JPH04143706A - 耐熱性プラスチック光ファイバ - 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） 本発明は高い耐熱性を有するプラスチック光ファイバに
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く使われてい
る。プラスチック光ファイバは石英ファイバのものに比
べると大きいものの、可とう性がよく、軽量でしかも加
工しやすいため、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）
の耐熱性は１００℃程度であるため、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℃以上とな
る）自動車のエンジンルーム内で自動車の制御信号伝送
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に種々の試みが
されている。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、メタクリル酸メチルとＮ−アリー
ルマレイミドを共重合させる方法（特公昭４３−９７５
３号）、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、特開昭６０−
１８５９０５号）、メタクリル酸メチルとα−メチルス
チレンを共重合させる方法等の試みがされている。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５
７−４６２０４号、特開昭６１−６６０４号）。またさ
らにコア材としてこのポリカーボネート系の中でも種々
の構造を有する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６４−１９３０７号、６４−１９３０
８号、６４−２８６０２号）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来用いられてきたポリカーボネートで作
られたプラスチック光ファイバでも耐熱温度が１２５℃
程度であり、自動車のエンジンルーム内のような高温に
耐え得るものではなかった。また、高いガラス転移点を
有するポリカーボネートを用いたプラスチック光ファイ
バにおいても、従来のポリカーボネートは高温下におけ
る着色などに起因する光透過率の低下、伝送損失の低下
が生じ耐熱性が十分とはいえなかった。

本発明の目的は耐熱性に優れたポリカーボネート系プラ
スチック光ファイバを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは従来のポリカーボネート系プラスチック光
ファイバの欠点を克服するため鋭意研究を重ねた結果、
ポリカーボネート中に微量残留する重合触媒成分が特に
高温下において光透過性に影響を与え、光透過を阻害す
ること、そして特定の繰り返し単位を有するポリカーボ
ネート系重合体は無触媒下でも重合が可能であり、こう
して得られた重合体は上記のような従来のポリカーボネ
ートの欠点を有しないことを見出しこの知見に基づき本
発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、 １）コア部及びクラッド部からなるプラスチック光ファ
イバにおいて、コア材として無触媒下で重合された芳香
族ポリカーボネートを用いたことを特徴とするプラスチ
ック光ファイバ、 ２）芳香族ポリカーボネートが下記式（Ｉ）の繰り返し
単位を有するポリカーボネート重合体からなることを特
徴とする前記１）項記載のプラスチック光ファイバ、 及び ３）上述のポリカーボネートが下記式（ｎ）の繰り返し
単位を有するポリカーボネート重合体からなることを特
徴とする前記ｌ）項記載のプラスチック光ファイバ を提供するものである。

本発明において無触媒下とは水系ホスゲン法によるポリ
カーボネートの合成法において、合成触媒、例えば３級
アミン、４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩などを実
質的に用いないことをいい、好ましくはこれらを一切用
いないことである。また本発明においては触媒の他に重
合停止剤なども用いないのが好ましいが、アルカリ金属
の水酸化物は用いてもよい。この合成は触媒を用いない
以外は常法に準じて行うことができる。

本発明のプラスチック光ファイバは無触媒から得られて
おり、光学的透明性が高く、伝送損失が優れている。し
かも高温下における劣化すなわち着色等による伝送損失
が小さ〈従来の触媒を用いた重合法で得たポリカーボネ
ートを用いたプラスチック光ファイバに比べ、常温及び
高温下における透明性が高く耐熱性も優れる。殊に（１
）または（ＩＩ）式の繰り返し単位を有する無触媒ポリ
カーボネートを用いた場合、上述の効果が顕著であり、
しかもこのものは無触媒下で反応が進みやすいという特
徴を有する。

また、このプラスチック光ファイバで上述（Ｉ）または
（ＩＩ）の繰り返し単位を有しているものは樹脂のガラ
ス転移点が通常のビスフェノールＡ系のポリカーボネー
トに比べて向上するため、従来のポリカーボネート系プ
ラスチック光ファイバより高い温度でも変形することは
な（、高温下形状変化による伝送損失の増加もない。

