JP2019003162A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】画素欠陥が少なく、かつ鮮明な画像を伝送可能な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】ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯１を有し、芯１の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層２が取り囲んでおり、さらに、鞘層２の外側に、鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層３が、鞘層２に密着している、プラスチック光ファイバ。【選択図】図１
Description
本発明は、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。
従来から、ポリメチルメタクリレート系樹脂（ＰＭＭＡ系樹脂）を芯とする多芯プラスチック光ファイバは、光データ通信や、光電センサー等に使用されており、これらの用途に利用されるプラスチック光ファイバの鞘層の樹脂については、ビニリデンフロライド８０モル％とテトラフロロエチレン２０モル％からなる２元共重合体（例えば、特許文献１参照）、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる共重合体（例えば、特許文献２参照）、カーボーネート変性エチレンーテトラフルオロエチレン系共重合体（例えば、特許文献３参照）、フッ化メタクリレート系樹脂（例えば、特許文献４参照）等が実用化されている。
これらのプラスチック光ファイバは、主に光データ通信用途や光電センサー用途を想定しており、光の伝送損失の低減を目的として開発されているため、鞘層の樹脂の比率が低く設計されている。この結果、画素間のクロストークが発生する。光データ通信用途や光電センサー用途ではクロストークは実用上の問題にならないが、各芯繊維が画素として作用する画像伝送用途には使用できないものである。
これらのプラスチック光ファイバは、主に光データ通信用途や光電センサー用途を想定しており、光の伝送損失の低減を目的として開発されているため、鞘層の樹脂の比率が低く設計されている。この結果、画素間のクロストークが発生する。光データ通信用途や光電センサー用途ではクロストークは実用上の問題にならないが、各芯繊維が画素として作用する画像伝送用途には使用できないものである。
上述した事情に鑑み、画像伝送用のプラスチック光ファイバについては、前記光データ通信用プラスチック光ファイバとは異なった設計がなされている。
具体的には、前記光データ通信用プラスチック光ファイバよりも芯数が多く、かつ、芯繊維間でクロストークが発生しないように、前記光データ通信用プラスチック光ファイバよりもプラスチック光ファイバ断面に占める鞘層の樹脂の割合を大きくする設計する必要があり、さらに鞘層の樹脂には、前記光データ通信用プラスチック光ファイバ用の鞘層の樹脂に比べ、より芯樹脂との密着性を高くするようになされている。
このため、画像伝送用のプラスチック光ファイバは、前記光データ通信用プラスチック光ファイバに比べ、設計、製造が煩雑であり、限られた鞘層用の樹脂のみが実用化されているにとどまっている。例えば、画像伝送用のプラスチック光ファイバの鞘層用の樹脂としてはビニリデンフロライド８０モル％とテトラフロロエチレン２０モル％からなる２元共重合体が実用化されている（例えば特許文献５、６参照）。
具体的には、前記光データ通信用プラスチック光ファイバよりも芯数が多く、かつ、芯繊維間でクロストークが発生しないように、前記光データ通信用プラスチック光ファイバよりもプラスチック光ファイバ断面に占める鞘層の樹脂の割合を大きくする設計する必要があり、さらに鞘層の樹脂には、前記光データ通信用プラスチック光ファイバ用の鞘層の樹脂に比べ、より芯樹脂との密着性を高くするようになされている。
このため、画像伝送用のプラスチック光ファイバは、前記光データ通信用プラスチック光ファイバに比べ、設計、製造が煩雑であり、限られた鞘層用の樹脂のみが実用化されているにとどまっている。例えば、画像伝送用のプラスチック光ファイバの鞘層用の樹脂としてはビニリデンフロライド８０モル％とテトラフロロエチレン２０モル％からなる２元共重合体が実用化されている（例えば特許文献５、６参照）。
画像伝送用のプラスチック光ファイバは、画像伝送用のガラスファイバに比べ、安価であるため、特に使い捨ての医療機器用途での応用が期待されているが、画素が茶色又は黒くなるという画素欠陥が多く、画像品質が画像伝送用のガラスファイバに比べ劣るという問題を有している。
また、医療用途では低侵襲とするために細径のファイバが好まれるが、画像伝送用のプラスチック光ファイバを１ｍｍ以下の細径とすると、芯間の鞘層の厚みが薄くなり、クロストークが増大し、画像がぼやけるという問題を有している。
また、医療用途では低侵襲とするために細径のファイバが好まれるが、画像伝送用のプラスチック光ファイバを１ｍｍ以下の細径とすると、芯間の鞘層の厚みが薄くなり、クロストークが増大し、画像がぼやけるという問題を有している。
そこで本発明においては、画素欠陥の少なく、かつ鮮明な画像を伝送可能な、特に画像伝送用として有効な、プラスチック光ファイバを提供することを目的とする。
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討した結果、多芯プラスチック光ファイバにおいて、芯樹脂、鞘樹脂及び保護層の樹脂に関しての特定を行うことで、上述した従来技術の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
〔１〕
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
