JPH04191708A - プラスチツク光フアイバ及びその製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック光ファイバに係９、更に詳しくは
、光フアイバコード、光フアイバケーブルなどに用いる
ことのできるプラスチック光ファイバに関する。

〔従来の技術〕

従来、光ファイバとしては、広い波長領１！に：亘って
優れた光伝送を行なうことができる無機ガラス系光学繊
維が知られているが、この光学繊維は加工性が悪（、曲
げ応力が弱いという難点があり、より加工性のよい光フ
ァイバとして、グラスチックを基材とする光ファイバが
開発され、実用化されている。

このプラスチック光ファイバに、屈折率が大きく、かつ
光の透過性が良好なポリメタクリル酸メチル（以下ＰＭ
ＭＡという）、ポリカーボネート（以下ｐｃという）等
の重合体よりなる芯材（コア）と、これよりも屈折率が
小さくかつ透明な含フツ素ポリマー等の重合体よりなる
鞘材（クラッド）とを基本構成単位としている。

これらコア・クラッド型の光コアイノζ（光ファイバ素
Ｓ）としては、この光コアイノ（素線や光ファイバ素線
に機能性保護層を設けた）くルクファイバ、光フアイバ
素線をジャケット材で被覆した光フアイバコード、及び
バルクファイバの集合体である集合ファイバ、更にはバ
ルク光ファイバにテンションメンバー等を設けた光フア
イバケーブルなどが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらのオールプラスチック光ファイバは芯を
構成する重合体分子内にＣ−Ｈ結合を多数有し、そのＣ
−Ｈ結合の伸砺、撮動による光吸収が低波長領域に存在
し、その５〜８倍音が近赤外、可視領域、すなわち４０
０ｍｍ以上の波長領域でも存在し、この波長領域での光
伝送損失が増大する原因となっていた。例えばポリメチ
ルメタクリレートを芯とする光ファイバのＣ−Ｈ結合に
基ずく光吸収による伝送損失は６５０ｍｍの波長におい
て約１００　ｄＢ／’Ｋｍ　、　７８０ｍｍの波長にお
いて約４００ｄｌｌ／Ｋｍとなる。またポリメチルメタ
クリレート中のに原子を重水素に置き換えたｄ・−ＰＭ
ＭＡを芯とする光ファイバの光伝送損失は７８０ｎｔｎ
の波長において５０ｄＢＡＫｍとされているが、この型
の光７アイバはｃｔ＠−ＰＭＭＡが高い吸水率を備えて
いるため１経時的に芯が吸水し、その光伝送損失が経時
的に増大するという重点があった。

近赤外領域の発光を行ない、かつ、高出力で高速データ
伝送を行ない得るＬＥＤが低コストでかつ大量に生産さ
れているが、従来開発されてきたオールプラスチック光
ファイバはこれらの近赤外発光可能なＬＩＤを使えない
ため、１００ｍを越える光伝送を１本の光ファイバで行
なうことは難しいためグラスチック光ファイバを用いた
ＬＡＮの開発も連れている現状にある。

そこで、近年、近赤外領域の光の伝送を行ない得るプラ
スチック光ファイバの開発も検討されテオシ、例えばＨ
Ｐ　　３４０５５７　（４！開昭１−３１４２０６　）
公報及びＥＰ　３４０５５５　（特開平２−１２２０６
号）公報にはα−フルオロアクリル酸のフルオロアルキ
ルエステル重合体を芯とし、フッ化ビニリデンーテトラ
フルオロエチレン系コポリマを鞘とする光ファイバの発
明が示されている。この光７アイパは近赤外領域の波長
の光の伝送を一応行なうことができるが、芯形成用重合
体と鞘形成用重合体との屈折率差を大きくとることがで
きないため、低開口負の光ファイバとなり、大量のデー
タ伝送を行ない得る光ファイバとしては十分なものとは
いえない。

