JPH04124603A - プラスチック光ファイバの製造方法 - 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】 本発明は低損失、耐熱性プラスチック光ファイバの製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、光を伝送するファイバは、石英ガラスやプラスチ
ックより作られている。石英ガラス系光ファイバは低損
失であるため、長距離伝送用として現在広（使われてい
る。プラスチック光ファイバは伝送損失は石英系のもの
に比べると大きいものの、可撓性がよ（、軽量でしかも
加工し易いため、短距離伝送用として電子機器等に使用
されている。

現在実用化されているプラスチック光ファイバの多くは
芯材（コア材）が透明性のよいポリ（メタクリル酸メチ
ル）で構成されているが、ポリ（メタクリル酸メチル）
のガラス転移点は１００℃以下であるため、これらのプ
ラスチック光ファイバは高温となる（例えば１５０℃以
上）自動車のエンジンルーム内で制御信号用として使用
することができない、そこでプラスチック光ファイバの
耐熱温度を向上させるため種々の試みが成されている０
例えばポリ（メタクリル酸メチル）の耐熱性を向上させ
るため、メタクリル酸とＮ−アノールマレイミドを共重
合する方法（特公昭４３−９７５３号）やポリ（メタク
リル酸メチル）の一部をイミド化する方法（特開昭６０
−１８４２１２号）等の方法が提案されている。

また近年、ポリ（メタクリル酸メチル）以外の芯材とし
てポリカーボネートが用いられるようになってきた（特
開昭５７−４６２０４号、特開昭６１−６６０４号）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらプラスチック特に従来ポリカーボネートの
ような耐熱性を有するプラスチック光ファイバを得る際
、成形温度が高（なり樹脂の熱劣化などによる着色が生
ずる。またこの成形を通常の押出法で行うと樹脂と金属
体が接触し不純物が樹脂内に混合し、また樹脂が押出機
内に完全に押出されずに残存するため着色が生じてしま
うことがある。また減圧下のラム押出法等も検討されて
きたが予備成形が必要であり、またこの場合にも高温下
で金属とコア材の接触及び摩擦が生じ、コア材の着色の
原因となってきた。

本発明の目的はかかる問題点を解決して低損失の耐熱性
プラスチック光ファイバを製造する方法の提供にある。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記目的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、コア材の軟化点より高いガラ
ス転移点を有する、主鎖にフッ素置換の脂環式基または
複素環基を有するフッ素樹脂をプリフォームとなる形の
凹部の鋳型にコーティングし、当該鋳型にコア材を導入
し、不活性ガス下または真空下で少なくとも最終的にコ
ア材の溶融点以上に温度を上げ脱泡、成形し、これを冷
却することによりコア部プリフォームを得ることを特徴
とするプラスチック光ファイバの製造方法により達成さ
れた。

本発明は鋳型の内部に主鎖にフッ素置換の脂環式基また
は複素環基を有するフッ素樹脂がコーティングされてい
るため、樹脂と鋳物の接触が全くなく樹脂への不純物の
混入が小さい。

またフッ素樹脂とこれらのコア材は剥離性が良好なため
、プリフォームに傷を入れずに鋳型から得ることができ
る。

ここで主鎖のフッ素置換の脂環式基また複素環基は、好
ましくは５〜７員環の飽和基であり、このフッ素樹脂の
具体例としては以下のようなものが挙げられるがこれら
に限定されるものではない。

（ｃｌ （ｄ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を構成する単量体の
一種もしくは二種以上と他の共重合性の含フツ素単量体
との共重合体。

これらのうち、次のような主鎖に環構造を有するフッ素
樹脂が代表的なものである。

＼　　　／ ＣＦＣρ ＼。１．／ ／＼ ＣＦ　　　　ＣＦ３ このような主鎖に環状基を有するフッ素樹脂は市販品と
して入手でき、例えば、テフロンＡＦ−１６００、テフ
ロンＡＰ−２４００（商品名、デュポン社製）、サイト
ツブ（商品名、旭硝子社製）などがあげられる。

またこのようなフッ素樹脂は通常、フッ素置換型炭化水
素（Ｃ，Ｆ、、Ｃ，Ｈ，Ｆ、）に溶解するため、これら
の含フツ素溶媒に溶解され、これを鋳型表面に塗布し溶
解を除去することにより、鋳型表面にフッ素樹脂のコー
ティング層を得ることができる。

またこのようなフッ素樹脂は、当該コア材より２０℃以
上ガラス転移点の高いものを選択するのがよい、２０℃
以下であるとコア材溶融時にコーテイング材が溶解して
しまうことがあるためである。