プラスチック光ファイバ。
〔２〕
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、前記芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
画像伝送用のプラスチック光ファイバ。
〔３〕
前記鞘樹脂が、
ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、又はエチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、を含む樹脂である、前記〔１〕又は〔２〕に記載のプラスチック光ファイバ。
〔４〕
前記保護層用の樹脂が、フッ素系樹脂である、前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載の、プラスチック光ファイバ。
〔５〕
前記保護層が、１２０℃以上の融点を有し、かつビカット軟化温度（ＡＳＴＭ１５２５）が１１０℃以上であるビニリデンフロライド系樹脂を含む樹脂組成物よりなる、
前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバ。
〔６〕
前記保護層の屈折率が鞘樹脂の屈折率よりも０．０１以上大きい、前記〔１〕乃至〔５〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバ。
〔７〕
前記〔１〕乃至〔６〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバの外側に、
熱可塑性樹脂からなる被覆層を、さらに有する、プラスチック光ファイバケーブル。
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
プラスチック光ファイバ。
〔２〕
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、前記芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
画像伝送用のプラスチック光ファイバ。
〔３〕
前記鞘樹脂が、
ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、又はエチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、を含む樹脂である、前記〔１〕又は〔２〕に記載のプラスチック光ファイバ。
〔４〕
前記保護層用の樹脂が、フッ素系樹脂である、前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載の、プラスチック光ファイバ。
〔５〕
前記保護層が、１２０℃以上の融点を有し、かつビカット軟化温度（ＡＳＴＭ１５２５）が１１０℃以上であるビニリデンフロライド系樹脂を含む樹脂組成物よりなる、
前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバ。
〔６〕
前記保護層の屈折率が鞘樹脂の屈折率よりも０．０１以上大きい、前記〔１〕乃至〔５〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバ。
〔７〕
前記〔１〕乃至〔６〕のいずれか一に記載のプラスチック光ファイバの外側に、
熱可塑性樹脂からなる被覆層を、さらに有する、プラスチック光ファイバケーブル。
画素欠陥が少なく、かつ鮮明な画像を伝送可能なプラスチック光ファイバを提供できる。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」と記載する。）について詳細に説明するが、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
〔プラスチック光ファイバ〕
本実施形態のプラスチック光ファイバは、
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、前記芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着しているプラスチック光ファイバである。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、
ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、前記芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着しているプラスチック光ファイバである。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、照明用、光データ通信用、光電センサー等のセンサー用、及び画像伝送用等に適用できる。
特に、本実施形態のプラスチック光ファイバの鞘層の屈折率が、芯樹脂よりも０．１以上小さいため、ファイバＮＡが大きくなり、明るい画像を転送する効果に優れているため、画像伝送用プラスチック光ファイバとして好適である。
特に、本実施形態のプラスチック光ファイバの鞘層の屈折率が、芯樹脂よりも０．１以上小さいため、ファイバＮＡが大きくなり、明るい画像を転送する効果に優れているため、画像伝送用プラスチック光ファイバとして好適である。
図１に、本実施形態のプラスチック光ファイバを具備するプラスチック光ファイバケーブルの一例の概略断面図を示す。
図１において、プラスチック光ファイバケーブル７は、芯１と当該芯１の周囲を取り囲む鞘層２よりなるプラスチック光ファイバ裸線５を有している。
前記プラスチック光ファイバ裸線５の外周には保護層３が形成されており、前記プラスチック光ファイバ裸線５と保護層３とでプラスチック光ファイバ素線６を形成している。
