JPH01229206A - プラスチック光ファイバの製造方法 - Google Patents

プラスチック光ファイバの製造方法

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JPH01229206A
JPH01229206A JP63055605A JP5560588A JPH01229206A JP H01229206 A JPH01229206 A JP H01229206A JP 63055605 A JP63055605 A JP 63055605A JP 5560588 A JP5560588 A JP 5560588A JP H01229206 A JPH01229206 A JP H01229206A
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tube
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和秀 小田
Masatoshi Tagami
田上　正敏
Koichi Okino
沖野　浩一
Tomiya Abe
富也 阿部
Takanobu Ishibashi
石橋　孝伸
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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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はプラスチック系のコア及びクラッド力）ら成る
耐熱性のプラスチ・ツク光ファイバ及びその製造方法に
関する。
［従来の技術］ 近年、石英系光コアイノくのめさまい）発展（こイ半な
い、光ファイバを用いた光伝送システム力（大月１化さ
れてきている。プラスチ・ツク光ファイノ＜（よ現在の
光通信の主流を占めている石英系光コアイノくに比べ損
失は大きいが（約１ｄ１３／ｍ）、可撓性、柔軟性に富
み、大口径化が可能であり取扱い性が良好であるため、
自動車、オフィスオートメーション、ファクトリオート
メ−ションへ 信への応用が期待されている。
現在のプラスチック光ファイバは、光学的な性質のすぐ
れているポリメタクリル酸メチルやポリスチレン樹脂を
用いている。しかしながら、これらのものはいずれも熱
変形温度が低く、自動車を中心とする各分野よりその耐
熱性の向上が望まれている。
そこで、最近耐熱性プラスチック光ファイバの検討が行
なわれる様になった。
第３図は従来のプラスチック光ファイバを示す横断面図
であり、１０は耐熱性に優れたアクリル系、スチレン系
あるいはシリコーン系の熱硬化性樹脂からなるコア、２
０はコア１０よりも低屈折率でかつ耐熱性に優れたフッ
素樹脂智のクラッドである。
このような構造の耐熱性のプラスチック光ファイバは、
コア１０を作成するための樹脂前駆体（モノマ）が液状
であり、この液状のモノマから繊組状のコアを単独で造
ることか難しいこと、クララＩ’　ＩＩ’　２　０とし
て使用しているフッ素樹脂の加工温度が２００℃以」二
であるため、プラスチックコア１０の」二に押出被覆す
ることが難しいこと、等の理由から次のような製造方法
が提案されている（特開昭５　７−４　５　５　０　２
号公報）。この製造方法の説明図を第２図に示す。
まず、クラッド用の樹脂を中空状に押出してクラッドチ
ューブ２００を作成し、その中にコア用の液状モノマを
タンク３から注入して先端側を封止し、モノマを加圧供
給した状態で湯浴６内を通過させ、クラッドチューブ２
００の先端側のモノマから徐々に硬化させることにより
、コア、クラッド界面の剥離のないプラスチック光ファ
イバが得られる。なお、４はクラッドチューブ２００を
巻取っておくロール、５はガイドロール、７は巻取ロー
ルである。
［発明が解決しようとする問題点］ 光ファイバは、光の伝送損失を極力小さくすることが光
ファイバの特性上最も重要なことである。
しかし、プラスチック光ファイバにより光伝送を行う場
合、可視域の波長にある低損失の光波長領域を使用して
いるか、この可視光を用いることができる反面、第３図
に示した２層構造のプラスチック光ファイバではクラッ
ト２０が透明なため外部から可視光か乱入して、伝送損
失か発生ずるという問題がある。
そこで、この問題点を解消するために、クラッド２０を
着色して外部可視光の乱入を遮断する構造が提案されて
いるが、今度はコア１０を伝搬している光がクラット２
０に一部吸収されてしまい、伝送損失が発生することが
判明した。
このように、コア１０及びクラッド２０の２層構造から
なるプラチック光ファイバにおいては、クラッド２０と
して透明なもの又は着色したもののどちらを用いても伝
送損失が発生してしまう。
そこで、両者の問題点を解消する手段としては、透明な
りラッド２０を有するプラスチック光ファイバの外周に
