JPH01155304A - プラスチツク光フアイバおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック光ファイバおよびその製造方法に
係シ、特に芯部が熱及び／又は光硬化性樹脂で構成され
ているプラスチック光ファイバおよびその製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

芯体とその外周に設けたクラッド層とよ構成る芯−鞘型
光伝送性の元７アイパを情報伝達手段に利用することは
古くから知られており、現在、ガラスを材質とする無機
系の元ファイバ並びに樹脂を材質とするプラスチック系
の元ファイバが実用化されている。このうち、プラスチ
ック系元ファイバは現時点ではガラス製のものに比して
光伝送性において多少劣る弱点がある反面、元ファイバ
間同士の結合あるいは光源と光７アイパ端面との結合が
比較的簡便であること、軽量であること、可撓性に優れ
ておシ、その取扱い性が良好なこと、比較的安価なこと
等の実用上有利な特長を有し、このため最近多方面にお
いて利用され始めている。

従来、斯かるプラスチック元ファイバの製造方法として
はポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリシク
ロへキシルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレー
ト等の透明性が高くかつ非晶性の重合体若しくは共重合
体を得、これを押出成形等により加熱熔融させて成形す
ることにより芯体とし、この芯体の外周’ｔ［うように
鞘層を形成する方法が例えば特公昭５３−４２２６１号
公報、特公昭５５−４２２６０号公報に報告されている
。

しかしながら、以上の如き従来の製造方法においては、
芯体を溶融成形によって製造するｔめ、その材質である
重合体は溶融成形性に優れ友ものでなければならず、こ
のためその分子量を小さくして溶融粘度を低下させる等
その耐熱性不足をきたすことはさけられなかった。

ところが情報技術の多様化に伴いプラスチック元ファイ
バに要求される性能も多様化してきてお夛、例えば熱変
形温度が高いもの、高温における耐熱性や耐久性が高い
もの等が要求されようになってきているが、従来の方法
ではそのような材質で芯体を構成させることができない
。

また、耐熱性プラスチック元ファイバ製法の一つとして
、テトラフルオロエチレン系の透明な重合体の中空チュ
ーブに重合性シリコン系単量体を充填しシリコン単量体
を架橋重合することによって耐熱性プラスチック元ファ
イバを作る試みもなされるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、１合性単量体を用−た上記した耐熱性プ
ラスチック元ファイバの製法はチューブ状鞘中に充填し
た単量体が重合時に体積収縮を生ずるため、鞘材の内部
において芯体となるべき重合体に部分的な切断が生じた
夛、重合性単量体の体積収縮に伴うチューブ状鞘材の内
部圧力の減少によって鞘材が変形し、得られる光学線維
の断面が偏平になシ真円とならなくなったり、芯−鞘界
面はく離が生じ九シするという不都合を伴うことはさけ
られない。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者らは上述した如き不都合のない耐熱性プ
ラスチック元ファイバを得るぺ（検討した結果芯−鞘構
造からなるプラスチック光７アイパであり、芯部が紡糸
法により形成され次糸条を硬化処理した屈折率ｎ、なる
硬化樹脂にて構成され、鞘部が屈折率１２なる耐熱性樹
脂で構成され、かつ、ｎ、−ｎ２≧０．０１なる関係を
満足していることを特徴とするプラスチック元ファイバ
及びその製法にある。

不発明を実施するに際して用いる粘度が１０’Ｓｉｏ　
　ポイズの硬化性樹脂は単量体混合物を予備重合してシ
ラツブ状の硬化性樹脂とするか或いは重合性単量体に増
粘性を有する重合体及び重合開始剤全適宜混合溶解し紡
糸に適した粘度１０〜１０　ポイズの硬化性樹脂とする
。この硬化性樹脂の粘度が１０５ポイズよりも小さい粘
度しか有していないときは、紡糸を行なうのに十分な粘
度のものとはいえず、このような硬化性樹脂からは糸径
斑の少ない糸条物を形成することが離しい。一方粘度が
１０５ポイズを越えて大きな硬化性樹脂はその粘度が高
すぎるために糸条形成用ノズル孔よりの吐出性に劣シ、
やは夛糸径斑の小さな糸条を形成することが難しい。

