JP7281328B2 - プラスチック光ファイバーの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック光ファイバーの製造方法に関する。

プラスチック光ファイバーは、石英ガラス製の光ファイバーに比べて、製造コストが低く、良好な可撓性を有し、加工性にも優れている。プラスチック光ファイバーは、主として短距離（例えば１００ｍ以下）用の伝送媒体として利用されている。

プラスチック光ファイバーは、通常、ガラス製光ファイバーと同様、光を伝送する部分である中心部のコアと、当該コアの外周を覆うクラッドとを備えている。プラスチック光ファイバーのコアは高屈折率を有する樹脂によって形成され、クラッドはコアの樹脂よりも低い屈折率を有する樹脂によって形成される。

プラスチック光ファイバーの製造方法として、プリフォームを用いた溶融紡糸法が知られている（例えば、特許文献１）。プリフォームは、コアを形成するための樹脂とクラッドを形成するための樹脂とを含んでいてもよく、コアを形成するための樹脂のみを含んでいてもよい。プリフォームがコアを形成するための樹脂のみからなる場合、溶融紡糸法によってプリフォームからファイバー状のコアを形成し、当該コアを、クラッドを形成するための樹脂で被覆することによってプラスチック光ファイバーが作製される。溶融紡糸法では、紡糸用金型とも呼ばれる金属部材の内部にプリフォームを配置し、金属部材からプリフォームに熱を与え、加熱されて軟化したプリフォームを金属部材の底部の筒状部を通過させてファイバー状の成形体が作製される。金属部材を構成するための材料としては、ステンレス鋼、ハステロイなどの合金が適している。

特開２００３－３４４６７５号公報

プラスチック光ファイバーにはその伝送損失を減少させることが求められている。本発明は、伝送損失を低下させることに適したプラスチック光ファイバーの新たな製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討した結果、意外にも、紡糸用金型として使用される金属部材を構成するステンレス鋼、ハステロイなどの材料とプリフォームとの接触がプラスチック光ファイバーの伝送損失を増大させる要因になっていることを突き止め、本発明を完成するに至った。

本発明は、
軟化させたプリフォームを、底部に貫通孔を有する容器の形状を有する容器状部材の内部側から、前記貫通孔を通過させること、を具備し、
前記プリフォームが樹脂を含み、
前記容器状部材は、少なくともその内部側表面が、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む材料により構成されている、プラスチック光ファイバーの製造方法を提供する。

本発明によれば、伝送損失を低下させることに適したプラスチック光ファイバーの製造方法を提供できる。

紡糸装置の紡糸用金型（金属部材）の一例を示す断面図である。 容器状部材の一例を示す断面図である。 容器の一例を示す断面図である。 容器の別の一例を示す断面図である。 突出部に由来する筒状部を有する容器状部材が紡糸用金型に配置された状態を示す図である。 封止部材によって塞がれた貫通孔を有する容器の一例を示す断面図である。 封止部材によって塞がれた貫通孔を有する容器の別の一例を示す断面図である。 本発明の製造方法を実施するための紡糸装置の一例を説明するための図である。 突出部に由来する筒状部を有する容器状部材が紡糸装置に配置された状態を示す図である。 プリフォームが紡糸装置の紡糸用金型（金属部材）に直接接触している状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。本明細書では、底部に外部と内部とを連通する貫通孔を有さない「容器」と区別する目的で、底部に貫通孔を有する容器を「容器状部材」と表記する。容器状部材の「内部側表面」は、当該部材をその貫通孔を塞いで容器としたときに、当該容器の内部に面する表面を意味する。また、本明細書では、「主成分」を、重量比率で最も多く含まれた成分を意味する用語として使用し、「実質的に構成されている」をその成分が９５重量（ｗｔ）％以上、さらには９９ｗｔ％以上を占める状態を意味する用語として使用する。

図１は、紡糸装置の紡糸用金型である金属部材２０の断面図である。金属部材２０は、上方の第１開口部２１と下方の第２開口部２３とにおいてその内部空間が外部と連通している筒状の部材である。金属部材２０の内部空間には容器状部材１０が配置されている。容器状部材１０の内部には、プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）のプリフォーム１が収容されている。

容器状部材１０は、底部１１と、底部１１の周端から上方に延びる側壁部１３とを有し、その上方が開放された有底の部材である。ただし、底部１１には貫通孔１２が形成されている。底部１１の形状は、特に制限されないが、例えば平面視で多角形又は円であり、側面視で平板状又は曲板状である。図１に示した底部１１は、側面視で曲板状の形状を有する。この形状のように、容器状部材１０の底部１１は、好ましくは、側壁部１３と接続された周端から中心に向かうにつれて徐々に下方に垂れ下がる形状を有している。図１に示した、容器状部材１０の底面でもある底部１１の上面は、部材１０の縦断面（図１参照）において、下方に凸となるＵ字状の曲線を描いている。部材１０を側面視したときに底部１１の最下方に位置するのは、底部１１の中心、例えば底部１１の重心である。ただし、底部１１の上面は、Ｖ字状、周端から中心へと下っていく階段状などであってもよい。側壁部１３の形状は、好ましくは円筒状である。

底部１１に形成されている貫通孔１２は、底部１１の最下方部、図１では底部１１の中心（重心でもある）において、底部１１をその厚さ方向に貫通している。貫通孔１２は、好ましくは、平面視で円の形状を有している。

容器状部材１０は、少なくともその内部側表面１０ｉが、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む材料により構成されている。ガラスなどの材料は、プリフォーム１に含まれる樹脂を劣化させにくい点で有利である。

