JP2024051832A - Plastic optical fiber and plastic optical fiber cable - Google Patents

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Abstract

【課題】耐屈曲性、長期耐熱耐久性に優れ、本来の光学特性を長期に亘り維持し得る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】透明樹脂で形成されたコアと、前記コアの外周面上に第一クラッド、第二クラッドの順で同心円状に形成されたクラッド層とを有するプラスチック光ファイバであって、前記第一クラッドを構成する材料の屈折率が1.300~1.375であり、前記第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が50以上、且つ、融点が130℃以上である、プラスチック光ファイバ。このプラスチック光ファイバの外周に、少なくとも1層の被覆層を設けてなる、プラスチック光ファイバケーブル。【選択図】図1[Problem] To provide a plastic optical fiber and a plastic optical fiber cable that are excellent in bending resistance and long-term heat resistance and can maintain their original optical properties for a long period of time. [Solution] A plastic optical fiber having a core made of a transparent resin and cladding layers formed concentrically on the outer peripheral surface of the core in the order of a first cladding and a second cladding, wherein the material constituting the first cladding has a refractive index of 1.300 to 1.375, and the material constituting the second cladding has a hardness of 50 or more as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215 and a melting point of 130°C or more. A plastic optical fiber cable having at least one coating layer provided on the outer periphery of this plastic optical fiber. [Selected Figure] Figure 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。 The present invention relates to a plastic optical fiber and a plastic optical fiber cable.

メチルメタクリレート等の透明性の高い樹脂からなるコアを有するプラスチック光ファイバは、列車内、航空機内、自動車等の車両内等での光情報通信や、ファクトリーオートメーション(FA)分野の光情報通信に用いられている。上記の光情報通信分野では、通常プラスチック光ファイバは、その外周に樹脂を被覆したプラスチック光ファイバケーブル(以下、「光ファイバケーブル」という。)の形態で使用される。 Plastic optical fibers having a core made of a highly transparent resin such as methyl methacrylate are used for optical information communication inside trains, airplanes, automobiles, and other vehicles, as well as in the field of factory automation (FA). In the above-mentioned optical information communication field, plastic optical fibers are usually used in the form of plastic optical fiber cables (hereinafter referred to as "optical fiber cables"), the outer circumference of which is coated with resin.

光ファイバケーブルは、自動車等の車両内配線やFA分野の通信配線等の用途に用いられる場合、エンジン等の高温体に近い環境や、夏期に高温環境で使用されるので、長時間熱に曝露されても伝送損失が増加しないよう、長期耐熱性に優れたプラスチック光ファイバ及び光ファイバケーブルが望まれている。 When optical fiber cables are used for wiring inside vehicles such as automobiles or communication wiring in the factory automation field, they are used in environments close to high-temperature bodies such as engines, or in high-temperature environments in the summer. Therefore, plastic optical fibers and optical fiber cables with excellent long-term heat resistance are desired so that transmission loss does not increase even when exposed to heat for long periods of time.

さらに上記の用途では、光ファイバケーブルが、狭い空間に捻回された状態で敷設されたり、可動部配線として繰り返し捻回を受ける状態で使用されたりするので、耐捻回性に優れたプラスチック光ファイバ及び光ファイバケーブルが望まれている。 Furthermore, in the above applications, optical fiber cables are laid in a twisted state in narrow spaces, and are used as movable wiring where they are repeatedly twisted, so plastic optical fibers and optical fiber cables with excellent twisting resistance are desired.

さらに、上記の用途では、光ファイバケーブルが、自動車等の車両内で、振動などの機械的作用を受けた状態で使用されたり、ファクトリーオートメーション(FA)分野で、屈曲された状態と直線状に保持された状態を繰り返しながら使用されても、プラスチック光ファイバのクラッドに割れが発生したり、若しくは、2層以上のクラッドではクラッド間の剥離が発生して、伝送損失が増加しないことが望まれている。すなわち、機械的耐久性に優れたプラスチック光ファイバ及び光ファイバケーブルが望まれている。 Furthermore, in the above applications, even if the optical fiber cable is used in a vehicle such as an automobile under mechanical stress such as vibration, or in the field of factory automation (FA), where it is repeatedly bent and straightened, it is desired that the cladding of the plastic optical fiber does not crack, or that delamination between the cladding layers in a cladding having two or more layers does not occur, resulting in an increase in transmission loss. In other words, there is a demand for plastic optical fiber and optical fiber cables with excellent mechanical durability.

特許文献1では、長期耐熱性、耐捻回性、及び機械的耐久性に優れたプラスチック光ファイバを提供することを課題として、クラッド層を、コアの外周面上に同心円状に形成された第1クラッドと第2クラッドの2層積層構造とし、第一クラッドを屈折率1.400~1.480のフッ素化メタクリレート系樹脂で形成し、第二クラッドを屈折率が1.340~1.395の変性フッ素樹脂で形成したプラスチック光ファイバが提案されている。 In Patent Document 1, the objective of the paper is to provide a plastic optical fiber with excellent long-term heat resistance, twisting resistance, and mechanical durability. It proposes a plastic optical fiber in which the cladding layer has a two-layer laminate structure of a first cladding and a second cladding formed concentrically on the outer peripheral surface of the core, the first cladding being made of a fluorinated methacrylate resin with a refractive index of 1.400 to 1.480, and the second cladding being made of a modified fluororesin with a refractive index of 1.340 to 1.395.

また、特許文献2には、光学特性や、耐曲げ光量損失、耐湿熱性に優れたプラスチック光ファイバを提供することを課題として、特定のコア材料とクラッド材料を使用したプラスチック光ファイバが提案されている。この特許文献2においても、クラッド層は第1クラッドと第2クラッドで構成され、その実施例において、第1クラッドの屈折率を1.412~1.419としている。 Patent Document 2 proposes a plastic optical fiber that uses a specific core material and cladding material, aiming to provide a plastic optical fiber with excellent optical properties, resistance to bending light loss, and resistance to moist heat. In Patent Document 2, the cladding layer is also composed of a first cladding and a second cladding, and in the examples, the refractive index of the first cladding is set to 1.412 to 1.419.

