JPH0227305A - 耐熱性光学繊維 - 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〕 本発明は可捧性に優れ、耐熱性のきわめて優れた光学繊
維に関する。

〔従来技術〕

従来、光学繊維としては、広い波長にわたつて優れた光
伝送性を有する無機ガラス系のものが知られている。し
かしガラス繊維は加工性が悪（、曲げ応力に弱いばかり
でな（高価であることから合成樹脂を基体とする光伝送
性繊維が開発されている。合成樹脂製の光学繊維は屈折
率が大きく、かつ光透過性が良好な重合体の心部、及び
これよりも屈折率が小さく、かつ透明な重合体の鞘部か
らなっている。光透過性の高い心成分重合体としては無
定形の材料が好ましく、ポリメタクリル酸メチルあるい
はポリスチレンが一般に使用されている。これら心成分
重合体のうち、ポリメタクリル酸メチルは透明性、力学
的性質、熱的性質、耐候性等に優れ、高性能プラスチッ
ク光学繊維の心材として工業的に用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしポリメタクリル酸メチルを心としたプラスチック
光伝送繊維も、可撓性は充分ではなく、直径が１１１１
１１以上になると剛直で折れやすいものであり、大容量
の光を送るライトガイド等の大口径であることが要求さ
れる用途においては充分な特性を発揮することができな
い。またポリメタクリル酸メチルのガラス転移温度は１
００℃であるため、使用環境条件が？００℃以上になる
と、使用することができず、光伝送性繊維の用途が限定
される。さらにポリシロキサンを心成分とする光学繊維
は、特開昭６１−２５９２０３号公報に示されているよ
うに可撓性は優れているが、架橋触媒例えば白金触媒、
添加剤などのために光伝送損失が大きいという欠点があ
る。一方、末端シラノールポリジメチルシロキサンをテ
トラエトキシシランと８０℃以上の温度で反応させるこ
とにより得られた可撓性の透明材料は、ポリマー・プレ
チン１４．５５７〜５６４　（１９８５）及びマクロモ
レキュールズ２０．１６２２〜１５３０　（１９８７）
に開示されているが、これはディスク状成形物であり、
透明性の定量的な記載がないが、この条件では、相分離
成分が生成し良好な透明体が得られに（い。

本発明者らは、可撓性に優れ、耐熱性及び光伝送性能が
大幅に向上した光学繊維を開発するため、検討した結果
、本発明に到達した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、金属アルコキシドと末端シラノール基含有ポ
リシロキサンとの反応により得られ、光学的相分離のほ
とんど無い液状前駆体の硬化処理物を心成分とし、心成
分屈折率より０．０１以上低い屈折率を有する重合体を
鞘成分とする光学繊維であって、波長６５０ｎｍにおけ
る光伝送損失が７００　ｄＢ／ｋｍ以下であることを特
徴とする耐熱性光学繊維である。

本発明に用いられる金属アルコキシドは、公知の合成法
、例えば塩化水銀を触媒として、チタン、シリカ等の金
属とアルコールを直接反応させる方法、金属の塩化物と
アルコールによる反応、あるいは直接的な合成が困難な
場合にはアルコールの交換による合成などの方法で製造
することができる。アルコキシドを合成できる金属であ
れば、い、ずれの金属でも用いることができる。

末端シラノール基含有ポリシロキサンは、アルキル基例
えばメチル基、エチル基など、フェニル基等の置換基を
有していてもよい。また、２種以上の異なった置換基を
有していてもよい。

ポリシロキサンの屈折率は置換基の種類によって調節す
ることができる。フェニル基の含有量が多いほどポリマ
ーの屈折率が高くなり、逆にメチル基又はエチル基の含
有量が多くなるほど、ポリマーの屈折率が低くなり、さ
らにトリフルオロプロピル基のような弗素化アルキル基
があるとポリマーの屈折率は−そう低（なる。末端シラ
ノール基含有ポリシロキサンの重合度は１〜５０００特
に１〜１０００が好ましい。末端シラノール基含有ポリ
シロキサンの重合度が５０００を超えると反応基の濃度
が小さくなり、かつ粘度が増大して均質な反応が困難と
なる。

