JPH0251482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明はポリスチレン系プラスチツク光フアイ
バに関するものである。

［発明の背景］ 従来プラスチツク光フアイバ（以下POFと略
称する）として工業化されているのは、芯材とし
てポリメチルメタクリレート（以下PMMAと略
称する）を用いたものだけである。ポリスチレン
はPMMAと同様に、光に対して透明な無定形高
分子であり、PMMAよりすぐれたいくつかの特
徴と有している。経済的な面でいえばモノマー価
格が安いこと、歩留りがよいこと、一般性能面で
はPMMAよりも軽量であること、耐熱性がよい
こと、POFとしてもつとも重要な導光性面性で
は屈折率が比較的大きいため、クラツド材の選択
範囲が広く、安価な汎用樹脂が利用できること、
光の伝送損失は光の波長の広い範囲ではPMMA
より若干劣るが、可視光の赤および近赤外領域に
限定すれば、PMMAと同程度と考えてよいなど、
POFとして工業化する上での長所が多く存在し
ていて無視できない。それにもかかわらずポリス
チレンを芯材としたPOFが実用化されなかつた
理由は、従来の技術ではポリスチレンをフアイバ
ー化した場合、曲げ強度でPMMAと同等のもの
が安定して得ることができなかつたためである。
この点を技術的に改良するために従来、多くの提
案がなされているが、今だ十分とは言い難い。プ
ラスチツク光フアイバは何よりも曲げても折れな
いことがガラス光フアイバと比較した最大の長所
なのであるから、このためにポリスチレンが実用
化されなかつたのはもつともなことであろう。ポ
リスチレンをフアイバー化した場合の機械的強度
の強さについては従来屈折性がわるい、強伸度が
よくない、柔軟性がよくない、可撓性がわるいと
いうように表現されており、本発明者らのポリス
チレンを芯とするPOFの試作検討結果によつて
もこれらの事実が確認された。

本発明者らの検討結果をさらに正確にいえば、
ポリスチレンを芯とするPOFで直径が１mm程度
のものでも折れないものはできるのであるが、こ
の折れないポリスチレンの芯をつくる上での再現
性がよくないというのが事実であつた。

モノマーの精製を通常の工業的レベル以上まで
やつた場合にはこの欠点を改善できるのかもしれ
ないが、それでは工業化という点では価値のない
ものになつてしまう。

さらに特開昭48−85156にも記載されているよ
うに、可撓性の試験時、あるいは加工時における
ポリスチレンを芯とするPOFのクラツク発生は、
さや成分のPMMAやEVAに起るのではなく、芯
成分のポリスチレンに於てのみ起るのであつて、
実用新案昭51−19886、昭51−19885、昭51−
9253、昭51−7898にみられるように可撓性のよい
クラツド材との組み合わせによつては解決するこ
とができないものである。

このほかにポリスチレンの可撓性を改善するた
めに提案された方法として、ポリスチレン自体の
組成はそのままにしておいて紡糸時の延伸条件で
延伸度を大きい特定の範囲に保持する（この場
合、当然な結果として複屈折も大きなものとな
る）方法があるが、あまり効果は上つていない。

本発明者らはポリスチレンの可撓性（屈曲性）
の劣る原因を追及した結果、この原因が分子量に
あることを見い出した。つまり、分子量をある一
定レベル以上に上げることができさえすれば、折
れないポリスチレンを常につくることが可能であ
ることを見い出したものである。

しかし、ポリスチレンをスチレンモノマーの単
独重合によつてつくるかぎりでは、その分子量を
折れない、可撓性のよいレベルまで常に持つてゆ
くことはきわめて困難であることも同時にわかつ
てきた。

［発明の目的］ 本発明の目的は前記した従来技術の欠点を解消
し、可撓性の改善された新規なポリスチレン系プ
ラスチツク光フアイバを提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の要旨はプラスチツク光フアイバの芯材
として、スチレンとビニルトリメトキシシランと
の共重合体を用いたことにある。

スチレンと共重合体をつくる不飽和シラン化合
物としては、スチレンと共重合可能なエチレン性
不飽和結合と、加水分解可能なシラン基を有する
各種の化合物が使用可能であるが、本発明者らの
検討結果、このような化合物を一般式で示すと下
式で表わすことができる。