特開2021-156984号公報JP 2021-156984 A 特開2004-151702号公報JP 2004-151702 A

特許文献1,2のプラスチック光ファイバでは、第一クラッドの屈折率が1.400~1.480又は1.412~1.419と比較的高いことにより、得られるプラスチック光ファイバの耐屈曲性が不十分であった。
また、特許文献1には第二クラッドの樹脂の融点について120~200℃の範囲との記載はあるが、硬度についての検討はなされておらず、特許文献2では、第二クラッドについて、融点や硬度に関する検討はなされていないために、クラッド層の耐熱性や表面硬度が不足する結果、製造工程において劣化、損傷し、本来の光学特性を維持することができない場合があった。
即ち、第二クラッドの融点が低いと、アニール処理時にファイバ同士で融着し、本来の光学特性を維持することが困難となる。さらに、長期耐熱性も不十分となる。また、第二クラッドの硬度が低いと、紡糸(製造時)や加工時に表面に傷が発生することで、やはり本来の光学特性を維持することが困難となる。
In the plastic optical fibers of Patent Documents 1 and 2, the refractive index of the first cladding is relatively high, 1.400 to 1.480 or 1.412 to 1.419, so that the bending resistance of the obtained plastic optical fiber is insufficient.
Furthermore, although Patent Document 1 states that the melting point of the resin of the second cladding is in the range of 120 to 200°C, no consideration is given to its hardness, and in Patent Document 2, no consideration is given to the melting point or hardness of the second cladding. As a result, the heat resistance and surface hardness of the cladding layer are insufficient, and as a result, the cladding layer may deteriorate or be damaged during the manufacturing process, making it impossible to maintain the original optical properties.
That is, if the melting point of the second cladding is low, the fibers will fuse together during annealing, making it difficult to maintain the original optical properties. Furthermore, the long-term heat resistance will be insufficient. Also, if the hardness of the second cladding is low, scratches will occur on the surface during spinning (manufacturing) and processing, making it difficult to maintain the original optical properties.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、耐屈曲性、長期耐熱耐久性に優れ、本来の光学特性を長期に亘り維持し得る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を目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional technology, and aims to provide a plastic optical fiber and a plastic optical fiber cable that have excellent bending resistance and long-term heat resistance and can maintain their original optical characteristics for a long period of time.

前記課題は、以下の本発明によって解決される。
本発明の第一の要旨は、
透明樹脂で形成されたコアと、前記コアの外周面上に第一クラッド、第二クラッドの順で同心円状に形成されたクラッド層とを有するプラスチック光ファイバであって、
前記第一クラッドを構成する材料の屈折率が1.300~1.375であり、
前記第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が50以上、且つ、融点が130℃以上である、プラスチック光ファイバ、
にある。
本発明の第二の要旨は、このプラスチック光ファイバの外周に、少なくとも1層の被覆層を設けてなるプラスチック光ファイバケーブル、にある。
The above problems are solved by the present invention described below.
The first gist of the present invention is
A plastic optical fiber having a core made of a transparent resin and a cladding layer formed concentrically on an outer peripheral surface of the core, the cladding layer being a first cladding layer and a second cladding layer in this order,
The refractive index of the material constituting the first cladding is 1.300 to 1.375;
a plastic optical fiber, the second cladding material having a hardness of 50 or more as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215 and a melting point of 130° C. or more;
It is in.
A second gist of the present invention is a plastic optical fiber cable comprising the plastic optical fiber and at least one coating layer provided around the outer periphery of the plastic optical fiber.

本発明によれば、耐屈曲性、長期耐熱耐久性に優れ、本来の光学特性を長期に亘り維持し得る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ができる。
本発明のプラスチック光ファイバは、その優れた耐屈曲性及び長期耐熱耐久性と光学特性の維持性能により、各種光情報通信用途、医療用途および照明用途に好適である。
According to the present invention, it is possible to provide a plastic optical fiber and a plastic optical fiber cable that are excellent in bending resistance and long-term heat resistance and can maintain their original optical characteristics for a long period of time.
The plastic optical fiber of the present invention is suitable for various optical information and communication applications, medical applications, and lighting applications due to its excellent bending resistance, long-term heat resistance, and ability to maintain optical properties.

本発明のプラスチック光ファイバの一例を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plastic optical fiber of the present invention.

以下、本発明を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施態様の一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載内容に限定されるものではない。
本発明において、特に断らない限り、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味し、「A~B」は、A以上B以下であることを意味する。
The present invention will be described in detail below. However, the following description is an example of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the following description as long as it does not exceed the gist of the present invention.
In the present invention, unless otherwise specified, a numerical range expressed using "to" in this specification means a range including the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits, and "A to B" means A or more and B or less.

[プラスチック光ファイバ]
本発明のプラスチック光ファイバ(以下、適宜「光ファイバ」と略する。)は、透明樹脂で形成されたコアと、前記コアの外周面上に第一クラッド、第二クラッドの順で同心円状に形成されたクラッド層とを有する。具体的には、図1に示すような、コア11の外周に第一クラッド12a、第二クラッド12bの順で同心円状に形成されたクラッド層12を有する光ファイバ10が挙げられる。
[Plastic Optical Fiber]
The plastic optical fiber of the present invention (hereinafter, appropriately abbreviated as "optical fiber") has a core made of a transparent resin and a cladding layer formed concentrically on the outer peripheral surface of the core in the order of a first cladding and a second cladding. Specifically, as shown in Fig. 1, an optical fiber 10 having a cladding layer 12 formed concentrically on the outer peripheral surface of a core 11 in the order of a first cladding 12a and a second cladding 12b can be given.

<光ファイバの直径・各層の厚さ>
本発明のプラスチック光ファイバの直径は、光ファイバの取り扱い性に優れ、光素子との結合効率や光軸ずれに対する許容度の観点から、0.1mm~5mmが好ましく、0.2mm~3mmがより好ましく、0.3~2mmが更に好ましく、0.9~1.1mmが特に好ましい。
<Optical fiber diameter and thickness of each layer>
The diameter of the plastic optical fiber of the present invention is preferably 0.1 mm to 5 mm, more preferably 0.2 mm to 3 mm, even more preferably 0.3 to 2 mm, and particularly preferably 0.9 to 1.1 mm, from the viewpoints of excellent handleability of the optical fiber, coupling efficiency with optical elements, and tolerance to optical axis misalignment.

本発明の光ファイバの直径に対するコアの直径は、光素子との結合効率や光軸ずれに対する許容度の観点から、光ファイバの直径に対して85%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。一方、クラッド層の厚み斑に対する許容度の観点から、コアの直径は、光ファイバの直径に対して99.9%以下とすることが好ましい。 From the viewpoint of the coupling efficiency with the optical element and the tolerance for optical axis misalignment, the core diameter of the optical fiber of the present invention is preferably 85% or more of the diameter of the optical fiber, and more preferably 90% or more. On the other hand, from the viewpoint of the tolerance for uneven thickness of the cladding layer, the core diameter is preferably 99.9% or less of the diameter of the optical fiber.