硬化性樹脂の組成は該組成物を硬化処理し友後の樹脂が
透明なものであればいかなるもの金も使用することがで
きる。

硬化性樹脂を作るに際して用い得る単量体としては、例
えばメチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アク
リレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、フェニル
（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリ
レート、ボルニル（メタ）アクリレート、スチレン、α
−メチルスチレン、ヒドロ中シアル中ル（メタ）アクリ
レート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、（
メタ）アクリロ中シジェトキシトリプロモベンゼンなど
の単官能単量体類、エチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、１゜６−へ牟すンジオールジ（メタ）アクリ
レート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロキシエト
キシフェニル〕プロパン、トリメチロールプロパンジ（
メタコアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリヌリトールモノー、ジー
、トリー又はテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリ
ンモノー、ジー、トリー又はテトラ（メタ）アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールモノ−、ジー、トリマ、テ
トラ−、ヘキサ−１又はへブタ（メタ）アクリレート、
２．２−ビス［４−（メタ）アクリロキシエト中シー３
，５−ジブロモフェニル〕プロパン、ジビニルベンゼン
、ジエチレングリコールビスアリルカーホ＄−）、−／
エチレングリコールシアリルフタレート、トリアリルイ
ソシアヌレートなどをその具体例として挙げることがで
きる。

プラスチック元ファイバ芯を形成するのに用いる硬化性
樹脂を粘度１０３〜１０６ポイズに調製するには上述し
た如き単量体単独又は混合物に重合開始剤を加え熱処理
する方法又は上記単量体に増粘性を付与しうる樹脂、例
えばポリメチルメタクリレート、弗化ビニリデン／テト
ラフルオロエチレン共重合体など混合し次いで架橋処理
した後に透明なものであればいずれのものをも用いるこ
とができ、とくにポリメチルメタクリレート系重合体と
メチルメタクリレートとの混合物、ポリメチルメタクリ
レートと弗化ビニリデン／テトラフルオロエチレンコポ
リマー及びメチルメタクリレートとの混合物、２−とド
ロ中ジエチルメタクリレート／２，２．２−　）リフル
オロエチルメタクリレート系コポリマーとメチルメタク
リレートとの混合物などを好しい混合系として挙げるこ
とができる。これらのポリマーと単量体との混合物は糸
条に何形後モノマー蒸発処理を施すことによりこの糸条
物の断面方向にその中心から外周へ向って屈折率が連続
的に変化した糸条物とすることができ、この糸条物を硬
化処理することによって屈折率分布型形成用芯体とする
ことができる。ま九、増粘性を付与するのに用いる樹脂
中に重合性基金導入しておくことによシ、硬化処理工程
で単量体と架橋構造を形成できるため、耐熱性に優れ友
芯体とすることができる。

粘度１０〜１０５ポイズの硬化性樹脂は第１図に示した
如き紡糸装置によプ糸条物に吐出された後熱及び／又は
光によ）硬化樹脂に変換せしめることが必要である。こ
のようにするためには硬化性樹脂中に熱重合触媒や光重
合触媒を加えておくことが必要である。用い得る熱重合
触媒としては８０℃以下の１０時間半減期ｔ−有する過
酸化物系触媒やアゾ系重合触媒等公知の熱重合触媒を用
いることができる。

また光重合開始剤としてはベンゾフェノン、ベンゾイン
インブチルエーテル、４′−イソプロピル−２−ヒドロ
キシ−２−メチル−プロピオフェノン、２−ヒドロキシ
−２−メチル−プロピオフェノン、α、α−シクロロー
４−フェノキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロ
へキクルフェニルケトン、ペンジルメチルチタール、２
．２−ジェトキシアセトフェノン、クロロチオキサント
ン、２−インプロピルチオ牟サントン、カヤキュアーＤ
１丁Ｘ（日本化薬株式会社製チオキサントン系化合物）
、カヤキュアーＭＢＰ（同社製ベンリフエノン系化合物
、ユペクリルＰ５６（ＵＯＢ社製ベンゾフェノン系化合
物）などをラジカル重合用元増感剤としては４−ジメチ
ルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸
インアミル、　　４．４’−ビスジエチルアミノベンゾ
フェノン、ユペク！ＪルＰ１０４（Ｕａａ社ａ第５級ア
ミノ系化合物）、Ｈ−メチルジェタノールアミン、ジエ
チルアミノメタクリレート、トリエチルアミンなど金挙
げることができる。

