JPH0542641B2 - - 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
に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をはじめとするメタ
クリル系重合体、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。このうちメ
タクリル系重合体は透明性、光伝送特性共に優れ
た性質を発揮するのであるが、従来芯材層に用い
られていたメタクリル系重合体は、何れも極限粘
度数〔η〕の小さい比較的低分子量の重合体であ
つたため、屈曲性、引張強度等の機械的性質、並
びに耐熱性、耐湿性の点で十分満足のゆく特性が
得られていなかつた。 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を設けた３層以上
の構造として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、メ
タクリル系重合体の熱収縮の量が大きく、例えば
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
使用すると、熱収縮による光伝送特性の劣化が著
しく、この面で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、耐湿性並びに機械的性質に優れ、高温に
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、メタクリル酸メチル単位を少なくとも70
重量％含有し、極限粘度数〔η〕（クロロホルム
中、25℃）が0.55〜0.9dl／ｇの透明なメタクリ
ル系重合体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、前記メタクリル系重合
体からなる芯材層、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形成さ
れる繊維の周囲に１つ又は２つ以上の被覆層を設
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層構造と繊維の外周に
テンシヨンメンバー２６を介して４層の被覆層２
４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として使用されるメタクリル
系重合体は、単量体重量％に換算して少なくとも
70％がメタクリル酸メチルからなる重合体であ
る。30重量％を超えない範囲でメタクリル酸メチ
ルと共重合可能な他の単量体を共重合することが
できるが、このメタクリル酸メチルと共重合可能
な単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸
エチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリ
ル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ルボルニル、メタ
クリル酸アダマンチル、メタクリル酸ベンジル、
メタクリル酸フエニル、メタクリル酸ナフチル等
のメタクリル酸エステル、スチレンα−メチルス
チレン、無水マレイン酸などのビニル系単量体か
ら選択された１種又は２種以上の単量体を使用す
ることができる。 本発明の特徴は、かかるメタクリル系重合体と
して、極限粘度数〔η〕（クロロホルム中、25℃）
が0.55〜0.9dl／ｇ、より好ましくは0.65〜0.9
dl／ｇの透明なメタクリル系重合体を選択使用す
ることにある。〔η〕が0.55dl／ｇ未満のメタク
リル系重合体を使用すると、前述の従来の欠点が
顕現し、機械的性質、熱収縮率、及び耐熱性、耐
湿性の点で満足のゆく特性が得られない。また、
〔η〕が0.9dl／ｇを超えると賦形成が悪くなり、
実用的ではなくなる。かかる高〔η〕値メタクリ
ル系重合体としては、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たものが好ましい。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がとりわけ含
フツ素化重合体で構成するのが好ましく、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、これらの含フ
ツ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、含フツ
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。 また、例えば特公昭43−8978号あるいは特公昭
56−42260号に記載されている様なフツ化ビニリ
デン系重合体、あるいはフツ化ビニリデン−ヘキ
サフルオロプロピレン系共重合体等を使用するこ
ともできる。 保護層２３として使用される重合体は、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。また、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100℃以上の重合体としては、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリス
ルホン、ABS、ポリフエニレンオキサイド、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
て用いるメタクリル系重合体を使用することもで
きる。 また、保護層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、
次いでこれも適宜の溶剤の溶かした保護層２３の
成分を被覆し脱溶剤するソ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、計量ポンプで、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、これら成分の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から芯材層成分及び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、メタクリル系重合体を芯材とする場
合に、従来は220〜240℃で溶融押出を行なつてい
たのを、240〜270℃まで高める。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℃近い熱覆歴を受けること
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。 本発明の光伝送性繊維における芯材層１、鞘材
層２及び保護層３の厚さ及び太さは光伝送性繊維
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
より厚さ及び太さ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合体を示す。 光伝送性能の評価は、得られた光伝送性繊維の
伝送損失を特開昭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、行なつた。 実施例 １ スパイラルリボン型撹拌機をそなえた反応層と
２軸スクリユーペント型押出機からなる揮発物分
離装置を使用して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0.26
部、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℃、平均滞在時
間4.0時間で反応させて〔η〕＝0.65dl／ｇの重合
体を得、次いで押出機の温度をベント部260℃、
押出機250℃、ベント部真空度４mmHgとして揮発
部を分離し、芯成分重合体として250℃に保たれ
たギヤポンプ部を経て250℃の芯鞘保護層三成分
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。 又一方保護層用重合体として、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と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、巻取り、芯材部径470μ
ｍ、鞘材部厚さ15μｍ、保護層厚さ250μｍからな
る外径約0.75mmの三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・保護
層は同心円の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常温での光伝送損失は
650nｍで180dB／Kmと極めて優れたものであつ
た。更にこの光伝送性繊維を85℃、95％RHの湿
熱下5000時間熱処理後の光伝送損失は285dB／Km
と優れたものであつた。 実施例２〜４ 比較例１〜２ 使用するｔ−ブチルメルカプタンの量及び紡糸
温度を変えて、表に示す〔η〕値の芯材層重合体
を用いた以外は実施例１と同様に光伝送性繊維を
得、光伝送損失を測定した。熱処理後の断面観察
の結果と併せて、表に示した。

【表】

【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、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、１
３，２３：被覆層、Ａ，Ｅ：芯材層成分供給口、
Ｂ：鞘材層成分供給口、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
   メタクリル酸メチル単位を少なくとも70重量％含
   有し、極限粘度数〔η〕（クロロホルム中、25℃）
   が0.55〜0.9dl／ｇの透明なメタクリル系重合体
   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
   芯材層がメタクリル酸メチル単位を少なくとも70
   重量％含有し、極限粘度数〔η〕（クロロホルム
   中、25℃）が0.55〜0.9dl／ｇの透明なメタクリ
   ル系重合体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。