JP3808587B2

JP3808587B2 - プラスチック光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP3808587B2
Application number: JP13952797A
Authority: JP
Inventors: 真一豊島; 肇宗國
Original assignee: Asahi Kasei EMD Corp
Current assignee: Asahi Kasei EMD Corp
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JPH10332995A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や航空機、船舶などの移動体や、ファクトリーオートメーション、オフィス機器、マルチメディアなどの短距離光通信に用いられるプラスチック光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバケーブルは可撓性に富み、且つ、大口径で端面処理や接続が容易であることから、短距離の信号伝送への用途が急速に広がっている。こうした用途の拡大と共に、プラスチック光ファイバケーブルを黒以外に着色した提案がなされ、また、特開平５−２２４４５７号公報には、プラスチック光ファイバ裸線に、含フッ素ポリオレフィン樹脂を１０〜３００μｍの厚さに被覆し、さらにその上にポリアミド樹脂を被覆した難燃プラスチック光ファイバケーブルが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最外層にポリアミド樹脂を被覆したケーブルは、難燃性には富むものの、高温のバッテリ液に溶解腐食されるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題を解決し、耐熱性や難燃性、耐油性などと同時に、バッテリ液、即ち硫酸に対する耐性をも有した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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一は、ポリメチルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層とからなるプラスチック光ファイバ裸線の外側に、ナイロン１１またはナイロン１２から選択される少なくとも一方のポリアミド樹脂からなる内被覆層と、該内被覆層に直接接するビニリデンフロライド構造単位を７０重量％以上含むビニリデンフロライド系樹脂からなる外被覆層とを形成してなるプラスチック光ファイバケーブルである。
【０００６】
また本発明の第二は、ポリメチルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層と、該鞘層の外側に設けた保護層とからなるプラスチック光ファイバ素線の外側に、ナイロン１１またはナイロン１２から選択される少なくとも一方のポリアミド樹脂からなる内被覆層と、該内被覆層に直接接するビニリデンフロライド構造単位を７０重量％以上含むビニリデンフロライド系樹脂からなる外被覆層とを形成してなるプラスチック光ファイバケーブルである。
【０００７】
即ち、本発明は、上記したプラスチック光ファイバ裸線或いは素線の外側に、ポリアミド樹脂とビニリデンフロライド系樹脂からなる２層構造の被覆層を形成することに特徴を有する。これにより、本発明のプラスチック光ファイバケーブルは、高い耐熱性と耐油性、難燃性を有する上に、耐硫酸性にも優れているものである。
【０００８】
本発明において、上記素線を構成する保護層としては、ビニリデンフロライド系樹脂が好ましく用いられる。また、望ましくは、上記芯の直径を９００〜１０５０μｍ、内被覆層の厚さを３００〜６２５μｍ、外被覆層の厚さを５０〜２７５μｍに形成するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断面模式図を示す。図中（ａ）は本発明第１の、（ｂ）は本発明第２のケーブルであり、１は芯、２は鞘層、３は保護層、４は裸線、５は素線、６は内被覆層、７は外被覆層、８は被覆層である。
【００１０】
即ち、本発明に用いる裸線４は芯１と鞘層２からなり、素線５は芯１と鞘層２と保護層３からなる。また、該裸線４又は素線５の外側に設ける被覆層８は内被覆層６と外被覆層７の２層構造となっている。
【００１１】
