JP3559423B2 - プラスチック光ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光情報通信媒体等として利用可能なプラスチック光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下「ＰＯＦ」という）においては伝送損失が低く、かつ機械的特性や耐候性にも問題がないことからポリメタクリル酸メチルをコア材とするものが主流になっている。ポリメタクリル酸メチルをコアとする光ファイバの使用上限温度は耐候性に富む被覆などを施した場合でも、高々１０５℃程度であり、自動車、電車、飛行機等のような移動体中での通信や屋外での使用においては耐熱性が不足である。
【０００３】
ＰＯＦの耐熱性向上の方法としてＴｇの高いコア材を用いる方法がある。Ｔｇの高いコア材として、１）ポリマー単体で高いガラス転移点を持つポリカーボネートを用いたもの（特開昭６１−２６２７０６号公報）、２）多環オレフィン系モノマーを含むオレフィン系共重合体を用いたもの（特開昭６１−２１１３１５号公報）、３）メチルメタクリレート／芳香族マレイミド共重合体を用いたもの（特公平５−８２４０５号公報、特公平５−８２４０６号公報）、４）メチルメタクリレート／脂肪族マレイミド共重合体を用いたもの（特開昭６３−８０２０５号公報）、５）メチルメタクリレート／脂環式メタクリレート共重合体を用いたもの（特開昭６１−２６０２０５号公報）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記１）〜５）のものはポリメタクリル酸メチルをコア材とするＰＯＦと比較すると光伝送損失が遥かに大きい点が問題である。また１）および２）のものは高温下での経時変化が大きい点も問題である。
【０００５】
また、自動車などの移動体内での使用を考えた場合、限られた空間でケーブルをレイアウトする必要から、屈曲部分が多くなることが予想される。一般にファイバーを屈曲させることで伝送損失が増加するためファイバー自体の光伝送損失が大きいことは不利であり、前記１）〜５）のもののように伝送損失を極端に犠牲にして耐熱性を向上させる方法は好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、ポリメタクリル酸メチルに対する伝送損失の増加が僅かであって、耐熱性が著しく向上したＰＯＦを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨はコアが実質的に下記の一般式（１）で示される繰り返し単位を含む重合体で構成されたコア／クラッド構造のプラスチック光ファイバにある。
【０００８】
【化２】
【０００９】
但し、式中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜２５の炭化水素基または脂環式炭化水素基、置換炭化水素基を示し、ｎは正の整数を表す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の重合体の一般式（１）の繰り返し単位の含量は特に限定されないが、そのＰＯＦ材料としての特性から一般式（１）の繰り返し単位の含量が２０重量％以上であることが好ましく４０重量％以上であることがより好ましい。含量が少なすぎると耐熱性が不足する傾向にある。
【００１１】
またこの重合体の一般式（１）の繰り返し単位成分としては、耐熱性の点からＲ１はメチル基あるいは炭素数が６以上のものであることが好ましく、メチル、シクロヘキシル、トリシクロデカニル、アダマンチル基であることが特に好ましい。
【００１２】
さらにこの重合体の一般式（１）の繰り返し単位以外の成分としては、メチルメタクリレートやメチルアクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリルなどが例示されるが、透明性、伝送損失の点でメチルメタクリレートが最も好ましい。
【００１３】
クラッド材としてはコア材より小さい屈折率を有するものであれば特に限定されず、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ素化メタクリレート／メタクリル酸エステルの共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、α−フルオロメタクリレート系樹脂等、またはそれらの混合物を用いることできる。
【００１４】
クラッド層の厚みは薄すぎるとしみ出し光が無視できなくなりＰＯＦ全体の伝送損失を増大させるために１μｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明のコア／クラッド構造を有するＰＯＦは、コアとクラッドのポリマーをそれぞれ溶融し複合ノズルから押し出す複合紡糸法や、繊維状に賦形したコアポリマーにクラッドポリマーの溶液を塗布した後に溶剤を除去するコーティング法などにより製造することができる。
【００１６】
なお、耐熱性向上、耐湿性向上、耐化学薬品性向上などの目的でクラッド層の外周部に保護層を被覆することも可能である。保護層としてはテトラフルオロエチレン／フッ化ビニリデン共重合体等公知の重合体を使用でき、複合紡糸法等によってコア／クラッド／保護層の構造を形成できる。
【００１７】
これらのコア／クラッド構造またはコア／クラッド／保護層構造のファイバは塩化ビニル樹脂等のジャケット材で被覆した光ファイバケーブルとして使用することもできる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例において使用される「部」及び「％」は全て重量部及び重量％である。
【００１９】
実施例１
容量２リットルのフラスコ中においてメチルアクリレート３４４ｇ（４ｍｏｌ）、純度７５％のパラホルムアルデヒド１６０ｇ（４ｍｏｌ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン６０ｇ（０．５３ｍｏｌ）、ｐ−メトキシフェノール６００ｍｇを、空気バブリングを行いながら室温で６時間反応させた。反応終了後、エーテルを加え、有機相を１Ｎ塩酸洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を留去し、白色固体を得た。この白色固体をヘキサンから再結晶することにより白色結晶のビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル）エーテルを２９０ｇ（収率６８％）得た。
