JPH0222922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は芯鞘構造を有し、新規な鞘成分からな
る光伝送繊維に関する。 プラスチツクから成る光伝送繊維は無機ガラス
に比べて光伝送損失、耐熱性に劣る一方で、大口
径で開口数が大きく軽量であつて、且つ可撓性に
極めて優れており、中でもポリメタクリル酸メチ
ルを芯成分とした光伝送繊維は短距離の光通信用
途に使用されはじめている。 芯がポリメタクリル酸メチル、鞘が弗化ビニリ
デンとテトラフルオロエチレンの共重合体からな
る光伝送繊維は優れた性能を示すことは本出願人
の特公昭53−21660号により公知である。 しかしながら、弗化ビニリデン系共重合体は芯
材との密着性は良好であり、加工性もすぐれてい
るが本質的に結晶性高分子であり、加熱または冷
却により容易に結晶化して、球晶を生長せしめ、
その結果芯材を通過する光はその鞘の結晶化状態
による散乱を受け、光伝送性能が低下するという
欠点がある。一方、たとえば特公昭56−8321号に
示されるような弗化アルキルメタクリレートを主
成分とする重合体は本質的に非晶性高分子であ
り、光伝送繊維の鞘材として用いたとき良好な透
明性を保持するが、芯材との密着性が劣り、また
加工性も劣るという欠点がある。 本発明者らは上記のような従来の鞘材の欠点を
改善するための方法について鋭意研究の結果弗化
ビニリデン系共重合体と弗化アルキルメタクリレ
ートを主成分とする重合体とのブレンド体が、驚
くべきことに容易に混融体を生成し、非晶性を維
持しつつ芯材との密着性にもすぐれた鞘材として
使用しうることを見出し、本発明に到達した。す
なわち本発明の要旨とするところは、主としてポ
リメタクリル酸メチルからなる重合体を芯成分と
し、ポリ弗化ビニリデンまたは弗化ビニリデン単
位を60モル％以上含む弗化ビニリデン系共重合体
と弗化アルキルメタクリレートを主成分とする重
合体をブレンドしてなる樹脂組成物を鞘成分とす
ることを特徴とする光伝送繊維である。 本発明における鞘材におけるポリ弗化ビニリデ
ンまたは弗化ビニリデン系共重合体とメチルメタ
クリレートを主成分とする重合体はお互いの相溶
性が良好であり、広いブレンド割合をとることが
でき、ブレンド割合により重合体の性質を変動さ
せることができる。たとえば芯成分との密着性や
加工性の向上を目的とする場合には弗化ビニリデ
ン系共重合体成分の割合を多くし、また透明性や
耐熱性の向上を目的とする場合には弗化アルキル
メタクリレートを主成分とする重合体の割合を多
くすれば容易に目的とする性能のブレンド体が得
られる。 たとえばブレンド体の特性の一つであるガラス
転移温度（Tg）は弗化ビニリデン系共重合体の
Tg〜−45℃から弗化アルキルメタクリレート系
重合体のTg〜＋100℃までブレンド割合により変
化させることができる。 本発明の鞘成分は弗化ビニリデン系共重合体の
芯成分への優れた密着性と加工性を保持しつつ、
さらに弗化アルキルメタクリレート系重合体のも
つ耐熱性並びに透光性に優れた特性により双方の
優れた特性を加味した光伝送繊維を提供すること
ができる。 本発明において鞘成分として用いられる弗化ビ
ニリデン系共重合体の組成は弗化ビニリデン単位
が60モル％以上含むことが必要である。弗化ビニ
リデン単位が60モル％未満の場合には弗化アルキ
ルメタクリレートとの相溶性が不充分で均一なブ
レンドが困難となるからである。弗化ビニリデン
に共重合させる単量体としてはテトラフルオロエ
チレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリ
フルオロエチレン、メタクリル酸メチル、１，
１，１−トリフルオロ酢酸ビニル、イソブチレン
等のビニル単量体が使用可能であり、特にテトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等
の弗素含有モノマーが低い屈折率を持つので開口
