され
た耐熱性を有する高分子光ファイバーを得るためには、光導性のコアを、熱硬化
可能なシリコーン樹脂から製造することも公知であるが、この場合、コア材料は
、硬化されていない状態で二層の被覆チューブの中にその製造の際に射出注入さ
れている。被覆チューブの２つの層は、外側の被覆チューブがカーボンブラック
の添加によって光不透過性にされており、この場合、同時に押し出され、かつ押
出し工程によって互いに堅固に結合させられている（ドイツ連邦共和国特許第３
８４３３１０号Ｃ２）。

【０００４】更に、高分子光ファイバーの保護被覆の材料としての熱可塑性エラストマーの
使用及び該被覆の多層構成が公知である（欧州特許第０３９５８２３号Ｂ１）。
多層保護被覆を用いる低温での減衰比に影響を及ぼすには、同じか又は異なる値
のヤング係数を有する種々のプラスチックを使用することもできる（欧州特許第
０１６２４７１号Ａ１）。

【０００５】より高い温度での高分子光ファイバーの伝送特性を改善するためには、更に、
保護被覆のために、少なくとも１２０°の形状固定温度を有する材料が使用され
る。光学的コア、光学的被覆及び保護被覆は、この種のファイバーの製造の際に
、組み合わせた紡糸プロセスで形成されるが、この場合、保護費服用の材料、例
えばポリカーボネートは、有機充填材又は無機充填材、例えばカーボンブラック
、タルク、ガラスファイバー、芳香族ポリアミドからなるファイバー又はカーボ
ンファイバーを添加されていてもよい。保護被覆は、二層に形成されていてもよ
いが、この場合、内側の層は、外側の層のためのクッションに用いられている。
更に、保護被覆の上には、例えば湿分の作用下に架橋可能なポリエチレンからな
る１つ又は２つの付加的な被覆が施与されていてもよい。この種の高分子光ファ
イバーは、自動車のエンジンルーム中でデータ伝送又はセンサーの用途に使用す
ることができる（欧州特許第０１８３８５３号Ｂ１）。

【０００６】請求項１の上位概念の特徴を有する高分子光ファイバーから出発して、本発明
には、光ファイバーの特性を種々の機械的及び化学的要求並びに種々の使用特性
に適合させることができる保護被覆を提供するという課題が課されている。

【０００７】前記課題の解決のためには、本発明によれば、保護被覆が、少なくとも３つの
、一緒に施与され、互いに堅固に結合した層からなり、そのうち、第一の内側層
は、自然色の熱可塑性プラスチックからなり、第二の層は、光不透過性層であり
、かつ第三の外側層は、着色された熱可塑性プラスチックからなることが意図さ
れている。

【０００８】保護被覆の本発明により意図された少なくとも三層の態様及びこれらの被覆の
共同施与によって、光ファイバーの使用特性の点で大きな変動幅が得られる。こ
の場合、内側の自然色の層は、その他の層からの光学的コア及び光学的被覆の機
械的並びに光学的減結合を保証している。自然色のプラスチックの使用は、この
場合、該ファイバーの光学的被覆への色粒子又は別の充填材粒子の機械的作用、
ひいては光学的減衰の影響を排除している。前記の内側層は、有利に熱可塑性エ
ラストマー、例えばポリウレタン又はポリエーテル−ブロックアミドからなる。
これらの物質は、保護被覆の施与の間の光学的被覆の表面上のダスト状の汚染に
基づくファイバーの損傷からの良好な保護を提供する。その上更に、挙げられた
物質は、横方向の圧力を増大させずに、光学的被覆の上の保護被覆の定義された
固着接合を可能にしている。その上更に、これらは、プラグの組立に関連して保
護被覆のより確実な除去を可能にしている。

【０００９】内側層の上に対応配置された第二の層は、光不透過性であるが、これは、炭素
層の場合、通常、カーボンブラックの添加によって達成される。あるいはまた、
光不透過性層は、低融点金属からなるものであってもよく、ひいては、同時に拡
散隔壁を形成することができ、及び／又は出力の乏しい電気インパルスの伝送に
使用することができる。前記の用途に使用した低融点金属とは、有利に、ビスマ
スをベースとする合金、例えば特殊なはんだ又はウッドメタルのことであるが、
これらの融点は、一部は、耐熱性プラスチックの押出し温度を下回っている。

【００１０】かかる金属層と、境界を接するプラスチック層との結合は、付着媒介剤によっ
て保証することができるが、これは、薄い中間層として、例えば箔製造の際に実
行された多層押出しによって、同時に別の層と一緒に施与されている。より薄い
中間層の形での付着媒介剤は、２つのプラスチック層の堅固な結合のために使用
することもできる。