【００２０】
溶媒としてトルエン４リットルを含むフラスコ中に、ビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル）エーテル２００ｇを入れ溶解させた。この溶液に開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）６００ｍｇを加え窒素置換しながら４０分撹拌した。その後、８０℃に加熱して重合を開始させ５時間重合を行った。
【００２１】
この反応液を大量のメタノール中に入れてポリマーを析出させ、濾過しメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の重合体１８０ｇ（収率９０％）を得た。この重合体のＴｇは１７０℃でありコア材として用いた。
【００２２】
クラッド材としてはα−フルオロアクリル酸トリフルオロエチル／αフルオロアクリル酸メチル＝８５／１５（モル比）の共重合体を用いた。
【００２３】
これらの重合体をそれぞれスクリュー型押出機に供給し、２層構造の同心円状複合ノズルから吐出させて、ファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。
【００２４】
このＰＯＦの光伝送損失は２２０ｄＢ／ｋｍ（測定法；５０ｍ−５ｍカットバック法、波長；６５０ｎｍ、入射ＮＡ ＝ ０．１）であった。このＰＯＦを１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失の増加は２０ｄＢ／ｋｍ以下であり良好な耐熱性を示した。
【００２５】
実施例２
容量２リットルのフラスコ中においてトリシクロデカニルアクリレート８２４ｇ（４ｍｏｌ）、純度７５％のパラホルムアルデヒド１６０ｇ（４ｍｏｌ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン６０ｇ（０．５３ｍｏｌ）、ｐ−メトキシフェノール６１６ｍｇ、ｔ−ブチルアルコール１２０ｇを、空気バブリングを行いながら８０℃で５日間反応させた。反応終了後、３リットルのメタノール中にこの反応溶液を注ぎ、３０分撹拌した。ついで、この混合溶液を−２０℃で一晩静置し，白色結晶のビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル）エーテル７１２ｇ（収率７９．２％）を得た。
【００２６】
溶媒としてトルエン２５００ｍｌを含む５Ｌフラスコ中に、ビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル）エーテル２５０ｇ、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）２５０ｇを入れ溶解させた。この溶液に開始剤としてパーテトラＡ（日本油脂（株）製：純度２０ｗｔ．％）３ｇを加え窒素置換しながら４０分撹拌した。その後、９５℃に加熱して重合を開始させ７時間重合を行った。
【００２７】
この反応液を大量のメタノール中に入れてポリマーを析出させ、濾過しメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の重合体４５５ｇ（収率９１％）を得た。この重合体のＴｇは１５０℃でありコア材として用いた。
【００２８】
その他の条件は実施例１と同様にしてファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。このＰＯＦの光伝送損失は２３０ｄＢ／ｋｍであり、１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失の増加は２５ｄＢ／ｋｍ以下であり良好な耐熱性を示した。
【００２９】
比較例１
コア材としてポリカーボネート樹脂（三菱瓦斯化学（株）製ユーピロン）を用い、その他の条件は実施例１と同様にしてファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。このＰＯＦの光伝送損失は８００ｄＢ／ｋｍであり、１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失は４０ｄＢ／ｋｍ増加した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のプラスチック光ファイバは光伝送損失が低く耐熱性が高いという優れた性能を有している。
【発明の属する技術分野】
本発明は光情報通信媒体等として利用可能なプラスチック光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下「ＰＯＦ」という）においては伝送損失が低く、かつ機械的特性や耐候性にも問題がないことからポリメタクリル酸メチルをコア材とするものが主流になっている。ポリメタクリル酸メチルをコアとする光ファイバの使用上限温度は耐候性に富む被覆などを施した場合でも、高々１０５℃程度であり、自動車、電車、飛行機等のような移動体中での通信や屋外での使用においては耐熱性が不足である。
【０００３】
ＰＯＦの耐熱性向上の方法としてＴｇの高いコア材を用いる方法がある。Ｔｇの高いコア材として、１）ポリマー単体で高いガラス転移点を持つポリカーボネートを用いたもの（特開昭６１−２６２７０６号公報）、２）多環オレフィン系モノマーを含むオレフィン系共重合体を用いたもの（特開昭６１−２１１３１５号公報）、３）メチルメタクリレート／芳香族マレイミド共重合体を用いたもの（特公平５−８２４０５号公報、特公平５−８２４０６号公報）、４）メチルメタクリレート／脂肪族マレイミド共重合体を用いたもの（特開昭６３−８０２０５号公報）、５）メチルメタクリレート／脂環式メタクリレート共重合体を用いたもの（特開昭６１−２６０２０５号公報）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記１）〜５）のものはポリメタクリル酸メチルをコア材とするＰＯＦと比較すると光伝送損失が遥かに大きい点が問題である。また１）および２）のものは高温下での経時変化が大きい点も問題である。
