JP2003014952A - プラスチック光ファイバ、プラスチック光ファイバケーブル及びプラグ付きプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送帯域、曲げ損失のバランスが優れたプラ
スチック光ファイバの提供。 【解決手段】 ポリメタクリル酸メチル、又は１種類以
上のビニル系単量体とメタクリル酸メチルとの共重合体
からなるコアと、前記コアの外周に第１クラッド、第２
クラッドの順で同心円状に積層されたクラッドを有する
プラスチック光ファイバにおいて、第１クラッドとし
て、（メタ）アクリル酸エステル単位（Ａ）と、下記式
（１） 【化１】 （式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒｆは−ＣＨ₂（ＣＦ₂）
_mＸ、ＸはＨ又はＦ、ｍは６〜１３の整数）で示される
（メタ）アクリル酸フッ素化アルキルエステルの単位
（Ｂ）と、メタクリル酸メチル単位（Ｃ）を含む共重合
体であって、質量比（Ａ）／（Ｂ）が０．２〜１．０の
範囲にある共重合体を用い、第２クラッドとしてビニリ
デンフルオライド単位とテトラフルオロエチレン単位と
ヘキサフルオロプロピレン単位からなる共重合体を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭内ホームネッ
トワーク、および自動車や航空機、鉄道などの移動媒体
中での光情報通信などに好適な、伝送帯域、曲げ損失の
バランスが優れたプラスチック光ファイバ及びプラスチ
ック光ファイバケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバとしては、広い波長領
域にわたって優れた光伝送を行うことができる石英系光
ファイバが知られており、幹線系を中心に実用化されて
いるが、この石英系光ファイバは高価で加工性が低い。
そのため、より安価で、軽量、大口径であり、端面加工
や取り扱いが容易である等の長所を有するプラスチック
光ファイバ（以下適宜「ＰＯＦ」と略する）が開発さ
れ、例えばライティングやセンサー等の分野、ＦＡ、Ｏ
Ａ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用途の配線などの分野で
実用化されている。

【０００３】近年、ＰＯＦは、高速駆動可能な可視赤色
光源と組み合わせ、中高速ＬＡＮでの信号伝送線として
の利用が期待されているが、市販されている通信用ＰＯ
Ｆの大部分はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）をコ
ア材とし透明性の良好なフッ素化アルキルメタクリレー
ト系樹脂をクラッドとするコア−クラッド構造からなる
ステップインデックス型ＰＯＦである。このＰＯＦは、
その伝送帯域が通常５０ｍで８５ＭＨｚ程度であり帯域
が不十分であり、より帯域特性の優れたＰＯＦが望まれ
ている。また、通常ＰＯＦは、屋内配線あるいは自動車
内配線として用いられる場合、狭い空間に敷設して使用
されるため、屈曲による光伝送損失の低減も望まれてい
る。

【０００４】近年、ＷＯ９６／３６８９４号公報や特許
第２９９２３５２号公報において、伝送帯域を向上させ
る目的でＰＯＦの開口数（ＮＡ）を一般的な０．５程度
から０．３程度にするという手法がとられ、伝送距離５
０ｍでの伝送帯域を２００ＭＨｚ程度まで向上させてい
る。しかし、このようなＰＯＦは、開口数が小さいため
に、ファイバが屈曲した時に外部に放出される光線量が
多くなり、光伝送損失が増大するという問題があった。

【０００５】この問題を解決することを目的として、特
開平９−１５９８４４号公報において、クラッドの外側
に更に低屈折率の第２クラッドを配設するという手法が
開示されている。この第２クラッドとしては、ビニリデ
ンフルオライドとテトラフルオロエチレンとの共重合体
（質量比７１．９／２８．１）が用いられている。

【０００６】また、第２クラッドとして、更に低屈折率
であるビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレ
ンとヘキサフルオロプロピレンからなる３元共重合体を
用い、更に曲げ特性を向上させる技術が開示されてい
る。以下これらの技術に関して説明する。

【０００７】特開平１０−２２１５４３号公報において
は、コアと、メタクリル酸短鎖フルオロアルキルエステ
ル１０〜４０モル％とメタクリル酸メチル６０〜９０モ
ル％からなる第１クラッドと、フッ化ビニリデン単位
（ビニリデンフルオライド単位）を含む共重合体からな
る第２クラッドからなるＰＯＦが開示されている。ま
た、その実施例においては、第１クラッドが８ＦＭＡ
（2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレ
ート）／ＭＭＡ（メチルメタクリレート）共重合体（屈
折率ｎ_1-clad＝１．４５８）、第２クラッドがフッ化ビ
ニリデン／テトロフルオロエチレン／ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体（屈折率ｎ_2-clad＝１．３６５）であ
るＰＯＦが開示されている。このような第１クラッド
は、透明度が高いために高次モードの光を減衰すること
ができずにＰＯＦの伝送帯域が充分にとれないこと、な
らびに共重合組成単位がともに短鎖メタクリレート単位
であるためにガラス転移温度が高くなるとともに剛直な
ポリマーとなり、ＰＯＦが屈曲された時にクラック(亀
裂)が生じやすく、機械的強度が十分ではなかった。

