JP2005164714A - マルチコアプラスチック光ファイバ、及びマルチコアプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】耐湿熱環境下における光伝送特性および曲げ光量損失特性に優れたマルチコア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。
【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、少なくとも一層のクラッドを有し、前記クラッドの最外層が、フッ化ビニリデン単位１〜３０質量％と、テトラフルオロエチレン単位３０〜８５質量％と、一般式（I）＜化1＞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。）で表されるフルオロビニル化合物の単位３〜４０質量％を含む共重合体からなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバ。
【選択図】図１

Description

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、鉄道などのような移動媒体中での光情報通信などに用いられる、耐曲げ光量損失特性、耐湿熱性、および耐屈曲性に優れたマルチコアプラスチック光ファイバ、マルチコアプラスチック光ファイバケーブルに関する。

ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）をコア材とするプラスチック光ファイバ（以下「ＰＯＦ」と略する。）は、安価で、軽量、かつ大口径であり、端面加工や取り扱いが容易である等の長所を有するため、例えばライティングやセンサー等の分野や、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用途の配線などの分野で実用化されており、具体的には、屋内あるいは自動車内における短・中距離用高速通信媒体用途、食品分野あるいは半導体分野で使われる異物検出機のようなセンサー用途、またはロボットや自動組み立て装置のようなＦＡ機器配線用途などでの実用化、またはその検討がなされている。

しかし、上記の用途分野では、ＰＯＦは狭い空間に屈曲した状態で敷設されなければならないことが多く、その様な状態で、従来のコア-クラッド単芯構造のみからなるステップインデックス型ＰＯＦ（以下、「ＳＩ−ＰＯＦ」と略する）が施設された場合には曲げ光量損失が大きくなる問題があった。

そこで曲げ光量損失を低減させるＰＯＦとして、従来と比べて非常に径が小さいコア材あるいはコア材とクラッド材からなる多数の芯繊維を、クラッド材あるいは保護材によって取り囲んだマルチコアＰＯＦ（以下、「ＭＣ−ＰＯＦ」と略する。）の検討が行われている。

特許文献１には、ＰＭＭＡ系樹脂からなるコアを芯繊維とし、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）／テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）共重合体（ＶＴ共重合体、質量比約８０／２０）からなるクラッドで前記芯繊維を取り囲んで構成されたＭＣ−ＰＯＦが開示されている。

特許文献２には、ＭＣ−ＰＯＦの耐湿熱性を向上させる目的で、ＰＭＭＡ系樹脂からなるコアを芯繊維とし、ＶｄＦ単位３０〜９２モル％とＴＦＥ単位０〜５５モル％とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位８〜２５モル％からなる３元共重合体（ＴＨＶ共重合体）で形成されたクラッドによって前記芯繊維の各々を取り囲み、それらを一纏めにした構成のＭＣ−ＰＯＦが開示されている。

また特許文献３には、ＰＭＭＡ系樹脂からなるコアを芯繊維とし、各々の芯繊維をＶｄＦ単位３０〜９２モル％とＴＦＥ単位０〜５５モル％とＨＦＰ単位８〜２５モル％からなるＴＨＶ重合体で形成されたクラッドで取り囲み、さらに該クラッドの周りを１２０℃以上の融点を有し、且つビカット軟化点温度が１１０℃以上であるＶｄＦ系樹脂で被覆して形成された心線を７本以上一纏めにした構成のＭＣ−ＰＯＦが開示されている。
特開平５−１３４１２０号公報 特開平１１−９５０４８号公報 特開平１１−２３７５１３号公報

特許文献１に記載のＶＴ共重合体をクラッドに用いた場合、７０℃以上の湿熱雰囲気下に長期間曝されると、クラッドの透明性が著しく低下するため、ＭＣ−ＰＯＦの伝送損失が増大するという問題点を有していた。

また、特許文献２及び３に開示されたＴＨＶ共重合体からなるクラッドを用いた場合には、ＶｄＦ単位が４５モル％以下の組成では、ＴＦＥ単位の含有量が増えるためにＴＨＶ共重合体の結晶性が高くなり、常温で白濁してしまうという問題点を有していた。一方、ＶｄＦ単位が４５モル％より多い組成では、ＴＨＶ共重合体の結晶性は低くなり、湿熱雰囲気下においても透明性に優れている特徴があるものの、ＴＦＥ含有量が低減することによって、ＴＨＶ共重合体の熱変形温度が低下するため、１００℃以上の高温環境下ではクラッド材が変形するという問題点を有していた。