数の大きい光伝送繊維を得るには好ましい。 さらに第３成分としてテトラフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロピレン、メタクリル酸メ
チル、１，１，１−トルフルオロ酢酸ビニル、ク
ロロトルフルオロエチレン、イソブチレン等のビ
ニル単量体を20モル％以下の範囲で共重合するこ
とも可能である。 また本発明において鞘成分として用いられる弗
化アルキルメタクリレートとしては、基本的な構
造式 ｍ：１〜５の整数 ｎ：１〜10の整数 Ｘ：ＦまたはＨ Ｚ：ＨまたはCH₃ あるいは で示されるものが用いられる。具体例としては
２，２−ジフルオロエチルメタクリレート
（2FM）、２，２，２−トリフルオロエチルメタ
クリレート（3FM）、２，２，３，３−テトラフ
ルオロプロピルメタクリレート（4FM）、２，
２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタク
リレート（5FM）、２，２，３，３，４，４−ヘ
キサフルオロブチルメタクリレート（6FM）、
２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオ
ロペンチルメタクリレート（8FM）、１，１−ジ
（トリフルオロメチル）−２，２，２−トリフルオ
ロエチルメタクリレート（9FM）などの単独重
合体あるいはこれらの弗化アルキルメタクリレー
トを60重量％以上含有する共重合体であつて、第
２成分としてメチルメタクリレート、エチルメタ
クリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、ｎ−
ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレー
ト、ラウリルメタクリレート、ノニルメタクリレ
ート、メチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、２エチルヘキシルアクリレート、スチレン等
のビニル単量体を０〜40重量％共重合せしめた共
重合体が挙げられる。その中で第２成分としては
メチルメタクリレートが特に好ましい。弗化アル
キルメタクリレート60重量％以上と共重合しうる
ビニル単量体０〜40重量％の共重合体は通常の乳
化重合、懸濁重合、塊状重合、溶液重合の方法で
製造することが可能であるが、高純度の共重合体
を得るには塊状重合法を採用するのが好ましい。
重合開始剤としては通常のラジカル重合開始剤を
使用することができ、ジ−tevt−ブチルパーオキ
シド、ジクミルパーオキシド等の有機過酸化物、
メチル２，2′−アゾビスイソブチレート、２，
2′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物
が挙げられ連鎖移動剤としては通常のアルキルメ
ルカプタンが挙げられる。 弗化ビニリデン系共重合体と弗化アルキルメタ
クリレートを主成分とする重合体の混合では、均
一な混合をはかるため酢酸エチルエステル、Ｎ，
N′−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフオ
キシド、ジメチルアセトアミドなどの溶媒に溶解
したのち、混合重合体を得る方法のほか、結晶性
重合体の融点以上で溶融ブレンドする方法たとえ
ば200℃以上で混合するのが用いられる。上記の
混合を行なう場合、組成物中の弗化ビニリデン系
共重合体が99重量％以上であると該組成物を鞘材
として製造した光伝送繊維は鞘材が結晶化するた
め耐熱性、透光性が劣り好ましくない。また、弗
化アルキルメタクリレートを主成分とする共重合
体が99重量％以上であると鞘材と芯材との密着性
が低下し、界面での剥離現象を生じて伝送性能が
低下するので好ましくない。従つて弗化ビニリデ
ン系共重合体99〜１重量％と弗化アルキルメタク
リレートを主成分とする重合体１〜99重量％、好
ましくは弗化ビニリデン系共重合体90〜10重量％
と弗化アルキルメタクリレートを主成分とする重
