JP3359580B2 - プラスチック光ファイバ - Google Patents

プラスチック光ファイバ

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JP3359580B2
JP3359580B2 JP33191298A JP33191298A JP3359580B2 JP 3359580 B2 JP3359580 B2 JP 3359580B2 JP 33191298 A JP33191298 A JP 33191298A JP 33191298 A JP33191298 A JP 33191298A JP 3359580 B2 JP3359580 B2 JP 3359580B2
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隆 山本
勝彦 島田
宏明 大西
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝送性能良好なオ
ールプラスチック光ファイバに関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラスチック光ファイバは、その端面加
工の容易さ、耐曲げ特性に優れているとともに、耐振動
特性の良さが注目され、最近、その需要が伸びている。
このプラスチック光ファイバは、屈折率が大きく、かつ
光の透過性が良好なポリメタクリル酸メチル(PMM
A)、ポリカーボネート(PC)等の重合体を基材とす
る芯材層とこれよりも屈折率が小さく透明な含フッ素重
合体を基材とする鞘材層とを基本構成単位としている。
プラスチック光ファイバは、その特性から短距離の通信
分野やセンサー分野等での使用に適しており、特に自動
車内の光通信に代表される移動体内での通信用途に適し
ている。しかし、プラスチック光ファイバは、その芯材
料に起因する本質的な吸収及び散乱によりその伝送損失
が大きく、使用可能長さは100m以下とならざるを得
ないのが現状である。
【0003】本発明者等は、プラスチック光ファイバの
伝送損失低減化について鋭意検討した結果、芯鞘界面不
完全による散乱損失(構造不整損失という)が30dB
/km以上存在することが明らかとなった。これは芯−
鞘オール石英ガラス光ファイバの構造不整損失0.5d
B/km(シングルモード石英ガラス光ファイバ)以下
に比べ更に100倍程度の大きな値である。また、光フ
ァイバの実使用状況を考えると、光源としてLED或い
はLDを用いることが一般的であり、その出射光は、大
きな角度拡がりを有しており、光ファイバに入射される
光はかなり広い開口数(N.A.)の光となることよ
り、上記構造不整損失の低減し得た光ファイバを得るこ
とはプラスチック光ファイバの伝送性能向上に大きく寄
与する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、構造不整損失を低減し伝送性能に優れたプラスチッ
ク光ファイバを開発すべく鋭意検討した結果、本発明を
完成したものである。即ち、本発明の目的は、構造不整
損失を低減し伝送性能に優れたプラスチック光ファイバ
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、複合紡糸法により製造され、芯層/鞘層/保護層
の三層構造を基本構成とするオールプラスチック光ファ
イバにおいて、芯を形成する重合体がメタクリル酸メチ
ルの単独重合体又は共重合体であり、各層形成用重合体
が、230℃、5kg荷重におけるメルトインデックス
値(M.I)が芯形成用重合体のM.I<鞘形成用重合
体のM.I×5/9 ‥‥ (1)鞘形成用重合体
のM.I<保護層形成用重合体のM.I×7/9 ‥‥
(2)なる条件を満足する重合体にて構成され、波長
660nmの赤色LEDを入射源とした際の伝送損失が
202dB/km以下であり、波長650nmでのN.
A.=0.65の入射光で測定された伝送損失と波長6
50nmでのN.A.=0.1の入射光で測定された伝
送損失との差が8dB/km以下であることを特徴とす
るプラスチック光ファイバ、にある。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のプラスチック光ファイバ
芯を形成する重合体としては、非晶性の透明重合体が
好適であり、メタクリル酸メチルの単独重合体又は共重
合体が用いられる。メタクリル酸メチルの共重合体とし
ては70重量%以上がメタクリル酸メチル、30重量%
以下がメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体の共重
合体が好ましい。メタクリル酸メチルと共重合可能な単
量体としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル等の
ビニル単量体が挙げられる。また、その他に式
【0007】
【化1】
【0008】で示される環構造単位2重量%以上とメタ
クリル酸メチルを主成分とする単量体単位98重量%以
下とからなる重合体等を用いることができる。
【0009】本発明のプラスチック光ファイバの鞘を形
成する重合体としては、芯形成重合体の屈折率より0.