【０００８】特開平１１-１０１９１５号公報において
は、第１クラッドが第２クラッドより屈折率の高い樹脂
からなり、第２クラッドがビニリデンフルオライドとテ
トラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンから
なる３元共重合体であって、ビニリデンフルオライド成
分が３０〜９２モル％、テトロフルオロエチレン成分が
０〜５５モル％、ヘキサフルオロプロピレン成分が８〜
２５モル％の範囲の中にある樹脂からなるＰＯＦが開示
されている。また、本技術における第１クラッドに最適
なものとして（メタ）アクリル酸長鎖フルオロアルキル
エステル／（メタ）アクリル酸短鎖フルオロアルキルエ
ステル／（メタ）アクリル酸メチル共重合体が例示され
ている。このクラッド材においては、共重合成分である
メチルメタクリレートの共重合比を高くし、フッ素化ア
ルキル（メタ）アクリレートの共重合比を減少させるこ
とによって屈折率を高くするものである。しかし、フッ
素化アルキル（メタ）アクリレートは屈折率を下げる機
能を有するのみではなく、第１クラッドの柔軟性および
強度を上げる機能も有するものであるため、特に第１ク
ラッドの屈折率を高くした場合に、第１クラッドの強度
が低下するという問題を有していた。

【０００９】これらの公報に記載の組成範囲にある第２
クラッド樹脂は、第１クラッド樹脂として一般的に知ら
れている、（メタ）アクリル酸長鎖フルオロアルキルエ
ステル／（メタ）アクリル酸短鎖フルオロアルキルエス
テル／（メタ）アクリル酸メチル共重合体、または（メ
タ）アクリル酸長鎖フルオロアルキルエステル／（メ
タ）アクリル酸メチル共重合体、（メタ）アクリル酸短
鎖フルオロアルキルエステル／（メタ）アクリル酸メチ
ル共重合体等に対して相溶性が低いため、第１クラッド
と第２クラッドの界面に構造不整を生じやすく、また繰
り返し屈曲された時に第１クラッドと第２クラッドの界
面で剥離を起こしやすいという問題がある。さらに、第
２クラッド樹脂自体の透明性が高いために、ファイバ内
を入射光が反射しながら伝送していく際に発生する高次
モード光の損失が小さいため、帯域が充分ではないとい
う問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、伝送
帯域、曲げ損失のバランスが優れたプラスチック光ファ
イバ及びプラスチック光ファイバケーブルを提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリメタクリ
ル酸メチル、又は１種類以上のビニル系単量体とメタク
リル酸メチルとの共重合体からなるコアと、前記コアの
外周に第１クラッド、第２クラッドの順で同心円状に積
層されたクラッドを有するプラスチック光ファイバであ
って、第１クラッドは、（メタ）アクリル酸エステル単
位（Ａ）と、下記式（１）

【００１２】

【化３】

【００１３】（式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒｆは−ＣＨ₂
（ＣＦ₂）_mＸで表され、ＸはＨ又はＦ、ｍは６〜１３の
整数）で示される（メタ）アクリル酸フッ素化アルキル
エステルの単位（Ｂ）と、メタクリル酸メチル単位
（Ｃ）とを含有する共重合体であって、単位（Ａ）と単
位（Ｂ）の質量比（Ａ）／（Ｂ）が０．２〜１．０の範
囲にある共重合体からなり、第２クラッドは、ビニリデ
ンフルオライド単位とテトラフルオロエチレン単位とヘ
キサフルオロプロピレン単位を有する共重合体からなる
ことを特徴とするプラスチック光ファイバに関する。

【００１４】また本発明は、第２クラッドが、ビニリデ
ンフルオライド単位３７．０１〜９２モル％とテトラフ
ルオロエチレン単位０．０１〜５５モル％とヘキサフル
オロプロピレン単位４．０〜７．９９モル％とからなる
共重合体からなり、コアの屈折率ｎ₁、第１クラッドの
屈折率ｎ₂、第２クラッドの屈折率ｎ₃が、ナトリウムＤ
線による２５℃での屈折率として、下記の関係式
（２）、（３）及び（４） ｎ₂＞ｎ₃ （２） ０．３５≧（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）^1/2 ≧０．２５ （３） （ｎ₁ ²−ｎ₃ ²）^1/2≧０．５５ （４） を満たすことを特徴とする上記のプラスチック光ファイ
バに関する。

【００１５】また本発明は、上記のいすれかのプラスチ
ック光ファイバの外周に被覆層を有するプラスチック光
ファイバケーブルに関する。

【００１６】また本発明は、上記のプラスチック光ファ
イバケーブルの端にプラグが設置されてなるプラグ付き
プラスチック光ファイバケーブルに関する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のプラスチック光ファイバ
（ＰＯＦ）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、
又はメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）単位を主成分とする
共重合体からなるコアと、このコアの外周に第１クラッ
ド、第２クラッドの順で同心円状に積層されたクラッド
を有する。

