JPH04243202A - プラスチック光ファイバコード - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は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素線上にジャケッ
ト材を被覆したプラスチック光ファイバコードに関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバとしては、広い波長領
域に亘って優れた光伝送を行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り、より加工性の
よい光ファイバとして、プ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。

【０００３】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ＰＭＭＡという）、ポリカーボネート（以下Ｐ
Ｃ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ッ素ポリマー等の重
合体よりなる鞘材（クラッド）とわ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（光ファイバ素線
）は、この光ファイバ素線や光ファイバ素線をジャケッ
ト材で被覆した光ファイバコード、及びバルクファイバ
の集合体である集合ファイバ、更には光ファイバ素線に
テンションメンバーを設けた光ファイバケーブルなどが
知られている。

【０００４】

【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倍音が
近赤外、可視領域、すなわち４００ｎｍ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大きな原因
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結合に基づく光吸収による伝
送損失は６５０ｎｍの波長において約１００ｄＢ／Ｋｍ
、７８０ｎｍの波長において約４００ｄＢ／Ｋｍとなる
。またポリメチルメタクリレート中のＨ原子を重水素に
置き換えたｄ８−ＰＭＭＡを芯とする光ファイバの光伝
送損失は７８０ｎｍの波長において５０ｄＢ／Ｋｍとさ
れているが、この型の光ファイバはｄ８−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。

【０００５】近赤外領域の発光を行い、かつ、高出力で
高速データ伝送を行い得る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ＬＥ
Ｄわ使えないため、１００ｍを越える光伝送を１本の光
ファイバで行うことは難しいため、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。

【０００６】また、従来開発されてきたジャケット材を
被覆した光ファイバコードは光ファイバ素線と、ジャケ
ット材との熱収縮率差が大きく、光ファイバコードを放
置すると光ファイバコード端部において、素線の突出し
現象や引込み現象が生じ、光ファイバコード端部の各機
器の結合性に不都合を生ずると共に、各機器と光ファイ
バ間の光結合効率も低いものとなるという難点がある。

【０００７】

【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プラスチック光ファイバコー
ド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、プラスチック光ファイバ
素線の外層にジャケツト材を被覆したプラスチック光フ
ァイバコードにおいて、芯材が一般式（１）

【化２】 を主単量体とする重合体にて構成されており、芯材のガ
ラス転移温度よりも２０℃低い温度にて測定した光ファ
イバ素線とジャケット材との乾熱収縮率の差が１％以下
であることを特徴とする光ファイバにある。

【０００８】従来開発されてきたオールプラスチック光
ファイバ素線の芯を構成する重合体はその分子内に多く
のＣ−Ｈ結合を有するがゆえ、その伝送損失は大きく１
Ｋｍ以上の長距離伝送を行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重合体はＣ−Ｈ結合が少な
く、Ｃ−Ｆ結合を多く含むフッ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
縮に起因する光の吸収損失を大幅に低減し得たものとな
し得ている。また芯用重合体中のフッ素含量を多くする
ことにより、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。

【０００９】またオールプラスチック光ファイバ素線は
一般的にその上層にジャケット材を被覆し、光ファイバ
コードとして使用する。本発明のプラスチック光ファイ
バは上記のごとく、ごく低損失であるため、従来のプラ
スチック光ファイバの光伝送損失要因としてほとんど考
慮されなかったファイバの曲がりによる伝送損失、いわ
ゆるマイクロベンドロスがその損失増加に大きく影響す
る。このマイクロベンドロスを極力少なくするためには
、光ファイバ素線とコードに用いるジャケット材との芯
重合体のガラス転移温度より２０℃低い温度における乾
熱収縮率の差を１％以下、好ましくは０．５％以下とす
る必要がある。

【００１０】ここで乾熱収縮率とは光ファイバ素線ある
いは光ファイバコードから慎重に剥離したジャケツト材
を１００ｃｍ長に切断し、規定温度に設定された熱風恒
温槽内に無荷重で吊り下げ、５時間放置後、熱風恒温槽
から取出し２０℃まで冷却後その長さ（Ｌ）　を測定し
、下記式［１］にて表される。ただし、熱風恒温槽内の
温度の場所による差は評価前に厳密に測定し、±０．３
℃以内であることが必要である。 　　　　　　　　乾熱収縮率（％）＝［（１００　−Ｌ
　）／１００　］×　１００　　　　　　［１］