ガラスを主成分とする材料は、貫通孔１２を形成する加工の容易さなどにおいて優れている。ガラスは、例えばシリカを主成分として含む組成を有し、好ましくはソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラスなどである。耐熱性樹脂は、例えばフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂又はポリフェニレンスルファイド樹脂であり、好ましくはフッ素樹脂である。フッ素樹脂を主成分とする材料は、プリフォーム１の離形性などにおいて優れている。フッ素樹脂は、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。容器状部材１０におけるガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムの含有率は、例えば５０重量（ｗｔ）％以上であり、好ましくは８０ｗｔ％以上であり、より好ましくは９０ｗｔ％以上である。容器状部材１０は、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムから実質的に構成されていてもよい。

容器状部材１０は、単層材料によって構成されていてもよく、積層材料により構成されていてもよい。単層材料は、その全体がガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む材料により構成される。積層材料としては、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む内側層と、容器状部材１０の外部側表面１０ｏ側から内側層を支持する支持層とを備えた積層体を例示できる。内側層は、容器状部材１０においてプリフォーム１と接触する内部側表面１０ｉを構成する。好適な内側層は、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分とするコーティング又は薄層；耐熱性樹脂を主成分とするフィルム；アルミニウム箔などである。外側層は、内側層を補強して部材１０に必要な機械的強度を与える層である。外側層は、各種の樹脂材料、金属材料により構成することができる。

図２は、容器状部材１０の寸法を説明するための図である。容器状部材１０の側壁部１３の内径Ｌ１は、特に限定されず、例えば３０～５０ｍｍである。貫通孔１２の直径Ｌ２は、特に限定されず、例えば１０μｍ～１０ｍｍであり、好ましくは１００μｍ～１０ｍｍであり、より好ましくは１ｍｍ～１０ｍｍである。上記の例示のようにＬ２＜Ｌ１が成立する場合、プリフォーム１は、細径化した流動体として貫通孔１２から排出されることになる。貫通孔１２の直径Ｌ２は、金属部材２０の第２開口部２３の直径より大きくてもよく、小さくてもよい。ただし、貫通孔１２から排出されたプリフォーム１の流動体が金属部材２０に接触することを十分に抑制する観点から、直径Ｌ２は、金属部材２０の第２開口部２３の直径より小さい方が好ましい。容器状部材１０の高さＬ３は、特に限定されず、例えば１００～３００ｍｍである。容器状部材１０の底部１１及び側壁部１３の厚さは、特に限定されず、例えば、０．５～２ｍｍである。

容器状部材１０は、プリフォーム１を収容している。プリフォーム１の側面は、その全面が容器状部材１０の側壁部１３の内周面に接している。プリフォーム１の底面は、貫通孔１２に面してその上方を塞いでいる部分を除いては、容器状部材１０の底部１１の上面に接している。プリフォーム１が接している容器状部材１０の表面は、上述の材料により構成された内部側表面１０ｉである。

プリフォーム１は、ＰＯＦのコアを形成するための樹脂を含んでいる。ただし、プリフォーム１は、コアを形成するための樹脂と共にクラッドを形成するための樹脂をさらに含んでいてもよい。具体的には、プリフォーム１は、コアを形成するための樹脂で構成された円柱状の第１部分と、クラッドを形成するための樹脂を含み、第１部分の外周を覆う円筒状の第２部分とを含んでいてもよい。以下、コアを形成するための樹脂を「樹脂Ａ」、クラッドを形成するための樹脂を「樹脂Ｂ」と呼ぶことがある。プリフォームに含まれる樹脂、すなわち樹脂Ａ及び／又は樹脂Ｂは、ハロゲン原子、特に塩素原子を含んでいてもよい。

樹脂Ａは、例えば、ハロゲン原子を含む重合体Ｘを有する。ハロゲン原子としては、例えば、塩素原子及びフッ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子である。重合体Ｘは、水素原子を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。重合体Ｘに含まれる水素原子は、重水素原子であってもよい。重合体Ｘは、例えば、重合性二重結合を有する塩素化合物又はフッ素化合物を単量体として含む。重合性二重結合を有する塩素化合物としては、例えば、塩素原子を含む（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。塩素原子を含む（メタ）アクリレート化合物の具体例は、トリクロロエチル（メタ）アクリレートであり、好ましくはトリクロロエチルメタクリレートである。重合性二重結合を有するフッ素化合物としては、例えば、フッ素原子を含む（メタ）アクリレート化合物、重合性二重結合及びフッ素原子を含むジオキソラン誘導体、並びに、重合性二重結合及びフッ素原子を含むオキソラン誘導体が挙げられる。フッ素原子を含む（メタ）アクリレート化合物の具体例は、ペンタフルオロフェニル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート及びヘキサフルオロイソプロピル（メタ）アクリレートである。

重合性二重結合及びフッ素原子を含むジオキソラン誘導体としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。

（式（１）中、Ｒ_ff ¹～Ｒ_ff ⁴は各々独立に、フッ素原子、炭素数１～７のパーフルオロアルキル基、又は炭素数１～７のパーフルオロアルキルエーテル基を表す。Ｒ_ff ¹及びＲ_ff ²は連結して環を形成してもよい。）

上記式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば下記式（Ａ）～（Ｈ）で表される化合物が挙げられる。

重合体Ｘを構成する単量体は、耐熱性の観点から、上記式（Ａ）～（Ｈ）で表される化合物のうち、化合物（Ｂ）、すなわち下記式（２）で表されるフッ素化合物を含むことが好ましい。