金属アルコキシドと末端シラノール基含有ポリシロキサ
ンの反応は、水及び触媒の存在下に行われる。水の使用
量は、金属アルコキシドに対し４倍モル以下が好ましい
。触媒としては例えば塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、
酢酸、しゆう酸などの有機酸を用いることができる。塩
基性触媒も用いることができるが、塩酸などの強酸が好
ましい。

本反応は溶剤の不在下に行うこともできるが、溶剤例え
ばアルコールの存在下に行うことが好ましい。反応があ
る程度進行してから反応液を濃縮するため、溶剤の一部
又は全部を除去してもよい。反応温度は一６０〜＋７０
℃であって、反応系がゲル化しない範囲である。この温
度範囲で反応させることにより、光学的相分離のほとん
ど無い液状前駆体が得られる。なお光学的相分離の有無
は可視レーザー光線を照射して調べることができる。

この液体混合物を攪拌すると、金属アルコキシドが水に
より加水分解され、この加水分解されたもの同士あるい
は加水分解物と末端シラノール基含有ポリシロキサン、
あるいは末端シラノール基含有ポリシロキサン同士が脱
水重縮合反応により、高分子量化していき、ついには無
機と有機が分子分散された架橋ゲル体になる。

本発明に用いられる鞘成分は心成分の屈折率より０．０
１以上低い屈折率を有し、実質的に透明なものであれば
よい。熱可塑性重合体、架橋性重合体等の重合体が可撓
性の観点から好ましいが、石割成分である金属アルコキ
シドとポリシロキサンの重合体なども屈折率を選択する
ことによって用いることができる。屈折率の差が０．０
１未満では、得られる光学繊維の開口数が小さいばかり
でなく、伝送損失がきわめて大きくなる。また鞘成分の
屈折率が心成分の屈折率より大きくなると光は全く伝送
されないためである。

本発明の光学繊維の鞘成分に用いられる低屈折率熱可塑
性重合体としては、例えば下記の化合物が挙げられる。

ポリテトラフルオロエチレン（ｎｄｌ、　６５　）　、
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（ｎｄｌ−３４〜１．３６）、テトラ
フルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体
（、ｎ（ｌｉ、　３４）、ポリクロロトリフルオロエチ
レン（ｎｄｌ。

４２５）、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体
（ｎ、１１．４０　）　、ポリビニルフルオライド（ｎ
６．１．４２　）、ポリビニリデンフルオライド（ｎｄ
　１．４７　）　、テトラフルオロエチレン／ビニリデ
ンフルオライド共重合体（ｎｄｌ、　５８〜１．４２）
など。そのほか各種の弗化アルキルメタクリレートの（
共）重合体（ｎｄｌ、　３８〜１．４８　）、ポリビニ
リデンフルオライドとポリメチルメタクリレートの混合
物（ｌ１ｄ１．４５〜１．４８　）等の弗素系ポリマー
　ポリ−４−メチル−１−ペンテン（ｎａ　１．４６　
）　、ポリメチルメタクリレート（ｎｄｌ、４９）等も
心材の屈折率が高い場合には使用できる。

鞘材を架橋性重合体で形成するためには、熱重合又は光
重合の可能なモノマーで心材表面を被覆したのち、架橋
硬化させればよい。

本発明の光学繊維の心部の径は、従来の光学繊維の範囲
５〜３０００μｍでもよ（、また３０００μｍよりさら
に太く５０■程度とすることもできる。鞘層は１μｍ以
上の厚さが光の全反射のために必要となるが、鞘層の厚
さの上限は使用目的に応じて適宜選択することができる
。

本発明の光学繊維を製造する方法としては、心成分とし
て金属アルコキシドと末端シラノール基含有ポリジメチ
ルシロキサンを反応させた液状前駆体と鞘成分重合体と
を同時に心−鞘同心円状に押し出したのち、硬化させる
方法、心成分の金属アルコキシドを末端シラノール基含
有ポリジメチルシロキサンと反応させ、糸状に賦形して
硬化させたのち、鞘成分重合体を被覆する方法、鞘成分
重合体を中空糸状に賦形し、その中に心成分の液状前駆
体を吸引あるいは圧入したのち、硬化させ、光学繊維と
する方法等が挙げられる。

