JP2003227942A - プラスチック光ファイバケーブルおよ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】 低曲げ損失で、耐熱性、難燃性、耐薬品性な
どに優れ、かつ、ピストニングが起こりにくい、自動車
内などの厳しい環境下での使用でも高性能なＰＯＦケー
ブルおよびプラグ付きＰＯＦケーブルを提供する。 【解決手段】 クラッドの最外層に、ビニリデンフロラ
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からなり、ショアＤ硬度が小さい３
元共重合体を使用し、一次被覆層の最内層に、末端アミ
ノ基の含有量および末端カルボキシル基の含有量が特定
の範囲にあるポリアミド系樹脂を含有するポリアミド系
樹脂材料を使用する。ＰＯＦ素線と一次被覆層との密着
性が良好で、高温多湿環境下で使用された場合でも、ピ
ストニングが抑制される。また、曲げ損失も小さいた
め、狭い空間に敷設された場合であっても伝送損失が低
下しにくいとともに、耐熱性、難燃性などにも優れる。

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
トワークや、自動車、航空機、鉄道などの移動媒体中で
の光情報通信などに用いられる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、幹線系を中心に広く実用化さ
れてきたが、石英系光ファイバは高価で加工性が低いと
いう欠点を有している。そのため、端面加工や取り扱い
が容易であるとともに安価で、さらに軽量、大口径であ
るなどの長所を有するプラスチック光ファイバ（以下、
ＰＯＦという。）が開発され、ライティング、センサ等
の分野や、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用途
の配線などの分野で用いられている。さらに近年、短・
中距離通信用途の中でも、特に自動車内通信分野におい
ては、カーナビゲーションシステムの普及、ＩＴＣ／Ｅ
ＴＣシステム導入等の構想を背景とした通信情報量の増
加への対応、ハーネスケーブルの軽量化、安価な通信シ
ステムの構築等に対する要求が高まってきており、ＰＯ
Ｆの自動車内通信分野への展開が行われつつある。

【０００３】通信用ＰＯＦのコア材としては、ポリメタ
クリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリ
スチレンなど各種の非晶性樹脂材料が提案され実用化さ
れてきたが、最近では、その中でも特に、透光性、材料
価格、耐久性に優れたＰＭＭＡをコア材とするＰＯＦが
主流となっている。

【０００４】ＰＯＦが自動車内の配線に用いられる場
合、その使用環境に則して、以下に述べる３つの性能が
要求されている。 １）低曲げ損失性 ＰＯＦは一般的に、ＰＯＦの外周に樹脂からなる被覆層
が形成されたＰＯＦケーブルの形態でワイヤーハーネス
類と共に束ねられ、高温多湿の狭い空間内に屈曲した状
態で敷設される。この場合、ＰＯＦケーブルには、半径
１０ｍｍで屈曲されても光量ロスの少ないこと（低曲げ
損失性）が要求される。 ２）被覆層の耐熱性、難燃性など ＰＯＦケーブルが自動車内の配線に用いられる場合、Ｐ
ＯＦケーブルは、エンジン等の高温体に近い環境で使用
されたり、夏期に高温下した自動車内で使用されること
が多い。また、自動車内には、オイル、電解液、ガソリ
ンなどの引火性の物質も存在する。よって、被覆層に
は、耐熱性、耐熱寸法安定性、耐薬品性、難燃性が要求
される。 ３）被覆層とＰＯＦ素線との密着性および低ピストニン
グ性 ＰＯＦケーブルにおいては、ＰＯＦ素線と被覆層とが密
着していることも要求される。すなわち、ＰＯＦケーブ
ルの末端にプラグを固定するなどの端末処理を行う場
合、ＰＯＦ素線と被覆層が強固に密着していれば、被覆
層の上からプラグを締め付けて固定することができる。
また、被覆層の上からプラグを固定するこのような方法
では、ＰＯＦ素線を保護することもできる。さらに、Ｐ
ＯＦ素線と被覆層とが強く密着していれば、ＰＯＦ素線
を振動などから保護することもできる。また、ＰＯＦケ
ーブルが、高温多湿の厳しい環境で使用される場合、Ｐ
ＯＦに熱膨張・収縮等の形態変化が生じ、その結果、被
覆層に対してＰＯＦ素線の突き出しや引っ込みなど（ピ
ストニング）が生じる場合がある。ピストニングが生じ
ると、光源または受光素子とＰＯＦケーブル端面との距
離が変化して損失増加が大きくなり、その結果、ＰＯＦ
から出射される光の受光量が変動してシステムに障害が
生じるおそれがある。よって、ＰＯＦ素線と被覆層とが
強く密着し、また、ＰＯＦは熱膨張・収縮しにくく、ピ
ストニングが小さいことが要求される。

【０００５】一方、開口数が高く高温環境でも安定なプ
ラスチック光ファイバケーブルとして、例えば特開２０
００−２６６９７０号公報には、コアがポリメチルメタ
クリレート系樹脂からなり、クラッドがビニリデンフロ
ライド成分４０〜６２モル％とテトラフルオロエチレン
成分２８〜４０モル％とヘキサフルオロフロペン成分８
〜２２モル％とからなり、ショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ
２２４０）の値が３８〜４５の範囲にある３元共重合体
から形成されたＰＯＦ素線の外周に、ナイロン１２から
なる被覆層を設けたＰＯＦケーブルが開示されている。

【０００６】被覆層にポリアミド系重合体を用いること
によりＰＯＦケーブルに耐熱性、耐薬品性、耐熱寸法安
定性等を付与する技術としては、例えば特開平７−７７
６４２号公報、特開平１０−３１９２８１号公報、特開
平１１−２４２１４２号公報などで提案され、現在使用
されている自動車用ＰＯＦケーブルにおいてもナイロン
１１やナイロン１２などのポリアミド樹脂が使用されて
いる。

