JPH0638127B2 - プラスチツクの光フアイバ− - Google Patents

プラスチツクの光フアイバ−

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JPH0638127B2
JPH0638127B2 JP60027909A JP2790985A JPH0638127B2 JP H0638127 B2 JPH0638127 B2 JP H0638127B2 JP 60027909 A JP60027909 A JP 60027909A JP 2790985 A JP2790985 A JP 2790985A JP H0638127 B2 JPH0638127 B2 JP H0638127B2
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vinyl
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acrylate
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健一 藤本
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エヌオーケー株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチックを材料にした、可撓性に富む光フ
ァイバーに関するものである。
〔従来の技術〕
光ファイバーは、光屈折率が高いコア(芯)に光屈折率
が低いクラッド(鞘)を被覆させた繊維状の構造になっ
ていて、端部から入った光がコアとクラッドの境界面で
全反射しながら進み、光を伝送するものである。
従来のプラスチックを材料にした光ファイバーは、特公
昭43−8978号公報に開示されているように、ポリ
スチレン樹脂またはメタクリル酸アルキル樹脂をコアに
し、フッ素含有樹脂をクラッドにしている。メタクリル
酸アルキル樹脂は、ポリスチレン樹脂やその他の透明樹
脂に比べて光透過性が良く、この面からはコア材として
適当なものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来から知られたプラスチックの光ファイバーは、常温
でガラス状態にあり、可撓性の面で不充分で曲げ・衝撃
に対して弱い。急激な角度で曲げると、折目が付いた
り、クラックが入ったりしてそこで光が散乱してしま
い、光透過率が悪くなるという欠点がある。また強く引
張ると簡単に切れてしまうという欠点もある。
本発明は、従来のプラスチックの光ファイバーが持つこ
のような欠点を解消し、可撓性に富み、機械的強度に優
れ、しかも光透過率の面でも従来の最良品であるメタク
リル酸アルキル樹脂製のものに比べても劣ることのない
光ファイバーを提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するため本発明者は研究を重ねたと
ころ以下の知見を得た。炭素数が1〜8のアルキル基
を有するアクリレートの重合物は透明性に優れている。
炭素数が1〜8のアルコキシアルキル基を有するアク
リレートの重合物は透明性に優れている。上記・
の共重合物も透明性に優れている。上記〜に架橋
性を持つ単量体0.1Mol%以上加えた共重合物を架橋して
得られたアクリルエラストマーは可撓性に優れている。
上記〜に架橋性を持つ2種類以上の単量体0.1Mol
%以上加えた共重合物を架橋して得られたアクリルエラ
ストマーは可撓性に優れている。上記・のアクリ
ルエラストマーは架橋性を持つ単量体10Mol%以下なら
透明性の低下はない。
以上の事実から、本発明の光ファイバーは、炭素数が1
〜8のアルキル基を有するアクリレートの単量体または
炭素数が1〜8のアルコキシアルキル基を有するアクリ
レートの単量体のうちの少なくとも1つの単量体90〜9
9.9Mol%(主成分)と、架橋性を持つ単量体のうちの少
なくとも1種類の単量体0.1〜10Mol%(架橋成分)との
共重合物を架橋して得られる光透過性アクリルエラスト
マーをコアにし、該コア材よりも低い光屈折率を持つ含
フッ素ポリマーまたはシリコーンポリマーをクラッドに
している。
〔作用〕
本発明の光ファイバーは共重合エラストマーを材料とす
るものであるから、ゴム弾性を有しており曲げ衝撃に強
い。さらにこの共重合エラストマーを架橋させることに
より、分子内に化学結合による3次元網目措置ができる
ので、架橋前に比べさらにゴム弾性が大きくなる。
〔発明の効果〕
本発明の光ファイバーは、可撓性に優れ、ゴム弾性があ
り、引っ張り強度も強い。したがって急激な角度で曲げ
ても、折目が付いたりクラックが入ったりしないから、
光が散乱してしまうことがない。またかなり強く引張っ
ても切れることがない。
しかも従来のメタクリル酸アルキル樹脂製の光ファイバ
ーに比べて、光透過率の面でも優れたものである。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を詳細に記載する。
例1.コア材の主成分であるアルキル基を有するアクリ
レートの単量体としてアクリル酸エチルの重合禁止剤を
除去して蒸留精製したもの800重量部(94.7Mol%)と、
コア材の架橋成分である架橋性を持つ単量体としてアク
リル酸の重合禁止剤を除去して蒸留精製したもの30重量
部(5.0Mol%)とを混合し、重合開始剤としてアゾビス
イソブチロニトリル5重量部(0.3Mol%)を加え、これ
をN2気流中で塊状重合する。さらに前記コア材の架橋
成分を結合させる架橋剤として全重量に対し1重量%の
エチレングリコールジグリシジルエーテルを加える。次
にこの混合物を押出機で180℃に加熱し架橋しながら
押出し、ボビンに巻取って径を0.5mmに紡糸する。これ
にクラッド材としてのポリトリフルオロエチルメタクリ
レートを厚さ0.2mmにコーティングする。コアの屈折率
D 25=1.4766、クラッド材の屈折率nD 25=1.3820の光
ファイバーが得られる。この光ファイバーを塩化ビニル
で保護被覆してもよい。
例2.コア材のアクリルエラストマーは例1と同じもの
にし、クラッド材としてビニルメチルシリコーンを選
び、同様の方法により光ファイバーを得る。
例3.アルキル基を有するアクリレートの単量体として
アクリル酸メチルを選び、他は例1と同じようにしてコ
ア材を得る。またクラッド材も例1と同じで、同様の方
法により光ファイバーを得る。
例4.コア材の主成分であるアルキル基を有するアクリ
レートの単量体として例1と同じくアクリル酸エチルの
重合禁止剤を除去して蒸留精製したもの800重量部(94.