CH₂＝CH・Si・（CR）₃ （ここでＲは炭素数１〜８、好ましくは１〜４の
炭化水素基である。） 最も好ましい化合物はビニルトリメトキシシラ
ンである。

スチレンとビニルトリメトキシシランとの共重
合は両者の共重合が生じる任意の条件で行えばよ
い。具体的には、たとえばプラスチツク光フアイ
バの芯材として必要十分に精製した両者を混合物
を温度40〜250℃、好ましくは130〜180℃の条件
下、ラジカル重合開始剤および必要ならば連鎖移
動剤の存在下、槽型または管型反応器中で熱重合
させる。

本発明においてはスチレンの重合または共重合
に用いることの知られているいずれのラジカル重
合開始剤および連鎖移動剤も使用することができ
る。

しかし、我々の検討結果わかつた意外は事実に
よれば、アクリル系モノマーとりわけメタクリル
酸メチルの重合または共重合に対して有効なラジ
カル開始剤および連鎖移動剤は、本発明における
スチレンとビニルトリメトキシシランとの共重合
に対してとりわけ好適である。

重合開始剤としてはラウロイルパーオキサイ
ド、ジプロピオニルパーオキサイド、ベンゾイル
パーオキサイド、シ−tert−ブチルパーオキシ
ド、tert−ブチルパーオキシイソブチレートのよ
うな有機過酸化物、分子状酸素、アゾビスイソブ
チルニトリル、アゾイソブチルバルロニトリル、
アゾ−tert−ブタンのようなアゾ化合物が挙げら
れる。連鎖移動剤はとしてはｎ−ブチルメルカプ
タン、iso−ブチルメルカプタン、sec−ブチルメ
ルカプタン、tert−ブチルメルカプタン、ｎ−ヘ
キシルメルカタン、tert−ヘキシルメルカプタ
ン、ｎ−オクチルメルカプタン、tert−オクチル
メルカプタン、ｎ−ノニルメルカプタン、tert−
ノニルメルカプタン、ｎ−デシルメルカプタン、
tert−ドデシルメルカプタン、tert−テトラデシ
ルメルカプタンのようなメルカプタンが挙げられ
る。場合によつて、これらのほかに公知のシラノ
ール縮合触媒を加えてもよい。

本発明では使用する共重合体はビニルトリメト
キシシラン単位の含量が0.01〜15重量％、好まし
くは0.1〜５重量％、特に好ましくは0.5〜２重量
％のものである。ビニルトリメトキシシランによ
るスチレンの共重合化はそもそもポリスチレンの
機械的強度、とりわけその曲げ強度を改善できる
ことが最大の特色であるが、ビニルトリメトキシ
シランの含量が多ければよいというわけではな
く、種々検討結果、ある最適範囲が存在すること
がわかつた。さらにビニルトリメトキシシランの
含量がある限度をこえるとプラスチツク光フアイ
バの芯材として、最も重要な特性である導光損失
の増加をもたらすことがわかつているし、ビニル
トリメトキシシランの重量比が35重量％以上の場
合には重合度が実用上、不十分となる。0.01〜15
重量％という含量範囲はこれらの点を総合して決
定されたものである。

本発明によるスチレンとビニルトリメトキシシ
ランとの共重合体を芯材とし、この共重合体より
屈折率の小さい任意の光に対して透明な樹脂をさ
や材に用いて、プラスチツク光フアイバを形成す
ることはたとえば特公昭43−9878などに示されて
いる公知の方法で十分であるのでここでは説明を
省略し、実施例によつてこれを示すことにする。

［発明の実施例］ 実施例 １ 重合禁止剤を除去し、さらに不純物、水分、じ
んあい、空気を可能なかぎり除去したスチレン・
モノマー100重量部に対して、ビニルトリメトキ
シシラン0.5重量部、重合開始剤としてアゾ−tert
ブタン0.5重量部を配合した系を外径35mmφ、厚
さ１mmの形状を有するガラス管に投入後封管し、
恒温油そう中で熱重合させた。重合条件は135℃、
15時間の後、175℃、15時間とした。