【０００７】また、例えばＷＯ０１／４０８４１号公報
には、ＰＯＦ素線の外周に、マレイン酸無水物、フタル
酸無水物、グルタル酸無水物などの有機酸無水物を含有
するポリアミド樹脂からなる一次被覆層を備え、さらに
その外周に二次被覆層を被覆したＰＯＦケーブルによ
り、ＰＯＦ素線と被覆層との密着性を高めピストニング
を抑えることが提案されている。ＷＯ００／６０３８２
号公報には、ＰＯＦ素線の外周部に、カルボキシル末端
基濃度が最大１５μｅｑ／ｇであり、アミノ末端基濃度
が５０−３００μｅｑ／ｇの範囲にある改質ポリアミド
またはポリアミド共重合体を被覆層として備えたＰＯＦ
ケーブルが提案されている。また、特開２０００−２７
５４８１号公報、特開２０００−２９２６５９号公報に
は、フッ化ビニリデン系樹脂からなるクラッドと、ナイ
ロン１２樹脂からなる被覆層の中間に、接着層として、
ビニリデンフロライド成分４０〜６２モル％と、テトラ
フロロエチレン成分２８〜４０モルと、ヘキサフロロプ
ロペン成分８〜２２モル％とからなる３元共重合体から
なる層を備えたＰＯＦケーブルが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に開示の技術では、上記１）〜３）の要求のいずれ
かを満足できたとしても、すべての性能を同時、かつ、
安定に満足することは困難であった。例えば、特開２０
００−２６６９７０号公報に開示の技術では、耐熱性に
優れ、高開口数であるとともに、引き抜き強度が７ｋｇ
以上のＰＯＦケーブルが一応開示されているが、市販さ
れている一般のポリアミド樹脂からなる被覆層を単に設
けるだけでは、このような引き抜き強度のプラスチック
光ファイバケーブルを製造することは困難であった。

【０００９】また、特開平７−７７６４２号公報などに
開示されているように、被覆層にポリアミド系重合体を
用いることによりＰＯＦケーブルに耐熱性、耐薬品性、
耐熱寸法安定性等を付与することはできるが、被覆層と
ＰＯＦ素線との密着性をも向上させることは困難であっ
た。さらに、ＷＯ０１／４０８４１号公報に記載されて
いるように、有機酸無水物をポリアミド樹脂に含有させ
てこれを被覆層として使用することにより、ＰＯＦ素線
と被覆層の密着性をある程度向上させることはできるも
のの、有機酸無水物は人体への刺激性を有するため、取
り扱いにくいという問題があった。

【００１０】さらに、ＷＯ００／６０３８２号公報に開
示された技術では、被覆層とＰＯＦ素線との密着性はあ
る程度改善されたとしても、低曲げ損失などの性能は十
分とは言えなかった。また、特開２０００−２７５４８
１号公報や特開２０００−２９２６５９号公報に開示さ
れている方法では、特定の３元共重合体からなる接着層
を備えているためコストが高く、さらに、このような３
元共重合体からなる接着層は、ヘキサフルオロプロピレ
ン成分の含有量などによっては耐熱性が不十分となり、
このような接着層を備えた構成のＰＯＦケーブルを高温
となりやすい自動車通信用に使用しても満足できる特性
を得ることは困難であった。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、曲げ損失が小さいとともに耐熱性、難燃性、耐薬品
性などに優れ、かつ、ＰＯＦ素線と被覆層との密着性も
良好で、例えば自動車内など、狭く、高温多湿の厳しい
環境下で使用した場合であっても優れた特性を示すとと
もに、狭い空間への敷設も容易なＰＯＦケーブルおよび
プラグ付きＰＯＦケーブルを提供することを課題とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のＰＯＦケーブル
は、コアと該コアの外周に形成されたクラッドからなる
プラスチック光ファイバ素線の外周に、一次被覆層が設
けられたプラスチック光ファイバケーブルであって、前
記クラッドは、ビニリデンフロ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か
らなり、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２
２４０）の値が５９以下である３元共重合体から形成さ
れる最外層を少なくとも有し、前記一次被覆層は、末端
アミノ基の含有量が２０〜３００μｅｑ／ｇであり、末
端カルボキシル基の含有量が１６μｅｑ／ｇ以上である
ポリアミド系樹脂を含有するポリアミド系樹脂材料から
形成される最内層を少なくとも有することを特徴とす
る。前記コアは、ポリメタクリル酸メチルまたは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
体から形成されることが好ましい。前記一次被覆層の厚
さが５〜１０００μｍであり、前記プラスチック光ファ
イバ素線と前記一次被覆層の間の引き抜き強度が２５Ｎ
以上であり、かつ、温度８５℃、湿度８５％以上の条件
で当該プラスチック光ファイバケーブルを５００時間放
置した際における前記引き抜き強度の低下が５Ｎ未満で
あることが好ましい。

【００１３】前記３元共重合体は、ビニリデンフロライ
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４．０〜２２モル％とからなり、アッベ屈折
率計で測定したナトリウムＤ線による２３℃での屈折率
が１．３５０〜１．３８５であることが好ましい。前記
ポリアミド系樹脂は、前記末端アミノ基の含有量が４０
〜２００μｅｑ／ｇであり、前記末端カルボキシル基含
有量が２０μｅｑ／ｇ以上であるナイロン１１またはナ
イロン１２からなることが好ましい。前記末端アミノ基
の含有量が８０〜２００μｅｑ／ｇであり、前記末端カ
ルボキシル基含有量が４０〜２００μｅｑ／ｇであるこ
とが好ましい。前記一次被覆層の外周に、ポリアミド樹
脂からなる二次被覆層が形成されていてもよい。その場
合、前記一次被覆層と前記二次被覆層の間の引き抜き強
度は１０〜３０Ｎであることが好ましい。本発明のプラ
グ付き光ファイバケーブルは、前記プラスチック光ファ
イバケーブルの少なくとも一端の一次被覆層に、プラグ
が固定されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 ［ＰＯＦ素線］本発明のＰＯＦケーブルに使用されるＰ
ＯＦ素線は、コアの外周にクラッドが形成されたもので
ある。コアを形成する材料としては、公知の材料が使用
可能であるが、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）
か、１種類以上のビニル系単量体とメタクリル酸メチル
との共重合体かのいずれかを使用することが好ましく、
透光性、材料価格、耐久性の点からＰＭＭＡがより好ま
しい。

