JPH0451205A - 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］ 本発明は伝送性能良好なオールプラスチック光ファイバ
に関するものである。

［従来技術及び解決すべき課題］ プラスチック光ファイバはその端面加工の容易さ、耐曲
げ特性に優れているとともに耐振動特性の良さが注目さ
れ、最近、その需要が伸びている。

このオール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（ＰＭ
ＭＡ）、ボリカーボネー）　（ＰＣ）等の重合体を基材
とする芯材層とこれよりも屈折率が小さく透明方含フッ
素重合体を基材とする鞘材層とを基本構成単位としてい
る。

プラスチック光ファイバはその特性から短距離の通信分
野やセンサー分野等での使用に適しており、特に自動車
内の光通信に代表される移動体内での通信用途に適して
いる。しかし、プラスチック光ファイバはその芯材層に
起因する本質的な吸収及び散乱によりその伝送損失が大
きく使用可能長さは１００−以下とならざるを得ないの
が現状である。

本発明者等はプラスチック光ファイバの伝送損失低減化
について鋭意検討した結果、芯鞘界面不完全による散乱
損失（構造不整損失という）が３０ｄＢ／Ｋｍ以上存在
することが明らかとなった。

これは芯−鞘オール石英ガラス光ファイバ構造不整損失
０．５　ｄＢ／Ｋｍ　（シングルモード石英光ファイバ
）以下に比べ更に１００倍程度の大きな値である。

また、光ファイバの実使用状況を考えると光源としてＬ
ＥＤあるいはＬＤを用いることが一般的であり、その出
射光は大きな角度波がりを有しており、光ファイバに入
射される光はかなり広開口数の光となることより、上記
構造不整損失の低減し得た光ファイバを得ることはプラ
スチック光ファイバの伝送性能向上に大きく寄与する。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者等は構造不整損失を低減し伝送性能にす
ぐれたプラスチック光ファイバを開発すべく鋭意検討し
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、芯層／鞘層／保護層の三層構造を基本構成と
するオールプラスチック光ファイバにおいて、各鞘形成
用重合体が２３０°Ｃ３ｋｇ荷重下におけるメルトイン
デックス値（Ｍ、　！、）が 芯材鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．値く 鞘材鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．Ｘ　　　　・・、・・・
（１）鞘材鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．値〈 保護材鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．Ｘ　　　　・・・・（
２）なる条件を満足する重合体にて構成されていること
を特徴とするオールプラスチック光ファイバにある。

・本発明のオールプラスチック光ファイバの芯材を構成
する重合体としては非品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（
出発モノマーの７０重量％以上がメタクリル酸メチル、
３０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。

）、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とこ
れらと共重合可能な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
体等が使用可能であり、又、その他に 弐　　　　　ＣＨ３ＣＨ３ ＣＨｚ　　ｌ　　ＣＨｚ／ ＼ｃ　／’　　Ｓ　ｃ　′ 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
重合体などを用いることができる。

本発明のプラスチック光ファイバの鞘材を構成する重合
体としては芯成分重合体の屈折率より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、従来公知のものを用
いることができるが、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て用いた場合には、特
公昭４３−８９７８号、特公昭５６−８３２１号、特公
昭５６−８３２２号、特公昭５６−８３２３号及び特開
昭５３−６０２４３号等の公報に開示されている様なフ
ッ素化アルキルメタクリレートの単独重合体又は共重合
体や弗化ビニリデン系重合体を用いるのがよい、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５３−４２２６
０号に記載されている様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−へキサフ
ルオロプロピレン系共重合体、前記ポリメチルメタクリ
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る。

更にα−フルオロアクリル酸とフッ素化アルキルアルコ
ールとからなるエステル類を重合させたものも使用する
ことができる。

また、特開昭６３−２６１２０４号公報、あるいは米国
特許第４７５４００９号公報に例示される様な環構造を
有するパーフルオロ重合体も使用できる。

本発明のプラスチック光ファイバの保護材層を構成する
重合体としてはポリメタクリル酸エステル、ポリカーボ
ネート、ポリスチレンなど芯材と同様の重合体、またポ
リフッ素化メタクリレートやポリフッ化ビニリデンの単
独重合体あるいは共重合体、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等のオレフィン系重合体、ナイロン、ポリエステル
、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン等が挙げられるが溶融成形可能なものであれば特
にこれらに限定されない。

本発明のオールプラスチック光ファイバは従来開発され
てきたプラスチック光ファイバに比べ構造不整を著しく
低減し得ており、光伝送特性が更に改良されたものとな
っている。芯の溶融粘度に対し鞘の溶融粘度を式（１）
を満足するようにしたことに加えさらにその外層に形成
する保護層を鞘の溶融粘度に対し保護材の溶融粘度を式
（２）の関係を満足せしめることによりその目的を達成
させたものである。

保護材の溶融粘度を鞘に対し式（１）を満足するように
低くすることにより複合溶融ノズル内壁面から鞘材／保
護材界面までの溶融賦形時における重合体流速勾配を大
きくし、鞘材／保護材界面での溶融重合体流速を一致さ
せることが容易となるため、鞘−保護材界面での構造不
整を低減せしめたものとすることができるのである。

保護材が流速を持っているため芯−層界面でのポリマー
流速差は大きく低減されそれにより界面不完全が大幅に
低減されるものと考えられる。

本発明のオールプラスチック光ファイバは従来開発され
てきたプラスチック光ファイバに比べ構造不整を著しく
低減し得ているため、その光伝送特性が一層改良された
ものとなっている。