また鋳型としては、金属製またはガラス、石英などから
得られているものでもよ（、特には限定されない。

またこれらのフッ素樹脂はコア材となる樹脂より上述の
ガラス、石英、金属の方が接着性がよいため、−度塗布
、コーティングすれば繰返し使用することができる。

次にコア材の脱気、脱水、脱泡、成形においては、ガラ
ス転移点以下の温度でコア材樹脂中の水分を減圧下除去
し、これを減圧下温度を上げガラス転移点以上、溶融点
以下に保ち脱気を行うのがよい。またこのガラス転移点
以上溶融点以上で保つことにより同時にプリフォームが
予備成形される。この脱水温度であるが、樹脂のガラス
転移点より６０’Ｃ以上低い温度からガラス転移点以下
の間が好ましい。これはガラス転移点より６０℃以上低
いと効率よく脱水されないためである。またこの温度が
ガラス転移点以上になると発泡する恐れがある。

また、脱気、予備成形温度としてはガラス転移点より高
く、溶融点以下の温度であれば問題ないが、効率よ（進
めるためには溶融点より１０〜２０℃程度低い温度が好
ましい。

また成形温度は溶融点より高い温度で減圧下行われるが
、溶融点より１００℃高い温度より低い温度で起こった
方が好ましい。余り温度を上げすぎると樹脂が分解着色
するためである。

また成形する際に減圧状態を保持された状態で成形して
もよいが、常圧、加圧下で不活性ガスを導入した状態、
または減圧と加圧を組合わせてもよい、ここでいう不活
性ガスとはポリカーボネートを高温下で侵さない気体で
あり、アルゴン、ヘリウム、窒素なとがあげられる。

また溶融点以上で減圧下に保つことにより、低分子量の
不純物も同時に除去され、コア材の純度も高くなり透明
性の向上にもつながる。また減圧下脱気されるため、プ
リフォーム内に残る気泡は除去され、散乱による損失増
加も防ぐことができる。

また成形されたプリフォームを冷却する際、特には制限
はないが、徐冷を行った方がよい。また冷却する際に不
活性ガスで加圧しつつ冷却した方がよい。急冷あるいは
減圧下でこれを冷却するとプリフォームがひずみやすい
ためである。また冷却した後のプリフォームは前述含フ
ツ素溶媒で洗浄したほうがよい、この場合洗浄しないと
プリフォームにフッ素樹脂がくっついている可能性があ
るからである。

得られたプリフォームをガラス転移点以上、溶融点以下
で延伸することによりコア部を得る。この延伸する際に
ガラス転移点より１５℃以上高い温度で延伸するのが好
ましい、余り低い温度で行うと、樹脂が白化してしまう
ことがある。

クラッド部の形成は例えばコア部の外側にコア材を侵さ
ない含フツ素溶媒に溶解された上記の環状基を有するフ
ッ素樹脂を塗布し溶媒を除去することにより行われる。

この塗布されるフッ素樹脂は上述鋳型にコーティングさ
れたフッ素樹脂と同種または異種でもよく特に限定され
ない。

また上述の方法で得られたプリフォームに含フツ素溶媒
に溶解された上述と同種または異種の主鎖に上記の環状
基を有するフッ素樹脂を塗布し溶媒を除去することによ
りコア部プリフォーム外側にフッ素樹脂層を積層させた
プリフォームを得、これをコア材のガラス転移点以上溶
融点以下で延伸することによりコアークラッド部を有す
るプラスチック光ファイバを得てもよい、この際クラツ
ド材のガラス転移点がコア材と同じかまたは高く、８０
℃以上高い温度でない樹脂に規定される。クラツド材の
ガラス転移点がコア材より低いと延伸時に流れを生じ、
またプラスチック光ファイバの耐熱性が低下する。また
この温度差が８０℃より大きいとうまく延伸することが
できないことがある。

（実施例） 本発明を実施例に基づき、さらに詳しく説明する。

実施例１ テフロンＡＦ−２４００（商品名、デュポン社製）をフ
ロリナートＦＣ−７２（商品名、住友３Ｍ社製）に１％
溶液として溶解し、第１図のようなすり合わせ部１、プ
リフォーム形成部２とからなるガラスでできたプリフォ
ームの型の内表面に塗布し、溶媒を除去した。この中に
ポリカーボネートとしてパンライト１２５０（商品名、
奇人化成社製）を入れ、１３０℃で８時間真空引きを行
った。真空に引いた状態で２１０℃８時間真空引きを行
い、さらに２７０℃で５時間さらすことにより成形した
。これに窒素を導入して６時間で室温まで徐冷し、プリ
フォームを得、これをフロリナートＦＣ−７７で洗浄し
た。

得られたプリフォームを２４０℃に設定された炉の中で
延伸し、コア部を得た。

テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に２
％溶液として溶解し、第３図のような塗布装置を用いて
上述溶液を塗布し溶媒を脱気することによりクラッド層
（厚さ約５μｍ）を得た。