【００１５】コアの外周に形成されるクラッドは、単層
であっても多層であってもよいが、少なくとも後述の一
次被覆層と接する最外層は、ビニリデンフロライド単位
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
レン単位とからなり、２３℃におけるショアＤ硬度（Ａ
ＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が５９以下である３元共重合
体から形成される。すなわち、クラッドが単層からなる
ものであれば、この層が上記３元共重合体から形成され
る。このような３元共重合体は、透明性、耐熱性、耐薬
品性に優れるためクラッド材として適しているととも
に、これを最外層に使用することによって、取り込み可
能な光量が増加する。また、耐屈曲性に優れ、曲げ損失
の少ないＰＯＦ素線とすることができる。さらに、詳し
くは後述するが、このような３元共重合体をクラッドの
最外層に使用すると、この最外層が、末端アミノ基およ
び末端カルボキシル基の含有量が特定の範囲であるポリ
アミド系樹脂を含有するポリアミド系樹脂材料からな
り、クラッドの最外層の外周に形成される一次被覆層の
最内層に強く密着する。このような密着性の向上効果は
主として、ヘキサフルオロプロピレン単位を含有する３
元共重合体がクラッドの最外層に使用されているため、
この３元共重合体中に存在する極性の高いＣ−Ｆ結合
と、一次被覆層の最内層を形成するポリアミド系樹脂中
に存在する極性の高い末端アミノ基および末端カルボキ
シル基との間の相互作用が生じ、クラッドの最外層と一
次被覆層の最内層との自己接着効果が強く発現すること
によるものである。このように最外層は後述する特定の
一次被覆層の最内層に強く密着するが、そのうえ、その
際の密着性は、ＰＯＦケーブルを温度６０℃以上の環境
で５０時間以上放置した場合に２０％以上増加する。な
お、密着性は、後述の引き抜き強度を指標として評価す
ることができる。

【００１６】また、このような３元共重合体としては、
ビニリデンフロライド単位が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４．０〜２２モル％の
範囲であるものが好ましい。ビニリデンフロライド単位
の含有量が９２モル％を超える３元共重合体は、成形性
が十分ではなく、また、屈折率が高くなるためＰＯＦ素
線の開口角が小さくなり、曲げ損失が増加するおそれが
ある。一方、ビニリデンフロライド単位の含有量が３
７．０１モル％未満の３元共重合体は、硬度および耐熱
性が低下するおそれがある。より好ましいビニリデンフ
ロライド単位の含有率は、５０〜７０モル％である。

【００１７】テトラフルオロエチレン単位は、３元共重
合体の屈折率を低下させ光ファイバの開口数を大きくす
るとともに、耐熱性を高めるためのものであるが、３元
共重合体におけるテトラフルオロエチレン単位の含有量
が５５モル％を超えると、３元共重合体の硬度および成
形性が低下するおそれがある。より好ましいテトラフル
オロエチレン単位の含有率は、２２．５〜４５モル％で
ある。

【００１８】また、ヘキサフルオロプロピレン単位の含
有量は、４．０〜２２モル％であることが好ましく、
４．０〜７．９９モル％であることがより好ましく、特
に好ましくは４．７〜７．５モル％である。このような
含有量が好ましい理由としては、まず第１に、ヘキサフ
ルオロプロピレンはその構造の対称性が低いため、比較
的少量を共重合することで、ビニリデンフロライドとテ
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％以上含有させることで十
分に発現する。

【００１９】また、第２に、前述したクラッドの最外層
と一次被覆層の最内層との密着性の向上効果は、３元共
重合体におけるヘキサフルオロプロピレン単位の含有量
の増加にともない増加する。また、このような密着性
は、すでに述べたように、得られたＰＯＦケーブルを温
度６０℃以上の環境で５０時間以上放置した場合に２０
％以上増加するが、このような効果は、特に３元共重合
体がヘキサフルオロプロピレン単位を４．０モル％以上
含む場合に顕著である。例えば、クラッドの最外層が、
ダイキン工業社製、ＶＰ−５０（ビニリデンフロライド
／テトラフルオロエチレン＝８０／２０モル％の２元共
重合体）などのビニリデンフロライドとテトラフルオロ
エチレンとの２元共重合体からなる場合には、同様の効
果を得るために１００時間以上を要する。

【００２０】そして、第３に、３元共重合体中における
ヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が２２モル％を
超えると、この３元共重合体はエラストマー性が高くな
り、その材料自身の「べたつき」が増加する傾向にあ
る。よって、ＰＯＦ素線を製造する際の紡糸安定性、Ｐ
ＯＦ素線の取り扱いが困難になる可能性がある。また、
この３元共重合体の熱変形温度が低下する傾向にあるた
め、ＰＯＦケーブルが高温環境下におかれた場合、不都
合を生じる可能性がある。

