JP2005070213A - マルチコアプラスチック光ファイバおよびマルチコアプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリメタクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチルと1種類以上のビニル系単量体との共重合体からなるコアと該コアの外周に配置された少なくとも一層のクラッドを有する芯繊維の少なくとも7本を一纏めにしたマルチコアプラスチック光ファイバであって、最外層のクラッドを構成するクラッド材を、特定組成の、テトラフルオロエチレンと特定のパーフルオロビニル化合物の共重合体から構成したことを特徴とするマルチコアプラスチック光ファイバ。
【選択図】 なし
Description
最外層のクラッドを構成するクラッド材が、
テトラフルオロエチレンと下記一般式(I)
CF2=CF−(OCF2CF(CF3))aO-Rf2 (I)
(式中、Rf2は炭素原子数が1〜8個のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシルアルキル基またはフルオロアルコキシルアルキル基を示し、aは0〜3の整数である。)
で表されるパーフルオロビニル化合物の共重合体であって、これらの単量体単位の合計を100質量%としたとき、テトラフルオロエチレン単位40〜90質量%、パーフルオロビニル化合物単位10〜60質量%を含む共重合体からなることを特徴とする。
本発明のMC−POFは、図1〜3に示したように、コアのみからなる芯繊維またはコアと該コアの外周に配置された少なくとも一層のクラッドを有する芯繊維の少なくとも7本を最外層のクラッドまたは保護層をマトリックスとし一纏めにすることによって形成される。
CF2=CF−(OCF2CF(CF3))aO-Rf2 (I)
(式中、Rf2は炭素原子数が1〜8個のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシルアルキル基またはフルオロアルコキシルアルキル基を示し、aは0〜3の整数である。)
で表されるパーフルオロビニル化合物である。
CF2=CFO(CF2)n−OCF3 (II)
(式中、nは1〜3の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nO(CF2)mCF3 (III)
(式中、nは0〜3の整数、mは0〜3の整数)
CF2=CFO(CH2)n(CF2)mCF3 (IV)
(式中、nは1〜3の整数、mは0〜3の整数)
CF2=CFO(CH2)nCH3 (V)
(式中、nは0〜3の整数)
のいずれかで表わされる化合物であることが好ましい。
2)FVE単位の含有量が多くなるにつれ、ソフトPFA樹脂のエラストマー性が高くなる傾向がある。そのため、最外層クラッド材を構成するソフトPFA樹脂のFVE単位の含有量が多すぎると、MC−POFの成形安定性が低下する傾向がある。また、FVE単位の含有量が多すぎるソフトPFA樹脂を最外層クラッド材として用い、この最外層クラッドを芯繊維を一纏めとするマトリックスとする構成としたMC−POFは、表面のべた付きが大きくなる傾向がある。そのため、このようなMC−POFを紡糸して巻き取ったボビンからMC−POFを解き取りにくくなる傾向がある。
n1>n2>n3 (1)
を満足するものが好ましい。上記の構成とすることにより、コア1とコア1の外周に配置された第1クラッド2を有する芯繊維が、最外層に配置するクラッド3をマトリックスとして一纏めにされる。コア材と第1クラッド材および最外層クラッド材が上記の関係式(1)を満たすことにより、本発明のMC−POFが屈曲されて第1クラッドから光が漏れた場合においても、その漏れた光をのクラッド3で反射させることができるため、MC−POFを半径10mm、あるいは半径5mm程度の大きさになるまで屈曲させた場合においても伝送損失を十分に抑えることができる。
CH2=CX−COO(CH2)m(CF2)nY (VI)
(式中、Xは水素原子またはメチル基、Yは水素原子またはフッ素原子を示し、mは1または2を示し、nは1〜13の整数を示す。)
で表されるフルオロアルキル(メタ)アクリレートと共重合可能な他の単量体の共重合体であって、これらの単量体単位の合計を100質量%としたとき、フルオロアルキル(メタ)アクリレート単位(A)15〜90質量%、他の共重合可能な単量体単位(E)10〜85質量%を含む共重合体からなり、かつ、1.39〜1.475の屈折率を有するものが好ましい。
なお、フルオロアルキル(メタ)アクリレートのような表記は、フルオロアルキルメタクリレートまたはフルオロアルキルアクリレートを表す。
CH2=C(CH3)COO-(CH2)m(CF2)nCF3 (VII)
(式中、mは1または2、nは5〜12の整数を示す。)
で表わされる長鎖フルオロアルキルメタクリレートと、下記一般式(VIII)
CH2=C(CH3)COO-CH2(CF2)mX (VIII)