本発明の目的は、耐湿熱環境下における光伝送特性および曲げ光量損失特性に優れたマルチコア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にある。

本発明のマルチコアプラスチック光ファイバケーブルは、７本以上の芯繊維を一纏めにしてなるマルチコアプラスチック光ファイバであって、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、該コアの外周に配置された少なくとも一層からなるクラッドを有し、前記クラッドの最外層が、フッ化ビニリデン単位１〜３０質量％と、テトラフルオロエチレン単位３０〜８５質量％と、下記一般式（I）
＜化１＞
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。）
で表されるフルオロビニル化合物の単位３〜４０質量％を含む共重合体からなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバ。

また、本発明は、前記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以上の被覆層を設けてなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバケーブルに関する。

本発明によれば、耐湿熱環境下における光伝送特性および曲げ損失特性に優れたＭＣ−ＰＯＦ、及びＭＣ−ＰＯＦケーブルを提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明のＭＣ−ＰＯＦは、図１〜３に示したように、コアまたはコア−クラッド構造からなる芯繊維を、７本以上一纏めにすることによって形成されている。

図１は本発明のＭＣ−ＰＯＦがとり得る一形態を示したものであり、コア１の外周にクラッド２を積層してなる７本以上の芯繊維が一纏めにされ、コア１からなる島部とクラッド２からなる海部によってＭＣ−ＰＯＦが形成される。

本発明のＭＣ−ＰＯＦを構成するコア材には、透光性に優れることから、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が用いられる。このような共重合体としては、透明性を十分に確保する点から、メタクリル酸メチル単位の含有量は５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上がさらに好ましい。

本発明のＭＣ−ＰＯＦを構成するクラッドは、１層で形成されていても、２層以上の複数層から形成されても良いが、少なくとも最外層に位置するクラッド層は、ナトリウムＤ線による２５℃の屈折率は低く、ＶｄＦ単位、ＴＦＥ単位および一般式（Ｉ）
＜化１＞
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。）
で示されるフルオロビニル化合物（以下、「ＦＶＥ」という。）の単位を有するＶＴＦ共重合体を用いることを特徴とする。

ＶＴＦ共重合体は、前記の特徴に加えて、高温環境下において硬度の低下や粘着性の増加を抑えながら、結晶性も低減されるため、紡糸時における流動性も改善される。このＶＴＦ共重合体をＭＣ−ＰＯＦのクラッドの最外層に用いることによって、低曲げ損失であって、かつ耐湿熱安定性に優れたＭＣ−ＰＯＦを得ることができる。

本発明におけるＶＴＦ共重合体の構成単位であるＦＶＥ単位として、より具体的には、下記一般式（II）〜（Ｖ）
＜化９＞
ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）_n−ＯＣＦ₃ （II）
（式中、ｎは１〜３の整数）
＜化１０＞
ＣＦ₂＝ＣＦ（ＯＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃））_nＯ（ＣＦ₂）_mＣＦ₃ （III）
（式中、ｎは０〜３の整数、ｍは０〜３の整数）
＜化１１＞
ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＨ₂）_n（ＣＦ₂）_mＣＦ₃ （IV）
（式中、ｎは１〜３の整数、ｍは０〜３の整数）
＜化１２＞
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の単位が挙げられる。

さらに、ＦＶＥ単位としては、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＨ₃及びＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₃からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物の単位であることが、原料の低コストの点から好ましい。

ＶＴＦ共重合体を構成するＦＶＥ単位は、パーフルオロアルキル基等の側鎖基が、酸素原子を介して主鎖（−ＣＦ₂−ＣＦ₂−）に結合しており、その炭素−酸素結合（Ｃ−Ｏ）は、熱的にも化学的にも、炭素−フッ素結合（Ｃ−Ｆ）と同程度の安定性を有している（里川孝臣著、「ふっ素樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社発行、１９９０年、ｐ．２８５）。しかも、特許文献２および３で使用されているＨＦＰ単位では、側鎖のＣＦ₃基がかなり大きい「かたまり」のため、主鎖との結合において、立体的に障害を起こしているのに対して、ＦＶＥ単位では、パーフルオロアルキル基等の側鎖基が酸素（−Ｏ−）を介して主鎖に結合しているため、側鎖基がかなり大きくても、側鎖基に起因する構造的な不安定性の要因が回避されており、熱的にも化学的にも安定である。