第一クラッドの厚さは、コアを通過する光を全反射させ、光ファイバのコア部の断面積占有率を十分に確保できることや、光素子との結合効率や光軸ずれに対する許容度の観点から、光ファイバの直径に対して10%以下が好ましく、7%以下がより好ましく、5%以下が更に好ましい。一方、第一クラッドの厚さは、光ファイバ内の光の伝搬の観点から伝搬する光の波長以上とすることが好ましい。例えば、可視光を伝搬する場合、伝搬する最小の波長が400
nmであるので、第一クラッドの厚さは、0.4~50μmが好ましく、1.0~25μmがより好ましく、2.0~15μmがさらに好ましい。
The thickness of the first cladding is preferably 10% or less, more preferably 7% or less, and even more preferably 5% or less of the diameter of the optical fiber, from the viewpoints of total reflection of the light passing through the core, sufficient occupancy of the cross-sectional area of the core of the optical fiber, coupling efficiency with the optical element, and tolerance for optical axis misalignment. On the other hand, the thickness of the first cladding is preferably equal to or greater than the wavelength of the propagating light, from the viewpoint of the propagation of light within the optical fiber. For example, when propagating visible light, the thickness of the first cladding is preferably equal to or greater than the wavelength of the propagating light, from the viewpoint of the propagation of light within the optical fiber.
nm, the thickness of the first cladding is preferably 0.4 to 50 μm, more preferably 1.0 to 25 μm, and even more preferably 2.0 to 15 μm.

第二クラッドの厚さは、高融点かつ高硬度の第二クラッドを形成することによる効果を十分に得た上で、光ファイバの第一クラッド及びコアの断面積占有率を十分に確保できることから、第一クラッドと第二クラッドの厚さの比が1:0.1~1:5となる厚さであることが好ましく、1:0.1~1:4となる厚さであることがより好ましく、1:0.1~1:3となる厚さであることが更に好ましく、1:0.2~1:3となる厚さであることが特に好ましい。例えば、可視光を伝搬する場合、第二クラッドの厚さは、2~30μmが好ましく、3~20μmがより好ましく、4~15μmがさらに好ましい。 The thickness of the second cladding is preferably such that the ratio of the thickness of the first cladding to the second cladding is 1:0.1 to 1:5, more preferably 1:0.1 to 1:4, even more preferably 1:0.1 to 1:3, and particularly preferably 1:0.2 to 1:3, in order to fully obtain the effect of forming a second cladding with a high melting point and high hardness and to fully ensure the cross-sectional area occupancy rate of the first cladding and core of the optical fiber. For example, when propagating visible light, the thickness of the second cladding is preferably 2 to 30 μm, more preferably 3 to 20 μm, and even more preferably 4 to 15 μm.

<コア>
コアを形成する透明樹脂は、透明性の高い樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、カーボネート樹脂等が挙げられる。これらの透明樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。上述した材料の中でも、波長650nm付近の透明性に優れていることから、アクリル系樹脂とポリカーボネート系樹脂が好ましく、長期耐熱性に優れ、より長距離の通信に適していることから、アクリル系樹脂がより好ましい。
<Core>
The transparent resin forming the core is not particularly limited as long as it is a resin with high transparency, and examples thereof include acrylic resin, styrene resin, carbonate resin, etc. These transparent resins may be used alone or in combination of two or more. Among the above-mentioned materials, acrylic resin and polycarbonate resin are preferred because they have excellent transparency at a wavelength of about 650 nm, and acrylic resin is more preferred because they have excellent long-term heat resistance and are suitable for longer distance communication.

アクリル系樹脂としては、例えば、メチルメタクリレートの単独重合体(PMMA)、メチルメタクリレートと1種類以上のビニル系単量体との共重合体が挙げられる。前記共重合体としては、具体的には、メチルメタクリレート単位を50質量%以上含む共重合体等が挙げられる。これらのアクリル系樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらのアクリル系樹脂の中でも、光学特性、機械特性、耐熱性、透明性に優れることから、メチルメタクリレート単独重合体、メチルメタクリレート単位を50質量%以上含む共重合体(メチルメタクリレート系共重合体)が好ましい。メチルメタクリレート系共重合体としては、メチルメタクリレート単位を60質量%以上含む共重合体が好ましく、メチルメタクリレート単位を70質量%以上含む共重合体が更に好ましい。メチルメタクリレートの単独重合体がコア材として特に好ましい。
尚、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート又はその両方をいう。
Examples of the acrylic resin include homopolymers of methyl methacrylate (PMMA) and copolymers of methyl methacrylate and one or more vinyl monomers. Specific examples of the copolymers include copolymers containing 50% or more by mass of methyl methacrylate units. These acrylic resins may be used alone or in combination of two or more. Among these acrylic resins, methyl methacrylate homopolymers and copolymers containing 50% or more by mass of methyl methacrylate units (methyl methacrylate copolymers) are preferred because of their excellent optical properties, mechanical properties, heat resistance, and transparency. As the methyl methacrylate copolymers, copolymers containing 60% or more by mass of methyl methacrylate units are preferred, and copolymers containing 70% or more by mass of methyl methacrylate units are more preferred. The homopolymers of methyl methacrylate are particularly preferred as the core material.
In this specification, the term "(meth)acrylate" refers to an acrylate, a methacrylate, or both.

アクリル系樹脂等のコア材の屈折率は、1.485~1.50が好ましく、1.490~1.495がより好ましい。
尚、本明細書において、屈折率は、後述する方法に従って測定した値とする。
The refractive index of the core material such as an acrylic resin is preferably from 1.485 to 1.50, and more preferably from 1.490 to 1.495.
In this specification, the refractive index is a value measured according to the method described below.

コア材の製造は、公知の重合方法で行うことができる。コア材を製造するための重合方法としては、例えば、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法等が挙げられる。これらの重合方法の中でも、異物の混入を抑制することができることから、塊状重合法、溶液重合法が好ましい。 The core material can be manufactured by a known polymerization method. Examples of polymerization methods for manufacturing the core material include bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and solution polymerization. Among these polymerization methods, bulk polymerization and solution polymerization are preferred because they can prevent the inclusion of foreign matter.

<クラッド層>
本発明のプラスチック光ファイバのクラッド層は、前記コアの外周面上に第一クラッド、第二クラッドの順で同心円状に形成された、2層構造のクラッド層である。
クラッド層を2層構造とすることで、第一クラッドを構成する材料を好適に選択すると共に、プラスチック光ファイバの、耐熱性、受光量や伝送帯域等の光学特性等を調整できると共に、第二クラッドを構成する材料を好適に選択することで、耐屈曲性、長期耐熱耐久性、光学特性の維持性能等に優れたものとすることができる。
<Cladding layer>
The cladding layer of the plastic optical fiber of the present invention is a two-layer cladding layer in which a first cladding and a second cladding are concentrically formed in this order on the outer circumferential surface of the core.
By making the cladding layer a two-layer structure, it is possible to suitably select the material constituting the first cladding and adjust the optical properties of the plastic optical fiber, such as heat resistance, light receiving amount, and transmission bandwidth, while by suitably selecting the material constituting the second cladding, it is possible to achieve excellent bending resistance, long-term heat resistance, and ability to maintain optical properties.

