JPH0518081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の分野］ 本発明は、プラスチツク系光伝送性繊維に関す
る。 ［従来技術］ 従来、光伝送性繊維としては、広い波長にわた
つてすぐれた光伝送性を有する無機ガラス系光学
繊維が知られているが、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
チツクを基材とする光伝送性繊維が開発されてい
る。プラスチツク系光伝送性繊維は屈折率が大き
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
によつて得られる。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、透明性を
はじめとして力学的性質、耐侯性等に優れ、高性
能プラスチツク系光伝送性繊維の芯材として工業
的規模で用いられている。 しかし、ポリメタクリル酸メチルを芯としたプ
ラスチツク系光伝送性繊維は、ポリメタクリル酸
メチルのガラス転移温度（Tg）が100℃であり、
使用環境温度が100℃以上になると全く使用でき
ないものであり、この耐熱性の制限がプラスチツ
ク系光伝送性繊維の用途を限られたものとしてい
る。 さらに、ポリカーボネートを芯としたプラスチ
ツク系光伝送性繊維も種々提案されているが、使
用するポリカーボネートは極限粘度数〔η〕が比
較的小さい低分子量の重合体とされていたため、
屈曲性、引張強度等の機械的性質並びに耐熱性の
点で十分満足のゆく特性が得られておらず、ま
た、高温における光伝送損失も著しく劣つたもの
であつた。 このため、例えば特開昭58−18608号等におい
ては、鞘材の周囲に更に保護層等を設けた３層以
上の構造とし機械的性質や耐熱性を改良すること
が提案されているが、この様な構造にしても、低
分子量のポリカーボネートの場合には、高温時の
光伝送特性の劣化が起り、自動車や船舶のエンジ
ンルーム内といつた高温部所に設置する光通信手
段や光センサー手段としての利用が著しく立遅れ
ていた。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、かかる従来の欠点を克服し、
耐熱性並びに機械的性質に優れ、高温下において
も良好な光伝送特性を発揮することのできるプラ
スチツク系光伝送性繊維を提供することにある。 上記目的を達成すべくなされた、本願の第１の
発明は、極限粘度数〔η〕（塩化メチレン中、20
℃）が0.40〜0.60dl／ｇの透明なポリカーボネー
トからなる芯材層及び鞘材層を基本構成単位とす
るプラスチツク系光伝送性繊維であり、また本願
の第２の発明は、前記ポリカーボネートからなる
芯材層、鞘材層及び保護層を基本構成単位とする
プラスチツク系光伝送性繊維である。 ［実施態様］ 本発明のプラスチツク系光伝送性繊維の構造
は、例として横断面図を第１図に示したが、内部
より芯材層１１及び鞘材層１２を基本構成単位と
し、〔第１図ａ、前記第１の発明の場合〕あるい
は内部より芯材層２１、鞘材層２２及び保護層２
３を基本構成単位とする〔第１図ｂ、前記第２の
発明の場合〕。更にこれら基本構成単位で構成さ
れる繊維の周囲に１つ又は２つの被覆層を設けて
もよく、また重合体繊維、金属線等のテンシヨン
メンバー、あるいはフイルム、紙状物、金属箔等
を介在させてもよい。第１図ｃ及びｄは３層構造
の繊維の周囲に被覆層２４，２５を設けた４層及
び５層の繊維、ｅは３層構造の繊維の外周にテン
シヨンメンバー２６を介して４層の被覆層２４が
設けられた繊維、ｆは３層構造の繊維を複数本束
ねて被覆してなる繊維である。 芯材層１１，２１として使用される好適なポリ
カーボネートとしては、一般式 で表わされるもの、ここで、Ｒが

【式】

【式】で表される脂環族ポリカー ボネート、

【式】

【式】

【式】で表される芳香族ポ リカーボネート等が挙げられる。 また、これらと４，4′−ジオキシジフエニルエ