重合性二重結合及びフッ素原子を含むオキソラン誘導体としては、例えば、ＡＧＣ社製のサイトップ（登録商標）に含まれる重合体を形成するためのモノマーが挙げられる。

重合体Ｘは、上述した（メタ）アクリレート化合物以外の他の化合物を単量体としてさらに含んでいてもよい。他の化合物としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－プロピル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレートなどのハロゲン原子を含まない（メタ）アクリレート化合物；スチレン、α－メチルスチレン、フルオロスチレン、ペンタフルオロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレンなどのスチレン化合物；ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテートなどのビニルエステル化合物；マレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－メチルマレイミド、Ｎ―ｎ－ブチルマレイミド、Ｎ―ｔｅｒｔ－ブチルマレイミド、Ｎ―イソプロピルマレイミド、Ｎ－フェニルマレイミドなどのマレイミド化合物；フマル酸ジシクロヘキシルなどの重合性二重結合を有するジエステル化合物；アクリロニトリルなどの重合性二重結合を有するニトリル化合物；９－ビニルカルバゾールなどの重合性二重結合を有する複素環式化合物；（メタ）アクリル酸無水物などの重合性二重結合を有する酸無水物が挙げられる。

樹脂Ａは、重合体Ｘに代えて、又は、重合体Ｘとともに、ハロゲン原子を含まない重合体Ｙを有していてもよい。重合体Ｙは、例えば水素原子を含む。重合体Ｙに含まれる水素原子は、重水素原子であってもよい。重合体Ｙは、例えば、ハロゲン原子を含まない（メタ）アクリレート化合物を単量体として含んでいる。ハロゲン原子を含まない（メタ）アクリレート化合物としては、重合体Ｘについて上述したものが挙げられる。重合体Ｙは、例えばポリメチルメタクリレートである。

樹脂Ａは、屈折率調整剤をさらに含んでいてもよい。屈折率調整剤は、重合体Ｘ又は重合体Ｙよりも高い屈折率を有する化合物である。屈折率調整剤としては、例えば、ジフェニルスルホン、ジフェニルスルホン誘導体（例えば、４，４'－ジクロロジフェニルスルホン、３，３'，４，４'－テトラクロロジフェニルスルホンなどの塩化ジフェニルスルホン）、ジフェニルスルフィド、ジフェニルスルホキシド、ジベンゾチオフェン、ジチアン誘導体などの硫黄化合物；トリフェニルホスフェート、リン酸トリクレジルなどのリン酸化合物；安息香酸ベンジル、フタル酸ベンジルｎ－ブチル、フタル酸ジフェニル、ビフェニル、ジフェニルメタンなどの芳香族化合物が挙げられる。屈折率調整剤は、好ましくはジフェニルスルホキシドである。

樹脂Ｂは、樹脂Ａよりも屈折率が低い樹脂である。樹脂Ｂは、樹脂Ａと同種の成分を含んでいてもよい。樹脂Ｂは、ハロゲン原子を含まない重合体Ｙを含むことが好ましく、特にポリメチルメタクリレートを含むことが好ましい。樹脂Ｂは、屈折率調整剤を含んでいてもよいが、含まないことが好ましい。

プリフォーム１は、容器の内部に樹脂の原料を投入し、容器の内部において樹脂の原料を反応させることによって作製することができる。

樹脂の原料には、重合体Ｘ又は重合体Ｙを形成するための上述の単量体、屈折率調整剤などと共に、重合開始剤を添加するとよい。重合開始剤は、例えばラジカル開始剤である。ラジカル開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサネート、ジ－ｔ－ブチルパーオキシド、ｔ－ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｎ－ブチル４，４－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）バレラートなどのパーオキサイド化合物；２，２'－アゾビスイソブチロニトリル、２，２'－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、１，１'―アゾビス（シクロヘキサン－１－カルボニトリル）、２，２'－アゾビス（２－メチルプロパン）、２，２'－アゾビス（２－メチルブタン）、２，２'－アゾビス（２－メチルペンタン）、２，２'－アゾビス（２，３－ジメチルブタン）、２，２'－アゾビス（２－メチルヘキサン）、２，２'－アゾビス（２，４－ジメチルペンタン）、２，２'－アゾビス（２，３，３－トリメチルブタン）、２，２'－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）、３，３'－アゾビス（３－メチルペンタン）、３，３'－アゾビス（３－メチルヘキサン）、３，３'－アゾビス（３，４－ジメチルペンタン）、３，３'－アゾビス（３－エチルペンタン）、ジメチル－２，２'－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、ジエチル－２，２'－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、ジ－ｔ－ブチル－２，２'－アゾビス（２－メチルプロピオネート）などのアゾ化合物が挙げられる。

樹脂の原料は、連鎖移動剤をさらに含んでいてもよい。連鎖移動剤としては、例えば、ｎ－ブチルメルカプタン、ｎ－ペンチルメルカプタン、ｎ－オクチルメルカプタン、ｎ－ラウリルメルカプタン、ｔ－ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン化合物；チオフェノール、ｍ－ブロモチオフェノール、ｐ－ブロモチオフェノール、ｍ－トルエンチオール、ｐ－トルエンチオールなどのチオフェノール化合物が挙げられる。

