JPH04204507A - プラスチツク光フアイバ - 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〕 本発明はプラスチック光ファイバに係り、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、広い波長領域に亘って優れ
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く、曲げ応
力が弱いという難点があシ、よシ加工性のよい光ファイ
ノ（とじて、プラスチックを基材とする光ファイノくが
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は、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
の重合体よシなる芯材（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・クラッド型の光ファイバ（光フアイバ素線
）としては、この光フアイバ素線や光フアイバ素線に機
能性保護層を設けたバルクファイバ、光フアイバ素線を
ジャケット材にて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
ファイバにテンションメンバー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、これらオールプラスチック光ファイバは芯を構
成する重合体中に多くのＣ−Ｈ結合が存在し、そのＣ−
Ｈ結合の伸縮、振動による光吸収が低波長領域に存在し
、その５〜８倍音倍音− ３−赤外、可視領域すなわち４００ｍｍ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
因となっている。例えばポリメチルメタクリレートを芯
とする光ファイバは６５０ｍｍの波長で約１００　ｄＢ
、％、７８０ｍｍの波長で４００　ｄＢ／ｒａとなる。

またポリメチルメタクリレートのＨ原子を重水素で置き
換えたｄｓ−Ｐ　ＭＭＡを芯とする光ファイバの光伝送
損失は７８０　ｎｍの波長領域で５０　ｄＢ／−とされ
ているが、この型の光ファイバはｄｓ−ＰＭＭＡ　が高
い吸水率を備えておるため、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難点があった。

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Ａ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ＬＥＤを使え々
いため、１００ｍを越える光伝送を１本の光ファイバで
行なうことは難しめためプラスチック光ファイバを用い
たＬＡＮの開発も遅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ており、例えばＥＰ
　３４０５５７　（特開昭１−３１４２０６号）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２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。この光ファイバ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、低開口角の光ファイバとなシ、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ｂえな
い。またこの型の低開口角光ファイバは折シ曲げにより
、光フアイバ側面より光が漏れることを防止できないと
いう性質もあシ、データ伝送用光ファイバとしては未だ
不十分である。

−５〜 そこで屈折率の低め透明な鞘材としてパーフルオロ（２
，２−ジメチル−１，３−オキソール）と他の少なくと
も１種のエチレン性不飽和単量体との共重合体が見出さ
れている。この鞘材を用いた場合、下記式〔■〕で表さ
れるα、β−不飽和カルボン酸エステルを主成分とする
重合体とのガラス転移温度と鞘材のガラス転移温度に大
きな差が生じることがある。この芯材はガラス状で硬く
光ファイバとしての強度に問題かある。そのため延伸操
作を行なうことが必要となる。その場合鞘材のガラス転
移温度が芯材のガラス転移温度と大きく異なると延伸工
程において、延伸温度が鞘材に適さず光ファイバの性能
を損なうことになる。

ｃｙ２＝ｃ−ｃ　−ｏ−Ｒｆ（Ｉ） ６一 〔課題を解決するための手段〕 そこで本発明者等は上記課題を解決し得たオールグラス
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下記式（１
）で表わされるα、β−不飽和モノカルボン酸のフッ化
アルキルエステルを主成分とする重合体を芯とし、パー
フルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキゾール）
と少なくとも１個の他の共重合可能なエチレン系不飽和
単量体との共重合体を鞘とし両型合体のガラス転移温度
差を３０℃以内としたオールプラスチック光ファイバに
ある。

ＣＹ２＝Ｃ−Ｃ−ＯＲｆ　　　　　（１）本発明を実施
するに際して用いる芯材用重合体はガラス状で硬く光フ
ァイバに紡糸賦形した場合、その強度や可撓性に問題が
あシ、鞘材形成用重合体としてガラス転移温度が芯形成
用重合体のガラス転移温度より３０℃以内のパーフルオ
ロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）系重合
体を周込ることによシ、紡糸した光ファイバの光伝送特
性が従来開発されてきたプラスチック系光ファイバに比
べて著るしく改善されると共に、１〜１０倍の延伸を加
えることによってその光伝送特性を損うことなく強度、
可撓性に優れたオールプラスチック光ファイバが得られ
ることを見出した。

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（１） ％式％（１） （式中Ｘ、　Ｙ、　Ｒｆは前記に同じ）で表わされる単
量体を主とするものの単独重合体又は共重合体である。

式（１）で表わされるモノマーの具体例としては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）　ｍ　（ＣＦ２　）
　ｎ　Ｚ　（式中ｍは０〜２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（ＣＦ３）２　Ａ　（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−。当該モノマー単位含有量が３０モ
ルチ未満の重合体はそこに含まれるＣ−Ｈ結合量が増大
し、かつ吸水率も高（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良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、
ｌ！−Ｌテハエステル基かメチルエステル、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、イソボルニルエス
テル等で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
−クロルスチレン、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の屈折
率Ｎａは１．３３〜１．４６と比教的低込ものである。

そこで本発明を実施するに際して用いる軸形成用重合体
の屈折率Ｎｌ）は１．２９〜１．３５の範囲にあり、か
つ、Ｎａ　−Ｎｂ　＝　０．０１好しくけ０．０３以下
なる条件を満足する重合体である必要がある。