また、ＦＶＥ単位は、パーフルオロアルキル基等の側鎖基がエーテル結合を介して主鎖（−ＣＦ₂−ＣＦ₂−）に結合しているため、ＨＦＰ単位と比較すると、側鎖基の運動性が大きく、また嵩高い構造を有している。そのため、ＦＶＥ単位を含有することで、ＴＦＥ単位を含有する共重合体が有している結晶性や融点、溶融粘度を大きく低減でき、さらに屈折率も低下させることができる。

この結晶性低減効果は、共重合体中にＦＶＥ単位を３質量％以上含有することで十分に発現する。一方、以下に述べる２つの理由により、共重合体におけるＦＶＥ単位は４０質量％以下であることが好ましい。

１）ＦＶＥ単位中のエーテル結合部分に含まれる酸素原子が多くなるにつれ、
吸水性が高くなる傾向がある。そのため、クラッド材中のＦＶＥ単位の含有量が多すぎると、ＭＣ−ＰＯＦの耐湿熱性が低下する恐れがある。

２）ＦＶＥ単位の含有量が多くなるにつれ、ＶＴＦ共重合体のエラストマー性が高くなる傾向があり、ＭＣ−ＰＯＦの成形性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共重合体を、クラッドの最外層に用いた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、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などの取り扱い性が低下する傾向がある。

以上の理由から、クラッドの少なくとも最外層を構成するＶＴＦ共重合体のＦＶＥ単位の含有量は、共重合体中のＦＶＥ単位の含有量は３〜４０質量％の範囲とすることが必要であるが、耐湿熱性の観点からは５〜２５質量％の範囲とすることが好ましい。

一方、上記ＶＴＦ共重合体のＶｄＦ単位は、その含有量が多すぎると、低屈折率にすることが困難となったり、熱変形温度が低下するため耐熱性が低下する傾向がある。一方、少なすぎると、下地層（コアまたは第１クラッド）との密着性が低下するおそれがある。よって、、ＶＴＦ共重合体中のＶｄＦ単位の含有率は１〜３０質量％の範囲とすることが好ましく、５〜２５質量％の範囲がより好ましい。

また、上記ＶＴＦ共重合体のＴＦＥ単位は、その含有量が多すぎると、溶融粘度が高くなり成形安定性が低下する傾向や、結晶性が高くなり白濁する傾向がある。一方、ＴＦＥ単位の含有量が少なすぎると、硬度および耐熱性が低下するおそれがある。よって、ＶＴＦ共重合体中のＴＦＥ単位の含有率は３０〜８５質量％の範囲とすることが好ましく、成形安定性も考慮すると、５０〜８０質量％の範囲がより好ましい。

また、ＭＣ−ＰＯＦに特に高い光透過性、光受光量が要求される場合には、透明性、低屈折率（高開口角）の点を考慮して、ＶｄＦ単位が５〜１５質量％、ＴＦＥ単位が６５〜８０質量％、ＦＶＥ単位が５〜２５質量％の範囲であるＶＴＦ共重合体を用いることが好ましい。

また、上記ＶＴＦ共重合体は、２３０℃、荷重５ｋｇｆ（４９Ｎ）で測定したメルトフローインデックスが、２〜１００ｇ／１０分の範囲、より好ましくは、１０〜５０ｇ／１０分の範囲にあることが、ＭＣ−ＰＯＦの紡糸安定性の点から好ましい。上記ＶＴＦ共重合体のメルトフローインデックスは、上述したように結晶性が低減されているため、ＶＴＦ共重合の重合時に分子量を調整したり、低分子量のＶＴＦ共重合体を適当量添加したりすることで、適宜調整することができる。

また、上記ＶＴＦ共重合体は、融点は１２５℃以上、より好ましくは１４０以上の範囲にあることが、ＭＣ−ＰＯＦの耐熱安定性の点から好ましく、１９０℃以下、より好ましくは１８０℃以下であることが、ＭＣ−ＰＯＦの紡糸安定性の点から好ましい。

上記ＶＴＦ共重合体の重合方法としては、懸濁重合法や乳化重合法、あるいは圧力が約４０〜７００ＭＰａ、温度が２００〜４００℃の条件下でフリーラジカル反応を用いて行う高温高圧重合法など、公知の方法を用いることができる。特に、ＭＣ−ＰＯＦの開口角を高くするため、屈折率を十分低くすることを目的として、ＦＶＥ単位の含有量が２５質量％より多い組成にしたい場合は、高温高圧重合法が好適である。