プリフォーム１は、例えば、容器の内部において、重合体Ｘ又は重合体Ｙを生成するための重合反応を行うことによって作製することができる。重合体Ｘ又は重合体Ｙを生成するための重合反応は、例えば窒素などの不活性ガスの雰囲気下で、原料を例えば５０℃～１５０℃、好ましくは８５℃～１３２℃、より好ましくは８７℃～１３０℃に加熱することによって行うことができる。原料については、予め凍結脱気などの脱気操作を行うことによって、原料に溶存している酸素を除去しておくことが好ましい。

容器内でプリフォーム１を作製した後、容器の底部に貫通孔１２を形成することにより、容器状部材１０を得ることができる。貫通孔１２の形成は、容器の材料などに応じ、外力を加えて物理的に、或いは局所的な化学反応を利用し、或いはこれらを併用して、実施すればよい。

図３に示すように、貫通孔１２の形成を容易にするために、容器１５の底部１２に突出部１６を設けておいてもよい。突出部１６は、例えば、容器１５の内部空間に連通する中空部を有する円錐台状又は円錐形状を有し、底部１２から下方に突出している。突出部１６の全体又は一部を除去することにより、貫通孔１２が形成される。突出部１６は、例えば、突出部１６の先端に応力を加えて、突出部１６を折り取ることによって容易に除去できる。突出部１６の寸法は、突出部１６の除去操作、及び、重合体Ｘ又は重合体Ｙを生成するための重合操作を容易に実施できる範囲に設定されうる。突出部１６の外径の最大値は、例えば１～１０ｍｍである。突出部１６の長さは、例えば５～２０ｍｍである。突出部１６は、貫通孔１２の位置及び大きさを予め規定しておくことを可能とする。突出部１６は、底部１１の最下方に位置する部分からさらに下方に突出させることが望ましい。ただし、突出部１６は必須ではない。図４に示すような、突出部１６を有さない容器１５の底部１１にも、例えば市販の穿孔機を用いることにより、望ましい貫通孔１２を形成することは可能である。

なお、突出部１６は、容器１５を金属部材２０に配置したときに、その先端が後述する金属部材２０の第２筒状部２６に挿入される長さを有していてもよく、その先端が第２開口部２３から下方に突出する長さを有していてもよく、その先端が後述する紡糸装置１００の第１室３０の内部に挿入される長さを有していてもよい。突出部１６の先端のみを除去して貫通孔１２を形成すれば、容器状部材１０の底部１１は、図５に示すように、突出部１６に由来する筒状部１４を有する。この筒状部１４が長ければ長いほど、プリフォーム１の材料と金属部材２０の第２筒状部２６との接触を抑制することができる。例えば、図５では、筒状部１４が金属部材２０の第２筒状部２６に挿入されるとともに、その先端が第２開口部２３から下方に突出している。図５に示す筒状部１４は、プリフォーム１の材料が金属部材２０に接触することを抑制することに特に適している。後述するとおり、筒状部１４は、紡糸装置１００の第１室３０において、クラッドを形成するための樹脂Ｂとプリフォーム１から形成された成形体とが合流する位置近傍まで延びていてもよい。

プリフォーム１を収容した容器状部材１０は、金属部材２０の第１開口部２１から金属部材２０の内部に導入され、図１に示したように配置される。

紡糸装置の金属部材２０は、第１筒状部２５、第２筒状部２６、及び第１筒状部２５と第２筒状部２６とを接続する筒状の縮径部２２を有し、その全体が筒状である。第１筒状部２５及び第２筒状部２６のそれぞれの形状は、例えば、円筒状である。第１筒状部２５の内径は、第２筒状部２６の内径よりも大きい。縮径部２２は、第１筒状部２５から第２筒状部２６に向かって縮径している、縮径部２２の側面は円錐台の側面の形状を有している。容器状部材１０は、縮径部２２に接し、縮径部２２において金属部材２０により支持されている。

金属部材２０は、第１筒状部２５の端部に形成された第１開口部２１と、第２筒状部２６の端部に形成された第２開口部２３とを有する。容器状部材１０を第１開口部２１から第１筒状部２５に挿入することによって、容器状部材１０は金属部材２０内にセットされる。この状態で、容器状部材１０の貫通孔１２と第２筒状部２６とは、その軸方向が一致し、好ましくはその中心軸が一致している。軸方向は、好ましくは鉛直方向である。

図１に示した状態でプリフォーム１が加熱されると、プリフォーム１が軟化して流動可能となる。軟化したプリフォーム１は、第１開口部２１と第２開口部２３との間の気圧差を利用して、容器状部材１０の内部から外部へと貫通孔１２を通じて排出してもよい。具体的には、窒素などの不活性ガスを第１開口部２１から金属部材２０内に導入してプリフォーム１の上面を押圧することにより、貫通孔１２からのプリフォーム１の排出を促進することができる。ただし、気圧差を利用せず、プリフォーム１の粘度が十分に低下する温度にまでプリフォーム１を加熱することも可能である。貫通孔１２を通じて容器状部材１０の内部から外部へと排出されたプリフォーム１の材料は、さらに第２筒状部２６を通過し、ファイバー状の成形体となる。

図１０に示すように、容器状部材を用いない方法では、プリフォーム３００の底部の周縁部分３００ｃが金属部材２００と長時間密着することとなる。このような部分３００ｃでは樹脂が熱劣化し、伝送損失の要因となる異物が発生しやすい。これに対し、プリフォーム１は、加熱されて流動可能となるまでの間、容器状部材１０の内部に止まり、金属部材２０とは直接接触しない。したがって、プリフォーム１に含まれる樹脂と金属部材２０とが接触する時間は、容器状部材１０を使用しない場合と比較して大幅に短縮される。異物発生の抑制効果は、プリフォーム１に含まれる樹脂がハロゲン原子、特に塩素原子を含む場合に顕著となる。この抑制効果は、プリフォーム１に含まれる樹脂がハロゲン原子を含み、金属部材２０を構成する金属材料が鉄を含む場合に特に顕著となる。金属部材２０に適した鉄を含む金属材料としては、ステンレス鋼及びハステロイが挙げられる。金属部材２０は、例えば、アルミニウム以外の金属を主成分とする材料により構成されている。

