JP4646295B2 - マルチコアプラスチック光ファイバ、及びマルチコアプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、家庭内ホームネットワーク、および自動車や航空機、鉄道などの移動媒体中での光情報通信などに用いられる、耐曲げ光量損失特性、耐湿熱性、および耐屈曲性に優れたマルチコアプラスチック光ファイバ、およびマルチコアプラスチック光ファイバケーブルに関する。

ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）をコア材とするプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと略す。）は、安価で、軽量、かつ大口径であり、端面加工や取り扱いが容易である等の長所を有するため、例えばライティングやセンサー等の分野や、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用途の配線などの分野で実用化されている。

具体的には、屋内あるいは自動車内における短・中距離用高速通信媒体用途、食品分野あるいは半導体分野で使われる異物検出機のようなセンサー用途、またはロボットや自動組み立て装置のようなＦＡ機器配線用途における光通信媒体用途などを挙げることができる。

しかし、上記の用途分野では、ＰＯＦは狭い空間に屈曲した状態で敷設されることが多く、特にコア-クラッド単芯構造からなるステップインデックス型ＰＯＦ（以下、適宜「ＳＩ−ＰＯＦ」と略する）を用いた場合にはＰＯＦ屈曲時の伝送損失が増大するという問題があり、その利用が限られていた。

上記の問題を解決すべく、コア材またはコア材とクラッド材からなる非常に径の小さい多数の島部を、クラッド材あるいは保護材からなる海部で取り囲むことによって形成されたマルチコアＰＯＦ（以下、適宜「ＭＣ−ＰＯＦ」と略する）が近年考案されており、従来のＳＩ−ＰＯＦと比べて、耐曲げ光量損失特性が大幅に改善されるために、実用化もなされるようになった。

このようなＭＣ−ＰＯＦでは、ＳＩ−ＰＯＦに比べてコア径が小さく、透過光がコア-クラッド界面で反射する回数が増加するため、クラッド材の透明性や、コア-クラッド界面の密着性、構造不整等の状態が、ＳＩ−ＰＯＦの場合と比べてＰＯＦの光伝送特性に顕著に影響を与えるため、クラッドとして機能する材料の選定が非常に重要である。

例えば、特許文献１には、ＰＭＭＡ系樹脂をコアに用い、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）単位とテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位からなる共重合体（ＶＴ共重合体、質量比約８０／２０）をクラッドに用いたＭＣ−ＰＯＦが提案されている。

さらに、ＭＣ−ＰＯＦの耐湿熱性を向上させる目的で、クラッドにＶｄＦ単位とＴＦＥ単位とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位からなる３元共重合体（ＴＨＶ共重合体）を用いる技術も提案されている。

特許文献２には、ＰＭＭＡ系樹脂からなるコアを、ＶｄＦ単位３０〜９２モル％とＴＦＥ単位０〜５５モル％とＨＦＰ単位８〜２５モル％の範囲にある共重合体からなるクラッドにより取り囲んで形成された芯繊維を７本以上一纏めにしてなるＭＣ−ＰＯＦが提案されている。

特許文献３には、ＰＭＭＡ系樹脂からなるコアを、ＶｄＦ単位３０〜９２モル％とＴＦＥ単位０〜５５モル％とＨＦＰ単位８〜２５モル％からなるＴＨＶ共重合体で形成されたクラッドで取り囲み、さらに該クラッドの周りを１２０℃以上の融点を有し、且つビカット軟化点温度が１１０℃以上であるＶｄＦ系樹脂で被覆して形成された芯繊維を７本以上一纏めにしてなるＭＣ−ＰＯＦが提案されている。
特開平５−１３４１２０号公報 特開平１１−９５０４８号公報 特開平１１−２３７５１３号公報

しかし、特許文献１のように、ＶＴ共重合体をクラッドに用いた場合には、７０℃以上の湿熱雰囲気下に長期間曝されると、クラッドの透明性が著しく低下するため、ＭＣ−ＰＯＦの伝送損失が増大する傾向があった。