図中１０はコア材、１１はニップル、１２はダイス（フ
ッ素樹脂溶液部）であり、これを通過するコアにフッ素
樹脂溶液を塗布する。１３は塗布室（恒温室）を示し、
１４ばそのガス導入口、１５はガス排出口である。１６
は溶媒除去室（恒温室）であり、コアに塗布したフッ素
樹脂溶液から溶媒を除去してクラッド層を形成する作用
を有し、１７はヒーター、１８はガス導入口、１９はガ
ス排出口を示す、２０は引取機を示す。

得られたプラスチック光ファイバの伝送損失を１１ｍ−
１ｍでカットバック法で求めたところ８００ｄＢ／ｋｍ
　　（７７０ｎｍ）であった。

実施例２ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に１
％溶液として溶解し、第２図のようなジヨイント部３、
プリフォーム形成部４とからなるステンレスでできたプ
リフォームの型の内表面に塗布し、溶媒を除去した。こ
の中にパンライトＬ−１２５０を入れ、１３０℃で８時
間真空引きを行った。真空に引いた状態で２１０℃８時
間真空引きを行い、さらに２７０℃で５時間さらすこと
により成形した。これに窒素を導入して１０気圧下６時
間で室温まで徐冷し、プリフォームを得、フロリナート
ＦＣ−７２に２％溶液として溶解し、第３図のような塗
布装置を用いて上述溶液を塗布し溶媒を脱気することに
よりクラッド層（厚さ約５μｍ）を得た。

得られたプラスチック光ファイバの伝送損失を１１ｍ−
１ｍでカットバック法で求めたところ８００ｄＢ／ｋｍ
　　（７７０ｎｍ）であった。

実施例３ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に１
％溶液として溶解し、第２図のようなステンレスででき
たプリフォームの型の表面に塗布し、溶媒を除去した。

この中にパンライトリ−１２５０を入れ、１３０℃で８
時間真空引きを行った。さらに２７０℃で８時間さらす
ことにより成形した。これに窒素を導入し１０気圧下６
時間で室温まで徐冷し、プリフォームを得、フロリナー
トＦＣ−７７で洗浄した。

得られたプリフォームを２４０℃に設定された炉の中で
延伸し、コア部を得た。テフロンＡＦ−２４００をフロ
リナートＦＣ−７２に２％溶液として溶解し、第３図の
ような塗布装置を用いて上述溶液を塗布し溶媒を脱気す
ることによりクラッド層を得た。

得られたプラスチック光ファイバの伝送損失を１１ｍ−
１ｍでカットバック法で求めたところ８００ｄＢ／ｋｍ
　　（７７０ｎｍ）であった。

比較例１ 第２図のようなステンレスでできたプリフォームの型の
中にパンライトＬ−１２５０を入れ、１３０℃で８時間
真空引きを行った。真空に引いた状態で２１０℃８時間
真空引きを行い、さらに２７０℃で５時間さらすことに
より成形した。これに窒素を導入し１０気圧下６時間で
室温まで徐冷した。

金型からプリフォームは、金型に接着し、表面が剥れ、
また傷つき良好なプリフォームは得られなかった。

比較例２ 第１図のようなガラスでできたプリフォームの型の中に
パンライトＬ−１２５０を入れ、１３０℃で８時間真空
引きを行った。真空に引いた状態で２１０℃８時間真空
引きを行い、さらに２７０℃で８時間さらすことにより
成形した。これに窒素を導入し６時間で室温まで徐冷し
た。冷却中にガラスは割れた。ガラスとコア材を剥そう
としたが、うまく行かなかった。

実施例４ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に１
％溶液として溶解し、第１図のようなガラスでできたプ
リフォームの型の表面に塗布し、溶媒を除去した。この
中にパンライトＬ−１２５０を入れ、真空引きを行った
。プリフォームの成形条件については表１に記した。プ
リフォームの成形冷却方法は実施例３と同様な方法で行
った。また、表１には成形性について記した。また得ら
れたプリフォームはフロリナートＦＣ−７７で洗浄した
。

得られたプリフォーム２４０℃に設定された炉の中で延
伸し、コア部を得た。

テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に２
％溶液として溶解し、第３図のような塗布装置を用いて
上述溶液を塗布し溶媒な脱気することによりクラッド層
を得た。