本発明において、芯１はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系樹脂からなる。該ＰＭＭＡ系樹脂は、モノマー成分としてメタクリル酸メチルを８０重量％以上含有する透明重合体であり、メタクリル酸メチルの単独重合体の他に、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイミドなどの一成分以上とメタクリル酸メチルとの共重合体を用いることができる。本発明で用いるＰＭＭＡ系樹脂としては、メルトフローインデックスが、２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で、０．１〜４５ｇ／１０分の範囲のものを好ましく使用することができる。
【００１２】
本発明において、鞘層２は芯１に用いたＰＭＭＡ系樹脂よりも屈折率が低い透明フッ素樹脂で形成される。具体的には、フルオロアルキルメタクリレートやフルオロアルキルアクリレート或いはα位がフッ素に置換されたαフロロ−フルオロアルキルアクリレートのいずれか１成分以上からなる重合体や、ビニリデンフロライド系の透明樹脂、例えばビニリデンフロライドとヘキサフロロアセトンの共重合体、或いはこれら２元成分にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロエチレンを加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプロペンとの共重合体、或いはこれら２元成分にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロエチレンを加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンの２元共重合体、ビニリデンフロライドとトリフロロエチレンの２元共重合体などが挙げられる。
【００１３】
上記の他に、上記ビニリデンフロライド系樹脂とＰＭＭＡやポリエチルメタクリレートなどの混合物が用いられ、これらの素材のメルトフローインデックスが前記条件下で１〜２００ｇ／１０分程度のものが好ましく使用される。
【００１４】
本発明において保護層３を構成する樹脂素材は特に限定されないが、好ましくはビニリデンフロライド系樹脂を用いる。ビニリデンフロライド系樹脂で保護層３を形成すると、プラスチック光ファイバ裸線４の耐熱性を向上し、被覆層８を形成する際の高温のポリアミド樹脂被覆による熱的な損傷を防止し、機械的強度や耐薬品性の向上を図ることができる。
【００１５】
ここで、上記ビニリデンフロライド系樹脂は、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％以上含有する樹脂であり、具体的には、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などの他に、従来プラスチック光ファイバの鞘材として使用されている前述したビニリデンフロライド系樹脂で、例えばフッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフロロプロペンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンとの共重合体などである。ビニリデンフロライド構造単位が５０重量％以上の樹脂は、前述したようなフッ素樹脂からなる鞘層を有する裸線４の鞘層２によく接着して一体化し、ワイヤーストリッパーなどでは剥れたり、ずれたりしないのが特徴であり、コネクターへの固定も該保護層を固定すれば剥れることはない。
【００１６】
本発明において用いられるプラスチック光ファイバ裸線４及び素線５の直径としては、１０００μｍ程度を対象としており、好ましくは、９５０〜１１００μｍである。各構成部材の好ましい直径及び厚さは、芯１の直径が９００〜１０５０μｍ、鞘層２の厚さが３〜３０μｍ、保護層３の厚さが３〜３０μｍである。また、本発明の被覆層８の好ましい厚さは５００〜６７５μｍであり、プラスチック光ファイバケーブルの直径は２１００〜２３００μｍが好ましい。
【００１７】
本発明は、上記裸線４又は素線５に先ずポリアミド樹脂を被覆し、さらにその外側にビニリデンフロライド系樹脂を被覆することによって耐薬品性を付与する。具体的には、自動車の中で使用されている化学薬品類、例えば、機械油、ガソリン、軽油、エンジンオイル、不凍液、アルコールなどの他に、バッテリに使用されている硫酸などに対する耐性である。
【００１８】
本発明において内被覆層６に用いられるポリアミド樹脂としては、ナイロン１１、ナイロン１２が、成形温度を比較的低くできること、また、吸湿性が低いことや機械特性、耐薬品性に優れていることなどから好ましく用いられる。
【００１９】