またこの型の低開口角光ファイバは折り曲げにより光フ
アイバ側面より光が漏れることを防止できないという性
質もあり、データ伝送用光ファイバとしては未だ不十分
である。更にフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレ
ン系重合体は完全なアモルファスポリマではないため、
わずかな光吸収性又は光反財特性を有して２ジ、該ポリ
マを鞘としたオールプラスチック光ファイバはその光伝
送特性が必ずしも十分ではないという難点がある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者らは上記課題を解決し得たプラスチッ
ク光ファイバを見出すべく検討した結果、本発明を完成
したものであり、その要旨とするところは、一般式ＣＩ
）で表わされる単量体を主単量体として得た屈折ｇＮ１
の重合体を芯とし、パーフルオロ（２，２−ジメチル−
１，３−ジオキソール）を主型量体とした屈折率Ｎ２の
重合体を鞘とし、Ｎ１−Ｎ２≧０．０１なるような条件
を満足せしめたプラスチック光ファイバであり、■ ＣＹ２＝Ｃ−Ｃ−ＯＲｆ　　　（Ｉ） （式中ＸはＨ，Ｄ、　Ｆ、　Ｃｊを、 Ｙは■又ｄＤを、Ｒｆは直鎖状又は 分枝状フルオロアルキル基を示す） 芯形成用重合体の２３０゛Ｃ３Ｋｇ荷重でのメルトフロ
ーレシオＶＦＲＩ　（ＪＩＳ　　Ｋ　　−７２１０−７
６の方法ムに準拠）が１／／ｌｏ分以上であり、かつ、
鞘形成用重合体のＭＦＲ２が下記式（ＩＩ）を満足する
ことを特徴とするプラスチック光ファイバにある。

ＭＦＲＩ　＝　ＭＦＲ２（Ｉｆ） 従来開発されてきたオールプラスチック光ファイバの芯
を構成する重合体はその分子内に多くのＣ−Ｈ＠合を有
するがゆえ、その伝送損失は大きくＩＫｍ以上の長距離
伝送を行ないうるものとはなっていない。これに対し本
発明で用いる芯型合体ばＣ−Ｈ結合が少な（Ｃ−Ｆ結合
を多く含む弗素含量の多い分子とすることによりＣ−Ｈ
結合数を極力減少させ、その振動、伸縮に基因する光の
吸収損失を大幅に低減し得たものと成し得ている。また
芯用重合体中の弗素含量を多くすることＫより、その吸
水率は極めて小さくそれ故該重合体を芯とする光ファイ
バの吸水による光吸収をも低減することができた。

芯形成用重合体分子中の弗素含量が多くなるとその重合
体の屈折率が小さくなり、鞘材の選定が困難となるので
あるが、本発明者等は屈折率の低い透明な鞘材として、
パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソー
ル）と他の少な（とも１ｆｌｌのエチレン性不飽和単量
体との共重合体が用いうろことを見出した。

本発明を実施するに際して用いる芯形成用重合体は、次
の一般式（１１ ％式％（１１ （式中Ｘ、Ｙ、Ｒｆは前記に同じ） で表わされる単量体を王とするものの単独重合体又は共
重合体である。

式＋１１で表わされる七ツマ−の具体例としてはＲｆが
フルオロアルキル基又はパーフルオロアルキル基である
フルオロアルキルアクリレート、α−フルオロアクリレ
ート、α−クロロアクリレート又はメタクリレート類で
ある。Ｒｆ基としては−（ＣＨ２）（１（ＣＦ２）１１
２　（式中ｍはＯ〜２の整数、ｎは１〜１２の整数、２
はＨ又はＦを示す）で表わされる直鎖フルオロアルキル
基、−ＣＨ２Ｃ（ＣＦり２Ａ　（式中人はＨ，Ｄ、　Ｆ
、脂肪族又は脂環アルキル基又は芳香族アルキル基を示
す）或いは−Ｃ（ＣＦ３）２Ａ等を挙げることができる
が、これらモノマーに限定されるものではない。

芯形成用重合体と一般式（１）で示すモノマー単位を少
なくとも３０モルチ以上、好しくけ７５モルチ以上含む
ものとするのがよい。当該モノマー単位含有量が３０モ
ル係未満の重合体ばそこに＠まれるＣ−Ｈ結合量が増大
し、かつ吸水率も高くなるため、該重合体を芯とする光
ファイバは光伝送特性の艮好な光ファイバとすることが
難しい。一般式（１）のモノマーと共重合可能な他のモ
ノマーとしてはエステル基がメチルエステル、エチルエ
ステル、ブチルエステル、ｔ−ブチルエステル、シクロ
ヘキシルエステル、フェニルエステル、インボルニルエ
ステル等テあるメタクリレート類又はアクリレート類、
マレイミド、フェニルマレイミド、アクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、スチレン、α−メチルスチレン、
ｐ−クロロスチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニルな
どを挙げることができる。