また、ＶＴＦ共重合体をクラッドの最外層に用いることにより、クラッド最外層と下地層（第１クラッド材またはコア材）との相溶性を低くすることができ、下地層とクラッド最外層の界面にこれらが相溶してなる相溶層が形成されにくく、下地層とクラッド最外層とは密着した状態となる。このため、ＭＣ−ＰＯＦが高温高湿条件下に長時間置かれた場合（例えば温度８５℃、湿度９５％、３０００時間）に、同界面における構造不整の増大に起因する伝送損失の増加を抑制することができ、クラッド最外層の材料そのものが有する耐湿熱特性と相まって、ＭＣ−ＰＯＦの耐湿熱性をより向上させることができる。

本発明のＭＣ−ＰＯＦは、図２に示されるような、コア１の外周に第１クラッド1、第２クラッド２の順に積層された７本以上の芯繊維を一纏めにして第２クラッド２からなる海部と、コア１と第１クラッド1からなる島部により海島構造が形成されており、コア１の屈折率ｎ₁、第１クラッド１の屈折率ｎ₂、第２クラッド２の屈折率ｎ₃が、下記の関係式（１）
＜数３＞
ｎ₁＞ｎ₂＞ｎ₃ （１）
を満足するようなＭＣ−ＰＯＦであっても良い。

上記の関係式（１）を満たすことにより、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、その漏れた光を第２クラッドで反射させることができるため、ＭＣ−ＰＯＦを半径５ｍｍ以下、特に半径１ｍｍ程度の大きさになるまで屈曲させた場合においても曲げ光量損失を十分に抑えることができる。

第１クラッドに用いられる重合体としては、例えば、良好な透明性および耐熱性を有しながら、屈曲性および加工性に優れる重合体として、下記一般式（VII）
＜化１２＞
ＣＨ₂＝ＣＸ−ＣＯＯ（ＣＨ₂）_m（ＣＦ₂）_nＹ （VII）
（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又は２、ｎは１〜１２の整数を示す。）
で表されるフルオロアルキル（メタ）アクリレートの単位１５〜９０質量％と、他の共重合可能な単量体の単位１０〜８５質量％からなり、屈折率が１．３９〜１．４７５の範囲にある共重合体を用いることができる。

ＭＣ−ＰＯＦに対して特に広い伝送帯域が要求される場合には、第１クラッド材として、下記一般式（VIII）
＜化１３＞
ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯ-（ＣＨ₂）_m（ＣＦ₂）_nＣＦ₃ （VIII）
（式中、ｍは１又は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の単位０〜５０質量％と、下記一般式（IX）
＜化１４＞
ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）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。）
で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレートの単位０〜５０質量％と、他の共重合可能な単量体の単位５０〜８０質量％からなり、屈折率が１．４５〜１．４８の範囲にある共重合体を用いることが好ましい。なお、第１クラッドの屈折率が高すぎると、第２クラッドによる曲げ光量損失の抑制効果が不十分になる傾向があるため、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て第１クラッドの屈折率を選択することが望ましい。

また、耐熱性が要求される場合には、第１クラッド材として、長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位０〜８０質量％と、短鎖フルオロアルキルメタクリレート単位１０〜９０質量％と、他の共重合可能な単量体単位１０〜５０質量％からなり、屈折率が１．３９〜１．４３５の範囲にある共重合体や、
下記一般式（Ｘ）
＜化１５＞
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｆ）ＣＯＯ-ＣＨ₂（ＣＦ₂）_mＸ （Ｘ）
（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の単位からなる構造単位を有する共重合体であって、屈折率が１．３８〜１．４３５の範囲にあり、ガラス転移温度が１００℃以上である共重合体を用いることが好ましい。このようなα−フルオロアクリル酸エステルの単位としては、α−フルオロアクリル酸メチル、α−フルオロアクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、α−フルオロアクリル酸２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル等の単位が挙げられる。

なお、上記の他の共重合可能な単量体の単位としては、特に限定されないが、透明性の向上には（メタ）アクリル酸メチル、機械的特性の向上には（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどが、耐熱性の向上には（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸メチルシクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ボルニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル等の（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル等の（メタ）アクリル酸芳香族エステル、（メタ）アクリル酸ヘキサフルオロネオペンチル、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−プロピルマレイミド、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、等のＮ−置換マレイミド、α−メチレン−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ、γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン等を用いることが好ましい。