【００
１１】素線とジャケツト材との乾熱収縮率の差を１％以
下とするためには、ジャケット材の熱変形温度が芯材に
対し高温であること、また素線製造工程、コード化工程
において、メルトテンションを極力抑え、残留成形ひず
みを低減させることが重要となる。

【００１２】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）

【化３】 で表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。一般式（１）で表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−（ＣＢ２
）ｍ（ＣＦ２）ｎＺ（式中ｍは０〜１２の整数、ｎは１
〜１２の整数、ＺはＨ又はＦを、ＢはＨ又はＤを示す）
で表される直鎖フルオロアルキル基、−ＣＢ２Ｃ（ＣＦ
３）２Ａ（式中ＡはＨ、Ｄ、Ｆ、脂肪族又は脂環アルキ
ル基又は芳香族基を、ＢはＨ又はＤを示す）、あるいは
−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。

【００１３】芯形成用重合体は、一般式（１）で示すモ
ノマー単位を少なくとも３０モル％以上、好ましくは７
５モル％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％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良好な光フ
ァイバとすることが難しい。

【００１４】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、フェニルアレイミド、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。

【００１５】本発明を実施するに際して用いる重合体は
、該重合体を芯とする光ファイバの光伝送特性を向上さ
せるため、そこに含まれる異物の濾過が容易であること
、また、該光ファイバの可撓性を良好なものとするには
、そのガラス転移温度は１５０℃以下、とくに１４０〜
０℃の範囲のものとするのが好ましい。このような重合
体を芯とする光ファイバは極低損失の光ファイバであり
、可撓性、ハンドリング性に優れているので、ＬＡＮ、
ＦＡ等をはじめとする光通信用光ファイバとして利用す
ることができる。

【００１６】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と比較的低
いものである。そこで本発明を実施するに際して用いる
鞘形成用重合体の屈折率Ｎｂ　は１．２９〜１．３５の
範囲にあり、かつ、Ｎａ　−Ｎｂ　≧０．０１、好まし
くは０．０３以上なる条件を満足する重合体である。

【００１７】本発明を実施するに際して好ましく用い得
る鞘重合体は一般式（１）で表される単量体を主成分と
する重合体の中で芯材重合体より低い屈折率を有する重
合体が使用できる。

【００１８】また、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も使用できる。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）は、例えば米国特許第３８
６５８４５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。

【００１９】パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３
−　ジオキソール）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、イソブチ
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、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエ
ール、ＣＦ２＝ＣＦ２　、ＣＨＦ＝ＣＦ２、ＣＨ２＝Ｃ
Ｆ２、ＣＨ２＝ＣＨＦ、ＣＣｌ＝ＣＦ２　、ＣＨＣｌ＝
ＣＦ２　　、ＣＣｌ２＝ＣＦ２　　、ＣＣｌＦ＝ＣＣｌ
Ｆ　、ＣＨＦ＝ＣＣｌ２、ＣＨ２＝ＣＣｌＦ、ＣＣｌ２
＝ＣＣｌＦ　等、フルオロプロピレン系化合物例えばＣ
Ｆ３ＣＦ＝ＣＦ２　、ＣＦ３ＣＦ＝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［（
トリフルオロエテニル）オキシ］メチル］−１，２，２
，２−テトラフルオロエトキシ］−２，２，３，３−テ
トラフルオロプロパノエート、２−｛１−（ジフルオロ
［（トリフルオロエテニル）オキシ］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ト等をそ
の具体例として挙げることができる。

【００２０】上記鞘形成用重合体は屈折率が１．２９〜
１．３５で非晶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％、
好ましくは２５〜９９．７モル％の範囲とするのがよい
。

【００２１】鞘形成用重合体の強靱性を保持したまま、
その熱流動性を改良するため、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
ソール］の重合体に対し、可塑効果を有する数平均分子
量１万以下の可塑剤、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％、好ましくは５〜
３０重量％の割合で加えることも可能である。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
実施に当たっては好ましいものである。