【００２１】また、このような３元共重合体としては、
２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）
の値が５９以下のものを使用し、好ましくは５０以下の
ものを使用する。このようなショアＤ硬度を有し、柔軟
性を有する３元共重合体からクラッドの最外層を形成す
ると、詳しくは後述するように、クラッドの最外層のさ
らに外周に特定のポリアミド系樹脂材料からなる最内層
を備えた一次被覆層を形成した場合に、クラッドの最外
層と一次被覆層の最内層との間に強い密着性が発現し、
ピストニングを抑制することができる。すなわち、ビニ
リデンフロライド単位とテトラフロロエチレン単位とヘ
キサフロロプロピレン単位からなる３元共重合体とポリ
アミド系樹脂とは相溶性が低いために、クラッドの最外
層と一次被覆層の最内層との間に、これらが相溶してな
る相溶層は存在せず、クラッドの最外層と一次被覆層の
最内層とは密着しただけの状態となる。この場合に、３
元共重合体が上述のようなショアＤ硬度を有し適度な柔
軟性を備えていると、一次被覆層からＰＯＦを引き抜こ
うとする力がＰＯＦの軸方向に加わった場合、ＰＯＦ素
線と一次被覆層との界面に応力が生じ、実質的にＰＯＦ
素線と一次被覆層の間の引き抜き強度を高めることが可
能となる。なお、本発明における引き抜き強度の測定方
法は、後述の実施例において説明する。

【００２２】また、ショアＤ硬度が３０以下の３元共重
合体は、熱変形温度が低下する傾向にある。よって、自
動車内などの高温条件下で使用されるＰＯＦケーブルに
ついては、好ましくは、ショアＤ硬度が３０を超え、５
９以下の３元共重合体を使用する。

【００２３】さらに、クラッドの最外層を構成する３元
共重合体としては、その屈折率（アッベ屈折率計で測定
したナトリウムＤ線による２３℃での屈折率）が、１．
３５０〜１．３８５であるものを使用することが好まし
い。このような屈折率の３元共重合体をクラッドの最外
層に使用すると、ＰＯＦ素線の曲げ損失をより一層低減
することができる。

【００２４】なお、クラッドが多層からなる場合、最外
層以外の層にはビニリデンフロ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か
らなる３元共重合体以外の材料を使用してもよく、例え
ば、公知のフルオロアルキルメタクリレート系樹脂、フ
ッ化ビニリデン系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂とメタ
クリレート系樹脂の混合物などが用いられる。また、ク
ラッドが多層である場合、コアに接する最内層のクラッ
ド（第１クラッド）としては、比較的透明性に優れ、コ
アやこの第１クラッドの外側の第２クラッドに対する密
着性が優れているものを使用することが好ましい。

【００２５】［一次被覆層］一次被覆層は、上述したＰ
ＯＦ素線の外周に５〜１０００μｍの厚さで形成される
ことが好ましく、ＰＯＦ素線を保護するものであって、
５０〜６００μｍの厚さで形成されることがより好まし
い。一次被覆層の厚みが５μｍ未満である場合には、Ｐ
ＯＦ素線と一次被覆層の間の引き抜き強度を十分に維持
できない場合がある。一方、一次被覆層の厚みが１００
０μｍを超えると、一次被覆層に使用する材料のコスト
が高くなるため好ましくない。

【００２６】また、一次被覆層は単層であっても多層で
あってもよいが、少なくともクラッドに接触する最内層
は、末端アミノ基の含有量が２０〜３００μｅｑ／ｇで
あり、末端カルボキシル基の含有量が１６μｅｑ／ｇ以
上であるポリアミド系樹脂を含有するポリアミド系樹脂
材料から形成される。なお、ここでポリアミド樹脂材料
は、ポリアミド系樹脂のみからなってもよいし、ポリア
ミド系樹脂に必要に応じて他の重合体や、難燃剤、着色
剤、ＰＯＦへの外光の入射を防止するためのカーボンブ
ラック等の黒色無機成分などの添加剤や化合物を含有さ
せることもできる。

【００２７】ポリアミド系樹脂は融点が比較的低いため
に、ＰＯＦの伝送性能を熱劣化させない低い温度で被覆
を形成でき加工性が良いうえ、耐熱性、耐薬品性等にも
優れているため、被覆材料として好ましい。また、ポリ
アミド系樹脂を被覆材料に使用すると、得られるＰＯＦ
ケーブルは耐屈曲性に優れるとともに、寸法安定性（熱
収縮性）に優れた被覆層を形成できるため、ピストニン
グを低減することができるが、特に、末端アミノ基の含
有量が２０〜３００μｅｑ／ｇの範囲であって、かつ、
末端カルボキシル基含有量が１６μｅｑ／ｇ以上である
ポリアミド系樹脂を含むポリアミド系樹脂材料を一次被
覆層の最内層に使用すると、ポリアミド系樹脂が有する
アミド結合の極性が有する作用と相まって、ＰＯＦ素線
と一次被覆層との密着性が一層優れ、引き抜き強度が向
上し、さらに効果的にピストニングを抑制することがで
きる。

【００２８】ポリアミド系樹脂中における末端アミノ基
の含有量および末端カルビボキシル基の含有量を任意に
コントロールする方法としては、例えば、ポリアミド系
樹脂の一部として低分子のポリアミド系オリゴマ−等を
使用する方法がある。また、ＷＯ００／６０３８２号公
報に開示されているように、重合が完了する前のポリア
ミド系樹脂にアミン調節剤を添加することによって、末
端アミノ基の含有量を調節する方法も有効である。ポリ
アミド系樹脂の末端アミノ基の含有量が２０μｅｑ／ｇ
未満、および／または、末端カルボキシル基の含有量が
１６μｅｑ／ｇ未満では、一次被覆層の最内層とクラッ
ドの最外層との間の密着性が低くなったり、ピストニン
グが起こりやすくなったりしやすい。また、末端アミノ
基の含有量が３００μｅｑ／ｇより高い場合は、一次被
覆層の最内層からクラッドへのモノマーの拡散および熱
的反応により、ＰＯＦの光学的性能が劣化する。