本発明を実施するに際して好しく用い得る軸形成用重合
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−ジオキンール
）は例えば米国特許第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、例えば米国特許第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、フテンーＩ、メチルビ
ニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニル
エーテル、ブチルビニルエーテル、ＣＦ２＝−ＣＦ２、
ＣＨ２＝ＣＨＦ、ＣＨ２＝ＣＨＦ、ＣＨ２＝ＣＨＦ、　
　ＣＣＡ＝ＣＦ２、ＣＨＣｌ、＝ＣＦｚ、ＣＣＣＨ２＝
ＣＨＦＣＣノＦ＝ＣＣノＦ１ＣＨＦ＝Ｃ（Ａ２、ＣＨ２
＝ＣＨＦ。

ＣＣＡ２＝ＣＣ）Ｆ等、　フルオロプロピレン系化合物
例えばＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ　ａ　ＣＦ＝ＣＨＦ　
、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）オキシコメチル）　
−１，２，２，２−テトラフルオロエトキシ〕−２，２
，３，−テトラフルオログロパノエート、２−（１−（
ジフルオロ〔（トリフルオロエテニＡＩ）オキシコメチ
ル）　−１，２，２，２−テトラフルオロエトキシ）　
−１，１，２，２−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モルチの範囲とするのがよい。

またガラス転移温度はパーフルオロ（２，２−ジメチル
オキソール）の重合割合により例えば第１図に示す如く
変化し芯材のガラス転移温度に応じてその重合割合を調
整することで目的とするガラス転移温度の重合体が得ら
れる。

また高いガラス転移温度を有する重合体を用いた場合そ
のガラス転移温度に改良するＫは数平均分子量１．５万
以上のパーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオ
キンール〕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％好しく
は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ＣＦ３ はＦ−ｆｃｐｚｃｐ２−ｏ　＋ｎｃｐ２ｃｐ３．　ｐ−
ｆｃｐ−ＣＦ２０＋ｎＣＦ２ＣＦ３Ｆ３ 等を挙げることができ市販品としてはダイキン工業■製
：商標Ｄｅｍｎｕｍ　、デュポン株製：商標Ｋｒｙｆ　
ｏｘがある。この場合可塑剤の加える割合によりガラス
転移温度が第２図に示す如く変化し、芯材のガラス転移
温度に応じた組形成用重合体混合物が得られる。

本発明の光ファイバを作るＫは芯−鞘型複合紡糸法、ラ
ム押出し成形法、或いは鞘材の溶融コーティング法、ソ
ルベントコーティング法などを用い得るが、これらの光
フアイバ形成は出来るだけダストフリーな状態で行なう
よう留意することが必要である。

とくに、芯−鞘型複合紡糸法にて光ファイバを作ること
が好しいが、このとき、芯形成用重合体と鞘形成用重合
体のメルトフローレシオ（ＭＦＲｌ）と（ＭＦＲ２）と
は、（：ＭＦＲｌ　）　＝　（ＭＦＲ２）なる関係を満
足することが好しい。この関係を満足しない芯型合体と
鞘重合体との組合せによシ複合紡糸法にて光ファイバを
作ると芯−鞘構造に乱、れを生じ光伝送特性の良好なも
のとすることができない。

ポリマーのＭＦＲはＪＩＳ　　Ｋ−７２１０−７６の方
法Ａに準拠した方法にて測定した。５ｇのポリマーをグ
イ長８ｍｍ、　　内径２．０ｍｍのダイ中に充填し、２
３０℃で５梅の荷重をかけたときダイノズルの先端よ、
９１０分間に吐出されるポリマのｇ数にて表わされる値
である。このようにして得られたファイバを延伸する場
合、温度は芯材のガラス転移温度よりも５〜５０℃好ま
しくは１０〜３０℃高いことが必要である。延伸倍率も
１．２〜１０倍好ましくは１．５〜５倍に延伸すること
によシ強じんで可撓性に門れた光ファイバとなる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 使用するモノマー類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
イソプロピルアクリレートに対してｎ−オクチルメルカ
プタン０．３重ｉ％、ジターシャリブチルパーオキサイ
ド１８　ｐｐｍを添加した単量体混合物を膜厚０．０２
μのテトラフルオロエチレン製膜フィルターにて濾過し
、１５０℃にてＮ２加圧下３時間重合し、重合率５４％
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０．５％以下なるポリマーとし
、このポリマーを１８０°Ｃに加熱した紡糸器の芯材供
給部に供給した。得られたポリマーはガラス転移温度１
０３℃、屈折率１．３５６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
フルオロエチレンー５０７５０ｍｏ１％の共重合体（ガ
ラス転移温度１２０℃を浴融押出機により溶融し、上記
紡糸器の鞘材供給部に供給した。