【００１８】本発明のＰＯＦにおいて第１クラッドの屈
折率（ナトリウムＤ線を用いた２５℃での測定値）は、
ＰＯＦの開口数を十分に小さくし、伝送帯域を向上させ
る点から、１．４５以上であることが好ましく、１．４
５５以上であることがより好ましい。また、屈折率が大
きすぎるとＰＯＦの曲げ損失が大きくなる傾向があるの
で、第１クラッドの屈折率は１．４７７以下であること
が好ましい。

【００１９】第１クラッドは、（メタ）アクリル酸エス
テル単位（Ａ）と、式（１）で示される（メタ）アクリ
ル酸フッ素化アルキルエステルの単位（Ｂ）と、ＭＭＡ
単位（Ｃ）を含有する共重合体（第１クラッド材）から
構成される。

【００２０】この第１クラッド材に含まれる（メタ）ア
クリル酸エステル単位（Ａ）は、ベンジルメタクリレー
ト単位、下記式（５）

【００２１】

【化４】

【００２２】（式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒは炭素原子
数１〜５のアルキル基を示す。但し、ＸがＣＨ₃のとき
はＲの炭素原子数１を除く。）で示される（メタ）アク
リル酸エステルの単位から選ばれる一種以上であること
が好ましい。

【００２３】このような（メタ）アクリル酸エステル単
位（Ａ）は、以下の必要とされる二つの特性に応じて適
宜選択される。

【００２４】（１）ＰＯＦに広帯域が主に必要である場
合：単独重合体としたときの屈折率が１．５０以上の
（メタ）アクリル酸エステルを共重合成分として用いる
ことが好ましい。これにより、共重合体としての屈折率
を高く保ちながら、剛性を高めるＭＭＡ単位（Ｃ）の含
有率を低下させ、柔軟性を付与するフッ素化アルキル
（メタ）アクリレート単位（Ｂ）の含有率を増加させる
ことができる。結果、屈折率が高く、強度の高い第１ク
ラッドを形成することができる。

【００２５】（２）ＰＯＦが屈曲された時の伝送損失増
加量の低減が主に必要である場合：単独重合体としたと
きのガラス転移温度が−６０℃以上８５℃以下の（メ
タ）アクリル酸エステルを共重合成分として用いること
が好ましい。このような（メタ）アクリル酸エステル
は、単位（Ｃ）を形成するＭＭＡや単位（Ｂ）を形成す
る（メタ）アクリル酸フッ素化アルキルエステルとの共
重合性が良いため、共重合体としての透明性を高く保ち
ながら、剛性を高めるＭＭＡ単位（Ｃ）の含有率を低下
させずに、柔軟性を付与する（メタ）アクリル酸フッ素
化アルキルエステル単位（Ｂ）の含有率を増加させるこ
とができる。その結果、透明性、強度に優れる第１クラ
ッドを得ることができる。ガラス転移温度は、市販の示
差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、試料の昇温、冷却、昇
温を順次行い、そのときの発熱および吸熱挙動から求め
ることができる。

【００２６】単独重合体としたときの屈折率が１．５０
以上の（メタ）アクリル酸エステルとしては、ベンジル
メタクリレート、フェニルメタクリレート、フェネチル
メタクリレート、ナフチルメタクリレート等の芳香族基
を有するメタクリル酸エステル、塩素化あるいは塩素化
エステル基の付いたメタクリル酸エステル、並びに、ア
ダマンチルメタクリレート、トリシクロデシルメタクリ
レート等の脂環式基を有するメタクリル酸エステルを例
示することができる。なかでもベンジルメタクリレート
は、その単独重合体が適度な柔軟性と耐熱性を有し、屈
折率が１．５６８と高いため、ＭＭＡ単位（Ｃ）の含有
率をより小さくしたり、（メタ）アクリル酸フッ素化ア
ルキルエステル単位（Ｂ）の含有率をより大きくしたり
することができる。また、ＭＭＡとの反応性が良好であ
るため共重合体の透明性を向上させることができる。

【００２７】単独重合体としたときのガラス転移温度が
−６０℃以上８５℃以下の（メタ）アクリル酸エステル
としては、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸
イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）ア
クリル酸tert-ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル
を例示することができる。なかでも、アクリル酸メチ
ル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブ
チルが好ましく、特に、アクリル酸メチルを共重合成分
に加えることにより耐熱分解性を向上させることができ
る。

【００２８】本発明における第１クラッド材に含まれる
単位（Ａ）を形成する（メタ）アクリル酸エステルは、
以上に例示した（メタ）アクリル酸エステルから選ばれ
る一種以上を用いることができる。

【００２９】この第１クラッド材に含まれる（メタ）ア
クリル酸フッ素化アルキルエステル単位（Ｂ）は、下記
式（１）

【００３０】

【化５】

【００３１】（式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒｆは−ＣＨ₂
（ＣＦ₂）_mＸであらわされる。）で示される（メタ）ア
クリル酸フッ素化アルキルエステルの単位から選ばれる
一種以上であることが好ましい。共重合体の機械的特性
を向上させる点から、式（１）において、ｍは６〜１３
の範囲にある整数であることが好ましい。