また、特許文献２及び３に開示されたＴＨＶ共重合体からなるクラッドの場合は、ＶｄＦ単位が４５モル％以下の組成では、ＴＦＥ単位が増えるためＴＨＶ共重合体の結晶性は高くなり、常温で白濁してしまう。一方、ＶｄＦ単位が４５モル％より多い組成では、３元共重合体の結晶性は低くなり、高温高湿下においても透明性に優れている特徴があるものの、ＴＦＥ単位の含有量が低減することによって、３元共重合体の熱変形温度が低下するため、１００℃以上の高温環境下ではクラッド材が変形するおそれがあった。

ＴＨＶ共重合体は、ＨＦＰ単位が反応性に劣るために共重合体中に多量に導入することが困難であることから、そのＨＦＰ単位の含有量が２５質量％以下程度のものに限られていた。ＨＦＰ単位の含有量が２５質量％以下であるＴＨＶ共重合体の屈折率を１．３５程度あるいはそれ以下にするには、ＴＦＥ単位を６０質量％以上含有させる必要がある。しかし、このような組成のＴＨＶ共重合体は、クラッドの屈折率は低くできるものの、結晶性の高いＴＦＥ単位を多量に含有するため、結晶性が高く、常温で白濁する傾向があり、このような共重合体を用いたＭＣ−ＰＯＦは、曲げ半径１０ｍｍ以下で屈曲されたときの曲げ光量損失が十分に低減されないという問題を有していた。また、コアの外周にこのような透明性の低いＴＨＶ共重合体を直接被覆して、コア-クラッドの２層構造のＭＣ−ＰＯＦを得た場合には、伝送損失が低下するという問題を有していた。

本発明の目的は、光学特性並びに耐湿熱性、耐曲げ光量損失特性に優れたマルチコア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にある。

本発明は、島部を形成する７本以上の芯繊維を海部で一纏めにしてなるマルチコアプラスチック光ファイバであって、コアがポリメタクリル酸メチル、又は１種類以上のビニル系単量体とメタクリル酸メチルとの共重合体からなり、コアの外周に形成されるクラッドの最外層が、テトラフルオロエチレン単位３０〜７４．９９質量％とヘキサフルオロプロピレン単位２５．０１〜７０質量％と、フッ化ビニリデン単位０〜２０質量％を含み、アッベ屈折率計で測定したナトリウムＤ線による２５℃での屈折率が１．３００〜１．３５０の範囲にある共重合体からなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバに関する。

また本発明は、前記マルチコアプラスチック光ファイバの外周に、熱可塑性樹脂からなる少なくとも一層以上の被覆層を設けてなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバケーブルに関する。

本発明によれば、光学特性ならびに耐(湿)熱性、耐曲げ損失特性に優れたＭＣ−ＰＯＦ、及びＭＣ−ＰＯＦケーブルを提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明のＭＣ−ＰＯＦは、図１〜３に示されるようにコア−クラッド構造からなり、７本以上の芯繊維が海部で一纏めにされることによって構成されている。

本発明のＭＣ−ＰＯＦを構成するコアには、透光性に優れることから、ポリメタクリル酸メチル、又は１種類以上のビニル系単量体とメタクリル酸メチルとの共重合体が用いられる。このような共重合体としては、透明性を十分に確保する点から、メタクリル酸メチル単位の含有量は５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上であればさらに好ましい。

本発明のＭＣ−ＰＯＦを構成するクラッドは、１層で構成されていても、２層以上の複数層から構成されても良いが、少なくともその最外層は、低屈折率であって、かつ高い透明性を有し、屈曲性および加工性においても優れた特性を得るために、ＶｄＦ単位とＴＦＥ単位とＨＦＰ単位からなるＴＨＶ共重合体、またはＴＦＥ単位とＨＦＰ単位とからなる二元共重合体が用いられる。