【００２９】なお、ポリアミド系樹脂の末端アミノ基の
含有量が４０μｅｑ／ｇ未満の場合は、ＰＯＦ素線に一
次被覆層を形成した直後の初期の密着性が低い場合があ
るが、その後増加する。例えば、得られたＰＯＦケーブ
ルを室温以上の温度で７〜１０日放置すると密着性の指
標となる引き抜き強度が１０Ｎ以上増加する傾向があ
り、６０℃以上の温度で２４時間以上放置した場合でも
同様の傾向がある。ポリアミド系樹脂は、好ましくは末
端アミノ基の含有量が２０〜３００μｅｑ／ｇ、末端カ
ルボキシル基の含有量が１６μｅｑ／ｇ以上であり、さ
らに好ましくは、末端アミノ基の含有量が４０〜２００
μｅｑ／ｇ、末端カルボキシル基の含有量が２０μｅｑ
／ｇ以上である。特に好ましくは、末端アミノ基の含有
量が８０〜２００μｅｑ／ｇ末端カルボキシル基の含有
量が４０〜２００μｅｑ／ｇである。

【００３０】ポリアミド系樹脂材料に使用するポリアミ
ド系樹脂としては、例えば、ナイロン１０、ナイロン１
１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６などの各
単量体単位からなる単独重合体やこれら単量体単位の組
合せからなる共重合体、柔軟なセグメントを導入したナ
イロン単量体単位を含むナイロン系エラストマーなどが
挙げられる。これらは単独で使用しても、２種類以上を
組み合わせて使用してもよく、また、必要に応じて、ポ
リアミド系樹脂以外の重合体や化合物を混合して使用し
てもよい。他の重合体や化合物などを混合する場合に
は、ポリアミド系樹脂材料中のポリアミド系樹脂の含有
量が、２０質量％以上、７０質量％以下となる範囲で混
合することが好ましい。

【００３１】これらの中では、特に、ナイロン１１単独
重合体またはナイロン１２単独重合体を使用すると、被
覆工程における成形性が良好で、ＰＯＦに熱的および機
械的なダメージを与えにくいだけではなく、上述した３
元共重合体からなるクラッドの最外層との密着性が非常
に優れる。また、ナイロン１１単独重合体およびナイロ
ン１２単独重合体は寸法安定性にも優れるため、このよ
うな密着性と寸法安定性との相乗効果により、ピストニ
ングを効果的に防止することができる。

【００３２】ナイロン１１単独重合体及びナイロン１２
単独重合体は、低温衝撃性、耐屈曲性、引っ張り破断伸
び、曲げ弾性が低い等の力学的特性、耐摩耗性、線膨張
係数、ガス透過性が低いという優れた特徴を有する。そ
のため、ポリアミド系樹脂としてナイロン１１単独重合
体及びナイロン１２単独重合体を使用すると、柔軟で耐
疲労性に優れ、高温環境下でのピストンニング、伝送特
性の劣化が少ないＰＯＦケーブルを得ることができる。
ナイロン１１単独重合体は、ナイロン１２単独重合体よ
りも弾性率が高いため、ＰＯＦケーブルに適度な弾性力
が要求される場合にはナイロン１１単独重合体を用いる
ことが好ましく、ＰＯＦケーブルに適度な柔らかさが要
求される場合はナイロン１２単独重合体を用いることが
好ましい。

【００３３】また、一次被覆層には、上述したように各
種添加剤が含まれていてもよく、例えば難燃性を付与す
るために、公知の各種金属水酸化物、燐化合物、トリア
ジン系化合物などの難燃剤を添加してもよい。これら難
燃剤の中では、ポリアミド系樹脂の難燃性向上効果が大
きいため、トリアジン系化合物が好ましく、特にシアヌ
ル酸メラミンが好ましい。

【００３４】［ＰＯＦケーブル］上述したＰＯＦ素線の
外周に、このような一次被覆層を形成することによっ
て、ＰＯＦケーブルが得られる。このようなＰＯＦケー
ブルにおいては、ＰＯＦ素線と一次被覆層の間の引き抜
き強度が２５Ｎ以上であることが好ましい。引き抜き強
度が２５Ｎ以上であれば、ＰＯＦ素線と一次被覆層との
密着性が十分強く、ピストニングが抑制される。また、
後述するように、ＰＯＦケーブルの一端にプラグを固定
したうえで他の機器などと接続し、その後振動などの機
械的作用を受けた場合、ＰＯＦ素線と一次被覆層との密
着性が不十分であれば、ＰＯＦ素線に過剰な力が作用し
て、ＰＯＦ素線が破断する場合もあるが、密着性が優れ
ていれば、このような破断のおそれもない。より好まし
い引き抜き強度は３５Ｎ以上である。また、一次被覆層
が複数の層からなる多層の場合、それらの層間の引き抜
き強度はいずれも５０Ｎ以上であることが好ましく、さ
らに好ましくは６０Ｎ以上である。５０Ｎ未満では、層
間の密着性が不十分なことに起因して、ピストニングが
発生する場合がある。

【００３５】さらに、このＰＯＦケーブルは、温度８５
℃、湿度８５％以上の条件で５００時間放置した時の、
引き抜き強度の低下が５Ｎ未満であることが好ましく、
引き抜き強度が１０Ｎ以上向上することがより好まし
い。引き抜き強度の低下が５Ｎ未満であると、高温環境
下におけるＰＯＦケーブルのピストニングに起因する特
性劣化がほとんどなく、高い信頼性が得られる。なお、
上述したように、このＰＯＦケーブルにおいて、密着性
の指標となる引き抜き強度は、ＰＯＦケーブルを温度６
０℃以上の環境で５０時間以上放置した場合などに２０
％以上増加する傾向があり、温度８５℃、湿度８５％以
上の条件で５００時間放置しても、ほとんど低下は認め
られない。