【００２２】パーフルオロアルキルエーテルの具体例と
しては、Ｆ−（ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−）ｎＣ２Ｆ５、Ｆ−
［ＣＦ（ＣＦ３）−ＣＦ２−Ｏ−］ｎＣ２Ｆ５　、Ｆ−
（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−）ｎＣ２Ｆ５　、Ｆ−［Ｃ
Ｆ（ＣＦ３）−ＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−］ｎＣ２Ｆ５、及び
パーフルオロテトラヒドロフラン系化合物、パーフルオ
ロジオキサン系化合物等の環状エーテルも例示できる。

【００２３】また、光ファイバ素線として保護層を有す
るものを用いることがより好ましい。この保護層は芯−
鞘界面の剥離を防ぎ、実用的に大きな効果を有するもの
であり、保護層形成材料としては、例えば、アクリロニ
トリル−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−ブ
タジエン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合
体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル
アセテート共重合体、アイオノマー、ポリメチルペンテ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オ
レフィン共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポ
リオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリウレタン、耐衝撃性ポリ
スチレン、ポリビニリデンクロライド、ポリアリレート
、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、
ポリスルホン、各種熱可塑性エラストマー、ポリフツ化
ビニリデンあるいはその共重合体、長鎖フルオロアルキ
ルメタクリレート共重合体、フルオロアルキルアクリレ
ート共重合体、α−フルオロアルキルアクリレート共重
合体、ポリクロロトリフルオロエタンあるいはその共重
合体、アルキルアクリレート共重合体、長鎖アルキルメ
タクリレートなどが例示されるが特にこれに限定されな
い。

【００２４】光ファイバコードを作るのに用い得るジャ
ケット材としては、ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂、
塩素化ポリエチレン樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニ
ル系樹、スチレン系樹脂、ポリエステル等各種エラスト
マー、ナイロン、アイオノマー、エチレン系ターポリマ
ー、フッ化ビニリデン系ポリマー、更には、これら重合
体にリン系、ハロゲン系、無機シリコーン系難燃剤や可
塑剤を混和したものを好ましく用いることができる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２６】

【実施例１】使用するモノマー類はすべて常法にしたが
い、充分に精製し、蒸留後すぐに使用した。

【００２７】トリフルオロエチルメタクリレート７０モ
ル％、メチルメタクリレート３０モル％よりなる単量体
混合物１００部に対してｎ−オクチルメルカプタン０．
１５重量％、ジターシャリブチルパーオキサイド３０ｐ
ｐｍを添加した混合物を孔径０．０２μｍ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℃で窒
素ガス加圧下５時間重合し、重合率４７％のシラップを
得、このシラップを連続的に脱揮押出機に供給し、残存
モノマー量０．５％以下のポリマーとした後、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１．４
２４　であった。

【００２８】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＝５
０／５０モル％の共重合体を溶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。得られたポリマー
はガラス転移温度１１０℃、屈折率１．３０８　であっ
た。

【００２９】また、フッ化ビリニデン８０モル％、テチ
ラフルオロエチレン２０モル％よりなる共重合体を溶融
押出機により溶融し、上記紡糸器の保護材供給部に供給
した。得られたポリマーは屈折率１．４０３　であった
。紡糸器内の３層複合紡糸ノズルにて芯−鞘−保護構造
とし、芯径９８０μｍ、鞘厚５μｍ、保護厚５μｍの光
ファイバ素線を得た。

【００３０】密度０．９１２ｇ／ｃｍ３　の低密度ポリ
エチレンを１５０℃の温度にて押出機を用いて溶融し、
１７０℃のクロスヘッドケーブル加工ヘッドに供給し、
得られた光ファイバ素線の外周に６００μｍの厚さに低
密度ポリエチレンを被覆し、プラスチック光ファイバコ
ードを得た。

【００３１】得られた光ファイバコードの伝送損失は６
５０ｎｍにおいて９１ｄＢ／ｋｍと良好であった。また
、７６℃における素線、ジャケット材の乾熱収縮率はそ
れぞれ０．２％、０．６％であり、得られた光ファイバ
を７６℃、１００時間加熱暴露しても端面変形は全くな
く、伝送損失の変化もなかった。

