JPH05224033A - プラスチック光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリメチルメタクリレートを芯とする光ファ
イバであり、耐屈曲性が良好であり、光ファイバコード
としたときの芯線の突出しなどの端部変形が少なく、耐
塩ビ可塑剤性に優れた光ファイバを得ること。 【構成】 芯をポリメチルメタクリレートにて構成し、
鞘をフッ素化アルキルメタクリレートポリマで構成し、
紡糸条件、延伸条件を適正化して乾熱収縮率 2.0〜3.5
％、分子配向率 150〜 330％の光ファイバとすることに
より、ポリメチルメタクリレート系光ファイバの特性の
向上を図る。 【効果】 光ファイバの乾熱収縮率、分子配向率を特定
化することにより、光ファイバの物理的特性、化学的特
性の向上を図り得た。

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
バに関するものである。

【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、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のような屈折率が大きく、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た芯−鞘構
造を有する繊維を製造することによって得られる。

【０００３】プラスチック光ファイバの鞘材としては、
フッ化ビニリデン系共重合体やフッ素化アルキルメタク
リレート系共重合体が用いられているが、フッ化ビニリ
デン系共重合体製の鞘は芯との密着性に優れ、柔軟であ
る光ファイバとできる反面、鞘形成用重合体自体が結晶
性を有していることから、これを鞘材とする光ファイバ
は光伝送性能に劣るという難点がある。

【０００４】そこで高い光伝送性能に優れることが要求
される通信用途にはフッ素化メタクリレート系共重合体
を鞘材とする光ファイバが用いられている。

【０００５】

【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繰返し屈曲テストを実施す
ると、数千回程度で鞘材表面に微小な割れが発生し、さ
らに折り曲げを繰返すと割れが成長し、10,000回程度で
ファイバが破断してしまうという難点があった。また、
光ファイバの鞘材面に溶剤や難燃ジャケット材として用
いられる軟質塩化ビニル樹脂中に含まれる可塑剤が付着
すると鞘材表面に溶剤クラックが発生し、光ファイバが
破断してしまうという難点もあった。これらのことよ
り、フッ素化メタクリレート系共重合体を鞘材とするプ
ラスチック光ファイバは、光伝送損失に優れるものの、
その使用範囲が限定され広く普及していない現状であ
る。

【０００６】

【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、芯材がメタクリル酸メチルを
主成分とする重合体にて構成され、鞘材がフッ素化アル
キルメタクリレート共重合体にて構成されたプラスチッ
ク光ファイバであり、 100℃にて測定した乾熱収縮率Ａ
が 2.0％以上 3.5％以下であり、分子配向率Ｂが 150％
以上 330％以下であるプラスチック光ファイバにある。

【０００７】ここで乾熱収縮率とは光ファイバを 100cm
長に切断し、 100℃に設定された熱風恒温槽内に無荷重
で吊り下げ、20分間放置後、熱風恒温槽から取出し20℃
まで冷却後その長さを測定し、数式Ｉにて表わしたもの
である。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。

【数Ｉ】

【０００８】また分子配向率とは、光ファイバを 100cm
長に切断し、先端から１cmのところの直径を 0.1μｍ単
位まで測定して直径Ｄ₁ とし、 150℃に設定された熱風
恒温槽内に無荷重で吊り下げ、20分放置後熱風恒温槽か
ら取出し、20℃まで冷却後、その光ファイバの先端から
１cmのところの直径を 0.1μｍ単位まで測定して直径Ｄ
₂ とし、数式IIにて表わしたものである。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。

【数II】

【０００９】乾熱収縮率Ａが 2.0％未満である光ファイ
バは、その機械的強度が脆く、折れ易くなり、乾熱収縮
率Ａが 3.5％を越えて大きな光ファイバは80℃程度の高
温で用いると収縮が大きく、ジャケットを被覆したコー
ドにおいて端面変形が生じるという不都合が生ずる。

【００１０】また分子配向率Ｂが 150％未満である光フ
ァイバは、その分子配向が不均一であり、その屈曲強度
の斑が生じ、耐溶剤性にも劣るものとなる。また分子配
向率Ｂが 330％を越えて大きな光ファイバは分子配向が
大きくなりすぎ、端面処理の際、カミソリ、ナイフ等で
の切断が不可能となり、研磨処理を施す必要が生じ、プ
ラスチック光ファイバの特徴である取扱い易さが大きく
損なわれる。

【００１１】光ファイバの乾熱収縮率の調整および分子
配向率の調整は光ファイバを溶融紡糸法にて作る際の紡
糸ドラフトの調整、すなわち吐出量、線速、ノズル径等
の調整あるいは熱風、熱板ヒータを用いてファイバを加
熱し、延伸する条件を調整することにより、任意に設定
可能である。

【００１２】本発明の光ファイバの芯材層の基材として
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または共重合体が用いられる。
メタクリル酸メチルの共重合体としては、出発モノマの
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
ビニルモノマが挙げられる。芯材層の基材として用いら
れるその他の重合体としては例えば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
との共重合体、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の水素原子の全部または一
部が重水素原子で置換された重水素化重合体等が挙げら
れる。

【００１３】本発明の光ファイバの鞘材層を構成する重
合体としては式Ｉで表わされるフッ素化メタクリレート
重合体、共重合体が挙げられる。

【化Ｉ】

【００１４】特に透明性、耐熱性、柔軟性など諸特性を
満足させ得るものとしては、式II、式III 、式IVで示さ
れる単量体と他の共重合可能なビニル系単量体との共重
合体が挙げられる。

【化II】 【化III 】 【化IV】

【００１５】式IIで表わされる単量体は、例えばトリフ
ルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロ
プロピルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプ
ロピルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオ
ロペンチルメタクリレート等を代表例として示すことが
できる。これら化合物は単独で用いてもよく、また２種
以上を混合して用いてもよい。