ーテル、エチレングリコール、ｐ−キシリレング
リコール、１，６−ヘキサンジオール等のジオキ
シ化合物との共重合体も使用することができる
が、耐熱性の観点から熱変形温度が120℃以上の
ものが好ましい。 ここで熱変形温度とはASTM Ｄ−648、荷重
4.6Kg／cm²における測定値をいう。 本発明の特徴は、かかるポリカーボネートとし
て極限粘度数〔η〕（塩化メチレン中、20℃）が
0.40〜0.60dl／ｇ、より好ましくは0.45〜0.55dl／
ｇの透明なポリカーボネートを選択使用すること
にある。 〔η〕が0.40dl／ｇ未満のポリカーボネートを
使用すると、前述の従来の欠点が顕現し、機械的
性質及び高温時の光伝送特性の点で満足のゆく特
性が得られない。〔η〕が0.40dl／ｇ未満のとき、
高温時の光伝送特性の劣化が起る原因について
は、必ずしも明らかではないが、ポリマーの光散
乱損失が大きくなることから、ポリマーの部分結
晶化が進むためであると推察される。 また、〔η〕が0.60dl／ｇを超えると賦形性が
悪くなり、実用的ではなくなるし、また、透光性
を得るための流動性が確保されない。 本発明において使用するかかる高〔η〕値のポ
リカーボネートとしては、従来公知の重合法によ
り製造されたものを用いることができ、通常は塊
状重合法により調製されるものであることが好ま
しい。また、常法により重合温度等の重合条件の
コントロール、重合開始剤、鎖移動剤等の選択使
用を行ない、重合度を制御することにより、所望
の〔η〕値を得ることができる。 鞘材層１２，２２としては、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。具体例とし
ては次の如きものが挙げられる。 ポリメチルメタクリレート（ｎ＝1.49）、スチ
レン／メチルメタクリレートコポリマー（ｎ＝
1.50〜1.58）、ポリ４−メチルペンテン−１（ｎ＝
1.46）、エチレン−酢ビコポリマー（ｎ＝1.46〜
1.50）、ポリカーボネート（ｎ＝1.50〜1.57）、含
弗素ポリメチルメタクリレート（ｎ＝1.38〜
1.45）、弗化ビニリデン系ポリマー（ｎ＝1.38〜
1.42）、弗化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピ
レンコポリマー（ｎ＝1.38〜1.42）、メチルメタ
クリレート／スチレン、ビニルトルエン又はαメ
チルスチレン／無水マレイン酸三元コポリマー又
は四元コポリマー（ｎ＝1.50〜1.58）など。これ
らポリマーは基本構成単位における層間剥離強度
を向上させるため、アクリル酸、メタクリル酸、
イタコン酸などの不飽和カルボン酸類、グリシジ
ルアクリレート又はメタクリレート、β−メチル
グリシジルアクリレート又はメタクリレートなど
の不飽和グリシジルモノマー、アクリルアミド、
メタクリルアミド及びその誘導体、ヒドロキシア
ルキルアクリレート又はメタクリレートなどの親
水性モノマーを伴重合してもよい。 これらのポリマーのうち汎用性の高いものとし
ては、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル
系重合体、及び、例えば、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号等に開示されてい
る様なメタクリル酸とフツ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。このエステル類の具体例としては、例
えばメタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチ
ル、メタクリル酸２，２，３，３−テトラフルオ
ロプロピル、メタクリル酸２，２，３，３，３−
ペンタフルオロプロピル等を挙げることができ
る。また、これらの含弗素メタクリル酸エステル
の１種又は２種以上を用いて、例えば特開昭59−
7311号、特願昭57−230436号明細書等に記載され