【００３２】このような単位（Ｂ）を形成する（メタ）
アクリル酸フッ素化アルキルエステルとしては、例え
ば、メタクリル酸２−（パーフルオロヘキシル）エチ
ル、メタクリル酸１，１，９−（ヘキサデカフルオロノ
ニル）、メタクリル酸２−（パーフルオロオクチル）エ
チル、メタクリル酸１，１，１１−（イコサフルオロウ
ンデシル）、メタクリル酸２−（パーフルオロデシル）
エチル等が挙げられる。これら化合物は単独で用いても
よく、また２種以上を混合して用いてもよい。

【００３３】また、第１クラッド材の共重合体中のフッ
素化アルキル（メタ）アクリレート単位（Ｂ）の含有量
は、共重合体の柔軟性や機械的特性の点から１５質量％
以上であることが好ましく、透明性や耐熱性の点から６
０質量％以下であることが好ましい。

【００３４】（メタ）アクリル酸エステル単位（Ａ）と
（メタ）アクリル酸フッ素化アルキルエステル単位
（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）は０．２〜１の範囲で
あり、０．２〜０．８の範囲であることが好ましく、
０．２〜０．６の範囲であることがより好ましい。この
質量比が０．２より小さい場合は柔軟性が低下し、ＰＯ
Ｆを屈曲させた時にクラッド中にクラックが発生しやす
くなり、伝送損失の増加の低減効果が不十分となるおそ
れがあり、１より大きい場合はクラッド材の機械特性や
透明性が低下するおそれがある。

【００３５】第１クラッド材の共重合体中のＭＭＡ単位
（Ｃ）の含有量は、１０〜７０質量％とすることが好ま
しく、１０〜６０質量％とすることがより好ましい。１
０質量％未満であると鞘材の耐熱分解性が低くなるおそ
れがあり、７０質量％より多いと剛性が高くなりＰＯＦ
を屈曲した時の伝送損失の増加が十分に低減されないお
それがある。

【００３６】また、本発明のプラスチック光ファイバ
は、コア、第１クラッド及び第２クラッドのナトリウム
Ｄ線による２５℃での屈折率をそれぞれｎ₁、ｎ₂及びｎ
₃としたとき下記の関係式（２）、（３）及び（４）を
満たすものであることが好ましい。

【００３７】 ｎ₂＞ｎ₃ （２） ０．３５≧（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）^1/2 ≧０．２５ （３） （ｎ₁ ²−ｎ₃ ²）^1/2≧０．５５ （４） 関係式（２）を満たすことにより、即ち第１クラッドの
屈折率ｎ₂、第２クラッドの屈折率ｎ₃を、ｎ₂＞ｎ₃の関
係とすることにより、ＰＯＦを屈曲させた場合に、第１
クラッドから漏れた光が第２クラッドで反射させること
ができ、ＰＯＦを曲げたときの伝送損失を低減すること
ができる。

【００３８】また、関係式（３）については、（ｎ₁ ²−
ｎ₂ ²）^1/2が０．２５未満であると、ＰＯＦを屈曲させ
た時の曲げ損失光量が増加するおそれがある。また、
０．３５を超えると伝送帯域が低下するおそれがある。

【００３９】さらに、関係式（４）については、（ｎ₁ ²
−ｎ₃ ²）^1/2が０．５５未満であると、ＰＯＦを屈曲さ
せた時の曲げ損失光量が増加するおそれがある。

【００４０】第１クラッドを構成する共重合体において
は、上記所望の特性が阻害されない範囲で、さらに他の
繰り返し単位を含有していてもよい。例えば、コア−ク
ラッド界面の密着性を向上させるためにメタクリル酸単
位などを含有させることができる。

【００４１】また、第１クラッドを構成する上記共重合
体のメルトフローインデックス（２３０℃、荷重５ｋｇ
ｆ（４９Ｎ））は、ＰＯＦの紡糸安定性や耐屈曲性の観
点から、５〜１００の範囲が好ましく、１０〜５０の範
囲であることがより好ましい。

【００４２】本発明のＰＯＦにおける第２クラッドは、
ビニリデンフルオライド単位とテトラフルオロエチレン
単位とヘキサフルオロプロピレン単位とを含む共重合体
からなる。ビニリデンフルオライド単位が３７．０１〜
９２モル％、テトラフルオロエチレン単位が０．０１〜
５５モル％、ヘキサフルオロプロピレン単位が４．０〜
７．９９モル％の範囲とすることが好ましい。

【００４３】ビニリデンフルオライド単位の含有率が９
２モル％より多くなると、成形性が低下し、また屈折率
が高くなるため光ファイバの開口角が大きくなり、曲げ
損失光量が増加するおそれがある。また、３７．０１モ
ル％より少なくなると硬度および耐熱性が低下するおそ
れがある。ビニリデンフルオライド単位の含有率は５０
〜７０モル％であることがより好ましい。

【００４４】また、第２クラッド材の共重合体に、テト
ラフルオロエチレン単位を０．０１モル％以上共重合さ
せることにより、屈折率を低下せしめ、光ファイバの開
口数を大きくすることが可能となり、耐熱性を向上する
ことができる。テトラフルオロエチレン単位の含有率が
５５モル％より多くなると、硬度および成形性が低下す
るおそれがある。テトラフルオロエチレン単位の含有率
は２２．５〜４５モル％であることがより好ましい。