熱重合完了後、ガラス管を封管状態のまま180
℃に保持された恒温槽に移し、プラスチツク光フ
アイバの芯材として線引きするまで保管した。線
引き後、ガラス管中に残留したスチレン・ビニル
トリメトキシシラン共重合体を採取し、約４ｇ／
のトルエン溶液を調整し、ポリ酢酸ビニル用オ
ストワルド粘度計（JISK6725）を用いて、25℃
で溶液粘度を実測した結果、比粘度の値は、0.46
を示した。またこの樹脂の屈折率nDは1.5915で
あつた。

第１図のようなプラスチツク光フアイバヅ線引
機を用いて上記のスチレン・ビニルトリメトキシ
シラン共重合体を芯とし、メルトフローレート
150ｇ／10minの酢酸ビニル共重合体（商品名エ
バフレツクス420：nD1.492）をさやとして、ス
テツプインデツクスタイプのプラスチツク光フア
イバを線引きした。図において１は加熱炉、２は
芯材、３はさや材被覆槽、４はさや材、５はダイ
ス、６はプーリー、７は巻取機であり、８は温度
調節器である。線引条件は芯材の加熱部の温度：
200℃、さや材のひふく機浴の温度：110℃、巻取
線速15ｍ／minであつた。形成されたプラスチツ
ク光フアイバの芯の直径は0.7mmφで均一な厚さ
（150μm）のさやに囲まれて中央にある。この試
料10ｍについて波長633nmのHe−Neガスレーザ
ー（型式GLG2026：日本電気製品）を光源とし
て、導光損失を実測した結果、290dB／Kmであつ
た。さらにこのプラスチツク光フアイバは自己径
に10回巻きつけても折れなかつた。

比較例 １ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー100
重量部を単独で熱重合させたスチレンのホモポリ
マー（比粘度0.17：nD1.5948）を芯とし、エバフ
レツクス420をさやとするプラスチツク光フアイ
バ（芯の直径0.4mmφ、さやの厚さ150μm）を形
成した、この試料の導光損失は530dB／Km（波長
λ＝633nm）であり、折れない最小の曲げ計は35
mmφであつた。

実施例 ２ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー100
重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン1.5
重量部、重合開始剤としてアゾ−tert−ブタン
0.07重量部、さらにシラノール縮合触媒のジブチ
ル錫ジラウレート0.05重量部を配合した系を実施
例１と同一の条件で熱重合させた。この樹脂の比
粘度は0.42であり、屈折率nD1.5929であつた。こ
の共重合体を芯とし、メルトフローレート400
ｇ／10minのエバフレツクス410（三井ポリケミカ
ル製EVA、nD1.484）をさやとするPOF（芯の直
径0.7mmφ、さやの厚さ150μm）を形成した。こ
の試料の導光損失は204dB／Km（λ＝633nm）で
あり、自己径に10回巻付けても折れなかつた。

比較例 ２ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー80重
量部に対し、ビニルトリメトキシシラン20重量
部、重合開始剤としてアゾ−tert−ブタン0.05重
量部を配合し、この系を実施例１と同一条件で熱
重合させた結果、この樹脂の比粘度は0.21、屈折
率nD1.5724であつた。この共重合体を芯とし、
エバフレツクス410をさやとして、実施例１と同
様な方法で芯の直径0.7mmφ、さやの厚さ150μm
のPOFを形成させた。このPOFの導光損失は
410dB／Km、折れない最小の曲げ径は45mmφであ
つた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプラスチツク光
フアイバであれば、従来のポリスチレン系プラス
チツクフアイバに比較して破断曲げ半径が著しく
小さくなり、可撓性、屈曲性に優れているため、
十分実用に供し得るものである。

また、PMMAを芯としたプラスチツク光フア
イバに比べて芯の屈折率が大きいため、選択でき
るさや材の自由度が大きく安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチツク光フアイバを製
造する方法の一例を示す説明図である。 １：加熱炉、２：芯材、３：さや材被覆槽、
４：さや材、５：ダイス、６：プーリー、７：巻
取装置、８：温度調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 芯とさやとを有し、芯はスチレンとビニルト
   リメトキシシランとの共重合体であり、さやは芯
   より屈折率の小さい樹脂組成物であることを特徴
   とするポリスチレン系プラスチツク光フアイバ。 ２ 芯は、ビニルトリメトキシシラン0.01〜15.0
   重量％含有している共重合体であることを特徴と
   する第１項記載のポリスチレン系プラスチツク光
   フアイバ。