プラスチック光ファイバのコア材として上述（Ｉ）また
は（ＩＩ）の繰り返し単位の単独重合体、あるいはその
共重合体で作成してもよいが、他の繰り返し単位と共重
合させてもよい、共重合させる成分としては特に制限は
ないが、例えば下記Ａ群に示されるものから選ばれる繰
り返し単位があげられる。本発明において芳香族ポリカ
ーボネート部としては共重合させる成分は２種類以上で
もよく、特には限定しない。また芳香族ポリカーボネー
ト部の一部に８群のごとき芳香族ポリエステルを導入し
てもよい。

Ａ群 Ｘ１〜ｘ４はＦｌ、　Ｃｆｌ、　Ｂｒ、　Ｆ炭素数４以
下のアルキル基 つ べり であり、 同じであっても異なっていてもよい Ｂ群 本発明のプラスチック光ファイバは好ましくは上記式（
Ｉ）または（ｎ）の繰り返し単位を有するものでありそ
の含有量はモル％で好ましくは６０％以上１００％（す
なわちすべて（Ｉ）または（ｆｆ）式の単独重合体）の
間である。この含有量が６０％未満であるとプラスチッ
ク光ファイバの加工性の低下すなわちプラスチック光フ
ァイバに加工する際にファイバーに着色を及ぼし伝送損
失が低下し、さらに加工温度の範囲が制限され加工が難
しくなったり、また物理的耐熱性が乏しくなったりする
恐れが大きい、また、耐熱性を向上させるために物理的
耐熱性の大きい前記Ｂ群等に示されるものから選ばれる
繰り返し単位を４０％以上加えると、無触媒下における
重合が難しくなり、作業性が困難となる。

本発明の芳香族ポリカーボネート重合体が共重合体の場
合、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれによ
るものでもよいが、非晶質性を向上させ、伝送損失を低
下させ、さらにまた加工性を向上させる上でランダム共
重合体が好ましい。

本発明のプラスチック光ファイバに用いられるさや材と
しては特に制限はないがフッ素系樹脂（例えばテトラフ
ルオロエチレン、フッ化ビニリデン、６フツ化プロピレ
ン等の単独共重合体または共重合体など）、また、ポリ
メチルペンテン、イミド化あるいは脱水メタクリル酸ポ
リマー、長鎖アルキル鎖を有するアクリル系化合物など
屈折率の比較的小さいポリカーボネートなど１５０℃以
上の耐熱性を有するものが好ましい、特に耐熱性を考慮
すると、非晶質パーフルオロフッ素樹脂、例えば下記の
ようなものがあげられる。

（ａ） （ｂ） （ｃ） （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。

共重合体。

本発明のプラスチック光ファイバを紡糸する際、樹脂の
ガラス転移点が高いため従来より高温を必要とする。す
なわちポリ（メタクリル、酸メチル）樹脂の場合は２４
０℃程度であったが、３００℃以上程度まで温度をあげ
る必要がある。

その他の点は常法によって紡糸ができる。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。な
お例中で用いたビスフェノール化合物はつぎのとおりで
ある。

ＢＰ−Ａ： Ｐ−ＡＦ Ｐ 実施例１ 撹拌機、温度計及びガス導入口を備えた容器中に３０％
の水酸化ナトリウム４００ｇ、蒸留水３．５βを加え、
よく混合した。そこに撹拌下１モルのビスフェノールＡ
Ｆを加え、さらに塩化メチレン４ｉを加えた後、２５℃
で、ホスゲン１．３モルを導入し、１時間反応させてオ
リゴマーとし、さらに２５℃で３０％水酸化ナトリウム
７００ｇを加え、十分に撹拌した。ポリカーボネートの
分子量が約３００００　（光散乱法）になった時点で撹
拌を終了し、エタノール中に沈殿させ反応を終了した。

得られたポリカーボネートを十分に　蒸留水と塩酸で洗
浄して、塩化メチレンに溶かした状態で孔径０．１μｍ
のフィルターを通し、精製を終了した。こうして式（Ｉ
）の繰り返し単位を有するポリカーボネート２８３ｇを
得た。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１８０℃
であり屈折率は１５１であった。