前記の共重合体は、共重合体の全構成単位を１００質量％として、ＴＦＥ単位３０〜７４．９９質量％とＨＦＰ単位を２５．０１〜７０質量％を含み、さらにＶｄＦ単位を含む場合はその含有量が２０質量％以下であることを特徴としている。すなわち共重合体中にＨＦＰ単位を２５.０１質量％以上導入することにより、伝送損失と曲げ損失がともに低いＭＣ−ＰＯＦを提供可能としたものである。特に、透明性および成形安定性等の点から、ＴＦＥ単位３５〜６８質量％、ＨＦＰ単位３２〜６５質量％、ＶｄＦ単位１５質量％以下からなることがより好ましい。

前記共重合体は、ＭＣ−ＰＯＦの曲げ光量損失を十分に低減する点から、共重合比が上記の範囲にあり、かつアッベ屈折率計で測定したナトリウムＤ線による２５℃での屈折率を１．３００〜１．３５０の範囲にすることが必要である。より好ましくは１．３０３〜１．３４０の範囲である。屈折率が１．３５０を超えて高い場合には曲げ光量損失を低減する効果が十分に発揮されない傾向にある。逆に、屈折率が１．３００より小さい場合は共重合体中にＨＦＰ単位を７０質量％以上含有する事になり、上記共重合体のエラストマー性が高くなるため、ＰＯＦを溶融紡糸法で製造することが困難になるおそれがある。

なお、前記共重合体は、所望の特性が得られる範囲内であれば、上記の３成分以外の他の共重合成分を、具体的には１０質量％以下の範囲、好ましくは５重量％以下の範囲で共重合していても良い。このような他の共重合成分としてはフッ化ビニル、トリフルオロエチレン、ペンタフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロアセトン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等を挙げることができる。

ＨＦＰ単位の含有量が多い前記共重合体は、圧力４０〜７００ＭＰａ程度、温度２００〜４００℃程度の高圧高温下で行われるフリーラジカル重合法により得ることができる。

また、前記共重合体は、重合時に分子量を調整することによってＭＣ−ＰＯＦの紡糸温度付近での流動性を適宜調整できるため、熱可塑性樹脂として溶融成形性に優れた特徴を有している。

また、前記共重合体はＶｄＦ単位を２０質量％以下の範囲で含有するか、あるいはＶｄＦ単位を含有しないため、ポリメタクリル酸メチルあるいはメタクリル酸メチル単位を主成分とする共重合体からなるコア材や、後述するフッ化(メタ)アクリレート系共重合からなる第１クラッドとの相溶性が低く、コアあるいは第１クラッドとの界面において相溶層の形成を抑止できる。

このため、ＰＯＦのコア-クラッド界面、あるいは第１クラッド−第２クラッド界面に相溶層が形成される場合の相溶層の相分離（濁り）が原因となって初期の伝送損失が増大、あるいは、ＰＯＦが高温高湿条件下に長時間（例えば温度８５℃、湿度９５％の環境下に３０００時間）置かれた場合の伝送損失の増大を抑止できるとともに、共重合体そのものが有する耐湿熱特性と相まって、耐湿熱性も向上させることができる。なお、このような界面での相分離による伝送損失への影響は、特に全モード光による励起条件でのＰＯＦの伝送損失に特に影響する。

また、前述の通り、前記共重合体とコアあるいは第１クラッドを構成する重合体の相溶性は低いものの、このような共重合体はコアあるいは第１クラッドを構成する重合体と物理接着により互いに密着しており、またその共重合体が適度な柔軟性を有しているため、これらの界面における剥離が抑制される。さらに、この共重合体は強度的にも優れるため、コア或いは第１クラッドを効果的に保護してコア或いは第１クラッドの割れを抑制することができ、ＭＣ−ＰＯＦが繰り返し屈曲された場合の伝送損失の増大を抑制することができる。