【００４５】ヘキサフルオロプロピレンは対称性が低い
構造を有しているため、比較的少量共重合することで、
ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとの
共重合体が有している結晶性を低減できる。この結晶性
低減効果は、ヘキサフルオロプロピレン単位を４．０モ
ル％以上含有することで十分に発現する。しかし、以下
に述べる３つの理由により、共重合組成におけるヘキサ
フルオロプロピレン単位は７．９９モル％以下であるこ
とが好ましい。

【００４６】１）ヘキサフルオロプロピレン単位が７．
９９モル％より多いと、第２クラッドと第１クラッドと
の相溶性が低下し、第１クラッドと第２クラッドの界面
において構造不整が生じやすくなり、光伝送特性の低下
や機械的特性が低下する。

【００４７】２）ポリアミド系樹脂を用いた被覆層が第
２クラッドの外周に形成される場合には、第２クラッド
のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が多いほど、
第２クラッドと被覆層との密着性が低下し、ＰＯＦケー
ブルの引き抜き強度が低下する。

【００４８】３）第２クラッド中にも、第１クラッドか
ら漏れた光が反射しながら伝送する場合、第２クラッド
の透明性が高ければ、発生した高次モード光は損失する
ことなくファイバ中を伝送するため、帯域が低下する原
因となる。したがって、第２クラッドに適度な結晶性部
分を若干量残しておくことにより、高次モード光の低減
効果があり、帯域を向上させることができる。

【００４９】以上の理由から、第２クラッドの共重合組
成のヘキサフルオロプロピレン単位は４．０モル％〜
７．９９モル％であることが好ましく、より好ましくは
５．０〜７．５モル％である。

【００５０】また、第２クラッドを構成する共重合体の
メルトフローインデックス（２３０℃、荷重５ｋｇｆ
（４９Ｎ））は５〜２００であることが、ＰＯＦの紡糸
安定性の点から好ましい。

【００５１】また、第２クラッドを構成する共重合体の
屈折率（ナトリウムＤ線を用いた２５℃での測定値）
は、１．３５０〜１．３８０の間にあることが、曲げ損
失光量を十分に低減できるために好ましい。

【００５２】本発明のＰＯＦを構成するコアは、ＰＭＭ
Ａ、又はＭＭＡとこのＭＭＡと共重合可能な単量体との
共重合体（ＭＭＡ系共重合体）が用いられる。これらの
重合体を用いることにより、光学特性に優れ、信頼性の
高いＰＯＦを形成することができる。

【００５３】ＭＭＡ系共重合体としては、全共重合組成
を１００質量％としたとき、透明性及び耐熱性の点から
ＭＭＡ単位が５０質量％以上であることが好ましく、８
０質量％以上であることがより好ましい。

【００５４】ＭＭＡと共重合可能な単量体としては、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル
等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸
シクロヘキシル、フッ素化アルキルメタクリレート等の
メタクリル酸エステル類、イソプロピルマレイミド等の
マレイミド類、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン等
が挙げられ、これらの中から１種以上を適宜選択してＭ
ＭＡと共重合させることができる。

【００５５】本発明のＰＯＦは、耐屈曲性及び耐湿熱性
を向上させるために第２クラッドの外側に保護層を被覆
することができる。この保護層としては、フッ素原子及
び他のハロゲン原子の割合が５９質量％以上であるフッ
素系樹脂を用いることができ、フッ素原子の割合が５９
質量％以上であるフッ素系樹脂が好ましい。フッ素原子
の割合が、５９質量％以上であれば充分な耐屈曲性、耐
湿熱性及び耐薬品性を達成することが可能となる。

【００５６】フッ素原子の割合が５９質量％以上である
フッ素系樹脂としては、例えば、フッ化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデンとヘ
キサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデンとト
リフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデンとヘキ
サフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレン共重
合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘ
キサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデンとト
リフルオロエチレンとヘキサフルオロアセトン共重合
体、エチレンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体等が挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。また、これらの樹脂は単独で又は２
種以上を混合して用いることができる。

【００５７】本発明のＰＯＦは、耐屈曲性および耐湿熱
性を向上させるためにクラッドの外周に被覆層を密着配
設してＰＯＦケーブルとすることができる。この被覆層
は、コアと直接接しないので、結晶化により透明性が低
下しても特に問題は生じない。

【００５８】被覆層の材料としては、塩化ビニル樹脂、
塩素化ポリエチレン樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチ
レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素
樹脂を挙げることができる。中でもポリアミド系樹脂
は、耐熱性、耐屈曲性、耐溶剤特性に優れることから、
耐熱性および耐環境特性を要求される用途向けのＰＯＦ
の被覆材として好適に用いることができる。特に、上記
ポリアミド系樹脂の中でも、ナイロン１１、ナイロン１
２は、熱収縮性、耐屈曲性に優れ、しかも比較的融点が
低いために加工性が良いことから、ＰＯＦの被覆材とし
て好ましい。