劣化した樹脂が金属部材２００の吐出口（第２開口部２３０）付近に堆積すると、得られる成形体の外径が変動する要因となる。また、不活性ガスを用いて溶融紡糸法を行う場合には、劣化した樹脂が樹脂の流動路内に堆積して金属部材２００の内圧が不必要に増加し、場合によっては金属部材２００から不活性ガスが噴出することがある。容器状部材１０の使用は、劣化した樹脂によって生じ得るこれらの不具合の緩和にも効果がある。

プリフォーム１の表面は、その上面と貫通孔に面する下面の一部とを除いて、容器状部材１０の内部側表面と接し、外部雰囲気とは接していない。したがって、容器状部材１０内に収容されたプリフォーム１は、その表面の実質的にすべてが外部雰囲気と接しているプリフォーム３００と比較して、外部雰囲気に混入又は残存することがある酸素などの活性種との反応による樹脂の変質を防ぐ観点からも有利である。プリフォーム１、３００の上部に不活性ガスを導入して押圧する場合においても、金属部材２０の内部には大気が残存し、それに含まれる酸素がプリフォーム１、３００の表面の材料と反応し得る。このため、不活性ガスを導入する場合にも、容器状部材１０によるプリフォーム１の被覆は、プリフォーム表面の部分酸化を抑制する上でも有利である。なお、他の容器で作製されたプリフォーム１を当該容器から取り出し、容器状部材１０の内部に配置した場合、プリフォーム１の表面と容器状部材１０の内部側表面との間には僅かな空隙が存在することがある。この場合であっても、容器状部材１０内に収容されたプリフォーム１は、その表面の実質的にすべてが外部雰囲気と接しているプリフォーム３００に比べれば、外部雰囲気に含まれる酸素との接触が抑制されている。ただし、酸素との接触を十分に抑制する観点から、プリフォーム１は、容器状部材１０の内部側表面と密着していることが好ましい。

プリフォーム１を軟化させるための加熱は、例えば、金属部材２０の縮径部２２付近に設置されたヒーター（図示せず）を用いて行うことができる。この場合は、ヒーターにより加熱され昇温した金属部材２０から供給される熱により、部材１０内に収容されたプリフォーム１が加熱され、軟化することになる。加熱温度は、プリフォーム１に含まれる樹脂（例えば樹脂Ａ）の組成に応じて適宜設定するとよく、一例を挙げると１００℃～２５０℃である。ヒーターの種類、設置場所等に特段の制限はない。

第２筒状体２６から排出される成形体は、典型的にはＰＯＦのコアとなる単層構造のファイバーであるが、コアと共にコアの外周を覆うクラッドを有するコア／クラッド構造のファイバーとすることもできる。

ファイバー状の成形体の直径は、例えば３００μｍ以下であり、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１５０μｍ以下である。成形体の直径の下限値は、例えば１０μｍである。成形体の直径は、貫通孔１２の直径、金属部材２０の内圧、成形体の巻取り速度などによって調節することができる。

以上で説明したように、本発明の好ましい一形態は、内部に容器状部材１０が配置された金属部材２０とプリフォーム１とが直接接触しない状態でプリフォーム１を加熱し、軟化したプリフォーム１を、容器状部材１０の貫通孔１２を通過させた後、さらに金属部材２０の筒状部２６を通過させて、ファイバー状に成形する方法である。また、本発明の好ましい一形態は、内部に容器状部材１０が配置された金属部材２０とプリフォーム１とが直接接触しない状態で、金属部材２０からプリフォーム１に熱を与えてプリフォーム１を軟化させる、方法である。上述したように、金属部材２０からプリフォーム１に与えられる熱は、金属部材２０とは別に設置されたヒーターを熱源とするものであってもよい。なお、プリフォーム１を軟化させ、ファイバー状に成形することができる限り、容器状部材１０は、金属部材２０の内部に配置されていなくてもよい。

また、本発明の好ましい一形態は、容器１５の内部において樹脂の原料を反応させてプリフォーム１を作製することと、容器１５に貫通孔１２を形成して容器状部材１０を得ることと、をさらに具備する方法である。しかし、本発明をこれに限らず、予め形成した貫通孔を封止部材により塞いだ容器を用いて実施することもできる。すなわち、本発明の好ましい別の一形態は、封止部材によって塞がれた貫通孔１２を有する容器１５の内部において、樹脂の原料を反応させてプリフォーム１を作製することと、容器１５から封止部材を取り除いて貫通孔１２を導通させ、容器状部材１０を得ることと、をさらに具備する方法である。

図６に示すように、封止部材１７は、貫通孔１２を覆うように容器１５の底部１１に貼り付けられたテープであってもよい。図７に示すように、封止部材１７は、貫通孔１２に挿入された栓であってもよい。

封止部材１７の材料は、特に限定されないが、例えば、上記に例示したポリイミド、フッ素樹脂などの耐熱性樹脂が挙げられる。図６に示す封止部材１７の好ましい具体例は、ポリイミドテープ、ＰＴＦＥテープである。