【００３６】また、このＰＯＦケーブルには、耐久性、
耐環境特性などをさらに向上させるために、一次被覆層
の外周に熱可塑性樹脂からなる二次被覆層が形成されて
いてもよい。二次被覆層の材料としては、このＰＯＦが
使用される環境に応じて適宜選択することができるが、
特に自動車内の配線など、二次被覆層に耐油性、耐熱性
などが要求される場合には、これらの性能に優れたポリ
アミド系樹脂材料が好ましい。ポリアミド系樹脂として
は、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロ
ン６６、ナイロン６−１２、ナイロン６２１などの各単
量体単位からなる単独重合体や、これらの単量体単位が
組み合わされたポリアミド樹脂、ナイロン系エラストマ
ーなどが好ましい。これらの中では、被覆工程における
成形性が良好で、ＰＯＦに熱的および機械的なダメージ
を与えにくいため、ナイロン系エラストマーまたは、ナ
イロン系エラストマーと他のポリアミド樹脂との混合物
が好ましい。

【００３７】また、二次被覆層は、ＰＯＦケーブルの接
続作業時などに必要に応じて剥離される場合が多いこと
から、比較的容易に剥離可能に形成されることが好まし
く、一次被覆層と二次被覆層の引き抜き強度は、好まし
くは１０〜３０Ｎで、より好ましくは１５〜２５Ｎの範
囲である。一次被覆層と二次被覆層の引き抜き強度が１
０Ｎ未満では、二次被覆層から一次被覆層とともにＰＯ
Ｆ素線が簡単に抜けるなど、取扱性が悪くなるおそれが
ある。一方、３０Ｎを超えるとストリッピング性が悪く
なり、ＰＯＦケーブルの接続作業時などにおいて二次被
覆層を剥離する際に、一次被覆層が伸びてしまい、取扱
性が低下するおそれがある。一次被覆層と二次被覆層の
間の引き抜き強度は、一次被覆層の最外層に使用する材
料と二次被覆層の最内層に使用する材料との組合せを適
切に選択することや、後述するように被覆方法を適宜選
択することなどで調整できる。なお、二次被覆層は、単
層であっても多層であってもよく、多層である場合、各
層間の引き抜き強度は適宜設定できる。

【００３８】また、ＰＯＦケーブルの最外層（すなわ
ち、被覆層として一次被覆層のみが形成されている場合
には一次被覆層の最外層、被覆層として一次被覆層の外
周に二次被覆層が形成されている場合には二次被覆層の
最外層）に着色剤等を添加することにより、ＰＯＦケー
ブルの識別性、意匠性を容易に高めることができる。着
色剤としては公知のものを使用できるが、染料系の着色
剤は高温下などでＰＯＦに移行して伝送損失を増加させ
るおそれがあるため、無機顔料を用いることが好まし
い。

【００３９】このようなＰＯＦケーブルは、公知の方法
により製造できる。例えばクロスヘッド型被覆装置を用
いた押し出し被覆により、ＰＯＦに一次被覆層、二次被
覆層を順次設ける方法や、ＰＯＦを形成する材料に、一
次被覆層と二次被覆層を形成する材料を積層して複合紡
糸する方法などが挙げられる。これらのなかでは、クロ
スヘッド型被覆装置を用いて、ＰＯＦに一次被覆層、二
次被覆層を設ける方法が好ましい。より具体的には、Ｐ
ＯＦに一次被覆層を一括で被覆して、その後に二次被覆
層を被覆する方法が好ましい。このような方法でＰＯＦ
ケーブルを製造すると、ＰＯＦ素線と一次被覆層の引き
抜き強度や、一次被覆層と二次被覆層の引き抜き強度
を、所望の値に制御して被覆することができる。

【００４０】このようなＰＯＦケーブルは、ビニリデン
フロ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からなり、２３℃におけるシ
ョアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が５９以下で
ある３元共重合体から形成される最外層を少なくとも有
するクラッドを具備し、このクラッドの外周には、最内
層が、末端アミノ基の含有量および末端カルボキシル基
の含有量が特定の範囲のポリアミド系樹脂を含有するポ
リアミド系樹脂材料からなる一次被覆層を有するので、
ＰＯＦ素線と一次被覆層との密着性が良好で、高温多湿
環境下で使用された場合でも、ピストニングが抑制され
る。また、曲げ損失も小さいため、狭い空間に敷設され
た場合であっても、伝送損失が低下しにくい。さらに、
耐熱性、難燃性などにも優れている。したがって、この
ようなＰＯＦケーブルは、ワイヤーハーネス類と共に束
ねられ、自動車内など、高温多湿であって引火性の物質
も存在する狭い空間内に屈曲した状態で敷設されるよう
な場合でも、高い性能を維持することができる。

【００４１】［プラグ付きＰＯＦケーブル］上述したＰ
ＯＦケーブルの少なくとも一端に、プラグを接続、固定
することにより、プラグ付きＰＯＦケーブルとすること
ができる。このようにプラグを接続、固定することによ
り、信号源である光源、検知器に組み込まれたユニット
のハウジング、別のＰＯＦケーブル等と容易に接続する
ことができる。プラグの形態には特に制限はなく、ＰＯ
Ｆケーブルを挿入する挿入孔が形成されたプラグ本体
と、ＰＯＦケーブルをこのプラグ本体に固定するための
ストッパを備えたものなどが使用できる。また、ＰＯＦ
ケーブルとプラグとの接続は、プラグを接続する端部の
一次被覆層にプラグを固定する方法などで行う。すなわ
ち、二次被覆層を備えたＰＯＦケーブルの場合には、端
部の二次被覆層を剥ぎ取って、一次被覆層を露出させ、
この露出した部分の一次被覆層にプラグを取り付ける。
このようなプラグ付きＰＯＦケーブルによれば、ＰＯＦ
ケーブルとして、上述したように特にピストニングが抑
制されたものが使用されているので、こうしてプラグ付
きＰＯＦケーブルとして、たとえ高温環境下で他の機器
などと接続して使用した場合にも、高い性能を安定に維
持できる。