前記プラスチック光ファイバ素線６の外周には被覆層４が形成されており、前記プラスチック光ファイバ素線６と被覆線４とでプラスチック光ファイバケーブルを形成している。
ここで、本明細書中において、「プラスチック光ファイバ」とは、プラスチック光ファイバ素線６を少なくとも具備する形態の総称である。
図１において、プラスチック光ファイバケーブル７は、芯１と当該芯１の周囲を取り囲む鞘層２よりなるプラスチック光ファイバ裸線５を有している。
前記プラスチック光ファイバ裸線５の外周には保護層３が形成されており、前記プラスチック光ファイバ裸線５と保護層３とでプラスチック光ファイバ素線６を形成している。
前記プラスチック光ファイバ素線６の外周には被覆層４が形成されており、前記プラスチック光ファイバ素線６と被覆線４とでプラスチック光ファイバケーブルを形成している。
ここで、本明細書中において、「プラスチック光ファイバ」とは、プラスチック光ファイバ素線６を少なくとも具備する形態の総称である。
（芯）
本実施形態のプラスチック光ファイバは、ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有している。
芯の直径は１〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１〜２０μｍであり、さらに好ましくは３〜１０μｍである。
芯の直径が１μｍ以上であれば画素として十分に機能し、かつ高解像度を実現できる。また、５０μｍ以下であると、画像伝送用として用いた場合に高い解像度が得られる。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有している。
芯の直径は１〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１〜２０μｍであり、さらに好ましくは３〜１０μｍである。
芯の直径が１μｍ以上であれば画素として十分に機能し、かつ高解像度を実現できる。また、５０μｍ以下であると、画像伝送用として用いた場合に高い解像度が得られる。
本実施形態のプラスチック光ファイバにおいて、芯の数は、高解像度の観点から１３００本以上であり、３０００本以上が好ましく、３５００本以上がより好ましく、６０００本以上がさらに好ましい。
また、解像度の観点から芯数は多い方がよいが、裸線の実用上の太さの観点からは、３００００本以下が好ましく、１４０００本以下がより好ましい。
また、解像度の観点から芯数は多い方がよいが、裸線の実用上の太さの観点からは、３００００本以下が好ましく、１４０００本以下がより好ましい。
また、本実施形態のプラスチック光ファイバを構成するプラスチック光ファイバ裸線５の直径は、曲げやすく、狭い場所でも使用可能となることから、３０００μｍ以下が好ましく、２５０〜１５００μｍがより好ましく、３００〜１０００μｍがさらに好ましく、３００〜７５０μｍがさらにより好ましい。
本実施形態のプラスチック光ファイバの芯に用いる芯樹脂は、光の減衰が小さいことから、ポリメチルメタクリレート系樹脂（ＰＭＭＡ系樹脂）であるものとする。
ＰＭＭＡ系樹脂としては、メチルメタクリレート単独重合体（ＰＭＭＡ）や、メチルメタクリレートを５０質量％以上含んだ共重合体が好適なものとして挙げられる。
共重合可能な成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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、メタクリル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸エステル類；イソプロピルマレイミドのようなマレイミド類；アクリル酸、メタクリル酸、スチレン等が挙げられ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して共重合させることができる。
ＰＭＭＡ系樹脂としては、メチルメタクリレート単独重合体（ＰＭＭＡ）や、メチルメタクリレートを５０質量％以上含んだ共重合体が好適なものとして挙げられる。
共重合可能な成分としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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、メタクリル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸エステル類；イソプロピルマレイミドのようなマレイミド類；アクリル酸、メタクリル酸、スチレン等が挙げられ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して共重合させることができる。
（鞘層）
本実施形態のプラスチック光ファイバは、芯１の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層２が取り囲んでいる。
鞘樹脂として芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい樹脂を用いることにより、前記プラスチック光ファイバ裸線５の直径を１ｍｍ以下にしても画像がぼやけにくい。
さらに画素欠陥については、従来は芯樹脂と鞘樹脂との屈折率差が大きくなると、芯と鞘層との密着性が低下するため、画素欠陥が増大すると考えられていたが、驚くべきことに屈折率差が０．１未満の樹脂よりもむしろ画素欠陥が減少した。この理由については、プラスチック光ファイバ製造時に高温下にさらされる際、屈折率差が０．１未満の樹脂よりも屈折率差が０．１以上の樹脂の方がより安定なためと推定される。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、芯１の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層２が取り囲んでいる。