容器１５の内部でプリフォーム１を作製する好ましい形態では、容器１５からプリフォーム１を取り出す必要がなくなる。したがって、プリフォーム１に大気中の塵などの異物が付着することを抑制できる。これにより、ＰＯＦに異物が混入することをさらに抑制できる。また、この好ましい形態では、容器１５は、プリフォームの原料の反応容器として、さらにはプリフォームの保管、運搬及び保護容器として利用され、貫通孔が導通した後は、軟化したプリフォームを供給するための部材としても利用される。このため、一連の工程を効率的に実施することが可能になる。

なお、本発明の製造方法では、必ずしも容器１５の内部でプリフォーム１を作製する必要はなく、容器１５とは異なる他の容器を用いて、プリフォーム１を作製してもよい。すなわち、本発明の好ましい別の一形態は、容器の内部において樹脂の原料を反応させてプリフォーム１を作製することと、当該容器からプリフォーム１を取り出し、プリフォーム１を容器状部材１０の内部に配置することと、をさらに具備する方法である。

図８には、本実施形態のＰＯＦの製造方法に用いられる紡糸装置１００の概略断面図が示されている。この装置は、貫通孔を通過させて得たファイバー状の成形体をコアとして、その側面をこの成形体に含まれる樹脂とは異なる他の樹脂によって被覆してクラッドを形成するための装置である。図８に示すように、紡糸装置１００は、金属部材２０、第１室３０及び第２室３５を備えている。金属部材２０は、第１室３０に接続されている。第１室３０は、配管を介して第２室３５に接続されている。金属部材２０、第１室３０及び第２室３５は、例えば、鉛直方向下方に向かってこの順に並んでいる。

金属部材２０の第１開口部２１は、蓋２７によって閉じられている。蓋２７には、配管４１が接続されている。配管４１を通じて、金属部材２０に不活性ガスを送ることができる。配管４１には、ポンプ４０が配置されている。ポンプ４０によって、不活性ガスを昇圧することができる。金属部材２０に不活性ガスを送ると、金属部材２０の内圧が上昇する。金属部材２０の内圧が上昇すると、プリフォーム１が容器状部材１０から押し出され、ファイバー状の成形体２を得ることができる。図８に示す実施形態では、成形体２は、ＰＯＦのコアである。

次に、成形体２を第１室３０に送る。第１室３０には、第１樹脂供給部５０が配置されている。第１樹脂供給部５０を用いて、クラッドを形成するための樹脂Ｂを第１室３０内に供給できる。樹脂Ｂは、第１樹脂供給部５０において、予め溶融されていてもよい。第１室３０内において、成形体２を樹脂Ｂで被覆することによって、成形体２の外周を覆うクラッド３を形成することができる。

次に、クラッド３によって被覆された成形体２を第２室３５に送る。第２室３５には、第２樹脂供給部５５が配置されている。第２樹脂供給部５５を用いて、クラッド３の外周に配置される被覆層（オーバークラッド）を形成するための樹脂を第２室３５内に供給できる。本明細書では、被覆層を形成するための樹脂を「樹脂Ｃ」と呼ぶことがある。樹脂Ｃは、十分な機械的強度を有し、クラッド３と十分に密着できるものであれば特に限定されない。樹脂Ｃは、例えばポリカーボネートを含む。ポリカーボネートは、SABIC Innovative Plastics社製のXYLEX X7200などのポリエステル変性ポリカーボネートであってもよい。樹脂Ｃは、第２樹脂供給部５５において、予め溶融されていてもよい。第２室３５内において、クラッド３を樹脂Ｃで被覆することによって、クラッド３の外周を覆う被覆層４を形成することができる。

被覆層４によって被覆された成形体２について、加熱処理をさらに行ってもよい。樹脂Ａが屈折率調整剤を含む場合、加熱処理によって屈折率調整剤を成形体２からクラッド３に向かう方向に拡散させることができる。紡糸装置１００は、第２室３５よりも下流側に、成形体２を加熱するためのヒーターが配置された配管（加熱経路）をさらに備えていてもよい。成形体２をこの配管内に送ることによって、成形体２について加熱処理を行うことができる。

なお、上述のとおり、容器状部材１０は、突出部１６に由来する筒状部１４を有していることがある。図９には、筒状部１４を有する容器状部材１０が配置された紡糸装置１００の概略断面図が示されている。図９では、筒状部１４の先端が紡糸装置１００の第１室３０の内部に挿入されている。筒状部１４は、紡糸装置１００の第１室３０において、樹脂Ｂと成形体２とが合流する位置３１近傍まで延びている。筒状部１４が位置３１近傍まで延びていることによって、成形体２に異物が付着することをより抑制することができる。

本実施形態の製造方法では、プリフォーム１に含まれる樹脂の劣化が十分に抑制されるため、当該製造方法によって作製されたＰＯＦは、樹脂の劣化物などの異物をほとんど含まない。ＰＯＦが異物を含むかどうかは、光学顕微鏡によって確認することができる。本実施形態の製造方法によって作製されたＰＯＦ、特にＰＯＦのコア、における異物の数は、ＰＯＦ１ｍ当たり、例えば１０個以下であり、好ましくは５個以下であり、特に好ましくは０個である。