ポリアミド樹脂で被覆したプラスチック光ファイバケーブルは、上記した自動車で使用している化学薬品の中で、硫酸以外の液体に対しては耐性があり、これら液体による腐食を防止して、プラスチック光ファイバの伝送損失の増加を抑えることができる。しかしながら、ポリアミド樹脂は耐硫酸性に劣るため、高温のバッテリ液に触れると溶解してしまい、被覆層としての形状を保つことができず、結果としてプラスチック光ファイバの伝送損失も増加する。このようなバッテリ液による腐食を防止する素材としては、ポリプロピレンなどの樹脂を使用することもあるが、それだけでは、他の薬品類に対する耐性が不足し、不十分である。
【００２０】
本発明においては、ポリアミド樹脂で被覆した上にさらに、ビニリデンフロライド系樹脂で被覆することにより、上記問題を解決したのである。ポリアミド樹脂からなる内被覆層６の上にビニリデンフロライド系樹脂を被覆すると、両層は非常によく密着し、高温と低温の熱衝撃に対してもほとんどずれを生じない。また、ビニリデンフロライド系樹脂は耐硫酸性に優れているため、内被覆層６のポリアミド樹脂の耐薬品性と相俟って、被覆層８において前記した自動車で使用される化学薬品による腐食をほぼ防止することができる。
【００２１】
本発明において外被覆層７に用いられるビニリデンフロライド系樹脂は、ビニリデンフロライド構造単位を７０重量％含有する樹脂であり、具体的には、ビニリデンフロライド単独重合体、或いは、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプロペン共重合体、ビニリデンフロライドとクロロトリフロロエチレン共重合体、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレン共重合体、ビニリデンフロライドとトリフロロエチレン共重合体、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプロペンとテトラフロロエチレン共重合体、ビニリデンフロライドとクロロトリフロロエチレンのランダム共重合体にビニリデンフロライドをグラフト重合した共重合体、さらにはこれらの混合樹脂などである。
【００２２】
本発明において、好ましくは、内被覆層８の厚さは３００〜６２５μｍ、外被覆層の厚さを５０〜２７５μｍに形成する。この範囲の厚さで被覆層８を形成することにより、前記化学薬品類に対する耐性が付与でき、且つ、難燃性も得られる。外被覆層７が５０μｍ未満の場合には、該外被覆層７が機械的に破損する恐れが有るが、５０μｍ以上あれば、バッテリ液の硫酸に耐えることができ、且つ、内被覆層６のポリアミド樹脂の難燃性では芯１のＰＭＭＡ系樹脂の燃焼性を抑え切れない場合でも、外被覆層７により確実な難燃性を確保することができる。尚、ここで難燃性を有するとは、ＵＬ規格１５８１のＶＷ−１フレーム試験に合格する程度の難燃性を備えたことを言う。また、外被覆層７は、２７５μｍを超えても効果は変わらず、高価なビニリデンフロライド系樹脂を必要以上に使用することになり経済的でない。
【００２３】
本発明においては、内被覆層６を黒色に着色し、外被覆層７を所望の色に着色することにより、光遮蔽能と識別性を付与することができる。
【００２４】
［実施例１］
芯樹脂としてＰＭＭＡ、鞘樹脂としてフルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体を使用した、芯径９８０μｍ、鞘径１０００μｍのプラスチック光ファイバ裸線（商品名：ルミナスＴＢ−１０００，旭化成工業社製）に、内被覆層樹脂として０．５％のｍ−クレゾール溶液を２５℃でオストワルド粘度計で測定した相対粘度が１．６のナイロン１２にカーボンブラックを０．５重量％混練した組成物を、クロスヘッドダイで樹脂温度２１０℃で厚さ４５０μｍになるように被覆し、外径１９００μｍの中間ケーブルを得た。
【００２５】
さらに、上記中間ケーブルをクロスヘッドダイに導入し、メルトフローインデックスが２３０℃、５Ｋｇ荷重で１２ｇ／１０分の、ビニリデンフロライド９０重量％とヘキサフロロプロペン１０重量％からなる共重合体にオレンジ色の着色を施した組成物を、樹脂温度２３０℃で厚さ１５０μｍになるように被覆し、外径が２２００μｍの鮮やかなオレンジ色のプラスチック光ファイバケーブルを得た。
【００２６】
上記ケーブルについて、５０ｍと２ｍのカットバック法による伝送損失を測定したところ、６５０ｎｍの単色光で、入射ＮＡ０．１５で測定した値は１３８ｄＢ／ｋｍと優れた値を示した。
【００２７】
次に、本実施例のケーブルを４０℃にて３８％硫酸、軽油及びガソリンに５００時間浸漬したが、その前後で伝送損失に変化はなく、ケーブルの腐食も認められなかった。
【００２８】
また、本実施例のケーブルを１００℃で１０００時間の耐熱テストに供したが、伝送損失は１３８ｄＢ／ｋｍのまま変化しなかった。