これらの心成分の液状前駆体は賦形する前に０．０５〜
１０μｍ好ましくは０．０５〜１μｍの孔径を有するメ
ンブレンフィルターで濾過することが好ましい。なお可
視レーザー光線を照射して輝点がほとんど観察されない
前駆体を用いることが光学繊維の伝送損失を低下させる
ためには必要である。また中空糸を用いる方法では中空
糸の内壁はできるだけ平滑なもの、断面が真円に近いも
のを用いることが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明の光学繊維は従来のプラスチック光学繊維に比べ
て著しく優れた柔軟性及び耐熱耐久性を有する低損失光
学繊維であり、きわめて過酷な環境下におかれても、数
百メートルの光通信が可能な光学繊維である。

実施例１ テトラエトキシシラン１３ｇ、末端シラノール基含有ポ
リジメチルシロキサン（分子量１７００）１３ｇ、水２
．２５Ｎ、エタノール２７．８５ｇ及び塩酸（ＨＣＩを
３５％含有）　ｏ、　５５　ｇを激しく混合攪拌し、反
応開始後室温で６０分反応させたのちエタノールを大部
分蒸発させることによりゾル状の反応生成物を得た。こ
の反応生成物に可視レーザー光線を照射したところ、輝
点はほとんど観察されなかった。四弗化エチレン−六弗
化エチレン共重合体からなり外径６ｎ、内径２ｆｌの中
空糸の中に、孔径０．２μｍのポリテトラフルオロエチ
レン製フィルターで精密濾過した前記の溶液を窒素圧下
に注入し、−昼夜室温で架橋ゲル化反応させ、２０ｍの
光学繊維を得た。この光学繊維の６５０　ｎｍにおける
光伝送損失は５００　ｄＢ／ｋｍであった。この光学繊
維を２００℃で２００時間加熱しても、また−５０℃で
２００時間冷却しても光伝送損失は変化しなかった。

実施例２ 鞘材中空糸としてポリテトラフルオロエチレンを用い、
そのほかは実施例１と同様にして光学繊維を得た。この
光学繊維の光伝送損失は、６５０　ｎｍで３２０　ｄＢ
／ｋｍであった。

実施例３ 実施例１で示した組成の心成分用前駆体を濃縮し、紡糸
可能粘度に到達したのち、ノズルから押し出し連続的に
乾燥固化させ１１ｍの心繊維を得た。この心繊維にポリ
−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタク
リレート（ｎｄｌ、６９）のアセトン溶液を被覆し光学
繊維を得た。

この光学繊維のコア径は１ｍ舅、クツラド厚みは５０μ
ｍで光伝送損失は６５０　ｎｍで５００　ｄＢ／ｋｍで
あった。

比較例１ 市販のポリメタクリル酸メチルを心としたプラスチック
光学繊維（糸径１龍、光伝送損失６５０　ｄＢ／ｋｍ　
、　６５０　ｎｍの波長の光による）を１２０℃で１時
間加熱すると伝送損失は、９５０　ｏ　ａｓ　／　ｋｍ
まで増大し、糸径が１．２〜１．４龍に変化した。

比較例２ シフエエルジメチルシロキサンコホリマーメチルハイド
ロジエンジメチルシロキサンフボリマー及び塩化白金酸
の混合物を、実施例１で用いた四弗化エチレン−六弗化
プロピレン共重合体中空糸に注入し、１５０℃で硬化さ
せた。

得られた光学繊維の光伝送損失は６５０　ｎｍで５００
０　ｄＢ　／　ｋｍであった。

比較例３ テトラエトキシシラン１２．４８ｇ、末端シラノール基
含有ポリジメチルシロキサン１５．５２ｇ１水２．２５
ｇ、テトラヒドロフラン４ｇ、２−プロパツール１６ｇ
及び塩酸（ＨＣＩを０．３３Ｉ含有）を８０℃で２０分
間加熱し、ゾル状の反応生成物を得た。この反応生成物
に可視レーザー光線を照射したところ、多数の輝点が観
察された。得られた反応生成物を実施例１と同様にして
光学繊維を得た。

得られた光学繊維の光伝送損失は６５０　ｎｍで１００
０　ｄＢ　／　ｋｍであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属アルコキシドと末端シラノール基含有ポリシロキサ
   ンとの反応により得られ、光学的相分離のほとんど無い
   液状前駆体の硬化処理物を心成分とし、心成分屈折率よ
   り０．０１以上低い屈折率を有する重合体を鞘成分とす
   る光学繊維であつて、波長６５０ｎｍにおける光伝送損
   失が７００ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする耐熱
   性光学繊維。