本発明を実施するに際して用いる芯形成用重合体は加熱
することにより着色し易く光フアイバ芯材として使用す
る場合には浴融温度を可能な限り低く抑える必要がある
。こ１″Ｌは加熱することによりα−位のＨ，Ｄ、Ｆま
たはＣノが脱着し、α、β−不飽和エステルとなり、さ
らに脱離が進行するにつれて発色団が成長し、重合体の
着色が進行するためである。特に溶融温度が２３０℃を
越えると著しい着色、炭化が進行し浴融紡糸が困難とな
る。２３０℃５々荷重下における芯形成用重合体のＭＦ
Ｒ（メルトフローレシオ）が１．Ｆ／１０ｍ１ｎ以上で
あれば２３０℃以下での爵＃ｌ紡糸が可能となる。ここ
でＭＦＲとはＪＩＳＫ−７２１０−７６の方法人に準拠
した方法にて−ｊ定した値であ）、丁なわち５ｇｒのポ
リマーをダイ長ｇ　ｍｍ、内径２．０　ｍｍのグイ中に
充填し、２３０℃５々の荷重をかけたときダイノズル先
端より１０分間に吐出されるポリマーのｙ数にて表わさ
れる値である。

本発明を実施するに際して好しく用い得る鞘形成用重合
体はパーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキ
ソール）と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体と
の共重合体である。本発明を実施するに際して用いるパ
ーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール
）ａ例えば米国％粁第３８６５８４５号公報に記載され
た方法によって合成することができる。また、その共重
合体は、例えば米国％ｌｌｆ第３９７８０３０号公報に
記載された方法によって製造することができる。パーフ
ルオロ（２，２−ジメチルオキソール）と共重合可能な
エチレン系不飽和単量体としては、例えばエチレン、プ
ロピレン、インブチレン、ブテン−１、メチルビニルエ
ーテル、エチルビニルエーテル、フロビルビニルエーテ
ル、ブチルビニルエーテル、ＣＦ２　＝　ＣＦ２、ＣＨ
Ｆ＝ＣＦ２、ＣＨ２＝ＣＦｚ　、　ＣＦＩｚ　＝ＣＨＦ
％ＣＣｊ　＝ＣＦ　ｚ、ＣＨＣノ＝ＣＦｇ、　ＣＣノｚ
　＝ＣＦｚ　、　　ＣＣｊＦ　＝　ＣＣｊＦ　％　　Ｃ
ＵＰ　＝ＣＣｊｚ、ＣＨｚ＝ＣＣｊＦ、　ＣＣｊｚ＝Ｃ
ＣｊｌＰ等、フルオロプロピレン系化合物例えばＣＦ２
ＣＦ＝ＣＦｚ、ＣＦ２ＣＦ２　ＣＥＩＦ、さらに官能基
を有する単量体、例えばパーフルオロ（アルキルビニル
エーテル）、メチル−３−（１−（ジフルオロ〔（トリ
フルオロエチニル）オキシフメチル）　−１，２，２，
２−テトラフルオロエトキシ）　−２，２，３，３−テ
トラフルオログロバノエー）、２−（１−（ジフルオロ
〔（トリフルオロエチニル）オキシフメチル）−１，２
，２，２−テトラフルオロエトキシ）　−ＬＬ２．２．
−テトラフルオロエタンスルホニルフルオライド等をそ
の具体例として挙げることができる。

上記鞘形成用重合体は屈折率が１．２９〜１．３５で非
品性で高い透明性を有する重合体であることが必要であ
る。このような特性を備えた鞘形成用重合体とするには
、パーフルオロ〔２，２−ジメチル−１，３−ジオキソ
ール〕の重合割合は２０〜１００モルチ、好しくけ２５
〜９９．７モル一の範囲とするのがよい。

上＋７）パーフルオロ［２，２−ジメチル−１，３−ジ
オキソール］の重合体に対し、可塑効果を有する数平均
分子量１０，０００以下の可塑剤、すなわちパーフルオ
ロアルキルエーテルを重合体に対し１〜５０重量幅好し
くけ５〜３０重量％の割合で加えるのがよい。この可塑
剤は浸み出し現象の極めて少ないものであり、本発明の
実施に当っては好しいものである。

パーフルオロアルキルエーテルの具体例としてはＦ＋Ｃ
Ｆ２ＣＦニー０＋ｎＣＦ２ＣＦ３Ｆ３ ！ ！”　ｆ　ＣＦ−ｃＦ　ｚ　Ｏ＋ｎ　ＣＦ　２ＣＰ　３
　、Ｆ＋ｃＦ　２　ＣＦ　２　ＣＦ　２　０＋ｎＣＦ　
ｚ　ＣＦ　３　。