(式中、Xは水素原子またはフッ素原子、mは1〜4の整数を示す。)
で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレートと、他の共重合可能な単量体の共重合体であって、これらの単量体単位の合計を100質量%としたとき、上記一般式(VII)で表される長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位(C)0〜50質量%、上記一般式(VIII)で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレート単位(D)0〜50質量%、他の共重合可能な単量体単位(E)50〜80質量%を含む共重合体からなり、かつ、1.45〜1.48の屈折率を有するものが好ましい。なお、第1クラッド材の屈折率を上記範囲とすると、最外層のクラッドによる曲げ光量損失の抑制効果が十分なものとなり好ましいが、MC−POFが使用される環境に応じて伝送帯域と曲げ光量損失とのバランスを考慮しながら第1クラッド材の屈折率を選択するのが好ましい。
鎖状アルキル(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば(メタ)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−n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−sec-ブチル等が挙げられる。これらのなかではメタクリル酸メチルが好ましい。
環状炭化水素基を有するメタクリル酸エステルの具体例としては、例えばフェニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、(イソ)ボルニルメタクリレート、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02.6 ]−デカ−8−イル、1−メチルトリシクロヘプチル)メチルメタクリレート等が挙げられる。
親水性単独重合体を形成しうるビニル系単量体の具体例としては、例えば(メタ)アクリル酸、グリシジルメタクリレート、メチルグリシジルメタクリレート、アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのなかでは耐熱分解性の良好な、1−メチルトリシクロヘプチル)メチルメタクリレートが好ましい。
CH2=C(F)COO-CH2(CF2)mX (IX)
(式中、Xは水素原子またはフッ素原子、mは1〜4の整数を示す。)
で表わされるα−フルオロアクリル酸エステル単量体に由来するα−フルオロアクリル酸エステル単位(F)を有する共重合体であって、1.38〜1.435の屈折率を有し、100℃以上のガラス転移温度を有するものを用いることが好ましい。
本発明のMC−POFケーブルは、上記のような本発明のMC−POFの耐屈曲性および耐湿熱性を向上させるために最外層のクラッドの外周あるいは保護層の外周に被覆層を密着配設してMC−POFケーブルとすることができる。この被覆層は、芯繊維と直接接していないので、結晶化により透明性が低下しても特に問題は生じない。
メルトフローインデックス(MFR)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。
示差走査熱量計(DSC)(セイコーインスツルメンツ社製、DSC−220;商品名)を使用した。サンプルを、昇温速度10℃/分で180℃まで昇温し10分間保持して溶融させた後、10℃/分で0℃まで急冷し、再度昇温速度10℃/分で昇温し、このときの発熱および吸熱挙動からガラス転移温度を求めた。
溶融プレスにより厚さ200μmのフィルム状の試験片を形成し、アッベの屈折計を用い、25℃におけるナトリウムD線の屈折率(nD 25)を測定した。
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、入射光の開口数(NAと表すことがある)が、0.1、0.65の光を用いた。なお、伝送損失は、初期の伝送損失および温度85℃、湿度(RH)95%のオーブンに3000時間曝露した後(85℃湿熱環境と表すことがある)の伝送損失を測定した。
長さ10mのMC−POFケーブルの一端から660nmのLED光を入射させ、MC−POFケーブルを、MC−POFケーブルの中間地点で、半径10mm(R10mm)または半径5mm(R5mm)の棒に360度巻き付け、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MC−POFケーブルから出射される光量と、直線状の同MC−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光量損失を算出した。