鞘樹脂として芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい樹脂を用いることにより、前記プラスチック光ファイバ裸線５の直径を１ｍｍ以下にしても画像がぼやけにくい。
さらに画素欠陥については、従来は芯樹脂と鞘樹脂との屈折率差が大きくなると、芯と鞘層との密着性が低下するため、画素欠陥が増大すると考えられていたが、驚くべきことに屈折率差が０．１未満の樹脂よりもむしろ画素欠陥が減少した。この理由については、プラスチック光ファイバ製造時に高温下にさらされる際、屈折率差が０．１未満の樹脂よりも屈折率差が０．１以上の樹脂の方がより安定なためと推定される。
鞘層２に用いられる鞘樹脂は、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい樹脂、すなわち芯樹脂との屈折率差が０．１以上であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの３元共重合体；カーボーネート変性エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体；エチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体等を用いることができる。
また、ビニリデンフロライド成分が３０〜９２モル％、テトラフロロエチレン成分が０〜５５モル％、ヘキサフロロプロペン成分が８〜２５モル％の範囲にあり、２３℃におけるショアＤ硬度が３０〜５５の範囲にある共重合体は、樹脂の流動特性が芯樹脂に用いられる前記ＰＭＭＡ系樹脂と近く、プラスチック光ファイバが容易に製造できるので好ましい。
さらには、ビニリデンフロライド成分が４０〜６２モル％、テトラフロロエチレン成分が２８〜４０モル％、ヘキサフロロプロペン成分が８〜２２モル％の範囲にあり、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５０〜１．３８０の範囲にあり、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が３５〜４５の範囲にあり、メルトフローインデックス（２３０℃、荷重３．８ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ条件）が５ｇ／１０分〜１００ｇ／分の流動性を示す樹脂がより好ましい。
また、ビニリデンフロライド成分が３０〜９２モル％、テトラフロロエチレン成分が０〜５５モル％、ヘキサフロロプロペン成分が８〜２５モル％の範囲にあり、２３℃におけるショアＤ硬度が３０〜５５の範囲にある共重合体は、樹脂の流動特性が芯樹脂に用いられる前記ＰＭＭＡ系樹脂と近く、プラスチック光ファイバが容易に製造できるので好ましい。
さらには、ビニリデンフロライド成分が４０〜６２モル％、テトラフロロエチレン成分が２８〜４０モル％、ヘキサフロロプロペン成分が８〜２２モル％の範囲にあり、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５０〜１．３８０の範囲にあり、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が３５〜４５の範囲にあり、メルトフローインデックス（２３０℃、荷重３．８ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ条件）が５ｇ／１０分〜１００ｇ／分の流動性を示す樹脂がより好ましい。
また、芯樹脂と鞘樹脂との比率については、特に限定されるものではないが、芯樹脂が多いほど明るい画像が得られる一方で、裸線５の径が細くなるにつれて芯間の鞘層の厚みが薄くなり、クロストークが増え、画像がぼやけてしまう。
このため芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、裸線５の直径によって選択される。裸線５の直径が１．２ｍｍ以上の場合は、芯樹脂／鞘樹脂＝９０／１０〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０がより好ましい。裸線５の直径が０．８ｍｍから１．２ｍｍの場合は、芯樹脂／鞘樹脂＝８５／１５〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０がより好ましい。
裸線５の直径が０．６ｍｍ〜０．８ｍｍの場合、芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、芯樹脂／鞘樹脂＝８０／２０〜６０／４０であり、さらには７５／２５〜６５／３５がより好ましい。
裸線５の直径が０．６ｍｍ以下の場合、芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、芯樹脂／鞘樹脂＝７５／２５〜５０／５０が好ましく、７０／３０〜５５／４５がより好ましい。
このため芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、裸線５の直径によって選択される。裸線５の直径が１．２ｍｍ以上の場合は、芯樹脂／鞘樹脂＝９０／１０〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０がより好ましい。裸線５の直径が０．８ｍｍから１．２ｍｍの場合は、芯樹脂／鞘樹脂＝８５／１５〜６５／３５が好ましく、８０／２０〜７０／３０がより好ましい。
裸線５の直径が０．６ｍｍ〜０．８ｍｍの場合、芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、芯樹脂／鞘樹脂＝８０／２０〜６０／４０であり、さらには７５／２５〜６５／３５がより好ましい。