【０００５】
また、自動車などの移動体内での使用を考えた場合、限られた空間でケーブルをレイアウトする必要から、屈曲部分が多くなることが予想される。一般にファイバーを屈曲させることで伝送損失が増加するためファイバー自体の光伝送損失が大きいことは不利であり、前記１）〜５）のもののように伝送損失を極端に犠牲にして耐熱性を向上させる方法は好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、ポリメタクリル酸メチルに対する伝送損失の増加が僅かであって、耐熱性が著しく向上したＰＯＦを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨はコアが実質的に下記の一般式（１）で示される繰り返し単位を含む重合体で構成されたコア／クラッド構造のプラスチック光ファイバにある。
【０００８】
【化２】
但し、式中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜２５の炭化水素基または脂環式炭化水素基、置換炭化水素基を示し、ｎは正の整数を表す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の重合体の一般式（１）の繰り返し単位の含量は特に限定されないが、そのＰＯＦ材料としての特性から一般式（１）の繰り返し単位の含量が２０重量％以上であることが好ましく４０重量％以上であることがより好ましい。含量が少なすぎると耐熱性が不足する傾向にある。
【００１１】
またこの重合体の一般式（１）の繰り返し単位成分としては、耐熱性の点からＲ１はメチル基あるいは炭素数が６以上のものであることが好ましく、メチル、シクロヘキシル、トリシクロデカニル、アダマンチル基であることが特に好ましい。
【００１２】
さらにこの重合体の一般式（１）の繰り返し単位以外の成分としては、メチルメタクリレートやメチルアクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリルなどが例示されるが、透明性、伝送損失の点でメチルメタクリレートが最も好ましい。
【００１３】
クラッド材としてはコア材より小さい屈折率を有するものであれば特に限定されず、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ素化メタクリレート／メタクリル酸エステルの共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、α−フルオロメタクリレート系樹脂等、またはそれらの混合物を用いることできる。
【００１４】
クラッド層の厚みは薄すぎるとしみ出し光が無視できなくなりＰＯＦ全体の伝送損失を増大させるために１μｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明のコア／クラッド構造を有するＰＯＦは、コアとクラッドのポリマーをそれぞれ溶融し複合ノズルから押し出す複合紡糸法や、繊維状に賦形したコアポリマーにクラッドポリマーの溶液を塗布した後に溶剤を除去するコーティング法などにより製造することができる。
【００１６】
なお、耐熱性向上、耐湿性向上、耐化学薬品性向上などの目的でクラッド層の外周部に保護層を被覆することも可能である。保護層としてはテトラフルオロエチレン／フッ化ビニリデン共重合体等公知の重合体を使用でき、複合紡糸法等によってコア／クラッド／保護層の構造を形成できる。
【００１７】
これらのコア／クラッド構造またはコア／クラッド／保護層構造のファイバは塩化ビニル樹脂等のジャケット材で被覆した光ファイバケーブルとして使用することもできる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例において使用される「部」及び「％」は全て重量部及び重量％である。
【００１９】
実施例１
容量２リットルのフラスコ中においてメチルアクリレート３４４ｇ（４ｍｏｌ）、純度７５％のパラホルムアルデヒド１６０ｇ（４ｍｏｌ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン６０ｇ（０．５３ｍｏｌ）、ｐ−メトキシフェノール６００ｍｇを、空気バブリングを行いながら室温で６時間反応させた。反応終了後、エーテルを加え、有機相を１Ｎ塩酸洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を留去し、白色固体を得た。この白色固体をヘキサンから再結晶することにより白色結晶のビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル）エーテルを２９０ｇ（収率６８％）得た。
【００２０】
溶媒としてトルエン４リットルを含むフラスコ中に、ビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸メチル）エーテル２００ｇを入れ溶解させた。この溶液に開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）６００ｍｇを加え窒素置換しながら４０分撹拌した。その後、８０℃に加熱して重合を開始させ５時間重合を行った。
【００２１】
この反応液を大量のメタノール中に入れてポリマーを析出させ、濾過しメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の重合体１８０ｇ（収率９０％）を得た。この重合体のＴｇは１７０℃でありコア材として用いた。
【００２２】
クラッド材としてはα−フルオロアクリル酸トリフルオロエチル／αフルオロアクリル酸メチル＝８５／１５（モル比）の共重合体を用いた。
【００２３】
これらの重合体をそれぞれスクリュー型押出機に供給し、２層構造の同心円状複合ノズルから吐出させて、ファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。