着色したシースを押出し等により設＝　　４　　　＝ けることか有効であり、外部光の乱入、クラット２０に
よる光吸収は防止される。
しかしなから、クラツド２０外周にシースを施した構造
のプラスチック光ファイバには多くの問題点があり、実
用化は至極困難である。
すなわち、−１−述したようにコア１０用のｌｆｋ状モ
ノマをクラッドチューブ２００内で重合させる場合、重
合時の体積収縮を考慮して液状モノマを加圧しながら供
給するため、クラッドチューブ２００の肉厚をあまり小
さくすることができず、更にシースを施せば外径が太く
なってしまう。この太径化は、光ファイバの特性」−及
び用途−に好ましくない。
更に、作成したプラスチック光ファイバにシースを押出
し被覆すると、コアとクラッド間、更にクラッドとシー
ス間に熱履歴による熱歪が発生し伝送損失が著しく増加
する（２〜３　ｄ！３／　ｍ　）。
また、予じめクラッドチューブ２００の外周にシースを
押出し被覆したチューブを使用して、これにコア用のモ
ノマを注入して加熱重合させた場合はクラッドチューブ
２００とシースとの密着性が悪くなり、伝送損失か発生
してしまう。
このように作成後のプラスチック光ファイバにシースを
施したもの及びクラッドチューブ２００にシースを施し
たチューブを使用してコアを重合させたものとも、伝送
ＩＪ（失が発生してしまうか、加えて両者のプラスチッ
ク光ファイバにヒートサイクルを加えた場合、両者とも
クララＩ’　２０とシースとの密着性か良好でないため
シースからクラッド２０が突き出ずいわゆるシュリンク
バックか見られ、更に伝送損失が発生することか判明し
ている。一般にプラスチック光ファイバの端部にはコネ
クタを装着して使用するが、このシュリンクバックによ
る伝送損失の増加は特に顕著である。
［発明の目的］ 本発明は、」二記した従来技術の問題点に鑑みなされた
ものであり、製造過程における熱歪の発生及びヒートサ
イクルによるシュリンクバックの発生を防止し、更には
外部光の乱入及びクラッドの光吸収等による伝送損失の
発生を防止した低伝送損失のプラスチック光ファイバを
提供することを第１の目的とし、このようなプラスチッ
ク光ファイバの実現を可能にした製造方法を提供するこ
とを第２のＬｊ的としている。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の第１の要旨は、コア及びクラッドからなるプラ
スチック光ファイバにおいて、−に記りラッドを互いに
溶着一体化されている透明な内層クラッドと着色不透明
な外層クラッドにより構成したことにあり、また第２の
要旨は」二足プラスチック光ファイバの製造方法におい
て、内層クラッド用の樹脂をチューブ状に押出すと同時
にその外周に上記内層クラッド用の樹脂と溶着し合う樹
脂に着色剤を含有させた外層クラッド用の樹脂を同心円
状に押出して上記内層クラッドと上記外層クラッドが溶
着一体化したチューブ状のクラッドを成形し、このクラ
ッドチューブにコア用の樹脂前駆体を加圧供給しながら
加熱重合させることにある。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を基に説明する。
第１図は本発明のプラスチック光ファイバの一実施例を
示す横断面図であり、透明なコア１の外周にクラッド２
か設けられており、このクラッド２は互いに界面が溶着
して一体化されている透明な内層クラット２ａと着色不
透明の外層クラッド２ｂから構成されている。但し、こ
のプラスチック光ファイバはあらかじめ作成しておいた
クラッド２のチューブにコア１の液状モノマを注入、重
合させたものである。
このようにクラッド２を透明な内層クラッド２ａと着色
不透明な外層クラッド２ｂとにより構成したことにより
、外部からの可視光を外層クラッド２ｂが遮断して伝送
損失の発生を防止することができ、更にコア１の直上に
透明な内層クラッド２ａが設けられているため、コア１
の直上に着色したクラッドを設けた場合に比較して伝播
している光の吸収をほぼなくすことができる。
また、内層クラッド２ａと外層クラッド２ｂとが溶着一
体化されているため、従来のクラッドの外周に別工程で
着色シースを押出し被覆したものに見られるような熱歪
による伝送損失、クラットとシースとの密着不良による
伝送損失更にはヒートサイクルによって生ずるシュリン
クバックによる伝送損失の発生が全くなく、良好な光伝
送を実現できる。
ここで、コアとなる樹脂としては、耐熱性に優れた熱硬
化性か適しており、ものによって異なるが耐熱性が１５
０℃以上のアクリル系、スチレン系あるいはシリコーン
系の樹脂が挙げられる。但し、特にこれらに限定される
ものではない。なお、特に耐熱性が要求されない場合に
は熱可塑性樹脂を使用してもよい。
次に内層クラッドとしては、コアより少なくとも１％以
上低屈折率であればよく、望ましくは３％以上低い屈折
率を有する材料が良い。また、耐熱性、耐薬品性に優れ
、製造時のコアモノマ供給における加圧に十分耐えうる