次にこのポリカーボネートを内層、ＦＥＰ　（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）
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気下供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことによりプラスチック光ファ
イバを得た。紡糸ヘッドの温度は３４０℃程度であり、
内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚は
０．０５ｍｍであった。

こうして得られたプラスチック光ファイバをカットバッ
ク法（１１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したところ
９００　ｄＢ／ｋｍであった。またこのファイバを１４
０℃１週間の熱処理を加えても、はとんど損失増は観測
されなかった。

実施例２〜５ 表１に示すように各ビスフェノールを用いた以外は実施
例１と同様にして式（１）または（ＩＩ）の繰り返し単
位を有するポリカーボネート共重合体または重合体を得
た。使用したビスフェノールとその量は表１に示した。

また得られたポリカーボネート共重合体の軟化温度、及
び屈折率は表１に示した。

また実施例１と同様な方法でプラスチック光ファイバを
構成した。

得られたプラスチック光ファイバの７７０ｎｍでの伝送
損失（ｌ１ｍ−１ｍカットバック法）と１４０℃１週間
熱処理後の伝送損失の変化も表１に示した。

実施例６ 撹拌機、温度計及びガス導入口を備えた容器中に３０％
の水酸化ナトリウム４００ｇ、蒸留水３．５ρを加え、
よ（混合した。そこに撹拌下１モルのビスフェノールＡ
を加え、さらに塩化メチレン４℃を加えた後、ホスゲン
１．３モルを導入し、オリゴマーを得、さらに３０％水
酸化ナトリウム７００ｇを加え、十分撹拌し、ポリカー
ボネートの分子量が約３００００　（光散乱法）に達し
た時点で撹拌を終了し、エタノール中に沈殿させ反応を
終了した。得られたポリカーボネートは十分に蒸留水と
塩酸で洗浄して、塩化メチレンの溶かした状態でＯ，１
μｍのフィルターを通し、精製を終了した。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１４９℃
であり屈折率は１．５８であった。

次にこのポリカーボネートを内層、ポリメチルペンテン
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気下供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことによりプラスチック光ファ
イバを得た。紡糸ヘッドの温度は２９０℃程度であり、
内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚は
０．０５ｍｍであった。

こうして得られたプラスチック光ファイバをカットバッ
ク法（１１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したところ
９００　ｄＢ／ｋｍであった。

比較例１ 撹拌機、温度計及びガス導入口を備えた容器中に３０％
の水酸化ナトリウム４００ｇ、蒸留水３．５βを加え、
よく混合した。そこに撹拌下１モルのビスフェノールＡ
Ｐを加え、さらに塩化メチレン４Ｉ２を加えた後、ホス
ゲンを導入し、温度を２５℃に保ちつつオリゴマーを得
た。さらに３０％水酸化ナトリウム７００ｇと触媒とし
てトリエチルアミン０．１２９ｇ、及びｐ−ｔｅ’ｒｔ
−ブチルフェノール３．１ｇを加え、十分撹拌し、ポリ
カーボネートの分子量が約３００００（光散乱法）に達
した時点で撹拌を終了した。得られたポリカーボネート
は十分に蒸留水と塩酸で洗浄して、塩化メチレンに溶か
した状態で０．１μｍのフィルターを通し、精製を終了
した。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１８０℃
であり屈折率は１．５１であった。

次にこのポリカーボネートを内層、ＦＥＰ　（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）
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気下供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことによりプラスチック光ファ
イバを得た。紡糸ヘッドの温度は３４０℃程度であり、
内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚は
０．０５ｍｍであった。

こうして得られたプラスチック光ファイバをカットバッ
ク法（１１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したところ
１４００　ｄＢ／ｋｍであった。またこのファイバを１
４０℃１週間の熱処理を加えた後の伝送損失は、１６０
０　ｄＢ／ｋｍであった。

