JPH04241303A - 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】本発明は光ファイバ・コード、光
ファイバ・ケーブルなどに用いられるプラスチック光フ
ァイバに関し、特に機械的特性にすぐれたプラスチック
光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバとしては、広い波長に
わたって優れた光伝送性を有する無機ガラス系光ファイ
バが知られているが、加工性が悪く、曲げ応力が弱いば
かりでなく高価であることから、プラスチックを基材と
する光ファイバが開発されている。プラスチック系光フ
ァイバは屈折率が大きく、かつ光の透過性が良好な重合
体を芯材とし、これよりも屈折率が小さく、かつ透明な
重合体を鞘材として芯−鞘構造を有する繊維を製造する
ことによって得られる。光透過性の高い芯成分として有
用な重合体としては、無定形の材料が好ましく、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリカーボネートあるいはポリスチ
レンが一般に使用されている。このうちポリメタクリル
酸メチルは透明性、力学的性質、耐候性等に優れ、高性
能プラスチック系光ファイバの芯材として工業的規模で
用いられている。

【０００３】これらの芯−鞘構造の光ファイバ（光ファ
イバ素線）の製品形態としては、この光ファイバ素線や
光ファイバ素線を機能性保護層で被覆した光ファイバ芯
線等のバルクファイバ、光ファイバ素線を被覆材で被覆
した光ファイバコード、及びバルクファイバやバルクフ
ァイバの集合体である集合ファイバあるいは、光ファイ
バ素線とテンションメンバー等を組合せた光ファイバケ
ーブルなどがあげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、プラスチック光
ファイバは無機ガラス系光ファイバに比較し、割れにく
いという大きな特徴を有し、この特徴を生かし、ロボッ
トのアーム部材など繰り返し屈曲されるような部所に積
極的に導入されている。しかるに高い透明性を有する非
晶性高分子は、ガラスに比較すれば強いものの、未だ伸
びが充分でない。例えば工業的にプラスチック光ファイ
バ芯材として用いられているメタクリル酸メチル重合体
は破断伸びが６〜１０％と低い値を示し曲げ強度に劣る
ものである。

【０００５】

【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
とするところは芯−鞘構造を有するオールプラスチック
光ファイバにおいて２０℃にて　１０　ｃｍ／ｍｉｎの
引張速度にて測定したひずみ−応力試験における降伏応
力（Ｙσ）と破断応力（Ｂσ）の関係がＢσ≧Ｙσを満
たしていることを特徴とするプラスチック光ファイバに
ある。

【０００６】降伏点、破断点は図−１中のＡ点、Ｂ点に
てそれぞれ表される。破断応力（Ｂσ）が降伏応力（Ｙ
σ）より小さいと得られたプラスチック光ファイバは非
常にもろく繰り返し屈曲することにより折損し易い。

【０００７】本発明を実施するに際して用いる芯材重合
体は、非晶性の透明重合体が好適であり、例えば、メタ
クリル酸メチルの単独重合体又は共重合体、例えば、出
発モノマーの７０重量％以上がメタクリル酸メチル、３
０重量％以下がメタクリル酸メチルと共重合可能なモノ
マーであることが好ましい。メタクリル酸メチルと共重
合可能なモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル
、アクリル酸エチル等のビニルモノマーが挙げられる。 その他メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ｔ−
ブチル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸アダ
マンチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニ
ル、メタクリル酸ナフチル等のメタクリル酸エステルの
単独重合体、又はこれらモノマーと共重合可能な他のモ
ノマーとの共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン
、スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体、あるい
はこれらポリマーの水素原子の全部あるいは一部が重水
素原子で置換された重水素化重合体、又は一般式（Ｉ）

【化Ｉ】

で示される環構造単位２重量％以上と、メタクリル酸メ
チルを主成分とする単量体単位９８重量％以下とからな
る重合体等を用いることができる。

【０００８】更に光ファイバの低損失性を要求される用
途には、芯形成用重合体構成単位中のフッ素重量含量が
３０重量％以上含む重合体を好ましく用いることができ
る。具体的には一般式（ＩＩ）を主単量体とする重合体
が例示できる。

【化ＩＩ】

特開昭６３−２６１２０４号公報あるいはＵＳＰ４７５
４００９号公報、特開昭６３−２６１２０４号公報に例
示されるような環構造を有するパーフルオロ重合体も使
用できる。