本発明のクラッド最外層を形成する上記共重合体は、２３０℃、荷重５ｋｇｆ（４９Ｎ）で測定したメルトフローインデックスが、２.０〜１００ｇ／１０分の範囲、より好ましくは１０〜５０ｇ／１０分の範囲とすることが、ＰＯＦの紡糸安定性の点から好ましい。メルトフローインデックスは、共重合体の重合時に分子量を調整したり、低分子量のフッ素系樹脂を適当量添加することで、適宜調整できる。

また、この共重合体は、示差走査熱熱量測定（ＤＳＣ）を用いて１０℃／分の加熱速度で測定した融解熱が１Ｊ／ｇ未満とすることが好ましい。融解熱が１Ｊ／ｇ未満であれば、常温において透明性が高く、この共重合体が溶融状態から室温付近まで冷却された場合であってもその冷却速度に関わらず常に透明性が保たれる。

本発明のＭＣ−ＰＯＦを構成する前記共重合体からなるクラッド最外層は、図１、図２に示されるように、ＭＣ−ＰＯＦの海部を構成していても、あるいは図３に示されるように、島部の最外部を形成していてもよい。

本発明のＭＣ−ＰＯＦが、図２に示されるように、クラッドが、コアの外周に第１クラッド、第２クラッド（最外層クラッド）の順で積層された２層構造からなる場合には、ナトリウムＤ線による２５℃での、コアの屈折率ｎ₁、第１クラッドの屈折率ｎ₂、第２クラッドの屈折率ｎ₃が、下記の関係式（１）
＜数２＞
ｎ₁＞ｎ₂＞ｎ₃ （１）
を満足することが好ましい。

上記の関係式（１）を満たすことにより、ＭＣ−ＰＯＦが屈曲されて第１クラッドから光が漏れた場合においても、その漏れた光を第２クラッドで反射させることができるため、ＭＣ−ＰＯＦを半径５ｍｍ、あるいは半径１ｍｍ程度の大きさになるまで屈曲させた場合においても伝送損失を十分に抑えることができる。

ここで、第１クラッドに用いられる重合体について以下に説明する。第１クラッドに用いられる重合体としては、良好な透明性および耐熱性を有しながら、屈曲性および加工性に優れる重合体として、下記一般式（Ｉ）
＜化２＞
ＣＨ₂＝ＣＸ−ＣＯＯ（ＣＨ₂）_m（ＣＦ₂）_nＹ （Ｉ）
（式中、Ｘは水素原子またはメチル基、Ｙは水素原子またはフッ素原子を示し、ｍは１又は２、ｎは１〜１２の整数を示す。）
で表されるフルオロアルキル（メタ）アクリレートの単位（Ａ）１５〜９０質量％と、他の共重合可能な単量体の単位（Ｂ）１０〜８５質量％からなり、屈折率が１．３９〜１．４７５の範囲にある共重合体を用いることができる。

ＭＣ−ＰＯＦに広帯域性が要求される場合には、第１クラッド材として、下記一般式（ＩＩ）
＜化３＞
ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯ-（ＣＨ₂）_m（ＣＦ₂）_nＣＦ₃ （ＩＩ）
（式中、ｍは１又は２、ｎは５〜１２の整数を示す。）
で表わされる長鎖フルオロアルキルメタクリレートの単位（Ｃ）０〜５０質量％と、下記一般式（ＩＩＩ）
＜化４＞
ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯ-ＣＨ₂（ＣＦ₂）_mＸ （ＩＩＩ）
（式中、Ｘは水素原子またはフッ素原子、ｍは１〜４の整数を示す。）
で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレートの単位（Ｄ）０〜５０質量％と、他の共重合可能な単量体の単位（Ｅ）５０〜８０質量％からなり、屈折率が１．４５〜１．４８の範囲にある共重合体を用いることが好ましい。なお、第１クラッドの屈折率が高すぎると、第２クラッドによる曲げ光量損失の抑制効果が不十分になる傾向があるため、ＭＣ−ＰＯＦが使用される環境に応じて伝送帯域と曲げ光量損失とのバランスを考慮して第１クラッドの屈折率を選択することが望ましい。