【００２４】
このＰＯＦの光伝送損失は２２０ｄＢ／ｋｍ（測定法；５０ｍ−５ｍカットバック法、波長；６５０ｎｍ、入射ＮＡ ＝ ０．１）であった。このＰＯＦを１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失の増加は２０ｄＢ／ｋｍ以下であり良好な耐熱性を示した。
【００２５】
実施例２
容量２リットルのフラスコ中においてトリシクロデカニルアクリレート８２４ｇ（４ｍｏｌ）、純度７５％のパラホルムアルデヒド１６０ｇ（４ｍｏｌ）、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン６０ｇ（０．５３ｍｏｌ）、ｐ−メトキシフェノール６１６ｍｇ、ｔ−ブチルアルコール１２０ｇを、空気バブリングを行いながら８０℃で５日間反応させた。反応終了後、３リットルのメタノール中にこの反応溶液を注ぎ、３０分撹拌した。ついで、この混合溶液を−２０℃で一晩静置し，白色結晶のビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル）エーテル７１２ｇ（収率７９．２％）を得た。
【００２６】
溶媒としてトルエン２５００ｍｌを含む５Ｌフラスコ中に、ビス（α−ヒドロキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル）エーテル２５０ｇ、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）２５０ｇを入れ溶解させた。この溶液に開始剤としてパーテトラＡ（日本油脂（株）製：純度２０ｗｔ．％）３ｇを加え窒素置換しながら４０分撹拌した。その後、９５℃に加熱して重合を開始させ７時間重合を行った。
【００２７】
この反応液を大量のメタノール中に入れてポリマーを析出させ、濾過しメタノールで洗浄した。これを真空乾燥することにより粉末状の重合体４５５ｇ（収率９１％）を得た。この重合体のＴｇは１５０℃でありコア材として用いた。
【００２８】
その他の条件は実施例１と同様にしてファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。このＰＯＦの光伝送損失は２３０ｄＢ／ｋｍであり、１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失の増加は２５ｄＢ／ｋｍ以下であり良好な耐熱性を示した。
【００２９】
比較例１
コア材としてポリカーボネート樹脂（三菱瓦斯化学（株）製ユーピロン）を用い、その他の条件は実施例１と同様にしてファイバ直径；１０００μｍ、コア直径；９８０μｍのコア／クラッド構造のＰＯＦを製造した。このＰＯＦの光伝送損失は８００ｄＢ／ｋｍであり、１２５℃で１０００時間処理したところ光伝送損失は４０ｄＢ／ｋｍ増加した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のプラスチック光ファイバは光伝送損失が低く耐熱性が高いという優れた性能を有している。
Claims (1)
- コアが実質的に下記の一般式（１）で示される繰り返し単位を含む重合体で構成されたコア／クラッド構造のプラスチック光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11256397A JP3559423B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | プラスチック光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11256397A JP3559423B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | プラスチック光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300950A JPH10300950A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3559423B2 true JP3559423B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=14589821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11256397A Expired - Fee Related JP3559423B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | プラスチック光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3559423B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001114850A (ja) * | 1999-10-15 | 2001-04-24 | Toagosei Co Ltd | 多官能アクリレート誘導体及びその硬化物 |
| TWI397538B (zh) * | 2008-12-31 | 2013-06-01 | Ind Tech Res Inst | 高耐熱性壓克力共聚合物及其製備方法 |
| CN114737274A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-12 | 丁智俊 | 一种低光损耗的光导纤维及其制备方法 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11256397A patent/JP3559423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10300950A (ja) | 1998-11-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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