JPH02160205A

JPH02160205A - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JPH02160205A
Application number: JP63313954A
Authority: JP
Inventors: Seiji Nakagome; 誠治中込; Yasuyori Sasaki; 康順佐々木
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-20

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、光ファイバの製造方法に関する。更に詳しく
は、耐熱性にすぐれた光ファイバの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンな
どをコア材とするプラスチック系光ファイバが知られて
いるが、これらは熱可塑性であるため成形が容易な反面
耐熱性に劣り、ポリメチルメタクリレート系で約８０℃
程度迄、またポリスチレン系で約１００℃程度迄しか使
用できず、このため自動車のエンジン回りなど使用条件
の厳しい環境下では使用できない。

そこで、プラスチック系光ファイバの耐熱性を改善させ
る目的で、ジシクロペンタジェニル（メタ）アクリレー
ト、アルキル（メタ）アクリレートおよび多官能性単量
体の共重合体からコア材を形成させた光ファイバが、特
開昭６２−２６９，９０４号公報に記載されている。

Ｃかしながら、多官能性単量体含有共重合体の分子間架
橋構造形成による耐熱性の向上は、共重合体の溶融押出
法が採用できないため成形をきわめて困難なものとし、
上記提案では共重合体形成時に加熱による重合および架
橋を行っており、成形上での制約も多いという欠点がみ
られる。また、この際の加熱時間も長く、１００℃およ
び１３０℃で各２０時間、合計４０時間という長時間の
加熱を必要としている。これは、架橋促進剤などを使用
すると透明性が低下するので、それを使用できないため
である。

これに対し、光照射架橋法では極く短時間で架橋が行わ
れ、この方法を光ファイバに応用したものとしては、コ
ア材形成に用いたもの（特開昭６２−２６９．９０５号
公報）、クラッド材形成に用いたもの（同６２〜１９９
，６４３号公報）、光学接着剤などに用いたもの（同６
２−２２０，５１６号公報）などがみられるが、これら
はいずれも未だ光ファイバとして耐熱性の点で十分満足
できる水準にはない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、耐熱性にすぐれた光ファイバを光架橋
法によって製造する方法を提供することにあり、かかる
目的は、コア材材料およびクラッド材材料に共に光架橋
性透明高分子物質を用い、そこに添加される光開始剤と
して特定波長でのモル吸光係数の異なるものを選択する
ことによりあるいは同一の光開始剤をそれぞれ濃度を変
えて添加することにより達成されることが見出された。

〔課題を解決するための手段〕

従って１本発明は光ファイバの製造方法に係り、光ファ
イバの製造は、（１）紫外線乃至近紫外線光源の主発光
波長を吸収する光開始剤を添加した光架橋性透明高分子
物質コア材材料および上記光開始剤よりその波長に対し
てモル吸光係数の小さい光開始剤を添加した光架橋性透
明高分子物質クラッド材材料を共押出しし、あるいは（
２）紫外線乃至近紫外線光源の主発光波長を吸収する光
開始剤を０．０１〜５重量％添加した光架橋性透明高分
子物質コア材材料および上記添加濃度の１０〜９０′ｉ
量の同一光開始剤を添加した光架橋性透明高分子物質ク
ラッド材材料を共押出しし、いずれも共押出物に光照射
して光架橋させることにより行われる。

コア材材料の主成分を形成する光架橋性高分子物質とし
ては、アクリル酸低級アルキルエステルまたはメタクリ
ル酸低級アルキルエステルに、共重合体中約１〜７０モ
ル％、好ましくは約４〜３０モル％を占める割合の一般
式％式％［］Ｒ：水素原子またはメチル基Ｒ゛ニジシクロペンテニル基たはグリシジル基ｎ：Ｏまたはｌで表わされる（メタ）アクリル酸エステルを共重合させ
た共重合体であって、屈折率ｎｏ＝１．４７以上のもの
、好ましくはｎｏ　＝　１．４７５〜１，４９２を有す
るものが用いられる。