裸線５の直径が０．６ｍｍ以下の場合、芯樹脂と鞘樹脂の好ましい比率は、芯樹脂／鞘樹脂＝７５／２５〜５０／５０が好ましく、７０／３０〜５５／４５がより好ましい。
鞘樹脂の各成分の含有量は、ＮＭＲにより測定することができる。具体的には、鞘樹脂試料の適量をアセトン−ｄ６とα，α，α−トリフロロトルエンとの混合溶媒に溶解してなる試料溶液を用意し、観測周波数は1Ｈが４００ＭＨｚ、19Ｆが３７６ＭＨｚとし、化学シフトの基準物として、1Ｈ−ＮＭＲはテトラメチルシランを基準に換算し、19Ｆ−ＮＭＲはトリクロロフロロメタンを基準に換算する。スペクトルからの各成分濃度の算出は次式により求めた質量％組成を、モル％換算する。
ビニリデンフロライド成分は該成分中の1Ｈとα，α，α−トリフロロトルエン中の1Ｈとのモル比を1Ｈ−ＮＭＲの積分値から算出し、そこからサンプル中の前記成分のモル数を計算し、さらに質量比に換算する。
ヘキサフロロプロペン成分は該成分中のＣＦ3基とα，α，α−トリフロロトルエン中のＣＦ3基のモル比を19Ｆ−ＮＭＲの積分値から算出し、そこからサンプル中の前記成分のモル数を計算し、さらに質量比に換算する。
テトラフロロエチレン成分は全体からビニリデンフロライド成分とヘキサフロロプロペン成分を除いた部分であるとして計算する。
ビニリデンフロライド成分は該成分中の1Ｈとα，α，α−トリフロロトルエン中の1Ｈとのモル比を1Ｈ−ＮＭＲの積分値から算出し、そこからサンプル中の前記成分のモル数を計算し、さらに質量比に換算する。
ヘキサフロロプロペン成分は該成分中のＣＦ3基とα，α，α−トリフロロトルエン中のＣＦ3基のモル比を19Ｆ−ＮＭＲの積分値から算出し、そこからサンプル中の前記成分のモル数を計算し、さらに質量比に換算する。
テトラフロロエチレン成分は全体からビニリデンフロライド成分とヘキサフロロプロペン成分を除いた部分であるとして計算する。
上記式中の記号の意味を以下に示す。
Ａ：試料溶液中のトリフロロトルエンｍｍｏｌ数
Ｂ：1Ｈ−ＮＭＲで２．２〜２．７ｐｐｍと３．０〜３．８ｐｐｍの積分値合計
Ｃ：1Ｈ−ＮＭＲで７．０〜８．５ｐｐｍの積分値
Ｄ：試料溶液中の試料ｍｇ数
Ｅ：19Ｆ−ＮＭＲで−６７〜−７８ｐｐｍの積分値
Ｆ：19Ｆ−ＮＭＲで−６２〜−６６ｐｐｍの積分値
Ａ：試料溶液中のトリフロロトルエンｍｍｏｌ数
Ｂ：1Ｈ−ＮＭＲで２．２〜２．７ｐｐｍと３．０〜３．８ｐｐｍの積分値合計
Ｃ：1Ｈ−ＮＭＲで７．０〜８．５ｐｐｍの積分値
Ｄ：試料溶液中の試料ｍｇ数
Ｅ：19Ｆ−ＮＭＲで−６７〜−７８ｐｐｍの積分値
Ｆ：19Ｆ−ＮＭＲで−６２〜−６６ｐｐｍの積分値
（保護層）
本実施形態のプラスチック光ファイバは、前記鞘層２の外側に、鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層３が、鞘層２に密着するように形成されている。
保護層３は、本実施形態のプラスチック光ファイバ裸線５を保護し、機械的強度を保持する機能を有している。
一般に芯樹脂と屈折率差が０．１以上の鞘樹脂とは密着性が悪く、保護層３が無い場合、前記プラスチック光ファイバ裸線５を曲げた際に容易に一体化していた芯が分離し、所望の画像伝送機能を発揮できないおそれがある。かかる観点から、保護層３は芯１と鞘層２との一体化を図るために有効である。
また、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルにおいて、保護層３は、前記プラスチック光ファイバ裸線５を構成する鞘層２の鞘樹脂と密着している。
ここで密着状態は、画像倍率２００倍のデジタルマイクロスコープで観察した際に、鞘層２と保護層３の間に空隙が観察されるかどうかをもって判定し、空隙がないものを密着していると判断することができる。
鞘層２と保護層３とが密着していることにより、機械的強度を保持するための機能が十分に得られ、前記の芯が分離する現象を十分に防止できる。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、前記鞘層２の外側に、鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層３が、鞘層２に密着するように形成されている。
保護層３は、本実施形態のプラスチック光ファイバ裸線５を保護し、機械的強度を保持する機能を有している。
一般に芯樹脂と屈折率差が０．１以上の鞘樹脂とは密着性が悪く、保護層３が無い場合、前記プラスチック光ファイバ裸線５を曲げた際に容易に一体化していた芯が分離し、所望の画像伝送機能を発揮できないおそれがある。かかる観点から、保護層３は芯１と鞘層２との一体化を図るために有効である。
また、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルにおいて、保護層３は、前記プラスチック光ファイバ裸線５を構成する鞘層２の鞘樹脂と密着している。
ここで密着状態は、画像倍率２００倍のデジタルマイクロスコープで観察した際に、鞘層２と保護層３の間に空隙が観察されるかどうかをもって判定し、空隙がないものを密着していると判断することができる。
鞘層２と保護層３とが密着していることにより、機械的強度を保持するための機能が十分に得られ、前記の芯が分離する現象を十分に防止できる。
保護層３の厚みは、特に制限はないが、保護層３の厚み分だけ視野が狭くなるため、視野の広さを十分に確保する観点から１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以下であり、さらに好ましくは４０μｍ以下である。
また、前記機械的強度を保持しつつ、本実施形態のプラスチック光ファイバ全体の太さを細くする観点から、好ましくは５〜５０μｍであり、より好ましくは５〜４０μｍ以下である。
また、前記機械的強度を保持しつつ、本実施形態のプラスチック光ファイバ全体の太さを細くする観点から、好ましくは５〜５０μｍであり、より好ましくは５〜４０μｍ以下である。