【０００９】本発明を実施するに際して用いる鞘材重合
体は、芯成分の屈折率より０．０１以上小さい屈折率を
有する実質的に透明な重合体が使用されるが、通常は芯
成分との屈折率の差が０．０１〜０．１５の範囲にある
ものから選択するのがよい。鞘材層を構成する重合体の
種類に特に制限はなく、従来公知のものでよいが、例え
ば、メタクリル酸メチルの単独重合体又は共重合体を芯
材とした場合には、特公昭４３−８９７８号、特公昭５
６−８３２１号、特公昭５６−８３２２号、特公昭５６
−８３２３号及び特開昭５３−６０２４３号等に開示さ
れているようなメタクリル酸とフッ素化アルコール類と
からなるエステル類を重合させたものなどが使用可能で
ある。

【００１０】また、ポリカーボネートやポリスチレンを
芯材として用いた場合には、例えばポリメチルメタクリ
レートが鞘材として使用できる。また、鞘材の他の具体
例としては、例えば特公昭４３−８９７８号あるいは特
公昭５３−４２２６０号に記載されているようなフッ化
ビニリデン系重合体を挙げることができ、その他フッ化
ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系重合体、前記
ポリメチルメチクリレート以外のメタクリル酸エステル
系重合体、メチルペンテン系重合体も鞘材として使用す
ることができ、更に、前記一般式（ＩＩ）で示される含
フッ素モノマーの単独重合体又は共重合体、及び環構造
を有するようなパーフルオロ重合体も使用できる。

【００１１】本発明のプラスチック光ファイバを製造す
る方法としては、複合溶融紡糸により芯−鞘構造光ファ
イバとする方法、また、一度、芯ファイバを作り、その
外側に鞘をソルベント・コーティング法により被覆する
方法などがある。またＢσ≧Ｙσとするには、例えば芯
材のガラス転移温度より　２０　〜６０　℃以上の温度
にて１．１　〜　５倍の範囲にて光ファイバを延伸する
ことにより達成される。またポリカーボネートにおいて
は、その粘度平均分子量　１２，０００　以上の重合体
を用いることにより達成される。

【００１２】

【実施例】以下、実施例に従い本発明をさらに具体的に
説明する。なお、実施例中の評価は下記の方法により実
施した。

【００１３】（１）．繰り返し屈曲性ファイバを　１０
　ｍｍφの径の２本のマンドレル間にはさみ、左右　９
０°屈曲させ、ファイバが破断する屈曲回数を読み取っ
た。

【００１４】（２）．光伝送損失特開昭５８−７６０２
号公報に記載されている方法により測定した。測定波長
は　６５０　ｎｍ、ファイバ入射光は開口数が０．１の
光を用いた。

【００１５】

【実施例１】スパイラルリボン型攪拌機を備えた反応槽
及び２軸スクリューベント型押出機からなる揮発物分離
装置を用い、連続塊状重合法によりメタクリル酸メチル
　１００部、ｔ−ブチルメルカプタン　０．４０部及び
ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド　０．０００１７部から
なる単量体混合物を重合温度　１５５℃、平均反応槽滞
留時間　４．０時間で反応させ、次いでベント押出機の
温度をベント部　２６０℃、押出部　２５０℃、ベント
部真空度　４ｍｍＨｇとして揮発分を分離し、芯成分重
合体として　２３０℃に保たれたギヤポンプ部を経て　
２３０℃の芯−鞘複合紡糸ヘッドに供給した。芯成分重
合体のガラス転移温度は　１０６℃であった。

【００１６】一方、フッ化ビニリデン／テトラフルオロ
エチレン＝　８０／２０モル％の鞘成分重合体を　２３
０℃設定したスクリュー溶融押出機でギヤポンプを経て
　２３０℃の複合紡糸ヘッドに供給した。同時に供給さ
れた芯、鞘の溶融ポリマーを紡糸口金（ノズル孔径　４
．０　ｍｍ　）を用いて　２３０℃で吐出し冷却、固化
させたのち、１４０℃の熱風乾燥炉にて　３．５倍の延
伸処理を施し、外径　１，０００　μｍ、鞘厚　１０　
μｍの光ファイバを得た。

【００１７】得られた光ファイバのひずみ−応力試験を
実施した結果、降伏応力７．２ｋｇ／ｍｍ２、破断応力
　１２．３　ｋｇ／ｍｍ２であり、繰り返し屈曲性は　
２０，０００　回まで破断せず良好なものであった。ま
た光伝送損失は　１３５　ｄＢ／ｋｍ　（６５０ｎｍ）
と良好であった。

【００１８】

【比較例１】実施例１と同様の芯形成用重合体及び鞘形
成用重合体を用いて紡糸したファイバを　１８０℃にて
　３．５倍の延伸処理を施し、外径　１，０００　μｍ
　、鞘厚　１０　μｍの光ファイバを得た。得られた光
ファイバのひずみ−応力試験を実施した結果、降伏応力
８．２ｋｇ／ｍｍ２、破断応力　５．３　ｋｇ／ｍｍ２
であり、繰り返し屈曲性は　３，０００回で破断し、非
常にもろいものであったが、その光伝送損失は　１３４
　ｄＢ／ｋｍ　（６５０ｎｍ）と良好であった。