合体10〜90重量％より好ましくは弗化ビニリデン
系共重合体80〜20重量％と弗化アルキルメタクリ
レートを20〜80重量％からなる組成であること
が、性能のバランスから好ましい。 本発明において用いられる芯成分重合体として
はポリメタクリル酸メチルが特に光伝送性能の面
から好ましいが、メタクリル酸メチルを80モル％
以上含む共重合体を使用することもできる。共重
合成分としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸２−エチルヘキシルのようなアク
リル酸エステル類やメタクリル酸シクロヘキシ
ル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル
のようなメタクリル酸エステル等の単量体を挙げ
ることができる。使用する芯成分は例えば特公昭
53−42260号に示されるような連続塊状重合方法
により製造されたものを使用するのが好ましい。 本発明の光伝送繊維は常法によつて鞘材を酢酸
エチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド等の溶媒に溶解して浸漬法で主としてポリ
メチルメタクリレートからなる重合体からなる芯
成分の繊維表面に鞘材を被覆する方法、あるいは
芯鞘型複合紡糸ノズルを使用して芯成分を紡糸す
ると同時に鞘部を押出賦形する方法等により製造
することができる。紡糸温度は芯成分、鞘成分の
溶融温度を考慮して適宜設定すればよいが230℃
〜250℃の間が好ましい。 本発明の弗素系樹脂組成物を鞘成分として、芯
鞘紡糸口を用いて芯成分とともに溶融共押出成型
して複合フイラメントを製造した場合には、成形
温度が180〜270℃の広い範囲において鞘成分に発
泡、白化等の異常な現象は認められず、かつ光伝
送繊維において鞘と芯の界面状態によつて左右さ
れる重要な測定値である開口数が芯と鞘の屈折率
で決定される理論開口数に近くなるという極めて
優れた特徴がある。この事実は本発明の弗化ビニ
リデン系重合体と弗化アルキルメタクリレートを
主成分とする重合体とからなる樹脂組成物を鞘成
分として用いると、密着性、耐熱性ともに向上
し、芯一鞘界面の乱れを抑制していると考えられ
る。この原因は、前記の如く、弗化アルキルメタ
クリレート系重合体が、弗化ビニリデン系共重合
体の結晶化を阻止し、非晶性を向上させかつ芯成
分のポリメチルメタクリレートと相溶性良好な弗
化ビニリデン系共重合体との関係より良好な密着
性が得られるためと考えられる。 以下実施例により本発明を具体的に説明する。
なお実施例中の部はすべて重量部を、％はすべて
重量％を示す。 ここで、実施例および比較例において得られた
光伝送繊維の性能の評価は次の方法で行なつた。 (1) 光伝送損失の評価 得られた光伝送性繊維の伝送損失は第１図に
示す装置によつて測定した。 安定化電源１０１によつて駆動されるハロゲ
ンランプ１０２から出た光はレンズ１０３によ
つて平行光線にされた後、干渉フイルター１０
４によつて単色化され、光伝送繊維１００と等
しい開口数を持つレンズ１０５の焦点に集めら
れる。 この焦点に光伝送繊維の入射端面１０６が位
置するよう調節して光伝送繊維１００に光を入
射させる。入射端面１０６から入射した光は減
衰して出射端面１０７から出射する。この出射
光は十分に広い面積のフオトダイオード１０８
によつて電流に変換され、電流−電圧変換型の
増幅器１０９によつて増幅された後、電圧計１
１０により、電圧値として読み取られる。 伝送損失の測定は次の手順により行なう。ま
ず光伝送繊維１００をl₀の長さになるように、
両端面を繊維軸に直角に切断し、平滑な面に仕
上げ、前記の装置に入射端面１０６および出射
端面１０７が測定中動かないように装着する。
暗室にして電圧計の指示値を読取る。この電圧
値をI₁とする。次に、室内灯を点灯し、出射端
面１０７を装置からはずし、この端面から長さ
ｌの点１１１で光伝送繊維１００を切り取る。
そして、装置に装着されている方の光学繊維の