【００５９】また、本発明のＰＯＦケーブルは、耐久
性、耐環境特性をさらに良好なものとするために、クラ
ッドの外周に設けた被覆層の外周に熱可塑性樹脂からな
る第２被覆層を設けてもよい。

【００６０】この第２被覆層に用いられる熱可塑性樹脂
としては、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、エチレン−酢酸
ビニル共重合体からなる群から選ばれる１種又は２種以
上の混合物を用いることができる。中でも、使用される
環境により、ＰＯＦに耐熱性、耐溶剤性が必要とされる
場合にはポリアミド系樹脂が好ましく、ＰＯＦに耐屈曲
性が必要とされる場合にはポリエチレン樹脂、エチレン
−酢酸ビニル共重合体等の弾性率の小さい樹脂がより好
ましく用いられる。

【００６１】本発明においては、少なくとも一つの被覆
層が延伸されていない状態で被覆されたものであること
が好ましい。ＰＯＦのコアであるメタクリル酸メチルを
主成分とした樹脂は、１００℃を超えるとガラス転移温
度に近づきコア樹脂の分子配向が緩和されるため、ＰＯ
Ｆは熱収縮がおこり、伝送損失が急激に増大する。しか
し、被覆層として、ＰＯＦの保護層と密着性が良く、耐
熱性に優れた樹脂を、配向させずに被覆することで、Ｐ
ＯＦの熱収縮を効果的に抑えることができる。

【００６２】また、被覆層を構成する樹脂には可塑剤を
添加してもよく、塩化ビニル樹脂の場合、例えばジオク
チルフタレート、トリオクチルトリメリテート、トリク
レジルフォスフェート等を添加することができる。可塑
剤の添加に際しては、添加された可塑剤がＰＯＦへ移行
して光ファイバの光学性能や機械特性に支障を来すこと
のないように、適宜選択し、必要量を用いることが好ま
しい。

【００６３】本発明のＰＯＦは、ＰＯＦの一般的な製造
装置である複合溶融紡糸設備により製造できる。また、
コア材のみ溶融紡糸した後に、クラッド材をソルベント
コーティングすることによっても製造できる。

【００６４】本発明のＰＯＦケーブルは、信号源である
光源や、検知器に組み込まれたユニットのハウジング
や、別のＰＯＦケーブル等との接合のために、このケー
ブル端にプラグを取り付けたプラグ付き光ファイバケー
ブルとして使用することができる。このプラグは、プラ
グ本体と、プラグ本体に装着されてＰＯＦケーブルを固
定するためのストッパーとを備えている。

【００６５】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。なお、実施例における評価、測定は以下の方法
により実施した。

【００６６】（メルトフローインデックス）メルトフロ
ーインデックスは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７２１０に
準じて測定した。２３０℃、荷重５ｋｇｆ（４９Ｎ）の
条件下で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間
に吐出される重合体量を測定した。

【００６７】（屈折率）溶融プレスにより厚さ２００μ
ｍのフィルム状の試験片を作製し、アッベの屈折計を用
い、室温２５℃におけるナトリウムＤ線の屈折率（ｎ_D
²⁵）を測定した。

【００６８】（伝送損失）２５ｍ−５ｍカットバック法
により伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。測定波長が
６５０ｎｍ、入射光のＮＡ（開口数）が０．１の光を用
いた。

【００６９】（伝送帯域）長さ５０ｍの光ファイバケー
ブルを用意し、インパルス応答法により波長６５０ｎ
ｍ、励振ＮＡ＝０．３０における−３ｄＢ帯域を、サン
プリングオシロスコープを用いて測定した。

【００７０】（静置曲げ損失の測定）ＰＯＦケーブル
を、底部に曲率半径が１０ｍｍの円弧を有するＵ字形状
の溝が彫ってある平板にはめこみ、１８０度屈曲させ
た。その際、ＰＯＦケーブルの両端部は溝から突出して
自由端となっており、溝の各端部からＰＯＦケーブル各
端部までの長さは９０ｃｍとした。ＰＯＦケーブルの一
端から、分光器を用いて波長６６０ｎｍに単色化した光
を入射した。励振ＮＡはレンズを用いて０．１と０．６
５に合わせた。光ファイバケーブル他端から出射される
光量を、ＰＯＦケーブルを直線状に保持した状態と、Ｕ
字状に１８０度屈曲させた状態でそれぞれ測定し、光量
の変化から静置曲げ損失を算出した。

【００７１】（繰り返し屈曲回数の測定）長さ４ｍのＰ
ＯＦケーブルの一端に荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）をか
け、このＰＯＦケーブルの中央を直径１５ｍｍの２本の
円管にて挟持した。このＰＯＦケーブルの他端を一方の
円管側に移動させてＰＯＦケーブルが９０度折れ曲がる
ように円管外周に巻き付けた後、他方の円管側に移動さ
せてＰＯＦケーブルが９０度折れ曲がるように円管外周
に巻き付けて合計１８０度屈曲させ、これを繰り返し、
ＰＯＦケーブルが切断した際の曲げ回数を測定した。