(第一クラッド)
本発明において、第一クラッドを構成する材料の屈折率は1.300~1.375であることを特徴とする。
第一クラッドを構成する材料の屈折率が、1.375以下であれば、材料の屈折率が低いため、曲げた時の損失または捻回損失が小さく、耐屈曲性に優れる。一方、屈折率が1.300以上であることで、モード分散が低減され、特に広帯域伝送時の通信性能に優れる。また、屈折率が上記範囲内であることで、屈折率の高いコアと第一クラッドとの間で光が全反射を繰り返してコア内を光が伝搬し、第二クラッド(最外層)に傷が入った場合においても、光学特性が担保される。このような観点から、第一クラッドを構成する材料の屈折率は1.300~1.375であり、1.310~1.373が好ましく、1.320~1.370がより好ましい。
(First clad)
In the present invention, the refractive index of the material constituting the first cladding is characterized by being 1.300 to 1.375.
If the refractive index of the material constituting the first clad is 1.375 or less, the refractive index of the material is low, so that the loss when bending or the twisting loss is small, and the bending resistance is excellent. On the other hand, if the refractive index is 1.300 or more, the mode dispersion is reduced, and the communication performance is excellent, especially during wideband transmission. In addition, if the refractive index is within the above range, the light propagates within the core by repeating total reflection between the core with a high refractive index and the first clad, and the optical characteristics are guaranteed even if the second clad (outermost layer) is scratched. From this viewpoint, the refractive index of the material constituting the first clad is 1.300 to 1.375, preferably 1.310 to 1.373, and more preferably 1.320 to 1.370.

第一クラッドを構成する材料としては、柔軟性、耐衝撃性、透明性、耐薬品性に優れる観点から、フッ化ビニリデン系重合体等のフッ素系重合体、パーフルオロアルキルメタクリレート系重合体、メタクリル酸エステル系重合体、パーフルオロアルキルメタクリレート系化合物と(メタ)アクリレート系化合物との共重合体などが用いられる。
フッ化ビニリデン系重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン単位を含有する共重合体、例えば、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン-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、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン単位を含むその他の3元以上の共重合体などが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらのフッ素系重合体や共重合体は、これらを構成する単量体単位の種類や組成を制御することで、上記の屈折率に調整することができる。
As the material constituting the first clad, from the viewpoint of excellent flexibility, impact resistance, transparency, and chemical resistance, a fluorine-based polymer such as a vinylidene fluoride-based polymer, a perfluoroalkyl methacrylate-based polymer, a methacrylic acid ester-based polymer, a copolymer of a perfluoroalkyl methacrylate-based compound and a (meth)acrylate-based compound, and the like are used.
Examples of vinylidene fluoride polymers include polyvinylidene fluoride, copolymers containing vinylidene fluoride units, such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymers, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers, vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymers, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymers, and other ternary or higher copolymers containing vinylidene fluoride units. These may be used alone or in combination of two or more.
The refractive index of these fluorine-based polymers and copolymers can be adjusted to the above range by controlling the type and composition of the monomer units that constitute them.

(第二クラッド)
本発明において、第二クラッドを構成する材料は、JIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が50以上であって、融点が130℃以上であることを特徴とする。
(Second Clad)
In the present invention, the material constituting the second clad is characterized by having a hardness of 50 or more according to a durometer hardness test based on JIS K7215 and a melting point of 130° C. or more.

第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が50以上であれば、紡糸(製造時)や加工時において、表面の傷の発生を抑制し、本来の光学特性を維持することが可能となる。この観点から、第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度は好ましくは60以上であり、62以上がより好ましく、64以上がさらに好ましい。また、第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が90以下であれば、高い加工性を有するため、該硬度は通常90以下で、85以下が好ましく、より好ましくは80以下であり、特に好ましくは75以下である。 If the material constituting the second clad has a hardness of 50 or more as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215, it is possible to suppress the occurrence of scratches on the surface during spinning (manufacturing) and processing, and to maintain the original optical properties. From this viewpoint, the material constituting the second clad has a hardness of preferably 60 or more as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215, more preferably 62 or more, and even more preferably 64 or more. Furthermore, if the material constituting the second clad has a hardness of 90 or less as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215, it has high processability, and therefore the hardness is usually 90 or less, preferably 85 or less, more preferably 80 or less, and particularly preferably 75 or less.

また、第二クラッドを構成する材料の融点が130℃以上であれば、アニール処理時にファイバ同士で融着することを抑制し、本来の光学特性を維持することが可能となると共に、優れた長期耐熱性を有するものとなる。この観点から、第二クラッドを構成する材料の融点は131℃以上であることが好ましく、133℃以上がより好ましい。
一方、高い加工性を有する観点から、第二クラッドを構成する材料の融点は、通常180℃以下である。
第二クラッドを構成する材料の融点は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
In addition, if the melting point of the material constituting the second cladding is 130° C. or higher, it is possible to suppress fusion between the fibers during annealing, and it is possible to maintain the original optical properties and have excellent long-term heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the material constituting the second cladding is preferably 131° C. or higher, and more preferably 133° C. or higher.
On the other hand, from the viewpoint of high workability, the melting point of the material constituting the second clad is usually 180° C. or lower.
The melting point of the material constituting the second cladding is measured by the method described in the Examples section below.

また、第二クラッドを構成する材料の屈折率については、第二クラッドについた傷などの欠陥が、光ファイバの光学特性に影響しないようにするため、第一クラッドを構成する材料の屈折率より大きくすることが好ましい。したがって、第二クラッドの屈折率としては1.375より大きいことが好ましい。 The refractive index of the material that constitutes the second cladding is preferably greater than that of the material that constitutes the first cladding, so that defects such as scratches in the second cladding do not affect the optical properties of the optical fiber. Therefore, it is preferable that the refractive index of the second cladding is greater than 1.375.