【００１６】式III で表わされる単量体は、例えば1-ト
リフルオロメチル−2,2,2-トリフルオロエチルメタクリ
レート、1-トリフルオロメチル−2,2-ジフルオロ、3,3-
ジフルオロ、4,4,4-トリフルオロブチルメタクリレート
等を代表例として示すことができる。これら化合物は単
独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよ
い。

【００１７】式IVで表わされる単量体としては、例えば
1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロオクチルメタクリ
レート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロデシルメ
タクリレート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロド
デシルメタクリレート、1,1,2,2-テトラハイドロパーフ
ルオロテトラデシルメタクリレート等が挙げられる。こ
れら化合物は単独で用いてもよく、また２種以上を混合
して用いられてもよい。

【００１８】他の共重合可能なモノマとしては、鎖状ア
ルキル（メタ）アクリレート、環式炭化水素基を有する
メタクリル酸エステル、親水性重合体を形成しうるビニ
ル単量体が用いられる。鎖状アルキル（メタ）アクリレ
ートとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）ア
クリル酸エチル、（メタ）アクリル酸−n-プロピル、
（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸
−n-ブチル、（メタ）アクリル酸二級ブチル等が挙げら
れるが、メタクリル酸メチルが好ましい。環状炭化水素
基を有するメタクリル酸エステルとしては、フェニルメ
タクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アダマ
ンチルメタクリレート、（イソ）ボルニルメタクリレー
ト、メタクリル酸トリシクロ［5.2.1.0^2.6］−デカ−8-
イル等が用いられる。親水性重合体を形成しうるビニル
単量体としては、（メタ）アクリル酸、グリシジルメタ
クリレート、メチルグリシジルメタクリレート、アクリ
ルアミド、2-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、
2-ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げら
れるが、メタクリル酸が好ましい。

【００１９】これらの共重合可能なモノマは０〜50重量
％、好ましくは０〜20重量％の範囲で共重合される。こ
の量が50重量％を越えた重合体は、その屈折率が高くな
るので好ましくない。

【００２０】本発明のプラスチック光ファイバの製造法
としては、公知の複合紡糸法、すなわち芯、鞘を溶融状
態の下に同心円状に配した複合紡糸口金から吐出し、
芯、鞘構造を形成させ、その後熱風乾燥炉内で延伸処理
することにより光ファイバに強度を付与する方法が好ま
しく用いられる。

【００２１】本発明のプラスチック光ファイバは芯、鞘
２層構造を基本とするが、鞘層の外周に耐溶剤性、耐熱
性等の機能性を有する保護材を被覆したものも当然含ま
れる。

【００２２】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。

【００２３】

【実施例１】スパイラルリボン型攪拌機を備えた反応槽
および１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部およびジ−t-ブ
チルパーオキサイド0.0017部からなる単量体混合物を重
合温度 155℃、平均滞留時間 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、コア
成分重合体として 220℃に保たれたギヤポンプ部を経て
8g/minの吐出速度にて 220℃の芯−鞘成分複合紡糸ヘッ
ドに供給した。

【００２４】一方、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリ
レート(3FM）30重量％と1,1,2,2-テトラヒドロパーフル
オロデシルメタクリレート(17FM)50重量％、メチルメタ
クリレート19重量％、メタクリル酸１重量％との共重合
体よりなるクラッド成分重合体を 220℃に設定したスク
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。

【００２５】同時に供給された芯、鞘形成用の溶融ポリ
マを紡糸口金（ノズル孔径３mm）を用いて 220℃で吐出
し、冷却して固化させた後、 140℃の熱風乾燥炉にて３
倍に延伸し、巻取り、芯材部径 980μｍ、鞘材厚み10μ
ｍのプラスチック光ファイバ心線を得た。

【００２６】こうして得られた光ファイバを下記評価方
法により評価した。結果を表１に示す。 ［繰返し屈曲性］繰返し屈曲はファイバの一端に100gの
荷重をかけ、直径10mmの円管にて支持し、その点を中心
としてファイバの一端を角度90°で回転させ、切断する
までの回数を指標とした。 ［コード端面変形］光ファイバ上にクロスヘッドダイ型
コード加工装置を用い、密度0.912g/cm³の低密度ポリエ
チレンを 140℃の加工温度にて被覆し、85℃の熱風乾燥
器にて100 時間処理し、室温（25℃）に冷却後、端面の
外観変化量を測定した。 光ファイバ突出し ＋ 光ファイバ引込み − ［ファイバ端面処理］光ファイバをカミソリで切断し、
平滑に切断可能か否かを評価基準とした。 ［耐ＤＯＰ性］光ファイバを直径20mmに曲げ、固定し、
70℃のＤＯＰ（ジオクチルフタレート）に浸漬し、光フ
ァイバが切断するまでの時間を指標とした。

【００２７】

【実施例２〜４、比較例１〜３】芯材として実施例１で
製造したポリメチルメタクリレートを用い、鞘材として
表１に示したものを用いるとともに、紡糸条件として表
１に示したものを用いて光ファイバを作り、実施例１と
同様にして光ファイバの特性を評価した結果を表１に示
した。

【数１】

【数２】

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材がメタクリル酸メチルを主成分とす
   る重合体、鞘材がフッ素化アルキルメタクリレート共重
   合体であるプラスチック光ファイバにおいて、 100℃に
   て測定し数式Ｉで表わされる乾熱収縮率Ａが 2.0％以上
   3.5％以下であり、数式IIで示される分子配向率Ｂが 1
   50％以上 330％以下であるプラスチック光ファイバ。 【数Ｉ】 【数II】