重合触媒は硬化性樹脂に対し０．０１〜１０重量％１好
しくＦｉｏ、１へ５重量２なる割合で加えて用いるのが
よい。

糸条の硬化樹脂の外周に形成する鞘は米国特許第４５５
０．５６９号に示される如き耐熱性の低屈折性樹脂は熱
可塑性の弗素系樹脂をコー、ティング法にて被覆する方
法、メルトコーテイング法にて被覆する方法或いはトリ
フルオロアル中ルアクリレート、ペンタフルオロアル中
ルアクリレート、ヘキサフルオロアル中ルアクリレート
、フルオロアルキレンジアクリレート、１゜１．２．２
−テトラハイドロへブタデカフルオロデシルアクリレー
ト、へ争すンジオールジアクリレ）％＄オペンチルグリ
コールジアクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ
アクリレートなどを適宜混合し、必要によシこれら樹脂
組成物の塗工性及び屈折ｙ＄を調節するために前記弗素
含有アクリレート又はメタクリレートの重合体を混合し
、更に、この組成物に前記光重合開始剤を加え友ものを
用いるのがよい。

光重合に用いる光源としては１５０〜６００ｎｉｉの波
長の元を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀
灯、低圧水鎖灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、レ
ーザ元等を用いることができる。１′ｆｉ−場合によっ
ては電子線を照射する方法も併用できる。

本発明の光７アイパの芯体となる硬化樹脂中に多量の単
量体が残存することは好しいことではなく、その残存量
は５３以下好しくけ３％以下さらに好しくけ１．５９６
以下となるように硬化処理することが必要である。

次に不発明の元ファイバの製造法について説明する。第
１図は本発明の元ファイバを製造するのに有効に利用し
うる紡糸製造装置の一例でめり同図中１）はシリンダ一
部を、１２は硬化性樹脂混練部を、１５はヒーターであ
り、１４はピストン、１５はノズル部を、１６は糸状の
硬化性樹脂、１７は糸条の硬化処理部、１８は光源、１
９は不活性ガス導入孔、２０は；ラグローラ、２１は巻
取ドラム、２２は元ファイバ芯体である。まず粘度１０
〜１０　ポイズに調製し九硬化性樹脂をシリンダ一部１
）より樹脂混練部１２を通過せしめた後ノズル部１５よ
り１０μｍ〜５鵬径となるように吐出して糸条１６とな
し、硬化処理部１７にて、必要により糸条物より単量体
を揮散せしめながら熱風等の加熱媒体ｔ−通して硬化せ
しめるか、或いは１８部に紫外線ランプ等の光源を設置
し、糸条物に元を照射することによシ硬化処理すること
もできる。

硬化処理を終了した芯体は引取りロール２０によ多糸条
２２として引取られ巻取り部２１に巻取る。

硬化処理した芯体は芯体の屈折率よりも０．０１以上低
い屈折率を有する熱可塑性樹脂をメルトコーティング法
、ソルベントコーティング法にて芯体外周に塗工して鞘
を形成するか前述した如き架橋硬化性の組成物を塗工し
、熱又は元を照射することにより鞘を形成することもで
きるが芯体を形成すると同時に複合防止にて鞘を形成す
る事も出来る。

〔本発明の効果〕

本発明は芯体が硬化された元ファイバを直接作ることが
でき、とくに芯体として架橋硬化した樹脂を用いれ場合
には耐熱性の良好な元ファイバとすることができる。

〔実施例〕

実施例１ ポリメチルメタクリレート（三菱レイヨン社製アクリレ
ート粉細品）４５重量部メチルメタクリレート５５重量
部、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．
１重量部ハイドロキノン０．１重量部を第１図の装置の
シリンダ（１））に仕込み８０℃に加熱し、混ａ部を通
して直径ｚＯ謳φのノズルよシファイバ状に押し出した
。この時この硬化性組成物の押し出し時の粘度は２．５
Ｘ１０　　ポイズであった。ついで、円状に等間隔に設
置した４００Ｗ高圧水銀灯６本の中心にファイバを通過
させ約５分間元を照射し、２０鋤／分の速度でニップロ
ーラー（２２）で引き取った。得られ九ファイバの直径
は９５０μｍであり九、またその屈折率はＬ４９０であ
った。