比較例２ トリエチルアミンの代りにテトラフェニルアンモニウム
クロライド０．２１ｇを用いた以外は比較例１と全（同
様の組成と方法で重合を行った。

ポリカーボネートの分子量が２００００　（光散乱法）
程度になったら撹拌を終了した。得られたポリカーボネ
ートを十分に蒸留水と塩酸で洗浄して、塩化メチレンに
溶かした状態で０．１４Ｌｍのフィルターを通し、精製
を終了した。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１８０℃
であり屈折率は１．５１であった。

次いでこのポリカーボネートを内層、ＦＥＰ（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）
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気下供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことによりプラスチック光ファ
イバを得た。紡糸ヘッドの温度は３４０℃程度であり、
内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚は
０．０５ｍｍででった。

こうして得られたプラスチック光ファイバをカットバッ
ク法（ｌ　１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したとこ
ろ１６００　ｄＢ／ｋｍであった。またこのファイバを
１４０℃１週間の熱処理を加えた後の伝送損失は、２４
００　ｄＢ／ｋｍであった。

比較例３ ビスフェノールＡＦの代りにビスフェノール２を同モル
用いた以外は比較例１と全く同様にして触媒存在下でポ
リカーボネートを合成した。十分撹拌しポリカーボネー
トの分子量が約３００００（光散乱法）に達したら撹拌
を停止した。得られたポリカーボネートは十分に蒸留水
と塩酸で洗浄し、塩化メチレンに溶かした状態で０．１
μｍのフィルターを通し、精製を終了した。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１７１℃
であり屈折率は１．５９であった。

次にこのポリカーボネートを内層、ＦＥＰ　（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）
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気下供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことによりプラスチック光ファ
イバを得た。紡糸ヘッドの温度は３４０℃程度であり、
内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚は
０．０５ｍｍであった。

こうして得られたプラスチック光ファイバなカットバッ
ク法（１１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したところ
１７００ｄＢ／ｋｍであった。またこのファイバを１４
０℃１週間の熱処理を加えた後の伝送損失は、２４００
　ｄＢ／ｋｍであった。

比較例４ ビスフェノールＡＦの代りにビスフェノールＡを同モル
用いた以外は比較例１と全く同様にして触媒存在下でポ
リカーボネートを合成した。十分撹拌し、ポリカーボネ
ートの分子量が３００００（光散乱法）程度になったら
撹拌を停止した。得られたポリカーボネートは十分に洗
浄し、塩化メチレンに溶かした状態で０．１μｍのフィ
ルターを通し、精製を終了した。

得られたポリカーボネートのガラス転移温度は１４９℃
であり屈折率は１．５８であった。

次にこのポリカーボネートを内層、ポリメチルペンテン
を外層として２重押出し機に窒素雰囲気玉供給し、２重
紡糸ノズルより引き出すことに・よりプラスチック光フ
ァイバを得た。紡糸ヘッドの温度は２９０℃程度であり
、内層すなわちコア層の外径が０．９ｍｍ、クラッド厚
は０．０５ｍｍであった。

こうして得られたプラスチック光ファイバをカットバッ
ク法（１１ｍ−１ｍ）（７７０ｎｍ）で測定したところ
１４００　ｄＢ／ｋｍであった。

（発明の効果） 本発明において無触媒で合成したポリカーボネート共重
合体を芯材として用いることにより、高い開口率を有し
、しかも耐熱性の極めて優れ、高温に耐え得るプラスチ
ック光ファイバを得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コア部及びクラッド部からなるプラスチック光フ
   ァイバにおいて、コア材として無触媒下で重合された芳
   香族ポリカーボネートを用いたことを特徴とするプラス
   チック光ファイバ。
2. （２）芳香族ポリカーボネートが下記式（ I ）の繰り
   返し単位を有するポリカーボネート重合体からなること
   を特徴とする請求項（１）記載のプラスチック光ファイ
   バ。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ）
3. （３）上述のポリカーボネートが下記式（II）の繰り返
   し単位を有するポリカーボネート重合体からなることを
   特徴とする請求項（１）記載のプラスチック光ファイバ
   。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（II）