01以上小さい屈折率を有する実質的に透明な重合体が
用いられるが、通常は芯形成重合体との屈折率の差が
0.01〜0.15の範囲にあるものから選択するのが
よく、特公昭43−8978号、特公昭56−8321
号、特公昭56−8322号、特公昭56−8323号
及び特開昭53−60243号等の公報に開示されてい
る様なフッ素化アルキルメタクリレートの単独重合体又
は共重合体やフッ化ビニリデン系重合体が好ましく用い
られる。
【0010】また、鞘を形成する重合体の他の具体例と
しては、例えば、特公昭43−3978号公報或いは特
公昭53−42260号公報に記載されている様なフッ
化ビニリデン系重合体を挙げることができる。その他フ
ッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合
体、前記ポリメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エ
ステル系重合体、メチルペンテル系重合体も鞘を形成す
る重合体として用いられる。更にα−フルオロアクリル
酸とフッ素化アルキルアルコールとからなるエステル類
を重合させたもの、また特開昭63−261204号公
報或いは米国特許第47540009号明細書に例示さ
れる様な環構造を有するパーフルオロ重合体も用いるこ
とができる。
【0011】本発明のプラスチック光ファイバの保護層
形成する重合体としては、芯形成重合体と同様にメタ
クリル酸メチルの単独重合体又は共重合体が用いられ、
またその他のメタクリル酸エステル系重合体、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、フッ素化メタクリレートやフ
ッ化ビニリデンの単独重合体又は共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン系重合体、ナイロ
ン、ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン等も用いられる。
【0012】本発明のプラスチック光ファイバは、従来
開発されてきたプラスチック光ファイバに比べ構造不整
を著しく低減し得ており、光伝送特性が更に改良された
ものとなっている。芯材の溶融粘度に対し鞘材の溶融粘
度を好ましくは式(1)を満足するようにしたことに加
え、更にその外層に形成する保護層を鞘材の溶融粘度に
対し保護材の溶融粘度を好ましくは式(2)の関係を満
足せしめることにより、本発明の目的を達成させたもの
である。
【0013】保護材の溶融粘度を鞘材に対し式(2)を
満足するように低くすることにより、複合溶融ノズル内
壁面から鞘材/保護材界面までの溶融賦形時における重
合体流速勾配を大きくし、鞘材/保護材界面までの溶融
重合体流速を一致させることが容易となるため、鞘材/
保護材界面での構造不整を低減せしめたものとすること
ができるのである。これは保護材が流速を持っているた
め芯−鞘界面での重合体流速差は大きく低減され、それ
により界面不完全が大幅に低減されるものと考えられ
る。
【0014】本発明のプラスチック光ファイバは、芯形
成用重合体のM.I値が鞘形成用重合体のM.I値の5
/9より小さい関係にある各重合体にて芯及び鞘を構成
することが好ましい。このような条件を満足した芯形成
用重合体と鞘形成用重合体を用いて複合紡糸法にて同心
円状に紡糸を行った場合、芯材層と鞘材層の界面におけ
る溶融重合体の流速をほぼ一致せしめることができるた
め、光ファイバ賦形時における構造不整の発生を著しく
低減できるので、光伝送特性の良好な光ファイバとする
ことができる。
【0015】また、本発明のプラスチック光ファイバの
鞘形成用重合体と保護層形成用重合体とは、式(2)の
関係を満足せしめておくことが好ましい。鞘形成用重合
体と、保護層形成用重合体とのM.I値の関係を式
(2)を満足せしめることにより、複合紡糸溶融ノズル
内壁面から鞘材/保護材の接触界面までの溶融重合体の
流速勾配を大きくとることができるため、鞘材/保護材
界面での溶融重合体流速をほぼ一致することができるの
であり、結果的に芯/鞘界面及び鞘/保護層界面での構
造不整を著しく改善し得た光ファイバとすることができ
るのである。
【0016】そのため、本発明のプラスチック光ファイ
バは、波長660nmの赤色LEDを入射源とした際の
伝送損失が202dB/km以下という条件を満たし、
波長650nmでのN.A.=0.65の入射光で測定
された伝送損失と波長650nmでのN.A.=0.1
の入射光で測定された伝送損失との差が8dB/km以
と少ないものである
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0018】(実施例1)芯材として連続塊状重合によ
り得た重合率45wt%のポリメタクリル酸メチルシロ
ップをバレル温度230℃のベルト付脱揮押出機を用い