【００３２】

【比較例１】実施例１と同様の芯、鞘、保護材料を用い
、実施例１と同様にして外径１．４ｍｍφの光ファイバ
を得、さらに１１５℃の熱風乾燥炉内にて２倍延伸処理
を施し、外径１．０ｍｍφの光ファイバ素線を得た。 続いて実施例１と同様の方法にて外径２．２ｍｍφの光
ファイバコードを得た。得られた光ファイバコードの伝
送損失は６５０ｎｍにおいて９０ｄＢ／ｋｍであり、７
６℃における光ファイバ素線、ジャケット材の乾熱収縮
率はそれぞれ２．３％、０．６％であり、得られた光フ
ァイバコードを７６℃、１００時間加熱暴露すると、端
面において素線が２ｍｍ引込み、コード外観は曲がりを
生じ、伝送損失は１２０　ｄＢ／ｋｍと増加していた。

【００３３】

【実施例２】使用するモノマー類はすべて常法にしたが
い、充分に精製し、蒸留後すぐに使用した。

【００３４】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重量％、ジターシャリブチ
ルパーオキサイド１８ｐｐｍ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膜フィル
ターにて濾過し、１５０℃にて窒素ガス加圧下３時間重
合し、重合率５４％のシラップを得、このシラップを連
続的に脱揮押出機に供給し、残存モノマー量を０．５％
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供給した。得られたポリマー
はガラス転移温度１０３℃、屈折率１．３５６　であっ
た。

【００３５】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＝５
０／５０モル％の共重合体を溶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。また、ビスフェノ
ールＡ型ポリカーボネート（粘度平均分子量１９，００
０）を溶融押出機により溶融し、上記紡糸器の保護材供
給部に供給した。紡糸器内の３層複合紡糸ノズルにて芯
−鞘−保護構造とし、ノズルより吐出、冷却後、１５０
℃にて２．５倍延伸処理を施し、芯径９７０μｍ、鞘厚
５μｍ、保護厚１０μｍ、外径１ｍｍφの光ファイバ素
線を得た。

【００３６】密度０．９１５ｇ／ｃｍ３　のポリエチレ
ン５９重量％にヘキサブロモビフェニルエーテル２８重
量％と三酸化アンチモン１３重量％をブレンドした後、
１５０℃に設定された溶融押出機にて溶融し、１４０℃
のクロスヘッドダイを経て光ファイバ素線の外層に厚み
０．６ｍｍに被覆し、２．２ｍｍφのプラスチック光コ
ードを得た。得られた光コードの伝送損失は６５０ｎｍ
において５８ｄＢ／ｋｍと非常に少ないものであった。 また８３℃における素線、ジャケット材の乾熱収縮率は
それぞれ０．１％、０．３％であり、得られた光ファイ
バコードを８３℃、１００時間、加熱暴露しても端面、
外観変形、伝送損失の変化は全くなかった。

【００３７】

【比較例２】実施例２と同様の光ファイバ素線を用い、
同様のジャケット材にてクロスヘッドダイの温度を１３
０℃とした。得られた光ファイバコードの伝送損失は６
５０ｎｍにおいて５８ｄＢ／ｋｍと良好であったが、８
３℃における素線、ジャケット材の乾熱収縮率はそれぞ
れ０．２％、３．６％であり、得られた光ファイバコー
ドを８３℃、１００時間、加熱暴露したところ、端面に
おいて素線が２．４ｍｍ突出し、コード外観は曲がりが
生じ、伝送損失は１１４　ｄＢ／ｋｍと増加していた。

【化４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラスチック光ファイバ素線の外層に
   ジャケット材を被覆したプラスチック光ファイバコード
   において、芯形成用重合体が一般式（１）【化１】 で示される単量体を主単量体として得た含フッ素重合体
   にて構成され、芯重合体のガラス転移温度より２０℃低
   い温度において測定した光ファイバ素線とジャケット材
   との乾熱収縮差が１％以下であるジャケット材にて構成
   されていることを特徴とする光ファイバコード。
2. 【請求項２】　　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）を主単量体
   として得た含フッ素重合体にて構成されていることを特
   徴とする請求項第１項記載の光ファイバコード。