第二クラッドを構成する材料としては、光学特特性の観点から、フッ化ビニリデン系重合体等のフッ素系重合体、パーフルオロアルキルメタクリレート系重合体、メタクリル酸エステル系重合体、パーフルオロアルキルメタクリレート系化合物と(メタ)アクリレート系化合物との共重合体などが用いられる。
フッ化ビニリデン系重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン単位を含有する共重合体、例えば、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン-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、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン単位を含むその他の3元以上の共重合体などが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらのフッ素系重合体や共重合体は、これらを構成する単量体単位の種類や組成を制御することで、上記のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度及び融点、更には屈折率に調整することができる。
From the viewpoint of optical characteristics, materials constituting the second cladding include fluorine-based polymers such as vinylidene fluoride-based polymers, perfluoroalkyl methacrylate-based polymers, methacrylic acid ester-based polymers, and copolymers of perfluoroalkyl methacrylate-based compounds and (meth)acrylate-based compounds.
Examples of vinylidene fluoride polymers include polyvinylidene fluoride, copolymers containing vinylidene fluoride units, such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymers, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers, vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymers, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymers, and other ternary or higher copolymers containing vinylidene fluoride units. These may be used alone or in combination of two or more.
These fluoropolymers and copolymers can be adjusted in hardness as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215, melting point, and refractive index by controlling the type and composition of the monomer units that constitute them.

<プラスチック光ファイバの製造方法>
プラスチック光ファイバの製造は、公知の製造方法を用いて行うことができ、例えば、溶融紡糸法で行うことができる。
溶融紡糸法によるプラスチック光ファイバの製造は、例えば、コア材及びクラッド材をそれぞれ溶融し、複合紡糸することにより行うことができる。
光ファイバケーブルを温度差の大きい環境で用いる場合、ピストニングを抑制するため、プラスチック光ファイバをアニール処理することが好ましい。アニール処理の処理条件は、プラスチック光ファイバの材料によって適宜設定すればよい。アニール処理は連続で行ってもよく、バッチで行ってもよい。
<Manufacturing method of plastic optical fiber>
The plastic optical fiber can be manufactured by a known manufacturing method, for example, a melt spinning method.
The plastic optical fiber can be manufactured by melt spinning, for example, by melting a core material and a cladding material separately and composite spinning the melted materials.
When an optical fiber cable is used in an environment with a large temperature difference, it is preferable to anneal the plastic optical fiber in order to suppress pistoning. The processing conditions for the annealing process may be set appropriately depending on the material of the plastic optical fiber. The annealing process may be performed continuously or in batches.

[プラスチック光ファイバケーブル]
本発明のプラスチック光ファイバは、必要に応じて、前記光ファイバの外周に少なくとも1層の被覆層を設けたプラスチック光ファイバケーブルの形態とすることで、光ファイバが建物内の配線や、自動車等の車両内の各装置間の接続のために用いられるときに、光ファイバを機械的に保護したり、ガソリン、バッテリー液やウィンドウォッシャー液等による被液から光ファイバを保護できる。
[Plastic optical fiber cable]
The plastic optical fiber of the present invention can be formed into a plastic optical fiber cable having at least one coating layer around the outer periphery of the optical fiber, if necessary, to mechanically protect the optical fiber when the optical fiber is used for wiring inside a building or for connecting various devices inside a vehicle such as an automobile, and to protect the optical fiber from exposure to gasoline, battery acid, windshield washer fluid, etc.

<被覆層>
被覆層の材料としては、光ファイバの被覆層として一般的に使用されている種々の熱可塑性樹脂を用いることができるが、光ファイバケーブルが使用される環境や要求に応じて、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系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及び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。
<Coating Layer>
As the material for the coating layer, various thermoplastic resins that are commonly used as coating layers for optical fibers can be used, but depending on the environment and requirements in which the optical fiber cable is used, one or a mixture of two or more resins selected from the group consisting of polyamide-based resins, polyethylene-based resins, polypropylene-based resins, polyvinylidene chloride-based resins, chlorinated polyethylene-based resins, polyurethane-based resins, and vinylidene fluoride-based resins can be used.

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光ファイバの被覆材として好適である。また、加工性が良く、適度な融点を有しているため、光ファイバの伝送性能を低下させることなく、容易に光ファイバを被覆することができる。 Among these, polyamide resins have excellent heat resistance, bending resistance, and solvent resistance, making them suitable as optical fiber coating materials for applications that require heat resistance and environmental resistance. In addition, they are easy to process and have a moderate melting point, making them easy to coat optical fibers without reducing the transmission performance of the optical fiber.

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などの各単量体の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、被覆材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。 Examples of polyamide resins include homopolymers consisting of monomer units such as nylon 10, nylon 11, nylon 12, nylon 6, and nylon 66, copolymers consisting of combinations of these monomer units, and nylon elastomers containing nylon monomer units with soft segments. These may be used alone or in combination of two or more types. Also, if necessary, polymers or compounds other than polyamide resins may be mixed. When other polymers or compounds are mixed, it is preferable to mix them so that the content of polyamide resin in the coating material is 20% by mass or more and 70% by mass or less.

ポリアミド系樹脂の中では、特に、ナイロン11やナイロン12の単独重合体または共重合体が好ましい。これらは密着性に優れ、また、被覆工程における成形性が良好で、光ファイバに熱的および機械的なダメージを与えにくく、さらに寸法安定性に優れる。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。 Among polyamide resins, homopolymers or copolymers of nylon 11 and nylon 12 are particularly preferred. These have excellent adhesion, good moldability during the coating process, are less likely to cause thermal or mechanical damage to the optical fiber, and have excellent dimensional stability. The synergistic effect of this adhesion and dimensional stability can effectively prevent pistoning.

また、本発明の光ファイバケーブルでは、光ファイバ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着色剤を含有させることもできる。 In addition, in the optical fiber cable of the present invention, the coating layer can contain a colorant such as carbon black to prevent external light from entering the optical fiber.

また、本発明の光ファイバケーブルでは、難燃性を付与あるいは向上するために、被覆層を形成する材料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を用いることが好ましく、この中でもシアヌル酸メラミンがより好ましい。 In the optical fiber cable of the present invention, a flame retardant may be contained in the material forming the coating layer in order to impart or improve flame retardancy. Known flame retardants such as metal hydroxides, phosphorus compounds, and triazine compounds can be used as the flame retardant. In particular, when a polyamide resin is used as the main component of the coating layer, it is preferable to use a triazine compound, and among these, melamine cyanurate is more preferable.

また、本発明の光ファイバケーブルでは、少なくとも最外層を構成する被覆層に着色剤等を添加してもよい。これにより、光ファイバケーブルの識別性、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が用いられるが、染料系の着色剤は高温下などで光ファイバに移行し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。 In addition, in the optical fiber cable of the present invention, a coloring agent or the like may be added to at least the coating layer constituting the outermost layer. This makes it easy to improve the distinguishability and design of the optical fiber cable. Although known coloring agents can be used, it is preferable to use inorganic pigments, since dye-based coloring agents may migrate into the optical fiber under high temperatures and increase transmission loss.