て脱揮、溶融し、樹脂温度234℃にて230℃の3層
複合紡糸ヘッドに供給した。脱揮後のポリメタクリル酸
メチルのM.I値は2.0g/10分、屈折率1.49
2であった。鞘材としてセルキャスト重合後脱揮処理し
て得たトリフルオロエチルメタクリレート(3FM)、
メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸(MA
A)=80/19/1wt%のM.I値12.0g/1
0分、屈折率1.424なる共重合体をバレル温度21
0℃の押出機を用いて溶融し、樹脂温度222℃にて2
30℃の3層複合紡糸ヘッドに供給した。
【0019】また、保護材としてセルキャスト重合後脱
揮処理して得たM.I値30g/10分、屈折率1.4
92なるポリメタクリル酸メチルをバレル温度220℃
の押出機を用いて溶融し、樹脂温度226℃にて230
℃の3層複合紡糸ヘッドに供給した。
【0020】芯、鞘、保護層の各層形成用材料は、それ
ぞれ230℃に設定された定量ギヤポンプを用いて定量
され、3層複合紡糸ノズルに供給され、同心円3層光フ
ァイバとして吐出した。得られた光ファイバは、外径1
000μm、鞘層厚み5μm、保護層厚み5μmであ
り、660nmの赤色LEDを発光入射源とした際の伝
送損失が198dB/kmと極めて優れたものであっ
た。また、660nmでのN.A.=0.65入射光で
の伝送損失は128dB/km、N.A.=0.1入射
光での伝送損失は120dB/kmとその差が極めて少
ないものであった。得られた光ファイバのこれら伝送特
性については表1に示した。
【0021】(実施例2〜4、比較例1〜3)芯、鞘、
保護層の各層形成用材料を表1に示したものに変更した
他は実施例1と同様の方法にて光ファイバを製造し、そ
のLED光源での伝送損失を測定した。その結果を表1
に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】(比較例4〜5) 芯、鞘、保護層の各層形成用材料を表2に示したものに
変更した他は、実施例1と同様の方法にて光ファイバを
製造して伝送損失を測定し、その結果を表2に示した。
【0027】
【表2】
【0028】(比較例6) 複合紡糸ノズルから吐出される光ファイバの芯、鞘、保
護層の各層の厚みを変更した他は、実施例1と同様の方
法にて光ファイバを得た。得られた光ファイバは、外径
1000μm、鞘層厚み5μm、保護層厚み15μmで
あり、このファイバの伝送損失を測定し、その結果を表
3に示した。
【0029】(比較例7) 複合紡糸ノズルから吐出される光ファイバの芯、鞘、保
護層の各層の厚みを変更した他は、実施例4と同様の方
法にて光ファイバを得た。得られた光ファイバは、外径
1000μm、鞘層厚み5μm、保護層厚み20μmで
あり、このファイバの伝送損失を測定し、その結果を表
3に示した。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明のプラスチック光ファイバは、従
来開発されてきたプラスチック光ファイバに比べ構造不
整が著しく低減されており、光伝送特性が更に改良され
たものとなっている。
【式1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 宏明 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−240205(JP,A) 特開 昭61−252507(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複合紡糸法により製造され、芯層/鞘層
    /保護層の三層構造を基本構成とするオールプラスチッ
    ク光ファイバにおいて、芯を形成する重合体がメタクリ
    ル酸メチルの単独重合体又は共重合体であり、各層形成
    用重合体が、230℃、5kg荷重におけるメルトイン
    デックス値(M.I)が 芯形成用重合体のM.I<鞘形成用重合体のM.I×5/9 ‥‥ (1) 鞘形成用重合体のM.I<保護層形成用重合体のM.I×7/9 ‥‥ (2) なる条件を満足する重合体にて構成され、 波長660n
    mの赤色LEDを入射源とした際の伝送損失が202d
    B/km以下であり、波長650nmでのN.A.=
    0.65の入射光で測定された伝送損失と波長650n
    mでのN.A.=0.1の入射光で測定された伝送損失
    との差が8dB/km以下であることを特徴とするプラ
    スチック光ファイバ。
  2. 【請求項2】 鞘を形成する重合体が、メタクリル酸を
    含む含フッ素重合体、フッ素化アルキルメタクリレート
    系重合体又はフッ化ビニリデン系重合体である請求項1
    に記載のプラスチック光ファイバ。
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