【００４２】

【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。 （ショアＤ硬度）ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定
した（２３℃）。高分子計器（株）ＡＳＫＥＲ ＣＬ−
１５０を用いた。 （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、０．６５の光を用
いた。なお、伝送損失は、初期の伝送損失と、ＰＯＦケ
ーブルを、温度８５℃、湿度（ＲＨ）９５％のオーブン
に１０００時間放置した後の伝送損失とを測定した。 （曲げ損失の測定）長さ１１ｍのＰＯＦケーブルの一端
から光を入射させ、その状態で、ＰＯＦケーブルを、１
ｍ間隔の１０箇所において、半径１０ｍｍで９０度ずつ
屈曲させ、他端から出射される光量を測定した。このよ
うに屈曲させたＰＯＦケーブルから出射される光量と、
直線状の同ＰＯＦケーブルについて同様に測定した出射
光量とから曲げ損失を算出した。

【００４３】（引き抜き強度の測定）引き抜き強度は、
図１に示すように、ＰＯＦケーブル１０を保持する治具
１２と、治具１２の一端部に形成された突起１４を把持
するチャック８と、ＰＯＦケーブル１０の剥離部分５を
把持するチャック７とを備えた測定装置２０を用いて測
定した。治具１２には、ＰＯＦケーブル１０の被覆部分
４が収容される保持室１３と、ＰＯＦケーブル１０の剥
離部分５よりも大きく被覆部分４よりも狭い貫通孔１５
が形成されている。測定にあたっては、一端側の被覆層
を剥離したＰＯＦケーブルを用意し、ＰＯＦケーブルの
被覆部分４の長さが３０ｍｍになるように切断した。な
お、ＰＯＦ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度（剥
離強度）を測定する場合は一次被覆層および二次被覆層
を剥離し、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強
度（剥離強度）を測定する場合は、二次被覆層のみを剥
離した。次に、治具１２に形成されている保持室１３内
にＰＯＦケーブルの被覆部分４を収容し、ＰＯＦケーブ
ルの剥離部分５を貫通孔１５から抜き出した。次に、治
具１２の一端部に形成されている突起１４をチャック８
で把持し、ＰＯＦケーブルの剥離部分５をチャック７で
把持した。次に、ＰＯＦケーブル１０の中心軸方向（図
中矢印方向）に沿って、一定速度５０ｍｍ／ｍｉｎでチ
ャック８を移動させて治具１２を引っ張り、ＰＯＦケー
ブル１０の被覆部分４において剥離部分５よりも厚い部
分を引き抜いた。このときの引き抜き応力と、ＰＯＦケ
ーブル１０の被覆部分４において剥離部分５よりも厚い
部分の引き抜き方向へのずれ量との関係を示す曲線か
ら、引き抜く際の応力のピーク値を読みとり測定値とし
た。また、引き抜き強度の耐熱安定性を見るため、長さ
１００ｃｍのＰＯＦケーブルを８５℃、相対湿度８５％
のオーブンに５００時間放置した後の、引き抜き強度に
ついても、同様の方法で測定した。

【００４４】（ピストニング）ＰＯＦケーブルの端部の
二次被覆層を剥離して一次被覆層を露出させ、この露出
した部分の一次被覆層を、一次被覆層の直径よりも５０
μｍ大きい内径を有するプラグに挿入し、一次被覆層を
かしめて固定して、プラグ付きＰＯＦケーブルを作製し
た。次いで、８５℃、相対湿度９５％の雰囲気中に、長
さ５０ｃｍのプラグ付ＰＯＦケーブルを１０００時間放
置した後の、プラグ端面からのＰＯＦケーブルの突出、
または引き込み長さ（μｍ）を測定した。

【００４５】(実施例１)コア材としてＰＭＭＡ、第１ク
ラッド材料として、２，２，２−トリフルオロエチルメ
タクリレート（３ＦＭ）／２−（パーフルオロオクチ
ル）エチルメタクリレート（１７ＦＭ）／メタクリル酸
メチル／メタクリル酸＝５１／３１／１７／１（質量
部）の共重合体、第２クラッド材料として、ビニリデン
フロライド／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＝６０．５／３４．５／５．０（ｍ
ｏｌ％）（ショアＤ硬度の値４２、アッベ屈折率計で測
定したナトリウムＤ線による２３℃での屈折率１．３７
４）の共重合体を用い、これらを溶融して、２２５℃の
紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合ノズルを用いて複合
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クラッド厚み１０μｍ、第２クラッド
の厚み１０μｍの直径１ｍｍのＰＯＦ素線を得た。すな
わち、この例ではクラッドが２層からなり、第２クラッ
ドがクラッドにおける最外層に相当する。次いで、得ら
れたＰＯＦ素線を６０℃で４８時間熱処理した。

【００４６】このＰＯＦ素線に、２２０℃に設定したク
ロスヘッドダイにて改質ポリアミド樹脂（末端アミノ基
濃度１１６μｅｑ／ｇ、末端カルボキシル基濃度６０μ
ｅｑ／ｇ）をクロスヘッドケーブル被覆装置を用いて、
上記ＰＯＦ素線に被覆して厚みが２５０μｍの一次被覆
層を形成し、外径１．５ｍｍのＰＯＦケーブルを得た。
すなわち、この例では一次被覆層は１層からなり、この
層が一次被覆層における最内層に相当する。このＰＯＦ
ケーブルの外周部に、メラミンシアヌレートを含有した
ナイロン６−１２（ダイアミド Ｎ１９０１、ダイセル
・デグサ社製）を、クロスヘッドケーブル被覆装置を用
いて被覆して厚みが３５０μｍの二次被覆層を形成し、
外径２．２ｍｍの２層被覆構造を有するＰＯＦケーブル
を得た。得られたＰＯＦケーブルの各種評価を行い、そ
の結果を表１に示した。得られたＰＯＦケーブルは曲げ
損失が小さく、耐熱環境下での伝送特性、ピストニング
が抑制され、ＰＯＦ素線と被覆層の密着も強く、自動車
用途での使用に優れたＰＯＦケーブルであった。