かかる（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば次
のようなものが用いられる。

（ｏｃｐ）　ニジシクロペンタジェニル基、ただしその
結合位置は特定されない（ＧＬＹ）　ニゲリシジル基ＣＨ□＝　ＣｌｌＣＯＯ（ＤＣＰ）ＣＤ、＝ＣＨＣ００ＣＨ２Ｃ１ｌ、０（ＤＣＰ）ＣＨ，
＝Ｃ（ＣＨ，）Ｃ００ＣＩ（、Ｃ）１２０（ＤＣＰ）Ｃ
Ｈ２＝ＣＨＣＯＯ（ＧＬ’／）ＣＩ＋２＝　Ｃ（ＣＩ（、）ＣＯＯ（ＧＬＹ）また、ク
ラッド材材料の主成分を形成する光架橋性高分子物質と
しては、上記共重合体の（メタ）アクリル酸低級アルキ
ルエステルの代りに、下記一般式［１１１で表わされる
アクリル酸エステルを前記一般式［１Ｆで表わされる（
メタ）アクリル酸エステルと共重合させた共重合体であ
って、屈折率がコア材材料より低いもの、一般には屈折
率ｎｏ＝１．３４〜１．４１のものが用いられる。

ＣＩｌ□＝　ＣＨＣＯＯ（Ｃ１ｌ、　）ｍ　（ＣＦ、　
）ａＸ　　　　　　　［ＩＩ　］Ｘ：フッ素原子または
水素原子ｌ１１＝１または２悲：１〜８の整数かかるアクリル酸エステルとしては１例えば次のような
ものが、共重合体中約３０〜９４モル％、好ましくは約
８０〜９４モル％の割合で用いられる。

Ｃ１ｌ□＝ｃｏｃｏｏ　（ｃＨｚ　）　ｚ　Ｃ，Ｆ１？
ＣＩｌ□＝　ＣＨＣＯＯ（ＣＨ，）、　Ｃ，Ｆ、。

ＣＨ２＝　Ｃ）ｌｃＯＯｃＨａ　（ＣＦ２　）４　ＨＣ
Ｈ，＝ＣＨＣ００ＣＩＩ□ＣＦ３以上の各共重合体を製造するための共重合反応には、ラ
ジカル重合、アニオン重合、カチオン重合などの重合方
法が用いられ、工業的には熱または光を重合開始エネル
ギーとするラジカル重合が好んで用いられる。また、こ
れらの重合方法には。

溶液重合、乳化重合、塊状重合などがあるが、重合熱の
除去、透明性の維持などの理由から溶液重合が適してい
る。

溶液重合法の場合には、溶媒として、アセトン。

メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、塩化メチレン、トルエンなどを、ま
た触媒としてアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベン
ゾイルなどをそれぞれ用い、好ましくは２−メルカプト
エタノールによって代表されるω−メルカプトアルカノ
ール、アルキルメルカプタン、アリルメルカプタン、メ
ルカプトカルボン酸、アルキレンジチオール、ジチオグ
リセリン、トリチオグリセリンなどのメルカプト化合物
連鎖移動剤（単量体混合物に対して約０．１〜３モル％
、好ましくは約０．１５〜１モルＸ用いられる）の存在
下に、単量体混合物を溶媒中に滴下する方法で重合反応
が一般に行われる。

これらのコア材材料およびクラッド材材料には、それぞ
れ光開始剤が約０．０１〜５重量メ、好ましくは約０．
１〜２重量％添加されるが、前記（１）の方法の場合に
は、クラッド材材料の方にはコア材材料に添加されるも
のよりも紫外線乃至近紫外線光源の主発光波長、例えば
２４０〜２５０ｎｍ、３００ｎｍ付近または３６５ｎｍ
に対してモル吸光係数の小さいものが添加され、これに
よりコア材材料およびクラッド材材料の相対的な架橋速
度を調節することができる。

