JP4061774B2

JP4061774B2 - 光ファイバ用コネクタフェルール

Info

Publication number: JP4061774B2
Application number: JP11699099A
Authority: JP
Inventors: 福男菅野; 崇佐藤
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP2000304969A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ用コネクタフェルールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ相互を低損失で接続するために、光ファイバコア相互の軸心を高精度に一致させる必要がある。光ファイバの接続には、単心用コネクタフェルールと多心用コネクタフェルールが用いられている。図１は単心用コネクタフェルールを用いた光ファイバの接続の概略図である。単心用コネクタフェルール３、４を用い光ファイバ１、２をファイバ穴６を通して接続する例を示す。フェルール３、４はスリーブ５にはめあわせて用いられる。また、図２はフェルールの断面図であり、寸法の１例を示す（単位はｍｍである）。長さＬ１は１８、Ｌ２は１１．７５、Ｌ３は９．９５、Ｌ４は０．５であり、直径Ｄ１は２．４９９、Ｄ２は０．１２６、Ｄ３は２．０である。
【０００３】
単心用コネクタフェルールは、スリーブ５にはめあわせるため、フェルール外部の真円度、円筒度が高精度であることが要求される。また、接続時に光ファイバ１及び２の軸線を合わせるため、フェルール先端部のファイバ穴６の真円度が高精度で、ファイバ穴の傾きが小さいことが要求される。
多心用コネクタフェルールの中には、ガイドピンを用いて接続されるものもあり、ガイドピン穴を高精度に成形する必要がある。
【０００４】
この要求に対して、寸法安定性に優れたセラミックスや熱硬化性エポキシ樹脂がコネクタフェルール材として用いられている。しかし、セラミックス系材料で形成する場合、成形後に焼成するなどの手間がかかり、コスト高となる。また、熱硬化性エポキシ樹脂で成形する場合、成形サイクルタイムが長く、また、バリの発生により、一成形毎に金型の掃除が必要であり、大量生産には限度があった。
【０００５】
一方、ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳという）は、耐熱性、耐溶剤性、電気特性、機械的強度、寸法安定性、難燃性等に優れ、電気・電子機器部品や自動車部品、化学機器部品、その他の機能部品などに用いられている。これらの大部分の用途において、射出成形法によって成形された部品が用いられている。しかし、要求される特性は細分化され、例えば従来金属を切削加工などで加工していた部品のうちには特に高い寸法精度が要求されるものがあるが、ＰＰＳによる代替が困難であった。
【０００６】
その理由は、ＰＰＳは重合度が低いためガラス繊維、炭素繊維などの繊維補強剤や無機充填剤などと複合化してエンジニアリングプラスチックとして通用する特性を有するが、射出成形した場合に繊維補強材の配向方向によって成形品の寸法が異なる現象が生じ所定の寸法精度を得がたいためである。
【０００７】
また、配向方向性の問題が生じない無機充填材、例えばガラスビース、酸化亜鉛、炭酸カルシウムなどをＰＰＳに配合した場合、射出成形時の充填材の配向の問題は解消されるが、成形ショット間のバラツキが大きく、要求される寸法精度を満足させえない。
【０００８】
例えば、立体形状を有する成形品の高い寸法精度を得るため、ＰＰＳと特定のシラン処理されたシリカ粉末を含む組成物を光ファイバ用コネクタフェルールに成形する提案（特開平６−２９９０７２）があるが、高度な寸法精度を達成するには不十分である。
【０００９】
光ファイバ用コネクタフェルール以外の用途において、特定量のＰＰＳ、フッ素樹脂、球状充填材、繊維充填材を有する組成物によりシリンダピストンをインサート成形して油中寸法安定性、耐摩耗性が向上した成形品を得る提案（特開平３−７４６８１）、ＰＰＳ、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶｄＦという）、及びテトラフルオロエチレン（以下、ＴＦＥという）の単独重合体又は共重合体を有する組成物から成形品を得る提案（特開平５−２９５２０）、ＰＰＳと融点が３２０℃以下のフッ素樹脂とアミノアルコキシシランとを含む組成物において、ＰＰＳとフッ素樹脂の相互の分散性を改善し、その成形品の機械的強度を改善する提案（特開平８−５３５９２）もあるが、高い寸法精度の成形品が得られることについては記載されてない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高度な寸法精度を有し、かつ射出成形方法で安価に製造できる光ファイバ用コネクタフェルールを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討した結果、ＰＰＳよりも高い凝固温度を有するフッ素樹脂の特定量をＰＰＳ、充填剤とともに配合された樹脂組成物からなる光ファイバ用コネクタフェルールは、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、下記（ａ）と下記（ｂ）とを、（ａ）と（ｂ）との合量中に（ａ）５０〜９９．５重量％、（ｂ）０．５〜５０重量％の割合で含有し、さらに下記（ｃ）を合量で、（ａ）と（ｂ）との合量１００重量部に対して１０〜２５０重量部の割合で含有する樹脂組成物からなる光ファイバ用コネクタフェルールを提供する。
（ａ）ＰＰＳ、
（ｂ）３３０℃窒素雰囲気下で溶融後１０℃／分の冷却速度で冷却した場合の凝固温度（Ｔ_mc）が２３７℃以上であるフッ素樹脂、
（ｃ）有機強化材、無機強化材及び充填材からなる群から選ばれる１種以上。
【００１２】
本発明で用いられるＰＰＳ（ａ）は、実質的に式１で表される構造の繰り返し単位からなる単独重合体、又はこの繰り返し単位を７０モル％以上、好ましくは９０モル％以上含むランダム共重合体又はブロック共重合体である。この繰り返し単位が７０モル％未満では本発明の目的を達するコネクタフェルールは得にくい。
【００１３】
【化１】