上記の、他の共重合可能な単量体の単位の中でも、（メタ）アクリル酸メチルが、ＭＣ−ＰＯＦの透明性と機械的強度のバランスに優れていることから特に好ましい。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦは、図３に示したように、コア１の外周にクラッド２を、さらにその外周に保護層を積層してなる７本以上の芯繊維を一纏めにし、保護層からなる海部と、コア１とクラッド２からなる島部によって形成されるＭＣ−ＰＯＦであっても良い。

このような保護層の材料としては、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が５０以上の範囲にあり、フッ素原子の割合が５９質量％以上であるフッ素系樹脂を用いることが好ましい。フッ素原子の割合が５９質量％以上であれば、十分な耐屈曲性、耐湿熱性、及び耐薬品性を達成することができる。このようなフッ素系樹脂としては、ＶｄＦ、ＴＦＥ、ＨＦＰおよび（パーフルオロ）アルキルビニルエーテルとの共重合体、ＶｄＦとＴＦＥとの共重合体、ＶｄＦとヘキサフルオロアセトンとの共重合体、ＶｄＦとトリフルオロエチレンとの共重合体、ＶｄＦとＨＦＰとの共重合体、ＶｄＦ、ＴＦＥおよびＨＦＰとの共重合体、ＶｄＦ、ＴＦＥおよびヘキサフルオロアセトンとの共重合体、エチレンとＴＦＥおよびＨＦＰとの共重合体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明のＭＣ−ＰＯＦのコアの直径は、０．５〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。コアの直径を０．５ｍｍ以上とすることにより、ＭＣ−ＰＯＦがより充分な光量の信号を取り込むことができ、通信の信頼性をより向上させることができる。コアの直径を１．５ｍｍ以下とすることにより、曲げ損失特性に優れ、かつ低コストでＭＣ−ＰＯＦを作製することができる。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦは、コアの個数が７個以上であることが好ましい。ＭＣ−ＰＯＦの断面積にしめるコア部の面積占有率を大きくするにはコアを六方最密充填構造に並べることが好ましく、そのためにはコアの個数は少なくとも７個以上必要となる。一方、コアの個数が５００以上であると、コアを同様に並べた場合、ＭＣ−ＰＯＦの断面積にしめるコア部の面積占有率が小さくなり、ＭＣ−ＰＯＦの受光量が低下する傾向にあるため、コアの個数は７〜５００個が好ましい。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦは、各島間の距離が１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。島間距離が１μｍ未満であると、紡糸安定性が不安定になるため、クラッドの厚み斑が生じたり、隣接する島部が繋がってしまう傾向がある。島間距離が２０μｍより大きいと、ＭＣ−ＰＯＦの断面積に占めるコア部の面積占有率が小さくなり、ＭＣ−ＰＯＦの受光量が低下する傾向がある。本発明のＭＣ−ＰＯＦでは、以上の条件を満たすようにファイバ構造を設定した場合、各コアの直径は３０μｍ以上、１５０μｍ以下の範囲になる。

次に本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルについて説明する。

本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルは、図１あるいは図２のようなコア−クラッド構造あるいは図３のようなコア−クラッド−保護層構造からなるＭＣ−ＰＯＦの外周に被覆層を被覆することで得ることができる。

被覆層の材料としては、ＰＯＦの被覆材として一般的に用いられている種々の熱可塑性樹脂を用いることができ、ＭＣ−ＰＯＦケーブルが使用される環境に応じて、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂からなる群から選ばれる１種又は２種以上の混合物を用いることができる。

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ＭＣ−ＰＯＦの被覆材として好適である。また、ポリアミド系樹脂は加工性が良く、適度な融点を有しているため、ＭＣ−ＰＯＦの伝送性能を低下させることなく、容易にＭＣ−ＰＯＦ素線を被覆することができる。

ポリアミド系樹脂としては、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６などの単独重合体や、これら重合体を構成する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、被覆層中のポリアミド系樹脂の含有量が好ましくは２０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上となるように、所望の効果が得られる必要量の範囲内で他成分を混合することが好ましい。