耐圧性、機械的強度に優れたもの、例えばフッ素樹脂が
望ましい。
具体的には、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）　、ボリフッ
化ビニリデン（ＰＶＤＦ）　、エチレン−テトラフルオ
ロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）　、テトラフルオロエ
チレン−パーフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）　
、パーフルオロアルキルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）　、若しくは
クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体
、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、ポリ（４−メチル−１−ペンテン
）等あるいはこれらの組合せが考えられる。
また、外層クラッド２ｂは内層クラッド２ａと同一もし
くは互いに相溶性のよい同種の材料を使用する。
なお、外層クラッド２ｂに配合される１１色剤としては
、カーボンブラック等の一般的に使用されているもので
よく、特に限定されない。
なお、内層クラッドの肉厚はできるだけ厚い方がよく、
また外層クラッドの肉厚はできるだけ薄い方がよく、外
層クラッドは内層クラッドの１／３〜１１５程度の範囲
の肉厚か良いよってある。
次に本発明のプラスチック光ファイバの製造方法につい
て説明する。本発明のプラスチック光ファイバも従来の
プラスチック光ファイバも基本的には別工程で作成した
クラッドチューブにコア用の樹脂前駆体である液状モノ
マを加圧供給して加熱重合させる点で一致しているが、
本発明と従来法とではクラッドチューブの作成方法が異
なっているので、先にクラッドチューブの作成方法につ
いて説明する。すなわち、本発明のクラッド２は上述し
た通り内層クラッド２ａと外層クラット２ｂの界面を溶
着させて一体化する必要があるため、予じめ作成した内
層チューブ２ａに外層クラッド２ｂを被せたのでは、境
界面が密着したものは得られても溶着一体化したものは
得られない。
そこで内層クラッド２ａを中空状に押出すと同時にその
外周に着色剤を配合した外層クラッド２ｂを同心円状に
押出すようにする。このように２層を同時押出しするこ
とにより、硬化する前の樹脂＝　　　１１　　− 界面が溶着して一体化したクラッドチューブが得られる
。但し、内層クラッド２ａ用の樹脂と外層クラッド２ｂ
用の樹脂は、同一もしくは同種の樹脂であって、互いに
溶着するものであることが条件となる。
続いて第２図に示す製造方法により、上記により作成し
たクラッドチューブ２００をロール４に巻取り、その一
端の開口にタンク３から重合開始剤を配合したコア用の
液状モノマを加圧供給し充填する。そして、クラッドチ
ューブ２００の先端を封止してその先端からガイドロー
ル５を介して湯浴７を通過させ、巻取ロール６に巻取る
。湯浴７を通過したクラッドチューブ２００内の液状モ
ノマは先端側から徐々に重合し体積収縮を起こすが、液
状モノマを加圧供給しているため、気泡等が発生するこ
となく、コアとクラッドチューブ２００の密着性のよい
プラスチック光ファイバが得られる。また、内層クラッ
ドと外層クラッドが溶着しているため、これらがコア重
合時に剥離することがなく、ヒートサイクルを加えても
シュリ−１２＝ ンクバックが発生することがない。更に、このプラスチ
ック光ファイバにシースを被覆する必要がないため、コ
アに熱歪が加わることもなく、低伝送損失のプラスチッ
ク光ファイバが得られる。なお、本実施例では、湯浴７
を使用して加熱しているが、これに限るものではなく、
加熱炉等を使用してもよい。また、これまでコア祠とし
て押出し成形が困難な熱硬化性樹脂について説明して来
たが、熱可塑性樹脂を使用しても機械的特性、伝送特性
の優れたプラスチック光ファイバが得られることは言う
までもない。但し、この場合、耐熱性は若干劣る。
次に本発明の具体的実施例を示す。
実施例１ クラツド材として、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロプロピレン樹脂（ＦＥＰ、ＮＰ−２０、ダイキン社
製商品名）を使用し、２層間時押出機により、外径１．
６ｍ＋ｎｓ肉厚０．３ｍｍの内層、その上にカーボンブ
ラックを０．５ｖｔ％配合した外径１−８１１１１１１
％肉厚０．ｌｌｌ１ｍの黒色の外層を押出し成形して外
径１．８ｍｍ、肉厚０．４ｍｍのクラッドチューブを作
成した。
一方コア制としては、メチルメタクリレート７０ｗｔ％
、エチレングリコールジメタクリレート１０ｗｔ％、ｎ
−ブチルアクリレート２０ｗｔ％からなる組成のモノマ
を使用し、重合開始剤として過酸化ベンゾイル０．５ｗ
ｔ％を使用した。このモノマ組成物を」記名クラッドチ