端面を最初と同じように繊維軸に直角な面に仕
上げ、これを新しい出射端面として装置に装着
する。これらの作業中、入射光量を一定に保つ
ため、入射端面１０６は動かないように注意す
る。再び暗室にして、電圧計の指示値を読み取
り、これをI₂とする。光伝送損失αは次式によ
り計算する。 α＝10／ｌlog（I₂／I₁（dB／Km） ここで ｌ：光学繊維の長さ（Km） I₁，I₂：光量（電圧計読取値） なお、本発明での測定条件は次の通りであ
る。 干渉フイルター（主波長）：646nm lo（光学繊維の全長さ）：15ｍ ｌ （光学繊維の切断長さ）：10ｍ Ｄ（ボビンの直径）：190mm ここでボビンは装着をコンパクトにするため
に使用し、入射端面１０６と出射端面１０７間
の距離が１ｍ程度になるようにして、残余の光
学繊維をボビン（図示せず）に巻いておく。 (2) 光伝送繊維の開口数の測定 光伝送繊維の開口数の測定は第２図に示す測
定装置を用いて行なつた。１はハロゲンランプ
を内蔵した平行光線光源である。該光源の出力
光を中心波長650mm、半値幅３mmの干渉フイル
ター２に通して単色化した後、開口数が光伝送
繊維のそれよりも大きいレンズ３により平行光
線を集束して、光伝送繊維４の一方の端面５に
入射させる。該端面５は光伝送繊維の繊維軸と
直角に切断して平滑に仕上げ、固定具６によ
り、繊維軸と光軸７が一致するように固定す
る。入射光は全長15ｍの光伝送繊維を通過した
後、もう一方の端面８より出射する。繊維軸と
直角な平滑面に仕上げられた端面８を固定軸９
の中心軸に一致させ、且つ、繊維軸と前記中心
軸が直交するように固定具１０により固定軸９
に固定する。１１は回転腕で固定軸９の中心軸
のまわりを回転し、回転角度θを読取ることが
できる。１２は光を検出する光電子増倍管であ
り、ケース１３の中に取付けられ、孔１４を通
過した光量を電流として測定する。該孔１４は
直径が1.5mmで中心軸から125mmの位置にある。
第２図のような構成の装置により出射光の分布
は回転腕の回転角度θと光電子増倍管の電流と
の関係で測定され、一例を示すと第３図のよう
になる。最大電流Imaxとすると、Imaxが1/2
に減少する角度幅2θwと式から開口数
（NA）を求めることができる。 NA＝sin θw … (3) 鞘成分重合体の耐熱試験 得られた鞘成分重合体を200℃で36トン加熱
プレスを使用して50Kg／cm²〜100Kg／cm²の荷重
で50μmの一様厚さのフイルムを作成し、
ASTM−Ｄ 1003−61に準拠して積分球式ヘ
イズメーターにより全光線透過率およびヘイズ
値を測定した。このフイルムを恒温槽中85℃で
100時間暴露して結晶を生長させ、上記と同様
の積分球式ヘイズメーターにより全光線透過率
およびヘイズ値を耐熱試験結果とした。 (4) 密着性試験 得られた鞘成分重合体のフイルムを厚さ３mm
のメタクリル樹脂板に乗せて、200℃加熱プレ
スによりヒートラミネート後室温に冷切して
JIS 5400に準じた方法による密着試験をクロス
カツト法により評価した。１mm正方形ます目を
100ケ作成して粘着テープをはりつけ剥離ます
目数を密着強度の評価とした。 ◎ 切り傷の１本ごとが細かくて両側がなめら
かで切り傷の交点と正方形のます目にはがれ
がない 〇 切り傷の両側と交点とにはがれがあつて欠
損面積が15％以内 △ 切り傷の両側と交点とにはがれがあつて欠
損面積が65％以内 × 切り傷の両側と交点とにはがれがあつて欠
損面積が65％以上 実施例 １ ２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレー
ト80部、メチルメタクリレート20部を混合溶解し
た後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニト
リル0.05部、ｎ−オクチルメルカプタン0.05部を
添加してアンプル管に仕込み、脱気を繰り返して
減圧封管した。この封管アンプルを70℃で15時間
加熱重合し透明な樹脂体を得た。さらに150℃に