次いで、ポリ−（２，２，２−）リフルオロエチルメタ
クリレート）１５重量部、２，２．２−トリフルオロエ
チルアクリレート８０重量部ネオペンチルグリコールジ
アクリレート１０重量部及び１−ヒドロキシシクロヘキ
シルフェニルケトン２重量部からなる鞘形成用の紫外線
硬化性樹脂を該芯成分となるファイバ表面にダイを用い
て塗布した後直ちに１ｙ高圧水銀灯を３本備えた紫外線
朋射部を光源から１００１の距離を通過させることによ
って鞘層全形成させて芯−鞘構造を有するプラスチック
党ファイバを得た。この元ファイバの光伝送損失Ｆｉ５
ＰＯｎｍにおいて５５０　（ＩＢ／１ａ１．　６５０　
ｎｍにおいて４０５６Ｂ／ｋＪｌであった。

実施例２ 実施例１で製造した硬化した芯成分にポリ−（２，２，
２−）リフルオロエチルメタクリレート）の５０％溶液
を連続的にコーティングした後乾燥し、芯−鞘構造を有
する元ファイバ金得た。

この元ファイバの光伝送損失は５９０　ｎｍにオイて４
５５　（ＩＢ／ＩＧｍ、　　６５０　ｎｍにおいて５９
１（ＩＢ／ｋ１ｍで６つ次。

実施例５ 末端メタクリロ中シ変性ポリメチルメタクリレート（Ｍ
讐　５５００へ６５００束亜合酸化学工業（（２）製ア
四ンマクロモノマーＭＭ−５Ｍ）６０重量部メチルメタ
クリレート、５８重重量計リメチロールプロパントリメ
タクリレート（三菱レイヨン社製、アクリエステルＴＭ
Ｐ）１０重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部の
混合物を実施例１と同様にして紡糸した後硬化処理し、
芯用ファイバとした。得られたファイバの直径は９５０
μｍでその屈折率は１．４９５であった。

次いでポリ−（２，２，２−）リフルオロエチルメタク
リレート）９重１部、２，２．２−　）リフルオロエチ
ルメタクリレート８５！−１８％）サメチロールプロパ
ントリメタクリレート８重量舐１−ヒドロキシルフェニ
ルケトン２重量部からなる紫外線硬化性樹脂を鞘形成材
としてダイを用いて芯用７アイパの外周に塗布した後紫
外線ｆｔｐｉ＠射し硬化させ芯−鞘構造′ｔ″有する光
７アイを得九。

この時鞘成分の屈折率は１．４２４であった。

この元ファイバの光伝送損失は５９　Ｏｎ１ｍで６５１
　ｄＢ／）ａｍ、　６５０　ｎｍにおいて７１２１Ｂ／
廟であった。

またこの元ファイバを１５０℃で４時間加熱処理を行っ
たところ収縮量は１％以下であった。

またこの元ファイバの温度依存性を調べたところ１５０
℃まで光量の変化はなかった。

実施例４ メチルメタクリレート９５重量％メタクリル酸５重量嶌
からなる重合体とグリシジルメタクリレートよル合成し
た。グリシジル基をもつポリメチルメタクリレート５５
重量部、メチルメタクリレート単量体４０重量部、１，
５−ブチレングリコールジメタクリレート（三菱レイヨ
ン社製アクリエステルＲＤ　）　５重を部％　ビス−（
４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル）ペロ中シジカー
ボネート（化薬ヌーリー（株）、バーカドツクス１６　
）　０．５重量部を実施例１と同様にしてファイバ状に
成形し九後紫外線を照射する変わりに、熱硬化炉を通す
ことによって完全硬化し、芯成分を形成した。

この芯成分ファイバは直径９６０μ論でその屈折率は１
．４９５であつ九。

次いで実施例４で用いた光硬化性鞘材を用い鞘層を形成
し芯−鞘構造ｔ″有する元ファイバを得た。

この元ファイバの光伝送損失は５ＰＯｎ■　で１２０９
　ｄＢ／ｋｌｌ、　６５０　ｒｉｍで１）９２　ａａ／
ｍであり九。

またこの元ファイバを１５０℃で４時間加熱処理を行な
り九ところ収縮率は１％以下でめつ九。

ｌたこの元ファイバの温度依存性を調べたところ１５０
℃まで光量の変化はなかった。

実施例５ メチルメタクリレート単量体１００重量部に２．２′−
アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）０．００
７重量部ｔ−訓れＮ２　　置換下で１４５℃で４時間重
合した。重合が約５０Ｘ進行した状態の重合体と単量体
の混合物を得た。この混合物１００重量部に１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン０．２］［置部及び
ハイド皇キノン０．１重量部加え混練し、光硬化性樹脂
を得た。