【００７２】（引抜き強度）コアとクラッドからなるＰ
ＯＦと被覆層との間の引抜き強度を測定した。まずＰＯ
Ｆケーブル１５０ｍｍをとり、片端から第１被覆層と第
２被覆層を１０ｍｍずつ注意深くはぎとり、全部で片端
から長さ５０ｍｍの被覆層をはぎとり、長さ１００ｍｍ
の第１被覆層および第２被覆層を残した。被覆層が取り
除かれたＰＯＦ素線の露出部分を厚さ５ｍｍのアクリル
板に形成された直径１．１ｍｍの孔に貫通させ、そのＰ
ＯＦ素線を引き抜き速度１００ｍｍ／分で引きながら、
ＰＯＦケーブルからＰＯＦ素線が引き抜かれる時の応力
を測定した。

【００７３】〔実施例１〕第１クラッド材として、メタ
クリル酸２−（パーフルオロオクチル）エチル２５質量
％、メタクリル酸メチル６５質量％、アクリル酸メチル
１０質量％からなるモノマー溶液に対して、Ｎ−Ｎアゾ
ビスイソブチロニトリル０．１質量％、ｎ−オクチルメ
ルカプタン０．１質量％を添加し、窒素バブリングによ
り溶存酸素を完全に除去した後、６５℃にて５時間、次
いで１２０℃にて２時間重合して重合体を得た。得られ
た重合体を粉砕した後、１８０℃で１０時間真空乾燥を
行った。この重合体のメルトインデックスは１９ｇ／１
０分、屈折率は１．４６５であった。

【００７４】第１クラッド材として上記重合体、第２ク
ラッド材としてビニリデンフルオライド／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（５
２．１／４０．０／７．９（ｍｏｌ％）、屈折率１．３
６９、メルトフローインデックス４２．７）、コア材と
してポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を２２５℃の
紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合ノズルを用いて紡糸
した後、１５０℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に２倍に
延伸し、第１クラッドの厚み１０μｍ、第２クラッドの
厚み１０μｍの直径１．０２ｍｍのＰＯＦ素線を得た。

【００７５】こうして得られたＰＯＦ素線を前記の評価
方法により評価し、その結果を表１に示した。表１から
わかるように、伝送損失、伝送帯域が良好なものであっ
た。

【００７６】〔実施例２〕実施例１で得られたＰＯＦ素
線に、Ｔ型ダイを用いてナイロン１２を被覆して第１被
覆層を形成し、直径１．５ｍｍのＰＯＦケーブルを得
た。さらに、このＰＯＦケーブルの外側にもうナイロン
１２を被覆して第２被覆層を形成し、直径２．３ｍｍの
ＰＯＦケーブルを得た。このＰＯＦケーブルを前記の方
法により評価し、その結果を表１に示した。表１からわ
かるように、伝送損失、伝送帯域、静置曲げ損失、引き
抜き強度は良好であった。また、このＰＯＦケーブルの
端部にプラグを取り付けて信号伝送用ケーブルとして用
い、安定に信号を送れることを確認した。

【００７７】〔実施例３〜７および比較例１〕第１クラ
ッド及び第２クラッドを構成する共重合体を表１のとお
りに変更した以外は実施例１と同様にしてＰＯＦ素線を
作製し、このＰＯＦ素線に実施例２と同様にして表１に
示した被覆層を設けてＰＯＦケーブルを得た。

【００７８】これらのＰＯＦケーブルについて評価を行
い、その結果を表１に示した。

【００７９】実施例３〜６では、伝送損失、伝送帯域、
静置曲げ損失、引き抜き強度のいずれも優れていた。こ
れに対し、比較例１のように第２クラッドがビニリデン
フルオライド／テトラフルオロエチレン共重合体である
ものは、静置曲げ損失に劣っていた。また、実施例７の
ように第２クラッドがビニリデンフルオライド／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
で、そのヘキサフルオロプロピレン単位含有量が９．０
ｍｏｌ％であるものは、他の実施例と比較して伝送帯
域、引き抜き強度が劣っていたが、静置曲げ損失は他の
実施例と同様に優れていた。

【００８０】

【表１】

【００８１】ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート、Ｍ
ＭＡ：メタクリル酸メチル、ＢｚＭＡ：メタクリル酸ベ
ンジル、ＢＡ：アクリル酸ブチル、ＭＡ：アクリル酸メ
チル、１７ＦＭ：メタクリル酸２−（パーフルオロオク
チル）エチル、２Ｆ：ビニリデンフルオライド、４Ｆ：
テトラフルオロエチレン、６Ｆ：ヘキサフルオロプロピ
レン、ＰＡ１１：ナイロン１１、ＰＡ１２：ナイロン１
２、ＰＥ：ポリエチレン、ＰＶＣ：ポリ塩化ビニル