３時間加熱して重合転化率99％を得た。得られた
重合体（以下重合体Ａという）をとり出し、酢酸
エチル中に濃度が30％になる様に溶解した。一
方、乳化重合法により得た弗化ビニリデン−テト
ラフルオロエチレン（80／20）（モル比）の共重
合体（以下重合体Ｂという）を同様に酢酸エチル
30％溶液になる様に調整し、上記２，２，２−ト
リフルオロエチルメタクリレート系重合体の溶液
と１：１に均一に混合して溶媒を脱気して十分溶
媒を除去した後、得られた固形物をクラツシーに
より粉砕してJIS−Ｚ−8801規格16メツシユバス
32メツシユオン分に分別して25mmφベント式押
出機（大阪精機(株)製）によりペレツト状に賦形し
た。得られたポリマーの屈折率は1.400であつた。
このポリマーをフイルム成形して得られた厚さ
50μmフイルムの全光線透過率（Tt）は92％、ヘ
イズ2.5％であつた。耐熱試験結果は全光線透過
率（Tt）87％、ヘイズ値5.5％であり、良好であ
つた。芯一鞘紡糸口金を用いて芯成分にポリメタ
クリル酸メチル、鞘成分に上記重合体を用いて
250℃で押出し100m／分で巻き取り直径100μm、
芯の直径80μmの複合フイラメントを得た。顕微
鏡による観察では芯一鞘界面は真円で気泡や異物
の存在は認められなかつた。 このフイラメントの波長が650nmの光による伝
送損失は450dB／Kmで、570nmの光では
420dB／Km、520nmの光では430dB／Kmであつ
た。またこのフイラメントの開口数は0.45であり
コアの屈折率n₁＝1.492及びクラツドの屈折率n₂
＝1.400から計算される理論開口数（N.A＝√₁ ²
−n₂ ²）0.516に近い値であつた。 実施例 ２〜10 実施例１における鞘成分用重合体Ａの組成、重
合体Ｂの組成および重合体Ａと重合体Ｂの混合割
合を第１表に示すように変化させたほかは実施例
１と同様にして鞘成分重合体の性能および光伝送
繊維の伝送特性を評価した。評価結果はまとめて
第１表に示した。 比較例 １〜３ 第１表に示す如く鞘成分重合体として重合体Ｂ
のみを使用した場合（比較例１）、重合体Ａのみ
を使用した場合（比較例２）および重合体Ａの組
成を変更したもののみを使用した場合（比較例
３）につき、その他の条件は全く実施例１と同様
にして鞘成分重合体の性能および光伝送繊維の伝
送特性を第１表に示した。 各実施例に示した如く重合体Ａと重合体Ｂを混
合使用したときは鞘成分の耐熱性、芯一鞘の密着
性ともに良好なものが得られるのに対し、比較例
の場合は鞘成分の耐熱性が不良であつたり、メタ
クリル樹脂板との接着性が不良であつたり性能的
に不充分なものであつた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は光伝送繊維の伝送損失を測定する装置
の概略図、第２図は光伝送繊維の開口数の測定装
置の概略図、第３図は開口数測定の一例を示す説
明図である。 １…光源、３…レンズ、４…光伝送繊維、５，
８…光伝送繊維の端面、１２…光電子増倍管、１
００…光伝送繊維、１０６…入射端面、１０７…
出射端面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主としてポリメタクリル酸メチルからなる重
   合体を芯成分とし、ポリ弗化ビニリデンまたは弗
   化ビニリデン単位を60モル％以上含む弗化ビニリ
   デン系共重合体と弗化アルキルメタクリレートを
   主成分とする重合体をブレンドしてなる樹脂組成
   物を鞘成分とすることを特徴とする光伝送繊維。 ２ 弗化ビニリデン系共重合体が弗化ビニリデン
   単位を60モル％以上とテトラフルオロエチレン単
   位が40モル％以下とからなる共重合体である特許
   請求の範囲第１項記載の光伝送繊維。 ３ 弗化ビニリデン系共重合体が弗化ビニリデン
   単位を60モル％以上とヘキサフルオロプロピレン
   単位が40モル％以下とからなる共重合体である特
   許請求の範囲第１項記載の光伝送繊維。