また、ＭＣ−ＰＯＦに高い耐熱性が要求される場合には、第１クラッド材として、上記一般式(ＩＩ)で表される長鎖フルオロアルキルメタクリレート単位（Ｃ）０〜８０質量％と、短鎖フルオロアルキルメタクリレート単位（Ｄ）１０〜９０質量％と、他の共重合可能な単量体単位（Ｅ）１０〜５０質量％からなり、屈折率が１．３９〜１．４３５の範囲にある共重合体や、下記一般式（ＩＶ）
＜化５＞
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｆ）ＣＯＯ-ＣＨ₂（ＣＦ₂）_mＸ （ＩＶ）
（式中、Ｘは水素原子またはフッ素原子、ｍは１〜４の整数を示す。）
で表わされるα−フルオロアクリル酸エステルの単位（Ｆ）を含有する共重合体であって、屈折率が１．３８〜１．４３５の範囲にあり、ガラス転移温度が１００℃以上である共重合体を用いることが好ましい。このようなα−フルオロアクリル酸エステルの単位としては、α−フルオロアクリル酸メチル、α−フルオロアクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、α−フルオロアクリル酸２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル等の単位が挙げられる。

なお上記の他の共重合可能な単量体の単位（Ｅ）としては、特に限定されないが、透明性の向上には（メタ）アクリル酸メチル、機械的特性の向上には（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、耐熱性の向上には（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸メチルシクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ボルニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル等の（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル等の（メタ）アクリル酸芳香族エステル、（メタ）アクリル
酸ヘキサフルオロネオペンチル、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−プロピルマレイミド、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、等のＮ−置換マレイミド、α−メチレン−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ、γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン等を、所望の物性を損なわない範囲で適宜選択できる。

上記の他の共重合可能な単量体の単位（Ｅ）の中でも、（メタ）アクリル酸メチルを加えることが、透光性と機械的強度のバランスに優れた重合体が得られる点から特に好ましい。

本発明のＭＣ−ＰＯＦの直径は、０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。０．５ｍｍ以上とすることによって、通信の信頼性を確保するのに充分な光量の信号を取り込むことができる。また直径を１．５ｍｍ以下とすることで、曲げ損失を抑えることができるとともに低コスト化を図ることができる。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦに用いられる芯繊維の個数は７個以上とすることが好ましい。芯繊維の個数を７個以上とすることにより、芯繊維を六方最密充填構造に並べることができる。また、芯繊維の個数は５００個未満とすることが好ましい。この範囲とすることにより、六方最密充填構造に並べた場合の芯繊維の面積占有率が小さくなることによるＭＣ−ＰＯＦの受光量の低下を抑止することができる。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦの各島間の距離は１〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。島間距離が１μｍ未満であると、紡糸安定性が不安定になるため、クラッドの厚み斑が生じたり、隣接する島部が繋がってしまう傾向がある。島間距離が２０μｍより大きいと、ＭＣ−ＰＯＦの断面積に占める芯繊維部の面積占有率が小さくなり、ＭＣ−ＰＯＦの受光量が低下する傾向がある。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦの各コア部の直径は、ＭＣ−ＰＯＦの直径並びに必要とされる芯繊維の個数によって決まるが、おおよそ３０〜１５０μｍの範囲にあることが好ましい。

本発明のＭＣ−ＰＯＦは、耐屈曲性および耐湿熱性をより向上させるために、図３に示すような、コア−クラッド構造からなり、その最外層をクラッド最外層とする７本以上の芯繊維を、保護層により一纏めにしたＭＣ−ＰＯＦであっても良い。この保護層としては、フッ素原子の割合が５９質量％以上であるフッ素系樹脂を用いることが好ましい。フッ素原子の割合を５９質量％以上とすることで、十分な耐屈曲性、耐湿熱性、及び耐薬品性を達成することができる。