この樹脂を実施例１と同様にしてファイバ状に紡糸した
。得られたファイバの直径は９５０／７１）でその屈折
率は１．４９０であった。

フレタンアクリレート樹脂（東亜合成化学工業社製アロ
ニツクスＭ−１２００）１００重量部、２．２−　）　
！Ｊフルオロエチルアクリレート５０重量部、（１−ト
リフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチル）
アクリレート６０重量部ネオペンチルグリコールジアク
リレート５重量部、ベンジルメチルケタール２重量部か
らなる光硬化性樹脂組成物を芯成分の表面上にダイを用
いて塗布した後直ちに照射エネルギー８００Ｗ／（至）
の紫外線照射部を光源から１０ｍの距離を保って通過さ
せることにより鞘成分を形成し芯−鞘構造を有するプラ
スチック元７アイパを得た。又、鞘成分の屈折率は１．
５９５であった。

得られたプラスチック元ファイバの光伝送損失は５８０
　ｎｍで２０（１）８／ｋｌｌ　　４５０ｎｍで２３５
＜１８／廟であった。

得られた元ファイバを１００℃で４時間加熱処理を行っ
たところ収縮量は１Ｘ以下であり九。

また得られ次元ファイバの透過光量の温度依存性を調べ
たところ、１２０℃まで光量の低下は認められなかった
。

実施例６ メチルメタクリレート単量体９０重量部トリメチロール
プロパントリアクリレート１０重量部よ）なる混合物を
実施例５と同様にして得た光硬化性樹脂を実施例１と同
様にしてファイバ状に紡糸した。得られた芯用ファイバ
の直径は９６０μ職でその屈折率は１．４９５でめった
。

又、この芯用ファイバに実施例５で用いた鞘形成用元硬
化性樹脂を用いて鞘を形成し、芯−鞘構造を有するプラ
スチック元ファイバヲ得た。

この元ファイバの光伝送損失は５９０ｎ論　で２９５　
ｄＢ　／ｋｎ、　　６５０　ｎｍで５０６　ａｓ／Ｊａ
ｍであった。

またこの元ファイバＦｉ１５Ｑ℃で４時間加熱処理を行
ったととる収縮量はＩＸ以下であつ九またこの元ファイ
バの温度依存性を調べたところ１６０℃まで光量の変化
はなかった。

【図面の簡単な説明】

ｔＩ４１図は本発明のプラスチック元伝送線維の製造法
を実施する九めの装置の一例を示す模式１）・・・シリ
ンダ、１２・・・混練部、１５・・・ヒータ、１４・・
・ピストン、１５・・・ノズル、１６・・・ストランド
ファイバ、１７・・・揮発部、１８・・・活性光線照射
部、１９・・・ガス導入孔、２０・・・ニップローラ、
２１・・・巻取ドラム、２２・・・光伝送繊維特許出願
人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯−鞘構造からなるプラスチック光ファイバであ
   り、芯部が紡糸後硬化処理した屈折率ｎ＿１なる硬化樹
   脂にて構成され鞘部が屈折率ｎ＿２なる低屈折性樹脂で
   構成され、かつ、ｎ＿１−ｎ＿２≧０．０１なる関係を
   満足していることを特徴とするプラスチック光ファイバ
   。
2. （２）粘度１０＾３〜１０＾５ポイズの架橋硬化型樹脂
   を紡糸した後硬化処理して屈折率ｎ＿１なる芯成分を形
   成し、該芯成分の外周に屈折 率ｎ＿２なる耐低屈折性樹脂層をｎ＿１−ｎ＿２≧０．
   ０１なる条件を満足するようにして形成せしめることを
   特徴とするプラスチック光ファイバの製法。
3. （３）屈折率ｎ＿２なる耐熱性樹脂による鞘の形成を熱
   硬化性樹脂又は光硬化性樹脂にて行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のプラスチック光ファイバ
   の製法。