本実施形態のプラスチック光ファイバにおいては、保護層３として用いる樹脂は、鞘層２の樹脂と異なる樹脂である。
鞘樹脂と同じ樹脂を用いると、製造の際に鞘層と完全に融着し、保護層の役割を果たさなくなるおそれがある。
鞘層の樹脂と異なる樹脂を用いることにより、製造工程における鞘層と保護層との融着を防止できる。
鞘樹脂と同じ樹脂を用いると、製造の際に鞘層と完全に融着し、保護層の役割を果たさなくなるおそれがある。
鞘層の樹脂と異なる樹脂を用いることにより、製造工程における鞘層と保護層との融着を防止できる。
保護層３用の樹脂は、鞘樹脂と異なる樹脂であれば特に制限はないが、鞘樹脂とより強固な密着性を確保するため、フッ素樹脂が好ましい。
さらにはビニリデンフロライド系樹脂がより好ましく、さらには１２０℃以上の融点を有し、かつビカット軟化温度（ＡＳＴＭ １５２５）が１１０℃以上であるビニリデンフロライド系樹脂を含む樹脂組成物は、樹脂の流動特性が芯樹脂に用いられる前記ＰＭＭＡ系樹脂と近く、プラスチック光ファイバが容易に製造できる観点から好ましい。
ここでビカット軟化温度は、ＡＳＴＭ Ｄ１５２５に準じて、荷重１．０ｋｇ、昇温速度２℃／分で針が深さ１ｍｍ刺さった時の温度を言う。
さらにはビニリデンフロライド系樹脂がより好ましく、さらには１２０℃以上の融点を有し、かつビカット軟化温度（ＡＳＴＭ １５２５）が１１０℃以上であるビニリデンフロライド系樹脂を含む樹脂組成物は、樹脂の流動特性が芯樹脂に用いられる前記ＰＭＭＡ系樹脂と近く、プラスチック光ファイバが容易に製造できる観点から好ましい。
ここでビカット軟化温度は、ＡＳＴＭ Ｄ１５２５に準じて、荷重１．０ｋｇ、昇温速度２℃／分で針が深さ１ｍｍ刺さった時の温度を言う。
本実施形態のプラスチック光ファイバにおいては、鞘層２と保護層３の界面で、光が反射してしまうと、画像がぼやける原因となる。かかる観点から、保護層３の屈折率が鞘層２の屈折率よりも高いと、反射が起こりにくくなり望ましい。より好ましくは保護層３の屈折率が鞘層２の屈折率よりも０．０１以上であり、０．０３以上であるとより好ましい。
本実施形態のプラスチック光ファイバは、芯１と鞘層２と保護層３とで、プラスチック光ファイバ素線６を形成する。
プラスチック光ファイバ素線６の直径は、特に限定されるものではないが、柔軟性を維持するという観点から３ｍｍ以下が好ましく、２．０ｍｍ以下がより好ましい。医療用途においては低侵襲性が要求されることから１．５ｍｍ以下がさらに好ましく、１ｍｍ以下がさらにより好ましく、０．８ｍｍ以下がよりさらに好ましい。
プラスチック光ファイバ素線６の直径は、特に限定されるものではないが、柔軟性を維持するという観点から３ｍｍ以下が好ましく、２．０ｍｍ以下がより好ましい。医療用途においては低侵襲性が要求されることから１．５ｍｍ以下がさらに好ましく、１ｍｍ以下がさらにより好ましく、０．８ｍｍ以下がよりさらに好ましい。
（プラスチック光ファイバの製造方法）
本実施形態のプラスチック光ファイバの製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適用できるが、例えば、プラスチック光ファイバ裸線を紡糸するときに同時に保護層を複合紡糸により一気に素線を製造する方法や、プラスチック光ファイバ裸線を紡糸した後に、保護層を塗工、硬化させ、鞘層と密着させることで素線とする方法等が挙げられる。
本実施形態のプラスチック光ファイバの製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適用できるが、例えば、プラスチック光ファイバ裸線を紡糸するときに同時に保護層を複合紡糸により一気に素線を製造する方法や、プラスチック光ファイバ裸線を紡糸した後に、保護層を塗工、硬化させ、鞘層と密着させることで素線とする方法等が挙げられる。
〔プラスチック光ファイバケーブル〕
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、上述した本実施形態のプラスチック光ファイバ素線６の外側に、熱可塑性樹脂からなる被覆層４をさらに有する。
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、特に限定されず、公知の方法によって行うことができる。
例えば、プラスチック光ファイバ素線の外側に、クロスヘッドダイにより熱溶融させたポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、及びシリコーン樹脂からなる被覆層を形成する方法を好ましく使用することができる。
被覆層４の厚さは、プラスチック光ファイバ素線を保護し、かつ狭い場所での使用を可能とする観点から、２０〜１０００μｍが好ましく、５０〜９００μｍがより好ましく、１００〜８００μｍがさらに好ましい。
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、上述した本実施形態のプラスチック光ファイバ素線６の外側に、熱可塑性樹脂からなる被覆層４をさらに有する。
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、特に限定されず、公知の方法によって行うことができる。
例えば、プラスチック光ファイバ素線の外側に、クロスヘッドダイにより熱溶融させたポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、及びシリコーン樹脂からなる被覆層を形成する方法を好ましく使用することができる。
被覆層４の厚さは、プラスチック光ファイバ素線を保護し、かつ狭い場所での使用を可能とする観点から、２０〜１０００μｍが好ましく、５０〜９００μｍがより好ましく、１００〜８００μｍがさらに好ましい。