まず、芯材形成用重合体のＭ、Ｉ値は鞍形成用重合体の
Ｍ、Ｉ値の５八より小さいものにて構成することが必要
である。このような条件を満足した芯成分形成用重合体
と鞘成分形成用重合体を用いて複合紡糸法にて同心円状
に紡糸を行った場合、芯材層と鞘材層界面における溶融
重合体の流速をは一゛一致せしめることができるため、
光フアイバ賦形時における構造不整の発生を著しく低減
できるので光伝送特性の良好な光ファイバとすることが
できる。

また、本発明の光ファイバの鞘材形成用重合体と保護鞘
形成用重合体とは式（２）の関係を満足せしめておくこ
とが必要である。鞘材形成用重合体と、保護鞘形成用重
合体とのＭ、Ｉ値の関係を式（２）を満足せしめること
により、複合紡糸溶融ノズル内壁面から保護材／鞘材接
触界面までの溶融重合体の流速勾配を大きくとることが
できるため保護材／鞘材界面での溶融重合体流速をはり
一致することができるのであり、結果的に芯材層／鞘材
層界面及び鞘材層／保護材層界面での構造不整を著しく
改善し得た光ファイバとすることができるのである。

実施例１ 芯材として連続塊状重合により得た重合率４５ｗｔ％の
ポリメタクリル酸メチルシラツブをバレル温度２３０°
Ｃのベルト付脱揮押出機を用いて脱揮熔融し、樹脂温度
２３４°Ｃにて２３０″Ｃの３層複合紡糸ヘッドに供給
した。脱揮後のポリメチルメタクリレートの河、ｒ　＠
は２．０ｇ／１０分、屈折率１．４９２であった。鞘材
としてセルキャスト重合後脱揮処理して得たトリフルオ
ロエチルメタクリレート（３ＦＭ）とメチルメタクリレ
ート（Ｍ？ｌＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）　８０／１
９／１ｗｔ％のＭ、Ｉ値１２．０８７１０分、屈折率１
．４２４なるバレル温度２１０℃の押出機を用いて溶融
し、樹脂温度２２２℃にて２３０℃の３層複合紡糸ヘッ
ドに供給した。

保護材としてセルキャスト重合後、脱揮処理して得たＭ
、Ｉ値３０ｇ／１０分、屈折率１．４９２なるポリメチ
ルメタクリレートをバレル温度２２０℃の押出機を用い
て溶融し、樹脂温度２２６℃にて２３０℃の３層複合紡
糸ヘッドに供給した。

芯、鞘、保護の各層形成用材料はそれぞれ２３０℃に設
定された定量ギヤポンプに用いて定量され、３層複合紡
糸ノズルに供給され、同心円３層光フアイバとして吐出
した。

得られた光ファイバは外径１０００μ、鞘厚み５−１保
護厚み５μであり６６０ｎｍの赤色ＬＥＤを発光入射源
とした際の伝送損失が１９８　ｄＢ／Ｉｍと極めて優れ
たものであった。また、６５０ｎｍでのＮ、Ａ。

＝０．６５人射光での伝送損失は１２８　ｄＢ／Ｋｇｅ
、Ｎ、Ａ。

＝０．１人射光での伝送損失は１２０ｄＢ／に■とその
差が極めて少ないものであった。

実施例２〜４及び比較例１〜３ 芯、鞘、保護材各材料を表−１に示したものに変更する
他は実施例１と同様の方法にて光ファイバを作成し、そ
のＬＥＤ光源での伝送損失を測定した。結果を表−１に
示す。

実施例５ 芯材としてビスフェノールＡ型ポリカーボネート（Ｍ、
Ｉ値２．３ｇ／１０分）をバレル温度２６０°Ｃのベン
ト付押出機を用いて脱揮、溶融し、樹脂温度２４１℃に
て２３５°Ｃの３層複合紡糸ヘッドに供給した。

鞘材としてパーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−
ジオキゾール）とテトラフルオロエチレンの６０／４０
ｍｏ１％の共重合体（Ｍ、Ｉ値１２．０８７１０分）を
バレル温度２３０°Ｃの押出機を用いて溶融し、樹脂温
度２３２℃にて２３５℃の３層複合紡糸ヘッドに供給し
た。

保護材としてポリカーボネート（Ｍ、Ｉ値２１．０８７
１０分）をバレル温度２６０　’Ｃの押出機を用いて溶
融し、樹脂温度２３８℃にて２３５℃の３層複合紡糸ヘ
ッドに供給した。

芯、鞘、保護多材料はそれぞれ２３５℃に設定された定
量ギヤポンプを用いて定量され、３層複合紡糸ノズルに
供給され、同心円３層光フアイバとして吐出した。

得られた光ファイバは外径１０００−１鞘厚み５−１保
護厚み１０μであり、７８０ｎｓのＬＥＤを発光入射源
とした際の伝送損失が５８０　ｄＢ／ＫａＩと極めて優
れたものであった。

比較例４ 実施例５において保護材としてＭ、Ｉ値２．３ｇ／１０
分なるポリカーボネートを用いる以外は実施例５と同様
の方法にて光ファイバを作成したが、７Ｂ０ｎｓ＋のＬ
ＥＤ発光入射源とした際の伝送損失が８６０ｄＢ／に−
と大きなものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 芯層／鞘層／保護層の三層構造を基本構成とするオール
   プラスチック光ファイバにおいて各層形成用重合体が２
   ３０℃５ｋｇ荷重におけるメルトインデックス値（Ｍ．
   Ｉ）が 芯形成用重合体のＭ．Ｉ．＜鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．
   ×５／９・・・・（１） 鞘形成用重合体のＭ．Ｉ．＜保護層形成用重合体のＭ．
   Ｉ．×７／９・・・・（２） なる条件を満足する重合体にて構成されていることを特
   徴とするオールプラスチック光ファイバ。