【００１４】
式１で表される構造の繰り返し単位以外の共重合単位は、ＰＰＳ（ａ）中に３０モル％未満、好ましくは１０モル％未満の割合で存在し、重合体の結晶化度を低下させない範囲で下記の構造で表されるアリーレンスルフィド構造の単位を含有してもよい。
【００１５】
【化２】

【００１６】
Ｒはアルキル基、ニトロ基、フェニル基、アルコキシ基、カルボン酸基、又はカルボン酸金属塩基を示す。
【００１７】
ＰＰＳ（ａ）は、公知の種々の重合方法により得られる。例えば、式１で表される構造の繰り返し単位からなる単独重合体は、硫化ナトリウムとｐ−ジクロロベンゼンをＮ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒やスルホランなどのスルホン系溶媒中で反応させる方法が好適である。この際に重合度を調節するために酢酸ナトリウム、酢酸リチウムなどのアルカリ金属カルボン酸塩を添加することは好ましい。
【００１８】
ＰＰＳ（ａ）は重合終了後に洗浄したものを使用できるが、さらに、例えば塩酸、酢酸などの酸を含む水溶液又は水−有機溶剤混合液で処理したものや、塩化アンモニウムなどの塩溶液で処理したものでも使用できる。ＰＰＳ（ａ）のメルトインデックスは、シリンダ温度３００℃、５ｋｇ荷重、オリフィスの径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で測定し、好ましくは０．１〜５００、特に好ましくは１〜３００である。メルトインデックスが０．１未満では射出成形時の流動性が劣り、５００超では成形品の機械的強度が低く、工業部品に適さない。
【００１９】
フッ素樹脂（ｂ）は、３３０℃窒素雰囲気下で溶融後１０℃／分の冷却速度で冷却した場合の凝固温度（Ｔ_mc）が２３７℃以上であるフッ素樹脂である。
具体的には、ＴＦＥ／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（以下、ＰＦＡという）、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、ＦＥＰという）が挙げられる。
【００２０】
ＰＦＡは、アルキル基の炭素数が１〜６であるペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）（以下、ＰＡＶＥという）に基づく重合単位が１〜５モル％であるものが好ましく、市販されている。ＰＡＶＥとして、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）が好ましく、特にペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）が好ましい。ＰＦＡはこれらの２種以上に基づく重合単位を含んでいてもよい。
ＦＥＰは、ヘキサフルオロプロピレン（以下、ＨＦＰという）に基づく重合単位が１〜２０モル％であるものが好ましく、市販されている。
【００２１】
また、ＰＦＡ、ＦＥＰ以外のフッ素樹脂（ｂ）として、ＰＡＶＥ／ＨＦＰ／ＴＦＥ共重合体、ＰＡＶＥとＨＦＰ以外の重合成分／（ＰＡＶＥ及び／又はＨＦＰ）／ＴＦＥ共重合体などを用いてもよい。これらの共重合体中のＰＡＶＥに基づく重合単位が５モル％以下、ＨＦＰに基づく重合単位が２０モル％以下であり、ＰＡＶＥとＨＦＰに基づく重合単位の合計が１〜２０モル％のものが好適である。具体的には、例えば、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）に基づく重合単位を０．５モル％、ＨＦＰに基づく重合単位を７．０モル％含む共重合体が用いられる。
【００２２】
フッ素樹脂（ｂ）のメルトインデックスは特に限定されないが、３３０℃、５ｋｇ荷重、オリフィスの径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で測定し０．１以上のものが容易に分散するため好ましい。
なお、これらのフッ素樹脂（ｂ）は懸濁重合、乳化重合、溶液重合などの従来公知の各種重合方法により製造できる。
【００２３】
本発明における樹脂組成物は、ＰＰＳ（ａ）とフッ素樹脂（ｂ）とを（ａ）と（ｂ）との合量中に（ａ）５０〜９９．５重量％、（ｂ）０．５〜５０重量％の割合で含有する。特に、（ａ）７０〜９５重量％、（ｂ）５〜３０重量％が好ましい。ＰＰＳ（ａ）が５０重量％未満では、フッ素樹脂（ｂ）が明確に島を形成できなくなり、９９．５重量％超ではフッ樹脂（ｂ）の量が少なくなり、本発明の成形品が得られにくい。樹脂組成物のマトリックスにおいて海の部分がＰＰＳ（ａ）であり、島の部分がフッ素樹脂（ｂ）で形成することが好ましい。
【００２４】
高い寸法精度を有する成形品は、ＰＰＳ（ａ）が凝固する前にフッ素樹脂が凝固する場合に得られやすい。この成形品が得られる機構について、以下の（１）、（２）のように推測される。
【００２５】
（１）ＰＰＳ（ａ）にフッ素樹脂（ｂ）を配合したことにより溶融した組成物が金型のゲート通過時に射出圧力の圧力損失が低減する。この理由として、フッ素樹脂（ｂ）が内部潤滑材として作用するためと考えられる。その結果金型内の溶融した組成物に射出圧力が有効に伝わる。