即ち、照射光は、被照射物質の外側から内部に行くに従
って減衰する。かりに、コア材部分とクラッド材部分の
光開始剤の紫外線乃至近紫外線光源の主発光同一波長に
対するモル吸光係数が同じ場合、光強度の強いクラッド
材部分では先に架橋が進み、コア材部分速架橋を完結さ
せると、クラッド材部分は吸収光量が多すぎて、劣化を
生ずるようになる。

そこで、紫外線乃至近紫外線光源の主発光同一波長に対
してモル吸光係数のそれぞれ異なる光開始剤を用いると
１モル吸光係数の小さい光開始剤が添加された部分では
、光をあまり吸収しないので架橋反応が遅く、一方モル
吸光係数の大きい光開始剤が添加された部分では、光の
吸収効率が高いので、架橋反応が速くなる。このように
、紫外線乃至近紫外線光源の主発光同一波長に対してモ
ル吸光係数のそれぞれ異なる光開始剤を用いることで、
コア材部分、クラッド材部分の架橋速度の差を少なくシ
、それによってコア材部分、クラッド材部分およびこれ
ら両者間の架橋状態を改善させることができる。

光開始剤としては、用いられるコア材材料またはクラッ
ド材材料との相溶性が良く１着色の少ないものが用いら
れ、相対的に特定波長でのモル吸光係数εの異なるもの
が組合されて用いられるが、一般にはコア材側には紫外
線乃至近紫外線光源の主発光波長に対してＥ＝５０〜１
０００のものが、またクラッド材側にはコア材側より１
０〜９０％低いＥのものが用いられる。

かかる光開始剤としては１例えばベンゾフェノン、アセ
トフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、
ベンジル、ベンジルメチルケタール、アゾビスイソブチ
ロニトリル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニ
ルプロパン−１−オン、１−（４’−イソプロピルフェ
ニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オ
ン、ρ−メトキシベンゼンジアゾニウムへキサフルオロ
ホスフェートなどが用いられる。

また、前記（２）の方法の場合には、コア材材料の方に
は０．０１〜５重量での光開始剤が添加され、−方クラ
ッド材材料にはコア材材料に添加された濃度の１０〜９
０％量に相当する濃度で同一の光開始剤が添加される。

このときの光開始剤としては１モル吸光係数とは無関係
に、上記光開始剤の任意のものを用いることができる。

光開始剤をそれぞれ添加したコア材材料およびクラッド
材材料は共押出しされ、共押出物は紫外線、電子線など
の光を照射することにより架橋される。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、紫外線乃至近紫外線光源の主発光
同一波長に対してモル吸光係数の異なる光開始剤あるい
は添加濃度の異なる同一光開始剤をそれぞれ添加したコ
ア材材料およびクラッド材材料を共押出しし、光照射す
るだけで、光ファイバを短時間でかつ容易に製造するこ
とができる。

しかも、コア材部分およびクラッド材部分の架橋速度の
差を小さくすることにより、これらの部分での架橋およ
びその界面での共架橋が短時間の内に完全に行われ、光
伝送損失値からみても約１２０℃以上という十分なる耐
熱性が確保され、またコア材−クラッド材間界面接着性
にもすぐれた光ファイバが得られる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１（コア材材料）溶液重合法で得られたメチルメタクリレート−ジシクロ
ペンテニルアクリレート（モル比９４：６）共重合体に
０．３重量％の３，３″−ジメチル−４−メトキシベン
ゾフェノン光開始剤（３００ｎｍにおけるξ＝９２．８
）を添加したもの（クラッド材材料）溶液重合法で得られたＩＨ，ＩＨ，５Ｈ−オクタフルオ
ロペンチルアクリレート−ジシクロペンテニルアクリレ
ート（モル比８８：１２）共重合体に０．３重量％の２
−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１
−オン光開始剤（３００ｎｍにおけるｔ　＝４９．３）
を添加したもの上記コア材材料およびクラッド材材料を２重ノズルから
共押出しし、押出直後高圧水銀ランプ（出力３にす）を
使用し、窒素ガス雰囲気中で１５ｃｍの距離から照射時
間が１５秒間になるように共押出物件周部から紫外線を
照射して光架橋させ、コア材径０．４６ｍｍ、外径０　
、５０ｍｍの光ファイバを製造した。