前記保護層としては、ＭＣ−ＰＯＦの耐屈曲性、耐湿熱性、耐薬品性を高める観点から、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）の値が５０以上の範囲にあり、フッ素原子の割合が５９質量％以上である含フッ素オレフィン系共重合体を用いることが特に好ましい。

上記の保護層の材料としては、具体的には、ＶｄＦ、ＴＦＥ、ＨＦＰおよび（パーフルオロ）アルキルビニルエーテルとの共重合体、ＶｄＦとＴＦＥとの共重合体、ＶｄＦとヘキサフルオロアセトンとの共重合体、ＶｄＦとトリフルオロエチレンとの共重合体、ＶｄＦとＨＦＰとの共重合体、ＶｄＦ、ＴＦＥ、およびＨＦＰの共重合体、ＶｄＦ、ＴＦＥおよびヘキサフルオロアセトンとの共重合体、エチレンとＴＦＥとＨＦＰとの共重合体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

次に本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルについて説明する。

本発明のＭＣ−ＰＯＦは、上記のようなＭＣ−ＰＯＦの耐屈曲性および耐湿熱性を向上させるため、その外周に被覆層を密着配設してＭＣ−ＰＯＦケーブルとすることができる。この被覆層は、コアとは直接接しておらず、結晶化により透明性が低下してもＰＯＦの光学特性に特に問題は生じない。

被覆層の材料としては、ＭＣ−ＰＯＦの被覆材として一般的に用いられている種々の熱可塑性樹脂を用いることができ、ＭＣ−ＰＯＦケーブルが使用される環境に応じて、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。

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ＭＣ−ＰＯＦの被覆材として好適である。また、ポリアミド系樹脂は加工性が良く、適度な融点を有しているため、ＭＣ−ＰＯＦの伝送性能を低下させることなく、容易にＭＣ−ＰＯＦを被覆することができる。

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などの単独重合体や、これら重合体を構成する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好ましくは２０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上となるように、所望
の効果が得られる必要量の範囲内とすることが好ましい。

ポリアミド系樹脂の中では、特に、ナイロン１１又はナイロン１２の単独重合体や、これらの単量体単位の組合わせからなる共重合体が、被覆工程における成形性が良好で、ＰＯＦに熱的および機械的なダメージを与えにくいとともに、密着性に優れ、寸法安定性にも優れることから特に好ましい。

また、本発明のＭＣ−ＰＯＦケーブルでは、ＭＣ−ＰＯＦ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遮光剤を含有させることもできる。また、ケーブルの識別性、意匠性を高めるために彩色系の着色剤を含有させることもできる。このような着色剤としては、染料系や無機系の公知のものが用いられるが、耐熱性の点から無機顔料を用いることが好ましい。

さらに、本発明のＭＣ−ＰＯＦ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の難燃剤を用いることが好ましく、中でもシアヌル酸メラミンがより好ましい。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、実施例における評価、測定は以下の方法により実施した。

（メルトフローインデックス）
メルトフローインデックス（ＭＦＲ）は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７２１０に準じ、２３０℃、荷重５ｋｇｆ（４９Ｎ）の条件下で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間に吐出される重合体量を測定した。

（屈折率）
溶融プレスにより厚さ２００μｍのフィルム状の試験片を形成し、アッベの屈折計を用い、２５℃におけるナトリウムＤ線の屈折率（ｎ_D ²⁵）を測定した。

（伝送損失）
２５ｍ−５ｍカットバック法により、ＭＣ−ＰＯＦケーブルの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。測定には、波長が６５０ｎｍ、入射光のＮＡ（開口数）が０．１、０．６５の光を用いた。なお、伝送損失は、初期の伝送損失と、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを、温度８５℃、湿度（ＲＨ）９５％のオーブンに３０００時間放置した後の伝送損失を測定した。