長さ4mのMC−POFケーブルの一端に荷重500gf(4.9N)をかけ、このMC−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MC−POFケーブルの他端を一方の円管側に移動させてMC−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MC−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ときの曲げ回数を測定した。
コア材としてPMMA(屈折率1.492)、クラッド材としてテトラフルオロエチレン/パーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル(CF2=CFOCF3)の共重合体(65/35質量%、屈折率1.340、メルトフローインデックス25g/10分)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、140℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に2倍に延伸し、図1に示すような、外径がφ1.0mm、芯繊維の本数が151本、各芯繊維間の距離が2μmのMC−POFを得た。すなわち、この例では芯繊維がコアのみからからなり、この芯繊維の外周に配置された一層のクラッドがマトリックスとして芯繊維を一纏めにしている。得られたMC−POFの構成等を表1に示した。
コア材としてPMMA(屈折率1.492)、第1クラッド材として、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート(3FM)と2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート(17FM)とメタクリル酸メチル(MMAと表すことがある)とメタクリル酸(MAAと表すことがある)の共重合体であって、これら単量体単位の合計を100質量%としたとき、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート単位(3FM単位と表すことがある)51質量%、2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート単位(17FM単位と表すことがある)31質量%、メタクリル酸メチル単位(MMA単位と表すことがある)17質量%、メタクリル酸単位(MAA単位と表すことがある)1質量%からなる共重合体(メルトフローインデックスは20g/10分、屈折率1.412、ガラス転移温度78.4℃)、最外層クラッド材としてテトラフルオロエチレンとパーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル(CF2=CFOCF3)の共重合体であって、これらの単量体単位の合計を100質量%としたときTFE単位65質量%、パーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル単位(PFTFMVE単位と表すことがある)35質量%からなる共重合体(屈折率1.340、メルトフローインデックス25g/10分)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、140℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に2倍に延伸し、図2に示すような、外径が1.0mm、コアの数が151本、第1クラッド層の厚み5μm、各芯繊維間の距離が2μmのMC−POFを得た。すなわち、この例ではクラッドが2層からなり、コアと第1クラッドが芯繊維、最外層のクラッドがマトリックスとして芯繊維を一纏めとしている。得られたMC−POFの構成等を表1に示した。
得られたPOFケーブルについてその構成を纏めて表2に示した。また得られたMC−POFケーブルについて上記の評価を行い得られた結果を表3に示した。
第1クラッド材として、テトラフルオロエチレンとパーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル(CF2=CFOCF3)の共重合体であって、これらの単量体に由来する単量体単位の合計を100質量%としたときTFE単位65質量%、PFTFMVE単位35質量%からなる共重合体(屈折率1.340、メルトフローインデックス25g/10分)、保護層を形成する材料としてVdFとTFEの共重合体であって、これら単量体単位の合計を100質量%としたとき、VdF単位75質量%、TFE単位25質量%からなる共重合体(屈折率1.400、メルトフローインデックス30g/10分)とした以外は、実施例1と同様にして、図3に示すような、外径がφ1.0mm、芯繊維の本数が151本、最外層のクラッドの厚み5μm、芯繊維間の距離が2μmのMC−POFを得た。すなわち、この例ではコアと最外層のクラッドが芯繊維、保護層がマトリックスとして芯繊維を一纏めとしている。得られたMC−POFの構成等を表1に示した。
得られたPOFケーブルについてその構成を纏めて表2に示した。また得られたMC−POFケーブルについて上記の評価を行い得られた結果を表3に示した。