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本実施形態を具体的に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本明細書中で用いられた物性値、及び後述する実施例、比較例で評価された評価物性値は、各々、以下に示す測定方法及び評価方法によるものである。
なお、本明細書中で用いられた物性値、及び後述する実施例、比較例で評価された評価物性値は、各々、以下に示す測定方法及び評価方法によるものである。
〔画素欠陥の評価〕
画素欠陥の評価として、ＬＥＤライトパネル（ルミテクノ社製、「Ａ４Ｇ−Ｌ１３１６−ＳＦＲ２３」）を準備し、作製したプラスチック光ファイバ素線を２ｍとり、先端を前記ＬＥＤライトパネルに密着させ、もう一方の先端から出力される出力画像をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製、ＶＨＸ−５０００）で２００倍に拡大し観察を行った。
ファイバ毎に５本のサンプルを用意し、再外周を除く画素の中で、茶色又は黒く観察される画素数を数え、５本全て３個以下の物を合格とした。
評価結果を下記表１に示す。
画素欠陥の評価として、ＬＥＤライトパネル（ルミテクノ社製、「Ａ４Ｇ−Ｌ１３１６−ＳＦＲ２３」）を準備し、作製したプラスチック光ファイバ素線を２ｍとり、先端を前記ＬＥＤライトパネルに密着させ、もう一方の先端から出力される出力画像をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製、ＶＨＸ−５０００）で２００倍に拡大し観察を行った。
ファイバ毎に５本のサンプルを用意し、再外周を除く画素の中で、茶色又は黒く観察される画素数を数え、５本全て３個以下の物を合格とした。
評価結果を下記表１に示す。
〔解像度の評価〕
解像度の評価として、５ｃｍ角のガラス基板上に太さ０．１ｍｍの黒線が０．１ｍｍ間隔で描かれたターゲットを用意し、前記〔画素欠陥の評価〕で用いたものと同様のＬＥＤライトパネル上に載置した。
次に、作製したプラスチック光ファイバ素線を２ｍとり、先端を前記ターゲットに密着させ、もう一方の先端から出力される出力画像をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製、ＶＨＸ−５０００）で２００倍に拡大し観察を行った。
ファイバ毎に５本のサンプルを用意し、５本とも０．１ｍｍの黒線がはっきり見えるものを良として合格とし、にじみやぼやけが観察されるものを不良として不合格とした。
評価結果を下記表２に示す。
解像度の評価として、５ｃｍ角のガラス基板上に太さ０．１ｍｍの黒線が０．１ｍｍ間隔で描かれたターゲットを用意し、前記〔画素欠陥の評価〕で用いたものと同様のＬＥＤライトパネル上に載置した。
次に、作製したプラスチック光ファイバ素線を２ｍとり、先端を前記ターゲットに密着させ、もう一方の先端から出力される出力画像をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製、ＶＨＸ−５０００）で２００倍に拡大し観察を行った。
ファイバ毎に５本のサンプルを用意し、５本とも０．１ｍｍの黒線がはっきり見えるものを良として合格とし、にじみやぼやけが観察されるものを不良として不合格とした。
評価結果を下記表２に示す。
〔機械強度の評価〕
機械強度の評価として、画素欠陥の評価を行ったファイバを、ｒ１０ｍｍにて±９０度に１０回繰り返して曲げた後、再び、上述した〔画素欠陥の評価〕を行い、同様の基準で合否判定した。
評価結果を下記表３に示す。
機械強度の評価として、画素欠陥の評価を行ったファイバを、ｒ１０ｍｍにて±９０度に１０回繰り返して曲げた後、再び、上述した〔画素欠陥の評価〕を行い、同様の基準で合否判定した。
評価結果を下記表３に示す。
〔実施例１〕
図１に示す構成に倣い、プラスチック光ファイバ素線を製造した。
芯１を構成する樹脂（芯樹脂）としてポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９１）、鞘層２を構成する樹脂（鞘樹脂）として、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３７）、保護層３を構成する樹脂（保護層樹脂）としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を、それぞれ、７３７５芯複合紡糸ダイの芯樹脂分配室と鞘樹脂分配室と保護層分配室に入れ、直径１ｍｍの７３７５芯プラスチック光ファイバ素線６を複合紡糸により製造した。
なお、屈折率とは、アッベ屈折計（アタゴ社製、「アッベ屈折計１型」）を用いて２３℃の恒温室内で、ナトリウムＤ線を光源として測定した。
図１に示す構成に倣い、プラスチック光ファイバ素線を製造した。
芯１を構成する樹脂（芯樹脂）としてポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９１）、鞘層２を構成する樹脂（鞘樹脂）として、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３７）、保護層３を構成する樹脂（保護層樹脂）としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を、それぞれ、７３７５芯複合紡糸ダイの芯樹脂分配室と鞘樹脂分配室と保護層分配室に入れ、直径１ｍｍの７３７５芯プラスチック光ファイバ素線６を複合紡糸により製造した。
なお、屈折率とは、アッベ屈折計（アタゴ社製、「アッベ屈折計１型」）を用いて２３℃の恒温室内で、ナトリウムＤ線を光源として測定した。
〔実施例２〕
鞘層２を構成する樹脂（鞘樹脂）として、エチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３９）を用いた。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