【００４７】［実施例２〜５、比較例１〜７］ＰＯＦ素
線またはＰＯＦケーブルの構成を表１に示した通りとし
た以外は、実施例１と同様にしてＰＯＦケーブルを作製
した。得られたＰＯＦケーブルの各種特性を評価し、そ
の結果を表１に示した。なお、実施例３および４で第２
クラッド材に使用した３元共重合体の屈折率は１．３６
５であった。また、実施例６で第２クラッド材に使用し
た３元共重合体の屈折率は１．３７０であった。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】表１に示したように、比較例１〜３および
比較例７のＰＯＦケーブルは、第２クラッドに、ビニリ
デンフロライド単位とテトラフルオロエチレン単位から
なり、ショアＤ硬度の値が６０以上の２元共重合体を使
用しているので、表２に示したように、曲げ損失が大き
いとともに、ピストニングが大きく耐熱使用時の伝送損
失の増加が顕著であり、信頼性が不十分であった。比較
例４〜６のＰＯＦケーブルは、一次被覆層に用いられた
ポリアミド樹脂の末端官能基の含有量が本発明の範囲外
であったので、曲げ損失が大きいとともに、一次被覆層
の初期の引き抜き強度が小さいか、または、ピストニン
グが大きく、耐熱使用時の伝送損失の増加が顕著であ
り、信頼性が不十分であった。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＰＯＦケー
ブルは、特定の組成および硬度の最外層を有するクラッ
ドと、特定の最内層を有する一次被覆層とが組み合わさ
れたものであるので、ＰＯＦ素線と一次被覆層との密着
性が良好で、高温多湿環境下で使用された場合でも、ピ
ストニングが抑制される。また、曲げ損失も小さいた
め、狭い空間に敷設された場合であっても伝送損失が低
下しにくいとともに、耐熱性、難燃性などにも優れてい
る。したがって、このようなＰＯＦケーブルおよびこの
ＰＯＦケーブルの一端の一次被覆層にプラグが固定され
たプラグ付きＰＯＦケーブルは、ワイヤーハーネス類と
共に束ねられ、自動車内など、高温多湿であって引火性
の物質も存在する狭い空間内に屈曲した状態で敷設され
るような場合でも、高い性能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における引き抜き強度の測定方法を説
明する断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北山 武史 富山県富山市海岸通３番地 三菱レイヨン 株式会社富山事業所内 (72)発明者 窪 洋恵 富山県富山市海岸通３番地 三菱レイヨン 株式会社富山事業所内 (72)発明者 中村 一己 東京都港区港南１丁目６番41号 三菱レイ ヨン株式会社内 (72)発明者 駒田 肇 兵庫県姫路市辻井７丁目７番地37 (72)発明者 有田 博昭 兵庫県姫路市網干区新在家1365−２ Ｆターム(参考） 2H050 AB43X AB44Y BA34 BB03Q BC03 BD03 BD05 BD07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアと該コアの外周に形成されたクラッ
   ドからなるプラスチック光ファイバ素線の外周に、一次
   被覆層が設けられたプラスチック光ファイバケーブルで
   あって、 前記クラッドは、ビニリデンフロ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
   からなり、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ
   ２２４０）の値が５９以下である３元共重合体から形成
   される最外層を少なくとも有し、 前記一次被覆層は、末端アミノ基の含有量が２０〜３０
   ０μｅｑ／ｇであり、末端カルボキシル基の含有量が１
   ６μｅｑ／ｇ以上であるポリアミド系樹脂を含有するポ
   リアミド系樹脂材料から形成される最内層を少なくとも
   有することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブ
   ル。
2. 【請求項２】 前記コアが、ポリメタクリル酸メチルま
   たは１種類以上のビニル系単量体とメタクリル酸メチル
   との共重合体から形成されている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ケーブル。
3. 【請求項３】 前記一次被覆層の厚さが５〜１０００μ
   ｍであり、前記プラスチック光ファイバ素線と前記一次
   被覆層の間の引き抜き強度が２５Ｎ以上であり、かつ、
   温度８５℃、湿度８５％以上の条件で当該プラスチック
   光ファイバケーブルを５００時間放置した際における前
   記引き抜き強度の低下が５Ｎ未満であることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバケ
   ーブル。
4. 【請求項４】 前記３元共重合体は、ビニリデンフロラ
   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４．０〜２２モル％とからなり、 アッベ屈折率計で測定したナトリウムＤ線による２３℃
   での屈折率が１．３５０〜１．３８５であることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプラスチッ
   ク光ファイバケーブル。
5. 【請求項５】 前記ポリアミド系樹脂は、前記末端アミ
   ノ基の含有量が４０〜２００μｅｑ／ｇであり、前記末
   端カルボキシル基の含有量が２０μｅｑ／ｇ以上である
   ナイロン１１またはナイロン１２であることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載のプラスチック光
   ファイバケーブル。
6. 【請求項６】 前記末端アミノ基の含有量が８０〜２０
   ０μｅｑ／ｇであり、前記末端カルボキシル基含有量が
   ４０〜２００μｅｑ／ｇであることを特徴とする請求項
   ５に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
7. 【請求項７】 前記一次被覆層の外周に、ポリアミド樹
   脂からなる二次被覆層が形成されていることを特徴とす
   る請求項１ないし６のいずれかに記載のプラスチック光
   ファイバケーブル。
8. 【請求項８】 前記一次被覆層と前記二次被覆層の間の
   引き抜き強度が１０〜３０Ｎであることを特徴とする請
   求項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】 請求項１ないし８のいずれかに記載のプ
   ラスチック光ファイバケーブルの少なくとも一端の一次
   被覆層に、プラグが固定されていることを特徴とするプ
   ラグ付き光ファイバケーブル。