紡糸器内の複合紡糸ノズルにて芯−鞘構造とし、外径１
．４１φの光ファイバを得た。この光ファイバを１３５
℃にて２倍延伸を行ない外径１皿φの光ファイバを得た
。伝送損失は６５０ｎｍにて８７　ｄＢ／Ｋ１１．７７
０　ｎｍにて１１２ｄＢ／Ｋｍ９５０　ｎｍにて２２３
　ｄｎ／Ｋ１１であった。

この光ファイバ’＆Ｖ＝１０ｒｎｒｎのコーナーにおい
て左右夫々９０°の繰シ返し屈曲評価を行なったところ
１２０００回まで切断しなかった。

比較例１ 実施例１と同じ重合体を用い複合溶融紡糸法にて外径１
皿φの光ファイバを得た。延伸せずにこの光ファイバを
実施例１と同様にして屈曲評価したところ、伝送損失は
６５０ｎｍにて９３ｄＢ／ｂ、７７Ｑｎｍにて１２２　
ｄＢ／Ｋｍ、　９５０ｎｍにて２１７　ｄＢ／Ｋ１１で
あった。１０００回の繰シ返し屈曲で切断した。

実施例２〜４ 表−１に示す芯形成用重合体及び鞘形成用重合体を用い
実施例１と同様にして光ファイバを得た。その特性を評
価した結果を表−１に示す。

実施例５ 実施例１と同じ芯材を用い、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）／テトラフ
ルオロエチレン−６０／４０ｍｏ１％の共重合体（ガラ
ス転移温度１４５℃）８０重量部とＦｆＣＦ２−ＣＦ２
−ＣＦ２−０−）−ＣＦ２ＣＦ３（数平均分子量ｓ、ｏ
ｏｏのパーフルオロアルキルエーテル、ダイキン工業社
製商標デムナムＳ−２００）２０重量部とよりなる樹脂
組成物（屈折率１．３０７、ガラス転移温度１００℃）
を用いて複合紡糸によ、？１．４１ｍｍφの光ファイバ
を得、１３５℃にて２倍延伸を行った。伝送性能は６５
０部ｍにおいて８５　ｄＢ／−であり、実施例１と同様
にして繰り返し屈曲評価を行ったところ１１０００回１
で切断しなかった。

比較例２ 鞘材に可塑剤を加えないものを用いた他は実施例６と同
様にして外径１ｍｍφの光ファイバを得た。

伝送性能は６５０　ｎｍにおいて１０００ｄＢ／Ｋｎ以
上で繰シ返し屈曲は７０００回で切断した。

実施例６ 使用するモノマー類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。

トリフルオロエチルメタクリレート７０ｍｏｌチ、メチ
ルメタクリレート３０ｍｏ１％ｊ、！ｌ）なる単量体混
合物１００部に対してｎ−オクチルメルカプタン０．１
５重量％、ジターシャリブチルパーオキサイド３０　ｐ
ｐｍを添加した混合物を膜ＪｌＯ，０２μのテトラフル
オロエチレン製膜フィルターにて濾過し、１５０°Ｃで
Ｎ２加圧下５時間重合し、重合率４７％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０．５％以下ポリマーとした。２１０℃に加温
した紡糸器の芯材供給部に供給した。得られたポリマー
はガラス転移温度９６℃（ＤＳＣにて測定）、屈折率１
．４２４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＝５０　／　５０
　ｍｏｌφの共重合体ガラス転移温度１２０℃を溶融押
出機によシ溶融し、上記紡糸器の鞘材供給部に供給した
。

紡糸器内の複合紡糸ノズルにて芯−鞘構造とし、外径１
．４１ｍｍφの光ファイバを得た。この光ファイバを１
３５℃にて２倍に延伸し１ｍｍφの光ファイバを得た。

得られた光ファイバの伝送損失は６５０部ｍにて１１０
　ｄＢ／ｈ、７７０部ｍにて３７８　ｄＢ／Ｉｌａ、９
５０部ｍにて８２０ｄＢ／Ｉａであった。また繰り返し
屈曲断線は８０００回まで切断しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図はパーフルオロ（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共重合体の組成
とそのガラス転移温度との関係を示した図であり、第２
図はパーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキ
ンール）／テトラフルオロエチレン重合体（６０／　４
０ｍｏ１％）に可塑剤を加えた場合のガラス転移温度と
の関係を示す図である。 手続補正書 平成３年３月１日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式〔 I 〕で示される単量体を主単量体とし
   て得たガラス転移温度Ｔｇ＿１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）
   を主単量体としたガラス転移温度Ｔｇ＿２の重合体を鞘
   としＴｇ＿１−Ｔｇ＿２＝３０℃なるような条件を満足
   せしめたことを特徴とするプラスチック光ファイバ。 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 （式中ＸはＨ、ＣＨ＿３、Ｄ、Ｆ、Ｃｌ、又は−ＣＦ＿
   ３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）
2. （２）鞘形成用重合体が、パーフルオロー（２，２−ジ
   メチル−１，３−ジオキソール）の共重合体５０〜９９
   重量部とパーフルオロアルキルエーエル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。
3. （３）複合紡糸した光フアイバプレカーサを１．２〜１
   ０倍延伸することを特徴とする請求項第１項又は第２項
   記載のプラスチック光ファイバ。