本実施形態の製造方法によって製造されたＰＯＦは、異物をほとんど含まないため、伝送損失が低い傾向がある。本実施形態の製造方法によって作製されたＰＯＦにおける７８０ｎｍの光の伝送損失は、例えば６００ｄＢ／ｋｍ以下であり、好ましくは５００ｄＢ／ｋｍ以下であり、より好ましくは４００ｄＢ／ｋｍ以下である。ＰＯＦにおける７８０ｎｍの波長の光の伝送損失は、ＪＩＳ Ｃ６８２３：２０１０に規定されたカットバック法に準拠して、以下の方法で測定できる。まず、長さ２０ｍの被測定ＰＯＦを準備する。このＰＯＦの入射端に波長７８０ｎｍの光を導入し、ＰＯＦの出射端から放射された光のパワーＰ２を測定する。次に、ＰＯＦを長さ２ｍのカットバック長（すなわち、入射位置から２ｍ）に切断する。長さ２ｍのＰＯＦの入射端に波長７８０ｎｍの光を導入し、このＰＯＦの出射端から放射された光のパワーＰ１を測定する。すなわち、被測定ＰＯＦのカットバック長からの出力光パワーＰ１を測定する。測定結果に基づいて、以下の式から伝送損失を算出する。なお、以下の式において、Ａは、ＰＯＦ１ｋｍ当たりの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を意味する。Ｌは、切断後のＰＯＦの長さ（ｋｍ）（つまり０．０１８ｋｍ）を意味する。
Ａ＝１０×ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２）／Ｌ

以下に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
まず、５００ｍＬのテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）製の容器に、蒸留精製したトリクロロエチルメタクリレート（ＴＣＥＭＡ）２８０ｇ、シクロヘキシルマレイミド８．７ｇ、及び、屈折率調整剤としてジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）１２．０５ｇを加え、攪拌し溶解させることによって溶液を得た。溶液に、重合開始剤としてジ－ｔ－ブチルパーオキサイド１１５μＬ、及び、連鎖移動剤としてｎ－ラウリルメルカプタン５２０μＬを添加した。得られた混合物について、細孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過を行った後に、さらに、細孔径０．１μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過を行った。

次に、図３に示す形状を有する容器に、濾液を加えた。容器は、ガラス製であり、円筒状の側壁部を有していた。容器の側壁部の外径は、３８ｍｍであった。容器の底部は、突出部を有していた。突出部の外径の最大値は５ｍｍであり、突出部の長さは１０ｍｍであった。次に、容器にＳＵＳ製の蓋を配置した。蓋には、容器内に窒素を導入するための開口と真空ポンプで容器内を減圧するための開口とが設けられていた。次に、濾液について凍結脱気を３回行い、濾液中の溶存酸素を取り除いた。凍結脱気は、次の方法によって行った。まず、容器の底部を液体窒素に浸漬させて、濾液を凍結させた後に、容器内を約０．１ｋＰａまで減圧した。その後、容器の底部をエタノールや水に浸漬させて濾液の温度を室温まで上昇させ、濾液を解凍した。

凍結脱気を行った後、容器内の雰囲気を窒素で置換した。次に、容器を乾燥機内に配置し、８５℃～１３０℃で３０時間加熱することによって重合反応を行った。これにより、プリフォームが得られた。重合反応が終わった後に、容器の突出部を切り取った。これにより、容器の底部に直径約５ｍｍの貫通孔が形成された。次に、得られた容器状部材からプリフォームを取り出さずに、容器状部材を紡糸装置の金属部材にセットした。金属部材の第１筒状部の内径は、４０ｍｍであった。

紡糸装置は、クラッドを形成するための樹脂を供給する第１樹脂供給部、及び、被覆層を形成するための樹脂を供給する第２樹脂供給部を備えていた。クラッドを形成するための樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（三菱ケミカル社製のアクリペット）を用いた。被覆層を形成するための樹脂としては、ポリエステル変性ポリカーボネート（ＰＣ）（SABIC Innovative Plastics社製のXYLEX X7200）を用いた。

次に、金属部材にセットされた容器状部材の底部を１５０℃に加熱し、プリフォームを溶融させた。金属部材内に窒素を導入することによって、プリフォームを容器状部材から押し出した。これにより、ファイバー状の成形体を得た。次に、第１樹脂供給部からＰＭＭＡを供給し、成形体をＰＭＭＡからなるクラッドで被覆した。さらに、第２樹脂供給部からＰＣを供給し、クラッドをＰＣからなる被覆層で被覆した。次に、ヒーターが配置された配管に成形体を送り、加熱処理を行った。これにより、コア、クラッド及び被覆層を有する実施例１のＰＯＦを得た。ＰＯＦでは、コアに含まれた屈折率調整剤がコアからクラッドに向かう方向に拡散していた。実施例１のＰＯＦのコアの直径は、約１００μｍであった。クラッドの外径は、約２４０μｍであった。被覆層の外径は、約４７０μｍであった。

次に、実施例１のＰＯＦについて、７８０ｎｍの光の伝送損失、及び、コアにおける異物の有無を評価した。実施例１のＰＯＦにおける７８０ｎｍの光の伝送損失は、上述の方法によって測定した。ＰＯＦに光を導入するための発光装置としては、澤木工房社製ＦＯＬＳ－０１を用いた。ＰＯＦの出射端から放射された光のパワーは、エーディーシー社製８２３０を用いて測定した。実施例１のＰＯＦにおける７８０ｎｍの光の伝送損失は、３２０ｄＢ／ｋｍであった。

実施例１のＰＯＦのコアにおける異物の有無は、光学顕微鏡によって、１ｍの長さのコアを観察することによって行った。コアに異物が確認された場合は、その個数を数えた。実施例１のＰＯＦのコアからは、異物が確認されなかった。