MC−POFの構成を表1に示した通りとし、MC−POFケーブルの構成を表2に示した通りとした以外は、実施例1または2と同様にしてMC−POFおよびMC−POFケーブルを作製した。得られたMC−POFケーブルについて上記の評価を行い得られた結果を表3に示した。
2 第1クラッド
3 最外層のクラッド
4 保護層
Claims (9)
- ポリメタクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチルと1種類以上のビニル系単量体との共重合体からなるコアのみからなる芯繊維または該コアと該コアの外周に配置された少なくとも一層のクラッドを有する芯繊維の少なくとも7本を一纏めにしたマルチコアプラスチック光ファイバであって、
最外層のクラッドを構成するクラッド材が、
テトラフルオロエチレンと下記一般式(I)
CF2=CF−(OCF2CF(CF3))aO-Rf2 (I)
(式中、Rf2は炭素原子数が1〜8個のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシルアルキル基またはフルオロアルコキシルアルキル基を示し、aは0〜3の整数である。)
で表されるパーフルオロビニル化合物の共重合体であって、
これらの単量体単位の合計を100質量%としたとき、テトラフルオロエチレン単位40〜90質量%、パーフルオロビニル化合物単位10〜60質量%を含む共重合体からなることを特徴とするマルチコアプラスチック光ファイバ。 - 前記コアの直径が、30μm以上150μm以下の範囲であり、且つ、前記芯繊維の本数が500本以下である請求項1記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
- 前記一般式(I)で表されるパーフルオロビニル化合物が、下記一般式(II)〜(V)
CF2=CFO(CF2)n−OCF3 (II)
(式中、nは1〜3の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nO(CF2)mCF3 (III)
(式中、nは0〜3の整数、mは0〜3の整数)
CF2=CFO(CH2)n(CF2)mCF3 (IV)
(式中、nは1〜3の整数、mは0〜3の整数)
CF2=CFO(CH2)nCH3 (V)
(式中、nは0〜3の整数)
のいずれかで表わされる化合物である請求項1または2記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。 - 前記最外層のクラッドを構成するクラッド材が、1.31〜1.35の屈折率を有する請求項1〜3のいずれかに記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
- 前記最外層のクラッドを構成するクラッド材が、2〜100g/10分のメルトフローインデックスを有する請求項1〜4のいずれかに記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
- 前記クラッドが、前記コアの外周に第1のクラッド、該第1のクラッドの外周に最外層のクラッドの順で積層された2層からなり、
該コアを構成するコア材の屈折率をn1、該第1のクラッドを構成する第1クラッド材の屈折率をn2、該最外層のクラッドを構成する最外層クラッド材の屈折率をn3としたとき、該第1クラッド材および該最外層クラッド材が、下記の関係式(1)
n1>n2>n3 (1)
を満足する請求項1〜5のいずれかに記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。 - 前記第1クラッド材が、
下記一般式(VI)
CH2=CX−COO(CH2)m(CF2)nY (VI)
(式中、Xは水素原子またはメチル基、Yは水素原子またはフッ素原子を示し、mは1または2を示し、nは1〜13の整数を示す。)
で表されるフルオロアルキル(メタ)アクリレートと他の共重合可能な単量体の共重合体であって、これらの単量体単位の合計を100質量%としたとき、フルオロアルキル(メタ)アクリレート単位15〜90質量%、他の共重合可能な単量体単位10〜85質量%を含む共重合体からなり、かつ、1.39〜1.475の屈折率を有する請求項6記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。 - 前記請求項1〜7のいずれかに記載のマルチコアプラスチック光ファイバの最外層のクラッドの外周に、フッ素を59質量%以上含有するフッ素系樹脂からなる保護層を設けてなるマルチコアプラスチック光ファイバ。
- 前記請求項1〜8のいずれかに記載のマルチコアプラスチック光ファイバの外周に、熱可塑性樹脂からなる少なくとも一層の被覆層を設けてなるマルチコアプラスチック光ファイバケーブル。
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