ている如き、含弗素メタクリル酸エステル、この
エステルと共重合可能なビニル単量体及び親水性
単独重合物を形成しうるビニル単量体からなる共
重合体を用いてもよい。 保護層３として使用される重合体は、耐熱収縮
性を有するポリマーであることが好ましく、ま
た、熱変形温度が100℃以上の重合体であると、
耐熱性、機械的性質の面で好ましい光伝送性繊維
が得られることになる。熱変形温度が100℃未満
であると、自動車のエンジンルーム等厳しい条件
下では光伝送性繊維の表面融着、あるいは芯−鞘
界面の乱れが発生し、光伝送損失の増加が著しい
ものとなる。熱変形温度が100℃以上の重合体と
しては、ポリエステル、ポリアミド、ポリ４−メ
チルペンテン−１、ポリフツ化ビニリデン、ポリ
アセタール、ポリスルフオン、ポリテトラメチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリ
ブテン、ABS樹脂、ポリフエニレノキサイド、
ポリカーボネート等のいわゆるエンジニアリング
プラスチツクが使用可能であり、また芯成分とし
て用いるポリカーボネートを使用することもでき
る。 また、保護層３に使用される重合体に、カーボ
ンブラツク、タルク、ガラス繊維、芳香族ポリア
ミド繊維、炭素繊維等の無機物あるいは有機物の
フイラーを充填することも可能である。 本発明のプラスチツク系光伝送性繊維の製造方
法としては、芯材層１１，２１に対する鞘材層１
２，２２ないし保護層２３の被覆方法からみて、
次の３つの方法を挙げることができる。１つは、
芯材層１１及び鞘材層１２の２層、あるいは芯材
層２１、鞘材層２２及び保護層２３の３層を構成
する各層成分を溶融状態のもとで特殊ノズルによ
つて配合しつつ吐出して賦形する、所謂複合紡糸
方式といわれるものである。もう１つは、芯材層
１１のみ、あるいは芯材層２１及び鞘材層２２の
みを前述の複合紡糸方式で賦形した後、これに適
宜の溶剤に溶かした鞘材層１２あるいは保護層２
３の成分を被覆し、脱溶剤して光伝送性繊維とす
る複合紡糸方式とコーテイング方式とを折衷した
方式、他の１つは、まず芯材層１１あるいは芯材
層２１の成分を所定の繊維に賦形した後、これに
適宜の溶剤に溶かした鞘材層１２あるいは鞘材層
２２の成分を被覆して脱溶剤し、３層の場合はこ
れも適宜の溶剤に溶かした保護層２３の成分を被
覆し脱溶剤するコーテイング方式である。 これら３者を比較した場合、複合紡糸方式は生
産性が高く、装置の簡略化もはかることができる
省力、省エネルギープロセスである。さらに、広
範囲の太さの光伝送性繊維を製造することができ
る、工程の管理が容易であるなどの利点があり、
工業的にきわめて有利な方式であり、この方式に
より低コストの高性能繊維の製造が可能である。 複合紡糸方式による場合、芯材層成分溶融押出
機、鞘材層成分溶融押出機及び３層の場合には、
保護層成分溶融押出機からなる複合紡糸機によつ
て製造される。芯成分は溶融押出機によつて溶融
され、計量ポンプデ一定量紡糸ヘツドに供給さ
れ、鞘成分及び３層の場合保護層成分も同様にし
てそれぞれ紡糸ヘツドに供給される。紡糸ヘツド
内の紡糸口金で２層あるいは３層構造に賦形され
吐出され、冷却固化の後、巻取られ、場合によつ
ては延伸あるいはアニール処理される。第２図は
３層構造に賦形する場合の紡糸口金であり、Ａか
ら芯材層成分、Ｂから鞘材層成分、Ｃから保護層
成分がそれぞれ供給され、Ｄから吐出される。ま
た、例えば芯材層成分と保護層成分とが同じ場合
には、これら成分を紡糸ヘツドまで同じ経路で供
給し、例えば第３図に示した紡糸口金を用い、分
配使用するといつたこともできる。第３図では、
Ｅから芯材層成分と保護層成分が供給され口金内
で分配されてＢからの鞘材層成分と共に３層構造
に賦形され、Ｄから吐出される。 本発明のプラスチツク系光伝送性繊維を製造す
る場合には、かかる複合紡糸方式において、溶融
押出を高温で行なうことにより、高温下における
光伝送特性をはじめとする本発明の目的とする特
性が更に改良される。即ち、ポリカーボネートを