（実施例２）
図３に示す形状を有する容器に代えて、図６に示す形状を有する容器を用いたことを除いて、実施例１と同じ方法によって、実施例２のＰＯＦを得た。容器の底部には、直径５ｍｍの貫通孔が形成されていた。貫通孔は、ポリイミドテープによって塞がれていた。実施例２では、重合反応が終わった後にポリイミドテープを容器から取り除き、得られた容器状部材を紡糸装置の金属部材にセットした。実施例２のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
図３に示す形状を有する容器に代えて、図４に示す形状を有する容器を用いたことを除いて、実施例１と同じ方法によって、実施例３のＰＯＦを得た。実施例３では、重合反応が終わった後に容器の底部に貫通孔を形成し、得られた容器状部材を紡糸装置の金属部材にセットした。実施例３のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例４）
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の容器を用いたことを除いて、実施例３と同じ方法によって、実施例４のＰＯＦを得た。さらに、実施例４のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例５）
アルミニウム製の容器を用いたことを除いて、実施例３と同じ方法によって、実施例５のＰＯＦを得た。さらに、実施例５のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例６）
図３に示す形状を有する容器に代えて、図７に示す形状を有する容器を用いたこと、及び、容器をＰＴＦＥ製に変更したことを除いて、実施例１と同じ方法によって、実施例６のＰＯＦを得た。容器の底部には、直径５ｍｍの貫通孔が形成されていた。貫通孔には、ＰＴＦＥ製の栓が挿入されていた。実施例６では、重合反応が終わった後にＰＴＦＥ製の栓を容器から取り除き、得られた容器状部材を紡糸装置の金属部材にセットした。実施例６のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例７）
アルミニウム製の容器を用いたことを除いて、実施例６と同じ方法によって、実施例７のＰＯＦを得た。さらに、実施例７のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同じ方法で重合反応を行った後に、容器を破壊し、円柱状のプリフォームを得た。プリフォームの直径は３８ｍｍであり、長さは１９０ｍｍであった。次に、プリフォームをそのまま紡糸装置の金属部材にセットしたことを除いて、実施例１と同じ方法によって比較例１のＰＯＦを作製した。さらに、比較例１のＰＯＦについて、実施例１と同じ方法で伝送損失などの評価を行った。結果を表１に示す。

表１からわかるとおり、比較例１では、紡糸装置の金属部材に、プリフォームが直接接触していたため、得られたＰＯＦのコア中に異物が数多く存在していた。これに対して、実施例１～７からわかるとおり、本実施形態の製造方法によれば、コア中に異物がほとんど存在しないＰＯＦを作製することができる。実施例及び比較例の結果から、コア中に異物がほとんど存在しないＰＯＦは、７８０ｎｍの光の伝送損失を大きく低減できることがわかる。

本実施形態の製造方法によって作製されたＰＯＦは、高速通信の用途に適している。

１ プリフォーム
１０ 容器状部材
１０ｉ （容器の）内部側表面
１１ 底部
１２ 貫通孔
１５ 容器
１６ 突出部
１７ 封止部材

Claims (10)

1. 容器の内部において、樹脂を含むプリフォームを作製することと、
   前記容器の底部に貫通孔を形成して容器状部材を得ることと、
   前記容器状部材を紡糸用金型である金属部材の内部に配置した状態で、前記プリフォームを軟化させ、前記容器状部材の内部側から、前記貫通孔を通過させることと、を具備し、
   前記容器状部材は、少なくともその内部側表面が、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む材料により構成されている、プラスチック光ファイバーの製造方法。
2. 封止部材によって塞がれた貫通孔を底部に有する容器の内部において、樹脂を含むプリフォームを作製することと、
   前記容器から前記封止部材を取り除いて容器状部材を得ることと、
   前記容器状部材を紡糸用金型である金属部材の内部に配置した状態で、前記プリフォームを軟化させ、前記容器状部材の内部側から、前記貫通孔を通過させることと、を具備し、
   前記容器状部材は、少なくともその内部側表面が、ガラス、耐熱性樹脂又はアルミニウムを主成分として含む材料により構成されている、プラスチック光ファイバーの製造方法。
3. 前記容器状部材がガラスを主成分として含む、請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
4. 前記容器状部材が耐熱性樹脂を主成分として含み、前記耐熱性樹脂がフッ素樹脂である、請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
5. 前記容器の内部において、前記樹脂の原料を反応させて前記プリフォームを作製する、請求項１～４のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
6. 内部に前記容器状部材が配置された前記金属部材と前記プリフォームとが直接接触しない状態で前記プリフォームを加熱し、軟化した前記プリフォームを、前記貫通孔を通過させた後、さらに前記金属部材の筒状部を通過させて、ファイバー状に成形する、請求項１～５のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
7. 内部に前記容器状部材が配置された前記金属部材と前記プリフォームとが直接接触しない状態で、前記金属部材から前記プリフォームに熱を与えて前記プリフォームを軟化させる、請求項１～５のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
8. 前記金属部材が、第１筒状部、第２筒状部、及び前記第１筒状部と前記第２筒状部とを接続する筒状の縮径部を有する筒状の部材であり、
   前記第１筒状部の内径が前記第２筒状部の内径よりも大きく、
   前記縮径部において前記容器状部材が前記金属部材により支持された状態で、前記プリフォームを軟化させる、請求項１～７のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
9. 前記金属部材が、アルミニウム以外の金属を主成分として含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。
10. 前記貫通孔を通過させて得たファイバー状の成形体の側面を前記樹脂とは異なる他の樹脂によって被覆することをさらに含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバーの製造方法。

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