【００８２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のＰＯＦ及
びＰＯＦケーブルは、第１クラッドおよび第２クラッド
に特定組成のポリマーを組み合わせて使用し、十分な強
度を有する高屈折率の第１クラッドと、その第１クラッ
ドと相溶性を有する透明性が制御された第２クラッドか
らなるクラッドを有しているため、伝送損失が低いだけ
ではなく、伝送帯域、曲げ損失がバランス良く優れたプ
ラスチック光ファイバが提供でき、さらに十分な引き抜
き強度、繰り返し屈曲耐性を有するプラスチック光ファ
イバケーブルを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｆ 220/12 Ｃ０８Ｆ 220/12 220/22 220/22 Ｇ０２Ｂ 6/10 Ｇ０２Ｂ 6/10 Ｄ 6/22 6/22 6/44 ３１６ 6/44 ３１６ Ｆターム(参考） 2H050 AB43X AB43Y AB44Y AB48Y AB50X AB50Y AC36 AC71 AC86 AD01 BA34 BB03Q BB03S BB10Q BB14Q BB15Q BB35S BD03 BD07 4J100 AC24P AC26Q AC27R AL03Q AL03R AL08P AL08Q BB12P BB18P BC43Q CA05 DA42 DA43 DA47 DA55 DA63 JA35

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリメタクリル酸メチル、又は１種類以
   上のビニル系単量体とメタクリル酸メチルとの共重合体
   からなるコアと、前記コアの外周に第１クラッド、第２
   クラッドの順で同心円状に積層されたクラッドを有する
   プラスチック光ファイバであって、 第１クラッドは、（メタ）アクリル酸エステル単位
   （Ａ）と、下記式（１） 【化１】 （式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒｆは−ＣＨ₂（ＣＦ₂）_mＸ
   で表され、ＸはＨ又はＦ、ｍは６〜１３の整数）で示さ
   れる（メタ）アクリル酸フッ素化アルキルエステルの単
   位（Ｂ）と、メタクリル酸メチル単位（Ｃ）とを含有す
   る共重合体であって、単位（Ａ）と単位（Ｂ）の質量比
   （Ａ）／（Ｂ）が０．２〜１．０の範囲にある共重合体
   からなり、 第２クラッドは、ビニリデンフルオライド単位とテトラ
   フルオロエチレン単位とヘキサフルオロプロピレン単位
   を有する共重合体からなることを特徴とするプラスチッ
   ク光ファイバ。
2. 【請求項２】 第２クラッドが、ビニリデンフルオライ
   ド単位３７．０１〜９２モル％とテトラフルオロエチレ
   ン単位０．０１〜５５モル％とヘキサフルオロプロピレ
   ン単位４．０〜７．９９モル％とからなる共重合体から
   なり、 コアの屈折率ｎ₁、第１クラッドの屈折率ｎ₂、第２クラ
   ッドの屈折率ｎ₃が、ナトリウムＤ線による２５℃での
   屈折率として、下記の関係式（２）、（３）及び（４） ｎ₂＞ｎ₃ （２） ０．３５≧（ｎ₁ ²−ｎ₂ ²）^1/2 ≧０．２５ （３） （ｎ₁ ²−ｎ₃ ²）^1/2≧０．５５ （４） を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプラスチッ
   ク光ファイバ。
3. 【請求項３】 （メタ）アクリル酸エステル単位（Ａ）
   が、ベンジルメタクリレート単位、下記式（５） 【化２】 （式中、ＸはＨ又はＣＨ₃、Ｒは炭素原子数１〜５のア
   ルキル基を示す。但し、ＸがＣＨ₃のときはＲの炭素原
   子数１を除く。）で示される（メタ）アクリル酸エステ
   ルの単位から選ばれる一種以上である請求項１又は２に
   記載のプラスチック光ファイバ。
4. 【請求項４】 （メタ）アクリル酸エステル単位（Ａ）
   が、ベンジルメタクリレート単位、（メタ）アクリル酸
   エチル単位、（メタ）アクリル酸プロピル単位、（メ
   タ）アクリル酸ブチル単位、又はアクリル酸メチル単位
   から選ばれる一種以上である請求項１又は２に記載のプ
   ラスチック光ファイバ。
5. 【請求項５】 第２クラッドの外周に、フッ素原子及び
   他のハロゲン原子の割合が５９質量％以上であるフッ素
   系樹脂からなる保護層を有する請求項１ないし４のいず
   れか一項に記載のプラスチック光ファイバ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   のプラスチック光ファイバの外周に、ポリアミド系樹
   脂、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリエ
   チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、およ
   びフッ素樹脂からなる群から選ばれる１種又は２種以上
   の混合物からなる被覆層を有するプラスチック光ファイ
   バケーブル。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   のプラスチック光ファイバの外周にナイロン１１又はナ
   イロン１２を主成分とする樹脂からなる被覆層を有する
   プラスチック光ファイバケーブル。
8. 【請求項８】 前記被覆層の外周に熱可塑性樹脂からな
   る第２被覆層を有する請求項６又は７に記載のプラスチ
   ック光ファイバケーブル。
9. 【請求項９】 第２被覆層がポリアミド系樹脂からなる
   請求項８に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
10. 【請求項１０】 少なくとも一つの被覆層が、延伸され
    ていないことを特徴とする請求項８に記載のプラスチッ
    ク光ファイバケーブル。
11. 【請求項１１】請求項６ないし１０のいずれか一項に記
    載のプラスチック光ファイバケーブルの端にプラグが設
    置されてなるプラグ付きプラスチック光ファイバケーブ
    ル。