被覆層は、単層構造であってもよく、2層以上の多層構造であってもよい。
被覆層の厚さは、光ファイバの直径や被覆層の構成材料、要求特性によっても異なるが、被覆層ケーブルの長期耐久性、耐念回性等の観点から、1層当たり、50~700μmが好ましく、100~350μmがより好ましい。
The coating layer may have a single-layer structure or a multi-layer structure having two or more layers.
The thickness of the coating layer varies depending on the diameter of the optical fiber, the constituent material of the coating layer, and the required characteristics. From the viewpoint of the long-term durability and twist resistance of the coated cable, the thickness is preferably 50 to 700 μm per layer, and more preferably 100 to 350 μm.

<光ファイバケーブルの製造方法>
光ファイバの外周に被覆層を被覆する方法としては、例えば、クロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いて被覆する方法が挙げられる。特に、プラスチック光ファイバに被覆層を被覆する場合、均一な直径の光ファイバケーブルを得ることができることから、クロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いて被覆する方法が好ましい。
<Method of manufacturing optical fiber cable>
As a method for coating the outer circumference of an optical fiber with a coating layer, for example, a method using an extrusion coating device equipped with a crosshead die can be mentioned. In particular, when coating a plastic optical fiber with a coating layer, a method using an extrusion coating device equipped with a crosshead die is preferable because it can obtain an optical fiber cable with a uniform diameter.

[用途]
本発明の光ファイバ及び光ファイバケーブルは、伝送帯域が広く、耐屈曲性、長期耐熱耐久性、光学特性の維持性能に優れることから、例えば、列車内、航空機内、自動車等の車両内、建物内での光情報通信、即ち屋内配線用途や、ファクトリーオートメーション(FA)分野での光情報通信に好適に用いることができる。特に、自動車等の車両内等の狭い空間に屈曲した状態で、機械的ストレスと高温環境下にさらされた状態での使用に好適である。
[Application]
The optical fiber and optical fiber cable of the present invention have a wide transmission band and are excellent in bending resistance, long-term heat resistance, and optical property maintenance performance, and therefore can be suitably used for optical information communication, for example, in trains, airplanes, automobiles, and other vehicles, and in buildings, i.e., for indoor wiring applications, and for optical information communication in the field of factory automation (FA). In particular, they are suitable for use in a bent state in a narrow space, such as the inside of an automobile or other vehicle, where they are exposed to mechanical stress and a high-temperature environment.

また、本発明の光ファイバ及び光ファイバケーブルは、内視鏡用途、眼科手術用途、カテーテル用途などの医療機器照明用としても有用である。 The optical fiber and optical fiber cable of the present invention are also useful for illuminating medical equipment, such as endoscopes, ophthalmic surgery, and catheters.

医療機器に用いられる照明として、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを組み合わせたものがある。ライトガイドには、光ファイバを単線もしくは伝送光量を大きくするために複数本を束ねて作製されるものがある。近年、CCDに代表される撮像素子の小型化により、内視鏡の観察用プローブの細径化が可能となり、当該プローブ内に配置されるライトガイドも細径化が望まれており、細径でも伝送光量が大きい光ファイバが望まれている。また、内視鏡の観察用プローブの細径化が可能となることで、これまでの当該プローブが入らなかった例えば胆管や膵管といった狭い管内を直接観察することができるようになる。胆管や膵管は5~10mmと非常に細い管腔であるため、これらの管腔に挿入する内視鏡は、3~4mmの外径に制限される。また、胆管や膵管に挿入する内視鏡の観察用プローブは、通常、側視型の十二指腸内視鏡の観察用プローブの側面に設けられた開口部を通じて、十二指腸の乳頭に挿入された後、胆管や膵管に挿入されるが、十二指腸内視鏡の開口部において側面の90度を向く方向に導かれるため、屈曲した場合でも光量が低下しない光ファイバが望ましい。
本発明の光ファイバ及び光ファイバケーブルは、このような医療機器照明用途に好適に用いることができる。
As illumination used in medical devices, there is a combination of a light source and a light guide that transmits light from the light source to the tip and irradiates the object to be irradiated. The light guide is made of a single optical fiber or a bundle of multiple optical fibers to increase the amount of light transmitted. In recent years, the miniaturization of image pickup elements such as CCDs has made it possible to reduce the diameter of the observation probe of an endoscope, and it is desired that the light guide placed in the probe also be reduced in diameter, and an optical fiber that transmits a large amount of light even with a small diameter is desired. In addition, by making it possible to reduce the diameter of the observation probe of an endoscope, it becomes possible to directly observe narrow ducts such as the bile duct and pancreatic duct, which could not be entered by the previous probe. Since the bile duct and pancreatic duct are very narrow lumens of 5 to 10 mm, the outer diameter of the endoscope inserted into these lumens is limited to 3 to 4 mm. In addition, the observation probe of the endoscope to be inserted into the bile duct or pancreatic duct is usually inserted into the duodenal papilla through an opening on the side of the observation probe of a side-viewing duodenoscope, and then inserted into the bile duct or pancreatic duct. Since the probe is guided in a direction facing 90 degrees to the side at the opening of the duodenoscope, it is desirable to use an optical fiber that does not reduce the amount of light even when bent.
The optical fiber and optical fiber cable of the present invention can be suitably used for such medical equipment illumination applications.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as they do not exceed the gist of the invention.

[化合物等の略号]
以下の実施例及び比較例で使用した化合物等の略号は以下のとおりである。
2F:フッ化ビニリデン
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
8F:オクタフルオロブテン
3FM:2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート
MAFO:メタクリル酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-トリデカフルオロオクチル
MAA:メタクリル酸
[Abbreviations of compounds, etc.]
The abbreviations for compounds and the like used in the following Examples and Comparative Examples are as follows.
2F: vinylidene fluoride 4F: tetrafluoroethylene 6F: hexafluoropropylene 8F: octafluorobutene 3FM: 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate MAFO: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-tridecafluorooctyl methacrylate MAA: methacrylic acid