得られたプラスチック光ファイバの１１ｍ１ｍでカット
バック法で求めた伝送損失（７７０ｎｍ）は表１に示し
た。

表１ （注） 成形は泡が完全に抜けたところで終了 した。

成形性の○△×は成形までの時間で評 価した。

成形条件の数字は時間（ｈｏｕｒ）を示す。

実施例５ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に１
％溶液として溶解し、第１図のようなガラスでできたプ
リフォームの型の表面に塗布し、溶媒を除去した。この
中にＵ−ポリマー　Ｐ−５００１を入れ、１４０℃で８
時間真空引きを行った。真空に引いた状態で２３０℃８
時間真空引きを行い、さらに３２０℃で５時間さらすこ
とにより成形した。これに窒素を導入し６時間で室温ま
で徐冷し、プリフォームを得た。得られたプリフォーム
はフロリナートＦＣ−７７で洗浄した。

得られたプリフォームを２４０℃に設定された炉の中で
延伸し、コア部を得た。テフロンＡＰ−２４００をフロ
リナートＦＣ−７２に２％溶液として溶解し、第３図の
ような塗布装置を用いて上述溶液を塗布し溶媒を脱気す
ることによりクラッド層を得た。

得られたプラスチック光ファイバの伝送損失を１１ｍ−
１ｍでカットバック法で求めたところ１５００ｄＢ／ｋ
ｍ　　（７７０ｎｍ）であった。

実施例６ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ７２に１％
溶液として溶解し、第１図のようなガラスでできたプリ
フォームの型の表面に塗布し、溶媒を除去した。この中
にパンライトＬ１２５０を入れ、１３０℃で８時間真空
引きを行った。真空に引いた状態で２１０℃８時間真空
引きを行い、さらに窒素を導入し２７０℃まで温度を上
げ徐々に減圧することにより５時間保ち、窒素を導入し
１時間保ち成形を行った。これを１０気圧下６時間で室
温まで徐冷し、プリフォームを得た。得られたプリフォ
ームはフロリナートＦＣ−７７で洗浄された。

得られたプリフォームを２４０℃に設定された炉の中で
延伸し、コア部を得た。

テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に２
％溶液として溶解し、第３図のような塗布装置を用いて
上述溶液を塗布し溶媒を脱気することによりクラッド層
を得た。

得られたプラスチック光ファイバの伝送損失を１１ｍ−
１ｍでカットバック法で求めたところ８００　ｄＢ／ｋ
ｍ　　（７７０ｎ　ｍ　）であった。

実施例７ テフロンＡＦ−２４００をフロリナートＦＣ−７２に１
％溶液として溶解し、第１図のようなガラスでできたプ
リフォームの型の表面番ζ塗布し、溶媒を除去した。こ
の中にパンライトＡＤ−５５０３を入れ、１３０℃で８
時間真空引きを行った。真空に引いた状態で２１０℃８
時間真空引きを行い、さらに２７０℃で５時間さらすこ
とにより成形した。これに窒素を導入し６時間で室温ま
で徐冷し、プリフォームを得た。得られたプリフォーム
はフロリナートＦＣ−７７で洗浄された。

得られたプリフォームにテフロンＡＰ−１６００をフロ
リナートＦＣ−７２に４％溶液として溶解し、繰り返し
表面に塗布しクラッド層積層した。

このように得たプリフォームを２２５℃で延伸紡糸を行
った。

こうしてクラッド層を有するプラスチック光ファイバが
得られた。こうして得られたプラスチック光ファイバの
１１−１ｍカットバック法での伝送損失は１５００ｄＢ
／ｋｍ　　（７７０ｎｍ）であった。

比較例３ コア材としてパンライトＡＤ５５０３、クラツド材とし
てＦＥＰを選択しこれらを紡糸ノズルの設置された二重
押出様に導入した。二重押出機のヘッドは３２０℃に設
定され、内径１ｍａ＋、外径１．１ｍｍとして紡糸され
た。

７７０ｎｍにおけるファイバの損失値は１６００　ｄＢ
／ｋｍであった。

（発明の効果） 本発明において、鋳型の表面に主鎖にフッ素化脂環式基
または複素環基を有するフッ素樹脂をコーティングし、
コア材を導入しプリフォームを成形し、これを延伸する
方法により損失の小さいプラスチック光ファイバが得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられるプリフォームの型の
１例の斜視図、第２図は同様の型の他側の側面図である
。第３図は光ファイバのクラッド層塗布装置の断面図で
ある。 １・・・すり合わせ部 ２・・・プリフォーム形成物 ３・・・ジヨイント部 ４・・・プリフォーム形成部 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、コア材の軟化点より高いガラス転移点を有
   する主鎖にフッ素置換の脂環式基または複素環基を有す
   る、フッ素樹脂をプリフォームとなる形の凹部の鋳型に
   コーティングし、当該鋳型にコア材を導入し、不活性ガ
   ス下または真空下で少なくとも最終的にコア材の溶融点
   以上に温度を上げ脱泡、成形し、これを冷却することに
   よりコア部プリフォームを得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。