鞘層２を構成する樹脂（鞘樹脂）として、エチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３９）を用いた。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔実施例３〕
直径を０．７５ｍｍとした。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
直径を０．７５ｍｍとした。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔実施例４〕
直径を０．５ｍｍとした。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
直径を０．５ｍｍとした。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔実施例５〕
直径を０．７５ｍｍとした。その他の条件は、〔実施例２〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
直径を０．７５ｍｍとした。その他の条件は、〔実施例２〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔実施例６〕
直径を０．５ｍｍとした。その他の条件は、〔実施例２〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
直径を０．５ｍｍとした。その他の条件は、〔実施例２〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔比較例１〕
保護層分配室に保護層用樹脂を入れずに複合紡糸した。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
保護層分配室に保護層用樹脂を入れずに複合紡糸した。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔比較例２〕
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例１〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔比較例３〕
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例３〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例３〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
〔比較例４〕
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例４〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
鞘層２用の樹脂としてビニリデンフロライド７２質量％とテトラフルオロエチレン２８質量％の共重合体（屈折率１．４０）を用いた。その他の条件は〔実施例４〕と同様にプラスチック光ファイバ素線６を製造した。
下記表４に総合評価を示す。
本発明のプラスチック光ファイバは、医療用内視鏡や工業用内視鏡として産業上の利用可能性を有している。
１ 芯
２ 鞘層
３ 保護層
４ 被覆層
５ プラスチック光ファイバ裸線
６ プラスチック光ファイバ素線
７ プラスチック光ファイバケーブル
２ 鞘層
３ 保護層
４ 被覆層
５ プラスチック光ファイバ裸線
６ プラスチック光ファイバ素線
７ プラスチック光ファイバケーブル
Claims (7)
- ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
プラスチック光ファイバ。 - ポリメチルメタクリレート系の芯樹脂からなる１３００本以上の芯を有し、
前記芯の周りを、前記芯樹脂よりも屈折率が０．１以上小さい鞘樹脂よりなる鞘層が取り囲んでおり、
さらに、前記鞘層の外側に、前記鞘樹脂とは異なる樹脂よりなる保護層が、前記鞘層に密着している、
画像伝送用のプラスチック光ファイバ。 - 前記鞘樹脂が、
ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、又はエチレンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンからなる３元共重合体、を含む樹脂である、請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバ。 - 前記保護層用の樹脂が、フッ素系樹脂である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の、プラスチック光ファイバ。
- 前記保護層が、１２０℃以上の融点を有し、かつビカット軟化温度（ＡＳＴＭ１５２５）が１１０℃以上であるビニリデンフロライド系樹脂を含む樹脂組成物よりなる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラスチック光ファイバ。 - 前記保護層の屈折率が鞘樹脂の屈折率よりも０．０１以上大きい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラスチック光ファイバ。
- 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラスチック光ファイバの外側に、
熱可塑性樹脂からなる被覆層を、さらに有する、プラスチック光ファイバケーブル。
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