（２）ゲートシールする前、すなわち保圧力が金型内の組成物に有効に作用する状態で、フッ素樹脂（ｂ）が固化し、ゲートシールした後にＰＰＳ（ａ）が固化する。この２段階の固化工程を経て、ゲートシールした後の体積収縮量が低減する。以上の作用により、金型転写性及び成形ショット間のバラツキが抑制され、高い寸法精度を有する成形品が得られる。
【００２６】
（ｃ）成分の具体例として、熱硬化性樹脂粉末の有機充填材、フェライト、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、黒鉛、酸化チタン、酸化亜鉛、炭素質球、カーボンブラックなどの無機充填材が挙げられ、特にカオリンが好ましい。
また、ガラス繊維、カーボン繊維や、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウムなどウィスカの無機強化材、ポリイミド繊維などの有機強化材が挙げられる。
【００２７】
これらの（ｃ）成分はそのまま用いてもよいが、配合前にシランカップリング剤などで表面処理したものを用いることが好ましい。その他必要に応じて滑剤、安定剤、顔料なども添加してもよい。
【００２８】
（ｃ）成分は、（ａ）と（ｂ）との合量１００重量部に対して１０〜２５０重量部の割合で含有することが必要である。１０重量部未満の場合、目的の寸法精度が得られにくく、また２５０重量部超では流動性が劣り、射出成形が困難となる。
【００２９】
本発明における樹脂組成物の調整は、多数の計量フィーダを使って押出機のホッパに投入するか、又はタンブラやＶミキサ、ヘンシェルミキサなどで予備混合のうえ、同方向又は異方向の二軸押出混練機でニーディング機能付きのスクリューを選択し、溶融混練してペレット化する方法が用いられる。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例（例１、２、８、９）、比較例（例３〜７、１０〜１３）を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００３１】
［凝固温度の測定］
熱分析システムＳＳＣ５２００（セイコー電子工業社製）を用い、試料を３３０℃窒素雰囲気下で溶融した後、１０℃／分で降温して測定した。
【００３２】
［使用原材料］
ＰＰＳ；東レ製、Ｍ−２１００（凝固温度２３７℃）、
ＰＴＦＥ；旭硝子製、フルオンＰＴＦＥＬ−１５０Ｊ（凝固温度なし）、
ＰＦＡ；旭硝子製、アフロンＰＦＡＰ−６１（凝固温度２７１℃）、
ＦＥＰ；旭硝子製、アフロンＦＥＰ（凝固温度２４１℃）、
ＥＴＦＥ；旭硝子製、アフロンＣＯＰＣ８８ＡＸ（凝固温度２３０℃）、
低融点ＥＴＦＥ（以下、ＬＭ−ＥＴＦＥという）；旭硝子製、アフロンＬＭ７４０（凝固温度２０６℃）、
ＰＶｄＦ；ダイキン製、ネオフロンＶＰ８００（凝固温度１５０℃）、
ホウ酸アルミニウムウィスカ；四国化成工業製、ＹＳ−１、
カオリン；土屋カオリン製、ＳＰ−３３（アミノシラン１％処理品）。
【００３３】
［例１〜６］
２カ所のニーディング部を有するスクリューがセットされた同方向二軸押出混練機の第一フィーダのホッパにＰＰＳと充填材を、第二フィーダのホッパにフッ素樹脂を表１に示す重量比で投入し、シリンダ温度３２０℃、スクリュー回転数１００ｒｐｍとし、ベントから真空ポンプで吸引しながら原材料を混練し、吐出されたストランドを徐冷後ペレタイザで３ｍｍ長さに切断して組成物を作成した。
【００３４】
電動タイプの型締め３０トンの成形機のシリンダ温度を３３０℃に設定した。カートリッジヒータで１７０℃に加温した金型に、表１に示す樹脂組成物を射出速度５０ｍｍ／秒、保圧１２５０ｋｇ／ｃｍ²で３秒の条件で射出成形して単心用コネクタフェルールの成形品を得た。図３は金型への組成物注入の概略図であり、ディスクゲート７、サブランナー８、ランナー９及び成形品６の配置を示す。溶融樹脂組成物はディスクゲート７を介して成形品部に注入される。
【００３５】
図１に示す測定個所Ｍの部位についてレーザースキャンマイクロメータ（ミツトヨ製）で、１ｍｍ間隔で外径を測定した。その測定値の最大値と最小値の差（単位；μｍ）（以下、Ａ寸法差という）を表１に示す。次に同測定個所について、ＪＩＳＢ０６２１に規定されている円筒度（単位；ミクロン）を円筒度測定機（東京精密社製、ロンコム４６Ａ）によって測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
［例７〜１２］
表２に示す重量比で、例１〜６で用いた混練機の第一フィーダのホッパにＰＰＳと充填材を、第二フィーダのホッパにフッ素樹脂を投入し、例１〜６と同様に混練し組成物を作成し、その後成形して成形品を得た。その成形品について測定した結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ用コネクタフェルールは、現在主に使用されているセラミックス系の寸法精度を有し、かつ射出成形法で安価に大量生産ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単心用コネクタフェルールを用いた光ファイバの接続の概略図
【図２】単心用コネクタフェルールの断面図
【図３】金型への組成物注入の概略図
【符号の説明】
１、２：光ファイバ
３、４：単心用コネクタフェルール
５：スリーブ
６：ファイバ穴
７：成形品
８：ディスクゲート
９：サブランナー
１０：ランナー