（曲げ損失）
長さ１０ｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルを、その中間地点で半径１０ｍｍ（Ｒ１０ｍｍ）又は半径５ｍｍ（Ｒ５ｍｍ）の棒に３６０度巻き付け、その状態でケーブルの一端から波長６６０ｎｍのＬＥＤ光を入射させ、もう一方の他端から出射される光量を測定した。この測定結果を、ＭＣ−ＰＯＦケーブルが直線状の場合（Ｒ→∞）に同様の測定をして得られた出射光量の値から差し引き、曲げ損失を算出した。

（繰り返し屈曲回数）
長さ４ｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルの一端に荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）をかけ、このケーブルの中央を直径１５ｍｍの２本の円管にて挟持した。このケーブルの他端を一方の円管側に移動させて、ケーブルが９０度折れ曲がるように円管外周に巻き付けた後、他方の円管側に移動させてケーブルが９０度折れ曲がるように円管外周に巻き付ける合計１８０度の屈曲を繰り返し、ＰＯＦケーブルが切断した曲げ回数を測定した。

〔ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体の調製〕
貯蔵容器内に、２００質量部のＴＦＥと、２００質量部のＨＦＰとを導入して、１００ＭＰａに加圧して混合操作を行った。その後、この混合物を、２３０℃で９０ＭＰａに加圧した反応槽（振とう式オートクレーブ）に一定流量で供給し、さらに大気圧に調整された生成物収拾容器に、一定流量で６時間にわたって供給した。生成物収拾容器内に得られたＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体の生成物を、高真空下で乾燥し、さらに１５０℃で４時間乾燥を行うことで、透明な共重合体１３０質量部を得た。

得られた共重合体の組成（質量比）は、¹Ｈ-ＮＭＲ及び¹⁹Ｆ−ＮＭＲの測定結果からＴＦＥ／ＨＦＰ＝６０／４０であった。なお、これらのＮＭＲ測定では、１，４−ジクロロ-２−トリフルオロメチルベンゼンを内部標準として添加したヘキサフルオロベンゼンに、得られた重合体を充分に溶解して、測定用サンプルを調製した。また、得られた重合体の屈折率は１．３０８、メルトフローインデックスは１５、ガラス転移温度は４０℃であった。

〔実施例１〕
コアとしてＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）、クラッドとして前記ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体を２２５℃の紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合ノズルを用いて紡糸した後、１４０℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に２倍に延伸し表１および、図１に示すような、外径がφ１．０ｍｍのＭＣ−ＰＯＦを得た。すなわち、この例ではクラッドが１層からなり、コアから構成された芯繊維を、クラッドで一纏めにした構造を呈する。
上記のＭＣ−ＰＯＦに、Ｔ型ダイを用いてナイロン１２(ダイセル・デグッサ社製、ダイアミド（登録商標）−L１６４０)を被覆して被覆層を形成して、直径１．５ｍｍのＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。こうして得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を前記の方法により行い、その結果を表２に示した。

このＰＯＦケーブルの伝送損失は入射ＮＡ０．１で測定したときは１８０ｄＢ／ｋｍ、入射ＮＡ０．６５では３３０ｄＢ／ｋｍであり、良好な伝送特性を示した。

〔実施例２〕
第１クラッドとして、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）５１質量％、２−（パーフルオロオクチル）エチルメタクリレート（１７ＦＭ）３１質量％、メタクリル酸メチル１７質量％、メタクリル酸１質量％からなる共重合体（メルトフローインデックスは２０、屈折率は１．４１２、ガラス転移温度は７８．４℃）、第２（最外層）クラッドとして、前記ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体を用いた以外は実施例１と同様にして、表１および図２に示すような、外径がφ１．０ｍｍのＭＣ−ＰＯＦ素線を得た。すなわち、この例ではクラッドが２層からなり、コアと第１クラッドから構成される芯繊維を最外層クラッドで一纏めにした構造に相当する。
次いで、このＭＣ−ＰＯＦに、実施例１と同様にして被覆層を設け、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を行い、その結果を表２に示した。