Ｆ　＋ＣＦ　−ＣＦ２ＣＦ２−０−）ｎＣＦ２ＣＦ３等
を挙げることが「 ＣＦ３ でき市販品としてはダイキン工業■製：商標１）ｅｍｎ
ｕｍ、デュポン■製：商標Ｋｒｙｔｏｘがある。

本発明の光ファイバの製造法としては芯−鞘型複合紡糸
法ラム押出成形法式いは鞘材の溶融コーティング法、フ
ルベントコーティング法などを用い得るが、その生産性
及び得られた光ファイバの性能、物性の安定性より芯−
鞘型複合紡糸法が好ましい。特に極低損失な光ファイバ
を得るためには芯形成用重合体のＭＦＲＩ（メルトフロ
ーレシオ）以下と鞘形成用重合体のＭＦＲ２がＭＦＲ１
≦ＭＦＲ２の関係を満足させる必要がある。

鞘形成用重合体のＭＦ　Ｒ２を調整する方法としては分
子量を調整する方法、可塑剤を添加する方法などが挙げ
られるが、鞘形成用重合体の強じん性を保持したオま、
その熱流動性を改良せしメル前記記述のパーフルオロア
ルキルエーテル混合法が最も好しいものである。

本発明のオールプラスチック光ファイ／ζｄＣ−ＩＩ跡
金含有量少なく吸水率も啄めて少ないため、光伝送特性
に優れたものであり、可視域から近赤外領域の光の伝送
を行ない得るものとすることができる。また、その伝送
歪りもｌ−以上可能なためＬＡＮやＦＡ等の光通信分野
で利用できる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

〔実施例〕

実施例１ 使用するモノマー、重合開始剤、重合助剤はすべて常法
に従かい充分に精製し、蒸留後すぐに使用した。

α−フルオロ１．１．１．３，３．３−ヘキサフルオロ
イノプロピルアクリレートに対してｎ−ブチルメルカプ
タン０．３１℃％、ジターシャリブチルパーオキサイド
０．１重量％を添加した滋量体混合物を孔径０．０２μ
ｍのテトラフルオロエチレン製平膜フィルターにてろ過
し、９０°ＣＫてＮ２加圧下３時間重合し、さらに１２
０℃にて３時間、１５５℃にて２時間重合し、重合ＩＫ
　５８　％のシラツブを得、このシラツブを連続的に脱
揮押出機に供給し、残存モノマー量を０．５９６以下な
るポリマーとし、このポリマーを１８０℃に加熱した紡
糸器の芯材供給部に連続的に供給した。得らｎたポリマ
ーはガラス転移温度が１０３℃、屈折率１．３５６，２
３０℃５臀荷重におけるＭＦＲは１１．０　ｇ／ｌ　０
分であった。

一方、パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオ
キソール）／テトラフルオロエチレン＝６０７４０ｍｏ
ｌ優なる重合体９０重量％とＦ　ｆ　ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ
２−０　＋ｎＣｚＦｓ　（数平均分子量８，５００のバ
ーフルオロアルキルエーテル：ダイキン工業■製　商標
デムナムＳ−２００）１０重量幅とよりなる樹脂組成物
（ガラス転移温度１２０℃、屈折率１．３０８．２３０
″０５時荷重におけるＭＦＲは４０．３　ｇｒ／１０分
）を鞘形成用重合体として用い、芯と同じ紡糸器の鞘材
供給部に供給した。

紡糸器内２１ｉ紡糸ノズルにて光ファイバを作成した。

得られた光ファイバの芯径は９８０ｊ１ｍ鞘厚１０μｍ
であった。この光ファイバの伝送損失は５５　ｄＢ／ｌ
ｌａ　＜　６５０　ｎｍにて測定）であり啄めて低損失
なものであった。