【００１９】

【実施例２】粘度平均分子量　２２，０００　のビスフ
ェノールＡ型ポリカーボネートを　２６０℃に設定され
た押出機を用いて溶融し、芯成分重合体として　２３０
℃に保たれたギアポンプ部を経て　２３０℃の芯−鞘複
合紡糸ヘッドに供給した。

【００２０】一方、α−フルオロメチルアクリレート／
α−フルオロ２，２，２−トリフルオロエチルアクリレ
ート＝　１０／９０モル％の鞘成分重合体を　２２０℃
に設定された押出機を用いて溶融し、２３０　℃に保た
れたギアポンプを経て、２３０　℃の芯−鞘複合紡糸ヘ
ッドに供給した。同時に供給された芯、鞘の溶融ポリマ
ーを紡糸口金（ノズル孔径　３．５　ｍｍ）を用いて　
２３０℃で吐出し、冷却、固化させ、外径　７５０　μ
ｍ、鞘厚　８μｍの光ファイバを得た。

【００２１】得られた光ファイバのひずみ−応力試験を
実施した結果、降伏応力６．３ｋｇ／ｍｍ２、破断応力
　９．２　ｋｇ／ｍｍ２　であり、繰り返し屈曲性は　
２０，０００　回まで破断せず良好なものであった。

【００２２】

【比較例２】実施例２で用いた芯材重合体を粘度平均分
子量　１１，０００　のビスフェノールＡ型ポリカーボ
ネートとする以外は実施例２と同様の方法にて外径　７
５０μｍ、鞘厚８μｍの光ファイバを得た。得られた光
ファイバの降伏点は存在せず、破断応力は４．３　ｋｇ
／ｍｍ２であり、繰り返し屈曲性は　７００回で破断し
非常にもろいものであった。

【００２３】

【実施例３】実施例１と同様の連続塊状重合法により、
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／α−フルオロ　２，２，
２　−トリフルオロエチルアクリレート＝　８０／２０
モル％の共重合体シラップを得、次いでベント押出機の
温度をベント部　２３０℃、押出部　２２０℃、ベント
部真空度　２　ｍｍＨｇ　として揮発分を分離し、芯成
分重合体として　２００℃に保たれたギアポンプを経て
　２００℃の芯−鞘複合紡糸ヘッドに供給した。芯成分
重合体のガラス転移温度は　１１４℃であった。

【００２４】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モル％の共重合体を押出機にて　２００℃
で溶融し、鞘成分重合体として　２００℃に保たれたギ
アポンプを経て　２００℃の芯−鞘複合紡糸ヘッドに供
給した。

【００２５】同時に供給された芯、鞘形成用の溶融ポリ
マーを紡糸口金（ノズル孔径　４．０ｍｍ）を用いて　
２３０℃で吐出し、冷却、固化させたのち、１４５　℃
の熱風乾燥炉にて２．０　倍の延伸処理を施し、外径　
１，０００　μｍ、鞘厚　１０　μｍの光ファイバを得
た。得られた光ファイバのひずみ−応力試験を実施した
結果、降伏応力　４．３　ｋｇ／ｍｍ２、破断応力　９
．１　ｋｇ／ｍｍ２であり、繰り返し屈曲性は　２０，
０００回まで破断せず、良好なものあった。また光伝送
損失は　９０　ｄＢ／ｋｍ　（６５０ｎｍ）　と良好で
あった。

【００２６】

【比較例３】実施例１と同様の芯、鞘形成用重合体を用
い、延伸処理を施すことなく、外径１，０００μｍ　、
鞘厚　１０　μｍの光ファイバを得た。得られた光ファ
イバのひずみ−応力試験を実施した結果、降伏点が存在
せず、破断応力　５．３　ｋｇ／ｍｍ２であり、繰り返
し屈曲性は４，３００回で破断し、非常にもろいもので
あったが、光伝送損失は８９　ｄＢ／ｋｍ　（６５０ｎ
ｍ）　と良好であった。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】ひずみ−応力試験結果を示した説明図である。

【符号の説明】

Ｂσ　　破断応力 Ｙσ　　降伏応力 Ａ　　　　降伏点 Ｂ　　　　破断点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　芯−鞘構造を有するオールプラスチッ
   ク光ファイバにおいて、２０℃にて　１０　ｃｍ／ｍｉ
   ｎの引張速度にて測定したひずみ−応力試験において降
   伏点が存在し、降伏応力（Ｙσ）と破断応力（Ｂσ）の
   関係がＢσ≧Ｙσを満たしたことを特徴とするプラスチ
   ック光ファイバ。 【０００１】