[使用材料]
光ファイバのコアを構成するコア材、第一クラッド及び第二クラッドを構成するクラッド材及び被覆層の構成材料は、以下の材料を用いた。
第一クラッド材(B-1):フッ素樹脂(2F/4F/6F/8F)の共重合体、屈折率1.35)
第一クラッド材(B-2):フッ素樹脂(2F/4F/6F共重合体、屈折率1.363)
第一クラッド材(B-3):フッ素樹脂(2F/4F/6F共重合体、屈折率1.377)
第一クラッド材(B-4):フッ素樹脂(3FM/MAFO/MMA/MAA共重合体、屈折率1.418)
第二クラッド材(C-1):フッ素樹脂(2F/4F共重合体、屈折率1.405、融点135℃、デュロメータ硬さ試験による硬度65.8)
第二クラッド材(C-2):フッ素樹脂(2F/4F/6F重合体、屈折率1.377、融点129℃、デュロメータ硬さ試験による硬度49.3)
ポリアミド樹脂(N-1):ポリアミド12樹脂(商品名「グリルアミド XE3926」、EMS-GRIVORY社製)
ポリアミド樹脂(N-2):ポリアミド12樹脂(商品名「グリルアミド XE3823」、EMS-GRIVORY社製)
[Materials used]
The following materials were used for the core material constituting the core of the optical fiber, the cladding material constituting the first cladding and the second cladding, and the coating layer.
First clad material (B-1): Fluorine resin (2F/4F/6F/8F) copolymer, refractive index 1.35)
First clad material (B-2): Fluorine resin (2F/4F/6F copolymer, refractive index 1.363)
First clad material (B-3): Fluorine resin (2F/4F/6F copolymer, refractive index 1.377)
First clad material (B-4): Fluorine resin (3FM/MAFO/MMA/MAA copolymer, refractive index 1.418)
Second clad material (C-1): Fluorine resin (2F/4F copolymer, refractive index 1.405, melting point 135°C, hardness 65.8 according to durometer hardness test)
Second clad material (C-2): Fluorine resin (2F/4F/6F polymer, refractive index 1.377, melting point 129°C, hardness 49.3 according to durometer hardness test)
Polyamide resin (N-1): Polyamide 12 resin (product name "Grilamid XE3926", manufactured by EMS-GRIVORY)
Polyamide resin (N-2): Polyamide 12 resin (product name "Grilamid XE3823", manufactured by EMS-GRIVORY)

[測定・評価方法]
各種の物性や特性の測定・評価方法は以下の通りである。
[Measurement and evaluation method]
The methods for measuring and evaluating various physical properties and characteristics are as follows.

<屈折率の測定>
溶融プレスにより厚さ200μmのフィルム状の試験片を作製し、ISO 13468に準拠し、アッベ屈折計(機種名「NAR-3T」、(株)アタゴ製)を用いて、23℃におけるナトリウムD線の屈折率を測定した。
<Measurement of refractive index>
A film-like test piece having a thickness of 200 μm was prepared by melt pressing, and the refractive index of sodium D line at 23° C. was measured in accordance with ISO 13468 using an Abbe refractometer (model name “NAR-3T”, manufactured by Atago Co., Ltd.).

<デュロメータ硬さ試験による硬度の測定>
JIS K7215に準拠して測定した。
<Measurement of hardness by durometer hardness test>
Measurement was performed in accordance with JIS K7215.

<融点の測定>
融点は、示差走査熱量測定によって測定した。示差走査熱量計(形式:EXSTAR DSC6200、セイコーインスツルメンツ社製)を用いて、サンプルを昇温速度20℃/分で昇温させることで測定した。
<Melt point measurement>
The melting point was measured by differential scanning calorimetry, using a differential scanning calorimeter (model: EXSTAR DSC6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.) by raising the temperature of the sample at a heating rate of 20° C./min.

<長期耐熱性の評価>
実施例及び比較例で得られた光ファイバを、温度105℃の環境下または温度85℃湿度95%の環境下に3000時間曝露させ、波長650nm、励振NA=0.1の条件で、25m-1mのカットバック法により測定した。
25m-1mのカットバック法による測定は、IEC 60793-1-40:2001に準拠して行った。具体的には、25mの光ファイバを測定装置にセットし、出力パワーPを測定した後、光ファイバをカットバック長(入射端から1m)に切断し、出力パワーPを測定し、下記数式(1)を用いて光の伝送損失(単位:dB/km)を算出した。以上の測定は、遮光された環境下で実施した。
<Evaluation of long-term heat resistance>
The optical fibers obtained in the examples and comparative examples were exposed for 3,000 hours in an environment with a temperature of 105°C or an environment with a temperature of 85°C and a humidity of 95%, and were measured by a 25m-1m cutback method under conditions of a wavelength of 650 nm and an excitation NA of 0.1.
Measurements using the 25m-1m cutback method were performed in accordance with IEC 60793-1-40:2001. Specifically, a 25m optical fiber was set in a measuring device, and the output power P2 was measured. The optical fiber was then cut to the cutback length (1m from the input end), and the output power P1 was measured. The optical transmission loss (unit: dB/km) was calculated using the following formula (1). The above measurements were performed in a light-shielded environment.

Figure 2024051832000002
Figure 2024051832000002

<耐屈曲性(曲げ損失)の評価>
長さ10mの光ファイバケーブルの一端から波長660nmのLED光を入射させた。その状態のまま、光ファイバケーブルの中央部を半径10mm(R10mm)の棒状物の外周に360°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光ファイバケーブルの出射光量と、非屈曲状態の同光ファイバケーブルについて同様に測定した出射光量の差から曲げ損失を算出した。
<Evaluation of bending resistance (bending loss)>
An LED light with a wavelength of 660 nm was input from one end of a 10 m long optical fiber cable. In this state, the center of the optical fiber cable was wrapped 360° around the outer circumference of a rod-shaped object with a radius of 10 mm (R10 mm), and the amount of light output from the other end was measured. The bending loss was calculated from the difference between the amount of output light from the optical fiber cable bent in this way and the amount of output light measured in the same manner for the same optical fiber cable in a non-bent state.

<耐屈曲性(捻回損失)の評価>
長さ2mの光ファイバケーブルの一端から波長660nmのLED光を入射させた。その状態のまま、光ファイバケーブルの1点を固定しそこから25cm離れた位置を回転し光ファイバケーブルを捻回させた。25回転捻回させ、他端から出射される光量を測定した。このように捻回させた光ファイバケーブルの出射光量と、非捻回状態の同光ファイバケーブルについて同様に測定した出射光量の差から捻回損失を算出した。
<Evaluation of bending resistance (twisting loss)>
An LED light with a wavelength of 660 nm was input from one end of a 2 m long optical fiber cable. In this state, one point of the optical fiber cable was fixed and rotated at a position 25 cm away from the fixed point to twist the optical fiber cable. After 25 turns, the amount of light emitted from the other end was measured. The twisting loss was calculated from the difference between the amount of light emitted from the twisted optical fiber cable and the amount of light emitted from the same optical fiber cable in a non-twisted state, which was measured in the same manner.