実施例２実施例１のコア材材料成分の共重合体として。

溶液重合法で得られたエチルアクリレート−ジシクロペ
ンテニルアクリレート（モル比９４　：　６）共重合体
が用いられた。

実施例３実施例１において、コア材材料としてメチルメタクリレ
ート−ジシクロペンテニルアクリレート共重合体に、ク
ラッド材材料にも添加された２−ヒドロキシ−２−メチ
ル−１−フェニルプロパン−１−オンが０．５重量％添
加されたものが用いられた。

実施例４実施例３のコア材材料成分の共重合体として、溶液重合
法で得られたエチルアクリレート−ジシクロペンテニル
アクリレート（モル比９４：６）共重合体が用いられた
。

比較例１実施例１のコア材材料成分の共重合体として、溶液重合
法で得られたエチルアクリレート−２−ヒドロキシエチ
ルアクリレート共重合体が用いられ、また光開始剤の代
りにヘキサメチレンジイソシアネート熱架橋剤が２重量
％添加され、紫外線照射後８０℃で６時間加熱硬化させ
た。

比較例２実施例１のコア材材料成分の光開始剤として、クラッド
材材料成分としても用いられた２−ヒドロキシ−２−メ
チル−１−フェニルプロパン−１−オンが０．３重量算
用いられた。

比較例３比較例２において、紫外線照射時間を１５秒間から１２
０秒間に延長した。

以上の各実施例および比較例で得られた光ファイバの１
．０ｍについて、光パワーメータ（アンリツ製ＭＬ９１
０Ａ）を用い、伝送損失を測定した。測定は、常温下ま
たは８０℃、１００℃、１２０℃にそれぞれ７０時間加
熱処理したものについて行おれた。得られた結果は１次
の表に示される。なお、比較例２の光ファイバは、コア
材が完全に架橋されていないため、加熱条件下では形状
が保持されなかった。

−側御　−常Ｉ− 実施例Ｌ　　　Ｏ，８５実施例２　　１．３２実施例３　　０．８３実施例４　　１．２６比較例１　　０．８２比較例２　　０．８５比較例３　　１，４０　　１，４６　　１．４８　　１
．５６光伝送損失は、コア材およびクラッド材の透明性
の低下、界面剥離を含む構造不整、径変動などに影響す
る。比較例１の光ファイバでは、コア材−クラッド材界
面の共架橋が完全ではないため、熱処理時のコア材寸法
変動が大きく、界面不整を起したため、伝送損失値が大
きくなっているものと考えられる。また、比較例３では
、コア材の架橋は十分行われたものの、クラッド材に必
要量以上のエネルギー線が照射され、分解あるいは着色
が起ったため、伝送損失値の増大が生じているものと考
えられる。

１２０℃ ０．８６１．３６０．８４１．３３１．２８１００℃ ０．８６１．３４０．８４１．３２１．２１８０℃ ０．８５１．３４０．８３１．２７０．９６更に、これらの光ファイバについて、９０ｍ繰返し曲げ
試験を３０００回行なうと、比較例１の光ファイバでは
コア材−クラッド材界面に剥離が認められたが、他の光
ファイバでは剥離などが認められなかった。

Claims

【特許請求の範囲】１、紫外線乃至近紫外線光源の主発光波長を吸収する光
開始剤を添加した光架橋性透明高分子物質コア材材料お
よび上記光開始剤よりその波長に対してモル吸光係数の
小さい光開始剤を添加した光架橋性透明高分子物質クラ
ッド材材料を共押出しし、共押出物に光照射して光架橋
させることを特徴とする光ファイバの製造方法。２、紫外線乃至近紫外線光源の主発光波長を吸収する光
開始剤を０．０１〜５重量％添加した光架橋性透明高分
子物質コア材材料および上記添加濃度の１０〜９０％量
の同一光開始剤を添加した光架橋性透明高分子物質クラ
ッド材材料を共押出しし、共押出物に光照射して光架橋
させることを特徴とする光ファイバの製造方法。