【００１１】保護被覆の外側の第三層により、一般に、この層の中への任意の染料の導入に
よって、光ファイバーの明らかな特徴の可能性がもたらされる。着色層は、例え
ば黒色層上に施与された印刷よりも一層明瞭に見分けられるが、これは更に、仕
上げ技術的問題を引き起こすことがある。あるいはまた、第三の外側層は、特殊
な機械的性質又は物理的性質又は化学的性質を保証するために、別の添加剤又は
充填材を添加されていてもよい。場合により、これらの性質を有する特殊な層は
、第四の層として、光不透過性層と第三の着色層との間に配置されていてもよい
。

【００１２】その他の点では、この新規光ファイバーの特性を、種々の層のために異なるプ
ラスチックの選択によっても定めることができる。これらのプラスチックには、
殊にポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアセタール及びフッ素ポリマーが含まれる。あるいはまた、保護被覆、
ひいてはファイバーの特性は、第二の層及び第三の層の特殊な成形、例えば第二
の層の表面波形によって決定することもできるが、このために、この第二の層は
、硬質材料、例えばポリアミドからなり、かつ平滑な表面を有してその上に対応
は位置された第三の層は、軟質材料、例えばポリウレタンからなる。この種の態
様は、屈曲後、例えば巻き取られた状態でのファイバーの保管後に高い復帰力を
保証する。

【００１３】新規の保護被覆の使用特性は、個々の層の厚さにも左右される。これらの厚さ
は、内側層及び光不透過性層については約５０〜２００μｍであり、第三の外側
層については約２０〜８００μｍであり；有利に、２つの内側の層のそれぞれの
肉厚は、外側層の肉厚の約４分の１である。

【００１４】保護被覆の構成に適する層組合せ物によって影響を及ぼされることがあり、か
つ最適に組み合わせることができる性質には、減衰及び異種光線入射、製品設計、例えば殊に着色、機械的性質、例えば引張り強さ及び横方向の耐圧性、化学的性質、例えば耐溶剤性、耐油性及び耐燃料油性、環境の影響、例えば放射線、湿分、ガス及び液状媒体に対するバリア作用、熱的性質、温度安定性及び耐炎性、生理学的無害性、例えば飲料水中での敷設適性及び電気的性質、例えば漏電挙動、絶縁性及び導電性及び表面抵抗の大きさが含まれる。

【００１５】新規の光ファイバーの３つの実施例は、図１〜４中に記載してある。この場合
、図１は、ポリアミドからなる三層保護被覆を有する高分子光ファイバーを示し、
図２は、種々のプラスチックからなる四層保護被覆を有するファイバーを示し、
図３は、保護被覆の特殊な機械的構成を有する光ファイバーを示し、図４は、金属からなる光不透過性層を有する光ファイバーを示している。

【００１６】図１は、高分子光ファイバーの横断面の区間を示すが、これは、例えばポリメ
タクリレートからなる光学的コア１１と、例えばポリフッ化ビニリデンからなる
光学的被覆層１２とからなる。被覆１２の上には、三層から構成された保護被覆
が施与されているが、この場合、それぞれの層は、ポリアミドからなり、三層が
三重射出ヘッド（Dreifachspritzkopf）中で一緒に押し出され、その後、これら
の境界領域で互いに結合し、かつ一緒に光学的被覆１２の上に施与されている。
内側層１３は、着色されていない、即ち、自然色のポリアミドからなり、第二の
層１４は、カーボンブラックを添加され、従って、光不透過性のポリアミドから
なり、外側層１５は、染料を添加されたポリアミドからなる。内側層１３及び中
間層１４は、本質的に、高分子光ファイバーの光学的品質のために用いられるの
に対して、保護被覆の外側層１５は、本質的に、機械的性質、化学的性質及び製
品設計を定める。この場合、２つの層１３及び１４は、約１００μｍの肉厚を有
しているのに対して、外側層１５は、約４００μｍの肉厚を有している。

【００１７】図２に記載の高分子光ファイバー２は、光学的コア１１及び光学的被覆１２に
関しては図１に記載のファイバーと同様に構成されている。光学的被覆の上には
、ポリウレタンからなる内側層２１が存在しており、その上には、カーボンブラ
ックを添加されたポリアミドからなる光不透過性層２２が存在している。他の層
としては、酸化アルミニウム水和物の添加によって耐炎性に調節された、エチレ
ン及び酢酸ビニルをベースとするコポリマーからなる層２３が対応は位置されて
いる。その上には、フッ素ポリマーからなる着色層２４が存在している。高分子
光ファイバーの前記の構成は、殊に光学的性質並びに熱的性質、例えば耐炎性及
び温度安定性を考慮している。