芯材とする場合に、溶融押出温度を230〜290℃ま
で高めることが好ましい。かかる高温の溶融押出
を行なうことにより、光伝送性繊維をケーブル化
する際に、200℃近い熱履歴を受ることが可能と
なるため、より高い耐熱性を有する被覆材を選択
使用することができ、被覆材の選定幅が広くなる
という別異の効果も奏される。 本発明のプラスチツク系光伝送性繊維における
芯材層１１，２１、鞘材層１２，２２及び保護層
２３の太さ及び厚みは光伝送性繊維の使用目的に
応じて適宜設定される。例えば第２図あるいは第
３図の紡糸口金において各供給口におけるオリフ
イスの管径及び管長を変えることにより太さ及び
厚みがコントロールされる。 以下、実施例により、本発明を詳細に説明す
る。なお、実施例中の部は重量部を示す。 光伝送性能の評価は特開昭58−7602号公報第４
図に示す装置によつて測定することにより行なわ
れた。 実施例 １ 芯成分として、〔η〕＝0.50のポリカーボネート
〔パンライト、帝人化成(株)製〕を用い、250℃に保
たれたギヤポンプ部を経て250℃の芯−鞘−保護
層３成分複合紡糸ヘツドに供給した。 一方、メタクリル酸クロライドと２，２，３，
３，３−ペンタフルオロプロパノールとから製造
したメタクリル酸２，２，３，３，３−ペンタフ
ルオロプロピル100部とメタクリル酸１部をアゾ
ビスイソブチロニトリルを触媒として少量のｎ−
オクチルメルカプタンの存在下で重合し、屈折率
1.417の鞘成分重合体を得た。この鞘成分重合体
を220℃に設定されたスクリユー溶融押出機でギ
ヤポンプを経て250℃の複合紡糸ヘツドに供給し
た。 また、一方保護層用重合体として、芯成分重合
体として用いたのと同一のポリカーボネートにカ
ーボンブラツク3.0％を溶融混練したポリマーを
250℃に設定されたスクリユー溶融押出機でギヤ
ポンプを経て250℃の複合紡糸ヘツドに供給した。 同時に供給された芯材層、鞘材層及び保護層の
溶融ポリマーは紡糸口金（ノズル口径３mmφ）を
用い、250℃で吐出され、冷却固化の後、3m／
minの速度で引き取り、巻とり、芯材部径
984μm、鞘材部厚み8μm、保護層厚み250μmから
なる外径約1.5mmの３層構造の光伝送性繊維を得
た。顕微鏡による観察では芯材層、鞘材層及び保
護層は同心円に配置した真円であり、気泡や異物
の存在は認められなかつた。 この光伝送性繊維の光伝送損失（常温及び130
℃×2000時間熱処理後）を測定した。結果を表に
示す。 実施例 ２〜３、比較例 １〜２ 使用するポリカーボネートの〔η〕を表に示す
値とした以外は実施例１と同様にして光伝送性繊
維を得た。光伝送損失を測定し、結果を表に示し
た。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆは本発明の光伝送性繊維の横断面
図、第２図及び第３図は三層構造光伝送性繊維製
造用の紡糸口金の構造の一例を示す断面図であ
る。 １１，２１……芯材層、１２，２２……鞘材
層、２３……保護層、Ｂ……鞘材層成分供給口、
Ａ，Ｅ……芯材層成分供給口、Ｃ，Ｅ……保護層
成分供給口、Ｄ……吐出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 芯材層及び鞘材層を基本構成単位とするプラ
   スチツク系光伝送性繊維であつて、前記芯材層が
   極限粘度数〔η〕（塩化メチレン中、20℃）が
   0.40〜0.60dl／ｇの透明なポリカーボネートから
   なることを特徴とするプラスチツク系光伝送性繊
   維。 ２ 芯材層、鞘材層及び保護層を基本構成単位と
   するプラスチツク系光伝送性繊維であつて、前記
   芯材層が極限粘度数〔η〕（塩化メチレン中、20
   ℃）が0.40〜0.60dl／ｇの透明なポリカーボネー
   トからなることを特徴とするプラスチツク系光伝
   送性繊維。 ３ 保護層が、熱変形温度100℃以上の重合体か
   らなる特許請求の範囲第２項記載のプラスチツク
   系光伝送性繊維。