ポリアミド系樹脂の中では、特に、ナイロン１１又はナイロン１２の単独重合体や、これらの単量体単位の組合わせからなる共重合体が、被覆工程における成形性が良好で、ＭＣ−ＰＯＦに熱的および機械的なダメージを与えにくいとともに、密着性に優れ、寸法安定性にも優れることから特に好ましい。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルでは、ＭＣ−ＰＯＦへの外光の入射を防止するために、被覆層にカーボンブラック等の遮光剤を含有させることもできる。また、ＭＣ−ＰＯＦケーブルの識別性、意匠性を高めるために彩色系の着色剤を含有させることもできる。このような着色剤としては、染料系や無機系の公知のものが用いられるが、耐熱性の点から無機顔料を用いることが好ましい。

さらに、本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルでは、難燃性を付与あるいは向上させるために、被覆層に難燃剤を含有させてもよい。難燃剤としては、金属水酸化物、燐化合物、トリアジン系化合物などの公知の難燃剤を用いることができる。特に、ポリアミド系樹脂を被覆層の主成分として用いる場合は、トリアジン系化合物の難燃剤を用いることが好ましく、中でもシアヌル酸メラミンが特に好ましい。

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。

（メルトフローインデックス）
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、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。

（屈折率）
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（ｎ_D ²⁵）を測定した。

（伝送損失）
２５ｍ−５ｍカットバック法により、ＭＣ−ＰＯＦケーブルの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。測定には、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、測定は、初期および、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを、温度８５℃、湿度（ＲＨ）９５％のオーブンに３０００時間放置した後（８５℃耐湿熱）の２度実施した。

（曲げ光量損失）
長さ１０ｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルの一端から波長６６０ｎｍのＬＥＤ光を入射させ、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを、その中間地点で、半径１０ｍｍ（Ｒ１０ｍｍ）又は半径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。

（繰り返し屈曲回数）
長さ４ｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルの一端に荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）をかけた状態で、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、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、ＭＣ−ＰＯＦケーブルが切断した曲げ回数を測定した。

〔実施例１〕
コア材としてＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）、クラッド材としてＶｄＦ／ＴＦＥ／パーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル（ＰＦＴＦＭＶＥ）の共重合体（８／６４／２８（質量％）、屈折率１．３４４、ＭＦＲ１２）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、島部の数が１５１個、各島部の距離が２μｍのＭＣ−ＰＯＦを得た。
上記のＭＣ−ＰＯＦ素線に、Ｔ型ダイを用いてナイロン１２(ダイセル・デグッサ社製、商品名：ダイアミド-L１６４０)を被覆して被覆層を形成して、直径１．５ｍｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。
得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を行い、その結果を表２に示した。

〔実施例２〕
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）／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（ＭＭＡ）／メタクリル酸（ＭＡＡ）からなる共重合体（５１／３１／１７／１（質量％）、ＭＦＲ２０、屈折率１．４１２、ガラス転移温度７８．４℃）、第２クラッド材としてＶｄＦ／ＴＦＥ／パーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル（ＰＦＴＦＭＶＥ：ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₃）の共重合体（８／６４／２８（質量％）、屈折率１．３４４、ＭＦＲ１２）、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φ１．０ｍｍ、島部の数が１５１個、第１クラッド厚み５μｍ、各島部の距離が２μｍのＭＣ−ＰＯＦ素線を得た。
次いで、このＭＣ−ＰＯＦ素線に、実施例１と同様にして被覆層を設け、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。
得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を行い、その結果を表２に示した。

〔実施例３〕
第１クラッド材として、ＶｄＦ／ＴＦＥ／パーフルオロトリフルオロメチルビニルエーテル（ＰＦＴＦＭＶＥ）の共重合体（８／６４／２８（質量％）、屈折率１．３４４、ＭＦＲ１２）、保護材としてＶｄＦ／ＴＦＥの共重合体（７５／２５（質量％）、屈折率１．４００、ＭＦＲ３０）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、島部の数が１５１個、第１クラッド厚み５μｍ、各島部の距離が２μｍのＭＣ−ＰＯＦ素線を得た。
次いで、このＭＣ−ＰＯＦ素線に、実施例１と同様にして被覆層を設け、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。
得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を行い、その結果を表２に示した。

表２に示したように、実施例１〜３で得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルは曲げ光量損失が小さく、初期および耐熱環境下での伝送特性が良好であった。