【００１８】図３に記載の高分子光ファイバー４の場合、光学的コア１１を包囲する光学的
被覆１２の上に、ポリウレタンあるいはまたポリエーテル−ブロックアミドから
なる内側層２１、カーボンブラックを添加されたポリアミドからなる光不透過性
層４１及び着色したポリウレタンからなる外側層４２からなる三層の保護被覆が
施与されている。この場合、層４１の外側境界面は、光ファイバーの長手方向で
波形になっており、即ち、肉厚は、長手方向で規則的に変動している。これによ
って形成された谷部分は、層４２によって充填されている。層４１の特殊な形態
及び層４２のための材料選択によって、特殊な機械的性質、即ち、十分な可撓性
の場合の屈曲に対する高い復帰力が惹起される。

【００１９】図４中に記載されているような高分子光ファイバー３の場合、光学的コア１１
及び光学的被覆１２の上に、五層の保護被覆が施与されている。これは、着色し
ていないポリウレタンからなる内側層２１、薄い粘着層３１、低融点金属からな
る光不透過性層３２、もう１つの粘着層３３及び着色したポリ塩化ビニルからな
る外側層３４からなる。保護被覆のこの構成は、殊に金属層３２が湿分、ガス及
び液状媒体の浸透からの保護をもたらすので、環境の影響を考慮し、その上更に
「導電性」の性質を顧慮している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ポリアミドからなる三層保護被覆を有する高分子光ファイバーを示す
図である。

【図２】図２は、種々のプラスチックからなる四層保護被覆を有するファイバーを示す
図である。

【図３】図３は、保護被覆の特殊な機械的構成を有する光ファイバーを示す図である。

【図４】図４は、金属からなる光不透過性層を有する光ファイバーを示す図である。

【符号の説明】

１、２、３、４高分子光ファイバー、１１光学的コア、１２光学的
被覆、１３第一の内側層、１４第二の中間層、１５第三の外側層、
２１内側層、２２、４１光不透過層、２３層、２４着色層、
３１、３３粘着層、３２金属層、３４外側層、４２外側層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨッヘンシュリックドイツ連邦共和国シュトックハイムホーフハウスリング 25 (72)発明者トーマスミュラードイツ連邦共和国ゾンネベルクベッテルヘッカーシュトラーセ 36 (72)発明者ライナーシュナイダードイツ連邦共和国エーベルスドルフフルアシュトラーセ 32 (72)発明者ヨアヒムシェーファードイツ連邦共和国ノイシュタットオーベレビルクライテ 15 Ｆターム(参考） 2H050 AB43X AB48Y BA02 BB03Q BB03R BB03W BB08W BB09W BB14Q BB14S BB14W BB19S BB20S BB26R BB35Q BB35R BB35S BC04 BD02 BD03 BD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的コア及び光学的被覆及び光学的被覆の上に施与された
、光不透過性層を有する保護被覆を有する高分子光ファイバーにおいて、保護被
覆が、少なくとも３つの、一緒に施与され、互いに堅固に結合した層（１３、１
４、１５）からなり、これらのうちで、第一の内側層（１３）は、自然色の熱可塑性プラスチックから
なり、第二の層（１４）は、光不透過性層であり、かつ第三の外側層（１５）は
、着色された熱可塑性プラスチックからなることを特徴とする、高分子光ファイ
バー。
【請求項２】光不透過性層（１４）が、熱可塑性プラスチックからなる、
請求項１に記載の光ファイバー。
【請求項３】光不透過性層（３２）が、低融点金属からなる、請求項１に
記載の光ファイバー。
【請求項４】保護被覆の２つの隣接した層（２１、３２）が、付着媒介剤
（３１）を用いて堅固に結合している、請求項１から３までのいずれか１項に記
載の光ファイバー。
【請求項５】保護被覆のプラスチック層が、ポリアミド、ポリウレタン、
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール及びフッ素ポ
リマーをベースとする材料から選択されている、請求項１から４までのいずれか
１項に記載の光ファイバー。
【請求項６】第一の層（２１）が、熱可塑性エラストマー、例えばポリウ
レタン又はポリエーテル−ブロックアミドからなる、請求項５に記載の光ファイ
バー。
【請求項７】第三の外側層が、添加剤又は充填材、例えば老化防止剤、防
炎剤、導電性充填材、強化繊維又は金属繊維を含有している、請求項５又は６に
記載の光ファイバー。
【請求項８】第二の層（４１）が、硬質材料、例えばポリアミドからなり
、その外側表面で波形にされており、かつ第三の層（４２）が、軟質材料、例え
ばポリウレタンからなる、請求項１から７までのいずれか１項に記載の光ファイ
バー。
【請求項９】保護被覆の第一の層と第二の層（１３、１４）の肉厚が、第
三の外側層（１５）の４分の１である、請求項１から８までのいずれか１項に記
載の光ファイバー。