ューブに充填して先端を封止し、１０　Ｋｇ／　０ｍ２
の圧力で加圧しながら、封止したクラッドチューブの先
端側から８０℃の湯浴内を５　Ｃｍ／　ｍｉｎの巻取り
速度で通過させ、チューブ内のモノマ組成物を先端側か
ら順次重合させた。このようにして得られたプラスチッ
ク光ファイバは、コア中に気泡が発生しておらず、また
コアと内層クラット間、内層クラッドと外層クラッド間
の剥離も見られず、光透過性も良好であった。このプラ
スチック光ファイバ１ｍに一５０℃（１時間）〜１５０
°Ｃ（１時間）のヒートサイクル５０回を加えたところ
、シュリンクバックは発生しなかった。
実施例２ 内層クラッド制としてＦＥＰ、外層クラッド祠としてＰ
ＦＡを使用し、以下実施例１と同じ手順。
条件でプラスチック光ファイバを作成した。本実施例の
プラスチック光ファイバもコア中に気泡の発生や各層間
の剥離も見られず、光透過性も良好であった。また、実
施例１と同じヒートサイクルを加えても、シュリンクバ
ックは発生しなかった。
比較例 実施例１と同様にクラツド材としてＦＥＰを使用し、先
ず内層クラッドチューブを押出し成形し、その後このチ
ューブにカーボンブラックを０．５ｗｔ％配合した外層
クラッド層を押出して、実施例１と同じサイズのクラッ
ドチューブを作成した。
以下実施例１と同じ手順２条件でプラスチック光ファイ
バを作成した。このプラスチック光ファイバはコア中に
気泡は発生せず、コアと内層クラッドとの剥離も見られ
なかったが、内層クラッドと外層クラッドが溶着してい
ないため、実施例１と同じ条件のヒートサイクルを加え
たところ、外層−１５＝ クラッド部が収縮し、コア及び内層クラッドが３１１１
１１１突出してしまった。
［発明の効果コ 以上に説明した通り、本発明のプラスチック光ファイバ
は次のような顕著な効果を奏する。
クラッドを溶着一体化させた透明な内層クラッドと着色
不透明な外層クラッドで構成したことにより、外部可視
光の乱入が防止され、かつコア直上の内層クラッドによ
る光吸収もなく、伝送特性を向上させることができる。
更に、従来の透明クラッドの外周に着色ンースを施した
ものに比較し、熱履歴により各層界面に加わる熱歪、各
層間の剥離が全くなく、ヒートサイクルによるシュリン
クバックも発生しないため、これらの構造不良による伝
送損失が発生することがない。また、このような伝送特
性の優れたプラスチック光ファイバの製造方法として、
予じめ互いに相溶性のある内層クラッドと外層クラッド
を２層同時押出しにより溶着一体化させたクラッドチュ
ーブを作成しておき、このクラッドチューブにコア用の
液状モノマー　　　１６　　　＝ を加圧供給して重合させるようにしたことにより、上記
した各層間の熱歪、剥離及びシュリンクハックを発生さ
せることなく特性の優れたプラスチック光ファイバを得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す横断面図、第２図はク
ラッドチューブにコア用液状モノマを注入、重合させる
タイプのプラスチック光ファイバの製造方法を示す説明
図、第３図は従来例を示す横断面図である。 １：コア、 ２：クラッド、 ２ａ：内層クラッド（透明）、 ２ｂ：外層クラッド（着色不透明）、 ２００：クラッドチューブ。 代理人　　弁理士　　薄　１）利　幸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、透明な樹脂からなるコアとその外周に該コアよりも
    低屈折率の耐熱性の樹脂からなるクラッドとを備えたプ
    ラスチック光ファイバにおいて、前記クラッドが互いに
    溶着一体化されている透明な内層クラッドと着色不透明
    な外層クラッドにより構成されていることを特徴とする
    プラスチック光ファイバ。 ２、前記内層クラッド及び前記外層クラッドが互いに溶
    着し合う同種の樹脂からなり、同時押出によりチューブ
    状に形成されたものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載のプラスチック光ファイバ。 ３、前記内層クラッド用の樹脂をチューブ状に押出すと
    同時に、その外周に前記内層クラッド用の樹脂と溶着し
    合う樹脂に着色剤を含有させた前記外層クラッド用の樹
    脂を同心円状に押出して前記内層クラッドと前記外層ク
    ラッドが溶着一体化したチューブ状のクラッドを成形し
    、然る後該クラッドチューブの中空部にその一端から前
    記コアとなる樹脂前駆体を注入充填して他端を封止し、
    前記樹脂前駆体に圧力を加えながら前記クラッドチュー
    ブの封止端側から徐々に加熱して前記コアとなる樹脂前
    駆体を重合させることを特徴とするプラスチック光ファ
    イバの製造方法。
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