〔実施例４〜１１、比較例１〜２〕
ＭＣ−ＰＯＦケーブルの構成を表１に示した通りとする以外は、実施例１、または実施例２と同様にしてＭＣ−ＰＯＦケーブルを作製した。得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種特性を評価し、その結果を表２に示した。
表２に示したように、実施例４〜１１で得られたＰＯＦケーブルは曲げ光量損失が小さく、初期および耐熱環境下での伝送特性が良好であった。

比較例１のＭＣ−ＰＯＦケーブルは、海部の第２クラッドのＴＨＶ共重合体が常温でも白濁しているため、表２に示したように、初期の伝送損失が劣っており、および高温環境下での伝送損失の増加が顕著であった。
比較例２のＭＣ−ＰＯＦケーブルは、海部のクラッドのＴＨＶ共重合体が常温でも白濁しているため、初期の伝送損失の増加が極めて劣っていた。

表１および表２の略号及び略称は下記の内容を示す。
ＶｄＦ：フッ化ビニリデン（ビニリデンフルオライド）
ＴＦＥ：テトラフルオロエチレン
ＨＦＰ：ヘキサフルオロプロピレン
ＰＦＴＦＭＶＥ：パーフルオロトリフオロメチルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₃）
ＰＦＰＦＥＶＥ：パーフルオロペンタフオロエチルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₃）
ＰＦＴＭＤＭＶＥ：パーフルオロトリフルオロメトキシジフルオロメチルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₃）
ＰＦＰＦＰＶＥ：パーフルオロペンタフオロプロピルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＦ₂ＣＦ₃）
ＰＦＥＶＥ：パーフルオロエチルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＨ₂ＣＨ₃）
ＰＦＭＨＶＥ：パーフルオロメトキシヘキサフルオロプロピルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦ−ＯＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃）Ｏ-ＣＨ₃）
ＰＦＴＭＨＶＥ：パーフルオロトリフルオロメトキシヘキサフルオロプロピルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦ−ＯＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃）Ｏ-ＣＦ₃）
ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
ＭＡＡ：メタクリル酸
３ＦＭ：２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート
１７ＦＭ：２−（パーフルオロオクチル）エチルメタクリレート
ＰＡ１２：ナイロン１２

本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。 本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。 本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。

Claims (6)

1. ７本以上の芯繊維を一纏めにしてなるマルチコアプラスチック光ファイバであって、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、該コアの外周に配置された少なくとも一層からなるクラッドを有し、前記クラッドの最外層が、
   フッ化ビニリデン単位１〜３０質量％と、テトラフルオロエチレン単位３０〜８５質量％と、下記一般式（I）
   ＜化1＞
   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。）
   で表されるフルオロビニル化合物の単位３〜４０質量％を含む共重合体からなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバ。
2. 前記一般式（I）で表されるフルオロビニル化合物の単位が、下記一般式（II）〜（Ｖ）
   ＜化２＞
   ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）_n−ＯＣＦ₃ （II）
   （式中、ｎは１〜３の整数）
   ＜化３＞
   ＣＦ₂＝ＣＦ（ＯＣＦ₂ＣＦ（ＣＦ₃））_nＯ（ＣＦ₂）_mＣＦ₃ （III）
   （式中、ｎは０〜３の整数、ｍは０〜３の整数）
   ＜化４＞
   ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＨ₂）_n（ＣＦ₂）_mＣＦ₃ （IＶ）
   （式中、ｎは１〜３の整数、ｍは０〜３の整数）
   ＜化５＞
   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の単位であることを特徴とした、請求項１に記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
3. 前記クラッドの最外層が、ナトリウムＤ線による２５℃での屈折率が１．３３５〜１．４１０の範囲にあることを特徴とした、請求項１または２に記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
4. 前記クラッドが、前記コアの外周に第１クラッド、第２クラッドの順で積層された２層構造からなり、
   ナトリウムＤ線による２５℃での、コアの屈折率をｎ₁、第１クラッドの屈折率をｎ₂、第２クラッドの屈折率をｎ₃とすると、ｎ_１、ｎ_２及びｎ_３が下記の関係式（１）
   ＜数１＞
   ｎ₁＞ｎ₂＞ｎ₃ （１）
   を満足することを特徴とした、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
5. 前記クラッドの最外層の外周部に、フッ素原子を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たことを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチコアプラスチック光ファイバ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項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以上の被覆層を設けてなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバケーブル。

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