〔実施例３〕
前記ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体の調製法に従ってＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体（ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝６／４７／４７（質量％）、屈折率１．３１６、メルトフローインデックス２０、ガラス転移温度３０℃）を調製した。
クラッドとして得られた共重合体、保護材としてＶｄＦ／ＴＦＥ共重合体（ＶｄＦ／ＴＦＥ＝７５／２５（質量％）、屈折率１．４００、メルトフローインデックス３０）を用いた以外は実施例１と同様にして、表１および図３に示すような、外径がφ１．０ｍｍのＭＣ−ＰＯＦを得た。すなわち、この例ではコアとクラッドから構成される芯繊維を、保護層で一纏めにした構造に相当する。
次いで、このＭＣ−ＰＯＦに、実施例１と同様にして被覆層を設け、ＭＣ−ＰＯＦケーブルを得た。得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種評価を行い、その結果を表２に示した。

〔実施例４〕
前記ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体の調製法に従ってＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体（ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝１５／５０／３５（質量％）、屈折率１．３２６、メルトフローインデックス３０、ガラス転移温度１８℃）を調製した。
クラッドとして、得られた共重合体を用いた以外、実施例１と同様にしてＭＣ−ＰＯＦケーブルを作製した。得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種特性を評価し、その結果を表２に示した。

表２に示したように、実施例１〜４のＭＣ−ＰＯＦケーブルは初期および耐熱環境下での伝送特性、曲げ光量損失、繰り返し屈曲が良好で、家庭内ホームネットワークや自動車用途等での使用に優れたＭＣ−ＰＯＦケーブルであった。

〔比較例１〕
前記ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体の調製法に従ってＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体（ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝８／７０／２２（質量％）、屈折率１．３４０、メルトフローインデックス１２、ガラス転移温度４３℃）を調製した。
クラッドとして、得られた共重合体を用いた以外は実施例１と同様にしてＭＣ−ＰＯＦケーブルを作製した。得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルの各種特性を評価し、その結果を表２に示した。

得られたＭＣ−ＰＯＦケーブルのクラッドは常温で白濁しており、初期および耐熱試験後の伝送損失、並びに曲げ光量損失は劣っていた。

表１の略号及び略称は下記の内容を示す。
ＶｄＦ：フッ化ビニリデン（ビニリデンフルオライド）
ＴＦＥ：テトラフルオロエチレン
ＨＦＰ：ヘキサフルオロプロピレン
ＭＭＡ：メタクリル酸メチル
３ＦＭ：２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート
１７ＦＭ：２−（パーフルオロオクチル）エチルメタクリレート
ＰＡ１２：ナイロン１２(ダイセル・デグッサ社製、商品名：ダイアミド−Ｌ１６４０)

本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。 本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。 本発明のマルチコアプラスチック光ファイバ断面の概略図である。

Claims (1)

1. 島部を形成する７本以上の芯繊維を海部で一纏めにしてなるマルチコアプラスチック光ファイバであって、
   コアがポリメタクリル酸メチル、又は１種類以上のビニル系単量体とメタクリル酸メチルとの共重合体からなり、
   コアの外周に形成されるクラッドの最外層が、テトラフルオロエチレン単位３５〜６８質量％とヘキサフルオロプロピレン単位３２〜６５質量％と、フッ化ビニリデン単位０〜１５質量％を含み、
   アッベ屈折率計で測定したナトリウムＤ線による２５℃での屈折率が１．３００〜１．３５０の範囲にある共重合体からなることを特徴としたマルチコアプラスチック光ファイバ。

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