[実施例1]
<プラスチック光ファイバの製造と評価>
コア材をポリメチルメタクリレート(屈折率1.492)、第一クラッドの材料を第一クラッド材(B-1)、第二クラッドの材料を第二クラッド材(C-1)とし、3層構造の同心円状複合紡糸ノズルを用いて紡糸し、140℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に2倍に延伸し、第一クラッドの厚さが5μm、第二クラッドの厚さが10μmで、直径1.0mmの延伸光ファイバを得た。この延伸光ファイバを、炉長1mの加熱炉において、温度85℃の加熱空気によって、定長状態を保ちながらアニール処理を施してプラスチック光ファイバとした。得られた光ファイバを用いて、長期耐熱性の評価を行った。その結果を表2に示す。
[Example 1]
<Production and evaluation of plastic optical fiber>
The core material was polymethyl methacrylate (refractive index 1.492), the first clad material was the first clad material (B-1), and the second clad material was the second clad material (C-1). The fibers were spun using a three-layered concentric composite spinning nozzle and stretched twice in the fiber axis direction in a hot air heating furnace at 140°C to obtain a stretched optical fiber with a first clad thickness of 5 μm, a second clad thickness of 10 μm, and a diameter of 1.0 mm. The stretched optical fiber was annealed in a 1 m long heating furnace with heated air at a temperature of 85°C while maintaining a constant length to obtain a plastic optical fiber. The obtained optical fiber was used to evaluate long-term heat resistance. The results are shown in Table 2.

<プラスチック光ファイバケーブルの製造と評価>
一次被覆層を構成する材料をポリアミド樹脂(N-1)とし、二次被覆層を構成する材料をポリアミド樹脂(N-2)とした。これらの材料を樹脂被覆用クロスヘッド型40mmケーブル被覆装置((株)聖製作所製)に供給し、上記のプラスチック光ファイバの外周に一次被覆層(厚さ255μm)と二次被覆層(厚さ345μm)を被覆し、直径2.20mmの光ファイバケーブルを得た。得られた光ファイバケーブルを用いて、耐屈曲性の評価を行った。その結果を表2に示す。
<Production and evaluation of plastic optical fiber cables>
The material constituting the primary coating layer was polyamide resin (N-1), and the material constituting the secondary coating layer was polyamide resin (N-2). These materials were fed to a resin coating crosshead type 40 mm cable coating device (manufactured by Hijiri Seisakusho Co., Ltd.), and the outer circumference of the above-mentioned plastic optical fiber was coated with a primary coating layer (thickness 255 μm) and a secondary coating layer (thickness 345 μm), to obtain an optical fiber cable with a diameter of 2.20 mm. The obtained optical fiber cable was used to evaluate bending resistance. The results are shown in Table 2.

[実施例2、比較例1,2]
クラッド材を表1に示す材料としたこと以外は、実施例1と同様にして光ファイバ及び光ファイバケーブルを製造し、同様に評価を行った。その結果を表2に示す。
[Example 2, Comparative Examples 1 and 2]
Except for using the cladding material shown in Table 1, optical fibers and optical fiber cables were manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 2024051832000003
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Figure 2024051832000004
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以上の結果から、本発明規定の屈折率の第一クラッド材と、本発明の規定の硬度及び融点の第二クラッド材を用いた本発明のプラスチック光ファイバは、耐屈曲性、長期耐熱耐久性、及び光学特性の維持性能に優れることが分かる。
これに対して、第一クラッド材の屈折率が大きい比較例1では、長期耐熱耐久性が劣る。また、第二クラッド材の融点及び硬度の低い比較例2では、耐屈曲性が劣る。
From the above results, it can be seen that the plastic optical fiber of the present invention, which uses a first clad material having a refractive index specified in the present invention and a second clad material having a hardness and melting point specified in the present invention, has excellent bending resistance, long-term heat resistance, and ability to maintain optical properties.
In contrast, Comparative Example 1, in which the first clad material has a high refractive index, is inferior in long-term heat resistance and durability, while Comparative Example 2, in which the second clad material has a low melting point and hardness, is inferior in flex resistance.

10 プラスチック光ファイバ
11 コア
12 クラッド層
12a 第一クラッド
12b 第二クラッド
10 Plastic optical fiber 11 Core 12 Cladding layer 12a First cladding 12b Second cladding

Claims (6)

透明樹脂で形成されたコアと、前記コアの外周面上に第一クラッド、第二クラッドの順で同心円状に形成されたクラッド層とを有するプラスチック光ファイバであって、
前記第一クラッドを構成する材料の屈折率が1.300~1.375であり、
前記第二クラッドを構成する材料のJIS K7215に基づくデュロメータ硬さ試験による硬度が50以上、且つ、融点が130℃以上である、プラスチック光ファイバ。
A plastic optical fiber having a core made of a transparent resin and a cladding layer formed concentrically on an outer peripheral surface of the core, the cladding layer being a first cladding layer and a second cladding layer in this order,
The refractive index of the material constituting the first cladding is 1.300 to 1.375;
A plastic optical fiber, wherein the material constituting the second cladding has a hardness of 50 or more as measured by a durometer hardness test based on JIS K7215, and a melting point of 130° C. or more.
前記第二クラッドを構成する材料の融点が133℃以上である請求項1に記載のプラスチック光ファイバ。 The plastic optical fiber according to claim 1, wherein the melting point of the material constituting the second cladding is 133°C or higher. 屋内配線用途又は自動車内通信配線用途である、請求項1に記載のプラスチック光ファイバ。 The plastic optical fiber according to claim 1, which is used for indoor wiring or for communication wiring in automobiles. 内視鏡用途、眼科手術用途、又はカテーテル用途の医療機器照明用プラスチック光ファイバである、請求項1に記載のプラスチック光ファイバ。 The plastic optical fiber according to claim 1, which is a plastic optical fiber for illuminating medical equipment for endoscopes, ophthalmic surgery, or catheters. 請求項1~4のいずれかに記載のプラスチック光ファイバの外周に、少なくとも1層の被覆層を設けてなる、プラスチック光ファイバケーブル。 A plastic optical fiber cable having at least one coating layer provided around the outer circumference of the plastic optical fiber according to any one of claims 1 to 4. 前記被覆層が、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系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及びフッ化ビニリデン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を主成分とする樹脂で形成される、請求項5に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
6. The plastic optical fiber cable according to claim 5, wherein the coating layer is formed of a resin mainly composed of at least one resin selected from the group consisting of polyamide-based resins, polyethylene-based resins, polypropylene-based resins, polyvinylidene chloride-based resins, chlorinated polyethylene-based resins, polyurethane-based resins, and vinylidene fluoride-based resins.
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