【００２９】
さらに、本実施例のケーブルの難燃性試験をＵＬ規格１５８１のＶＷ−１フレーム試験に準じて行なったが、１０サンプルの試験で全て合格した。
【００３０】
［実施例２］
芯樹脂としてＰＭＭＡ系樹脂、鞘樹脂として実施例１と同じフルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体を用い、保護層樹脂としてビニリデンフロライド７１．９重量％とテトラフロロエチレン２８．１重量％との共重合体を用いた。これらの樹脂のメルトフローインデックスは、２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で測定して、１．５ｇ／１０分、４０ｇ／１０分、３７ｇ／１０分であった。これらの樹脂を３層を同時に複合紡糸するダイで２５０℃で紡糸した。得られたファイバを２．０倍に延伸し、熱処理して、素線直径１０００μｍ、鞘外径９７０μｍ、芯径９５０μｍの素線を得た。
【００３１】
次いで、上記素線に、内被覆層樹脂として０．５％のｍ−クレゾール溶液を２５℃でオストワルド粘度計で測定した相対粘度が１．９のナイロン１２にカーボンブラックを０．５重量％混練した組成物を、クロスヘッドダイで樹脂温度２２０℃で厚さ４５０μｍになるように被覆し、外径１９００μｍの中間ケーブルを得た。
【００３２】
さらに、上記中間ケーブルをクロスヘッドダイに導入し、メルトフローインデクッスが２３０℃、５Ｋｇ荷重で６ｇ／１０分のビニリデンフロライド９５重量％とヘキサフロロプロペン５重量％からなる共重合体にオレンジ色の着色を施した組成物を樹脂温度２３０℃で厚さ１５０μｍになるように被覆し、外径が２２００μｍの鮮やかなオレンジ色のプラスチック光ファイバケーブルを得た。
【００３３】
上記ケーブルについて、５０ｍと２ｍのカットバック法による伝送損失を測定したところ、６５０ｎｍの単色光で、入射ＮＡ０．１５で測定した値は１３４ｄＢ／ｋｍと優れた値を示した。
【００３４】
次に、本実施例のケーブルを４０℃にて３８％硫酸、軽油及びガソリンに５００時間浸漬したが、その前後で伝送損失に変化はなく、ケーブルの腐食も認められなかった。
【００３５】
また、本実施例のケーブルを１００℃で１０００時間の耐熱テストに供したが、伝送損失は１３４ｄＢ／ｋｍのまま変化しなかった。
【００３６】
さらに、本実施例のケーブルの難燃性試験をＵＬ規格１５８１のＶＷ−１フレーム試験に準じて行なったが、１０サンプルの試験で全て合格した。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、耐硫酸性、耐油性、耐熱性、難燃性に優れ、高温で各種薬品類に接触する移動体内においても問題なく使用することができる多機能プラスチック光ファイバケーブルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断面模式図である。
【符号の説明】
１芯
２鞘層
３保護層
４プラスチック光ファイバ裸線
５プラスチック光ファイバ素線
６内被覆層
７外被覆層
８被覆層

Claims

ポリメチルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層とからなるプラスチック光ファイバ裸線の外側に、ナイロン１１またはナイロン１２から選択される少なくとも一方のポリアミド樹脂からなる内被覆層と、該内被覆層に直接接するビニリデンフロライド構造単位を７０重量％以上含むビニリデンフロライド系樹脂からなる外被覆層とを形成してなるプラスチック光ファイバケーブル。
上記芯の直径が９００〜１０５０μｍであり、内被覆層の厚さが３００〜６２５μｍであり、外被覆層の厚さが５０〜２７５μｍである請求項１記載の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樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層と、該鞘層の外側に設けた保護層とからなるプラスチック光ファイバ素線の外側に、ナイロン１１またはナイロン１２から選択される少なくとも一方のポリアミド樹脂からなる内被覆層と、該内被覆層に直接接するビニリデンフロライド構造単位を７０重量％以上含むビニリデンフロライド系樹脂からなる外被覆層とを形成してなるプラスチック光ファイバケーブル。
上記芯の直径が９００〜１０５０μｍであり、内被覆層の厚さが３００〜６２５μｍであり、外被覆層の厚さが５０〜２７５μｍである請求項３記載のプラスチック光ファイバケーブル。
上記保護層が、ビニリデンフロライド系樹脂からなる請求項３または４に記載のプラスチック光ファイバケーブル。