比較例１ α−フルオロ１．１．１，３．３．３−ヘキサフルオロ
イノプロピルアクリレートに対してｎ−ブチルメルカプ
タン０．１重量％、シタシャリブチルパーオキサイド０
．１重量−を添加した単量体混合物を孔径０．０２μｍ
のテトラフルオロエチレン製平膜フィルターにてろ過し
、９０℃にてＮ２加圧下３時間、さらに１２０℃にて３
時間、１５５℃にて２時間重合し、重合ＩＣ６４％のシ
ラツブを得、このシラツブを連続的に脱揮押出機に供給
し、残存モノマー量を０．５Ｓ以下なるポリマーとした
。得られたポリマーは２３０℃５脅荷重におけるＭＦＲ
は０．７ｇ／１０分であり、ガラス転移温度１０３℃、
屈折率１．３５６であり黄着色したものであった。得ら
れたポリマーを押出機を経て、連続的に２３５℃に加熱
した紡糸器の芯材供給部に供給した。紡糸温度が２１０
℃未膚では芯材溶融粘度が高くなりすぎノズルからの吐
出が困難であり、２１０〜２３０℃　では吐出は可能で
あるが吐出の際メルトシラクチャーを生じ、ファイバ径
変動の大きなものとなった。

一方、実施例１と同様の鞘形成用重合体を用い２層紡糸
ノズルにて光ファイバを作成した。

得られた光ファイバの芯径は９８０声ｍ、鞘厚１０μｍ
であった。この光ファイバの伝送損失は２１５ｄＢ／ｒ
ａ（６５０ｎｎｎにて測定）であり、損失の大きなもの
であった。

実施例２ 実施例１と同様の芯形成用重合体を用い、１８０℃に加
熱した紡糸器の芯材供給部に供給した。

一方、パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオ
上ソール／テトラフルオロエチレン＝５０１５０ｍｏ１
％なる併重合体を鞘形成用重合体として、芯と同じ紡糸
器の鞘材供給部に供給した。鞘形成用重合体はガラス転
移温度が１２０℃、屈折ｇ１．３０８．２３０℃５１ｉ
ｆ荷重におけるＭＦＲは２１．０ｇ／１０分であった。

紡糸器内２．１紡糸ノズルにて光ファイバを作成した。

得られた光ファイバの芯径は９８０μｍ１鞘厚１０μｍ
であった。この光ファイバの伝送損失５７　ｄＢ／Ｉｇ
　（６５０ｎｍにて測定）であり、極めて低損失なもの
であった。

比較例２ 実施例１と同様の芯形成用重合体を用い、実施例２と同
様の共重合組成の共重合体を鞘形成用重合体とし分子量
を調整することにより、２３０℃５−荷重におけるＭＦ
Ｒを９．６ｇ／１０分とした６紡糸器内２層紡糸ノズル
にて光ファイバを作成した。得らｎた光ファイバの芯径
ば９８０　ｍｍ　ｌｉｔ厚１０βｍであった。この光フ
ァイバの伝送損失ｒｉ１６３　ｄＢ／ｒａ　（６５０ｎ
ｍにて測定）であジ、伝送損失の大きなものであった。

実施例３〜５．比較例３ 表−１に示す芯形成用重合体、鞘形成用重合体を用い表
−１に示す紡糸温度にて光ファイバを作成した。その伝
送損失も表−１に示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式〔 I 〕で表わされる単量体を主単量体と
   して得た屈折率Ｎ１の重合体を芯とし、パーフルオロ（
   ２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）を主単量体
   とした屈折率Ｎ２の重合体を鞘とし、Ｎ１−Ｎ２≧０．
   ０１なるような条件を満足せしめたプラスチック光ファ
   イバにおいて ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 （式中ＸはＨ、Ｄ、Ｆ、Ｃｌを、 ＹはＨ又はＤを、Ｒｆは直鎖状又は分岐状フルオロアル
   キル基を示す） 芯形成用重合体の２３０℃５Ｋｇ荷重で測定したメルト
   フローレシオＭＦＲ＿１（ＪＩＳＫ−７２１０−７６の
   方法Ａに準拠）が１ｇ／１０分以上であり、かつ鞘形成
   用重合体のＭＦＲ＿２が下記式〔II〕を満足せしめたこ
   とを特徴とするプラスチック光ファイバ。 ＭＦＲ＿１≦ＭＦＲ＿２〔II〕
2. （２）一般式〔 I 〕で示される単量体がα−フルオロ
   フルオロアルキルアクリレートを用いることを特徴とす
   る請求項第１項記載のプラスチック光ファイバ。
3. （３）鞘形成用重合体がパーフルオロ（２，２−ジメチ
   ル−１，３−ジオキソール）の共重合体５０〜９９重量
   ％と数平均分子量１．５万以下のパーフルオロアルキル
   エーテル１−５０重量％との混合物にて形成されている
   ことを特徴とする請求項第１項記載のプラスチック光フ
   ァイバ。