Claims

下記（ａ）と下記（ｂ）とを、（ａ）と（ｂ）との合量中に（ａ）５０〜９９．５重量％、（ｂ）０．５〜５０重量％の割合で含有し、さらに下記（ｃ）を合量で、（ａ）と（ｂ）との合量１００重量部に対して１０〜２５０重量部の割合で含有する樹脂組成物からなる光ファイバ用コネクタフェルール。
（ａ）ポリフェニレンスルフィド。
（ｂ）３３０℃窒素雰囲気下で溶融後１０℃／分の冷却速度で冷却した場合の凝固温度（Ｔ_mc）が２３７℃以上であるフッ素樹脂。
（ｃ）有機強化材、無機強化材及び充填材からなる群から選ばれる１種以上。
フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体又は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である請求項１記載の光ファイバ用コネクタフェルール。
下記（ａ）と下記（ｂ¹）とを、（ａ）と（ｂ¹）との合量中に（ａ）７０〜９５重量％、（ｂ¹）５〜３０重量％の割合で含有し、さらに、下記（ｃ）を合量で、（ａ）と（ｂ¹）との合量１００重量部に対して１０〜２５０重量部の割合で含有する樹脂組成物からなる光ファイバ用コネクタフェルール。
（ａ）ポリフェニレンスルフィド。
（ｂ¹ ）テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体又は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。
（ｃ）有機強化材、無機強化材及び充填材からなる群から選ばれる１種以上。
（ｃ）がカオリンである請求項１、２又は３記載の光ファイバ用コネクタフェルール。