7Mol%)と、2-ヒドロキシエチルアクリレート単量体の
重合禁止剤を除去して蒸留精製したもの30重量部(5.0M
ol%)とを混合し、重合開始剤としてアゾビスイソブチ
ロニトリル5重量部(0.3Mol%)を加え、N2気流中で
塊状重合する。得られたアクリルエラストマーをコア材
とし、ポリトリフルオロエチルメタクリレートをクラッ
ド材として150℃に加熱しながらコア・クラッドの同
時押出しをし、ボビンに巻取って紡糸する。なおこの例
でのコア材のアクリルエラストマーは架橋がなされてい
ない。
例1・例2・例3・例4で得られた光ファイバーの性能
と市販品の光ファイバーの性能とを次表により比較す
る。
表中の比較1(市販品)は、コア材がポリメチルメタク
リレート、クラッド材が含フッ素ポリマーである、比較
2(市販品)は、コア材がポリスチレン、クラッド材が
ポリメチルメタクリレートである。伝送損失は波長λ=
650mmのときのもの。開口数 (n1はコアの屈折率、n2はクラッドの屈折率)。◎は
クラックなし、○は微小クラック発生、△はクラック発
生、×は破断。
上記例1・例2・例3・例4は本発明者が実験したもの
のうち代表的な例であり、これらの例と略同等の性能が
得られるものについて以下に記載する。
(イ)コア材になるアクリルエラストマーの主成分につ
いて、 アルキル基を有するアクリレートの単量体としてエチ
ルアクリレート(例1・例2・例4)、メチルアクリレ
ート(例3)のほか、n−プロピルアクリレート、i−
プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、i−
ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘ
キシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレー
ト、n−オクチルアクリレート、2−シアノエチルアク
リレートなど炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリ
レートを使うことができる。なかでもエチルアクリレー
ト、n−ブチルアクリレートが好ましい。またこれらの
アクリレートの単量体のうちからいくつかを組合せて共
重合させるようにしてもよい。
アルコキシアルキル基を有するアクリレートの単量体
としてメトキシメチルアクリレート、エトキシメチルア
クリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−エ
トキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリ
レートなど炭素数1〜8のアルコキシアルキル基を有す
るアクリレートを使うことができる。なかでも2−メト
キシエチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレ
ートが好ましい。またこれらのアルコキシアルキルアク
リレートの単量体のうちからいくつかを組合せて共重合
させるようにしてもよい。
上記炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリレート
と、炭素数1〜8のアルコキシアルキル基を有するアク
リレートの単量体とのうちから、いくつかを組合せて共
重合させるようにしてもよい。
上記〜の主成分に、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、エチル
ビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アルキルメタ
クリレート、アルコキシメタクリレートの単量体のうち
から選ばれるいくつかを共重合させるようにしてもよ
い。
(ロ)コア材になるアクリルエラストマーの架橋成分に
ついて 架橋性を持つ単量体にはカルボキシル基を持つビニル
単量体、エポキシ基を持つビニル単量体、反応性ハ
ロゲン基を持つビニル単量体、ジエン系ビニル単量
体、水酸基を持つビニル単量体、アミド基を持つビ
ニル単量体うちのから少なくとも1つが選ばれる。選ば
れた架橋成分の単量体0.1〜10Mol%は、上記(イ)に記
載のアクリルエラストマーの主成分90〜99.9Mol%と共
重合させる。好ましくは、架橋成分が1〜6Mol%であ
る。選ばれた架橋成分の架橋反応基に応じて架橋剤が添
加される。架橋剤の量は全量に対し0.1〜10重量%が適
当である。選ばれた架橋成分によっては架橋剤なしで加
熱架橋することもできる。
カルボキシ基を持つビニル単量体としては、例えばア
クリル酸(例1・例2・例3)、メタクリル酸、イタコ
ン酸が挙げられる。この場合、架橋剤は、例えばポリエ
ポキシド類(例1・例2・例3で使用したエチレングリ
コールジグリシジルエーテル、1・6−ヘキサンジオール
ジグリシジルエーテル)、ポリオール類(例えば1・4−
ブタンジオール、1・1・1−トリメチロールプロパン)が
よい。架橋剤なしで加熱架橋でもよい。
エポキシ基を持つビニル単量体としては、例えばアリ
ルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、グリ
シジルメタクリレートがある。この場合、架橋剤は、例
えばポリアミン類(例えばジエチレントリアミン、メタ
フェニレンジアミン)、ポリカルボン酸類(例えばアジ
ピン酸)、酸無水物類(例えば無水ピロメリット酸、無
水マレイン酸)、ポリアミド類、スルホンアミド類がよ
い。
反応性ハロゲン基を持つビニル単量体としては、例え
ば2-クロロエチルビニルエーテル、モノクロル酢酸ビニ
ルがある。この場合、架橋剤は、例えばポリアミン類
(例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ン)、ポリカーバメイト類(例えばヘキサメチレンジア
ミンカーバメイト)がよい。
ジエン系ビニル単量体としては、例えばジビニルベン
ゼン、ピペリレンイソプレン、ペンタジエン、ビニルシ
クロヘキセン、クロロプレンブタジエン、メチルブタジ
エン、シクロペンタジエン、メチルペンタジエン、エチ
レングリコールジアクリレート、プロピレングリコール
ジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレー
ト、プロピレングリコールジメタクリレートがある。こ
の場合、架橋剤は、例えばイオウ、有機過酸化物類(例
えばベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイ
ド)、アゾ化合物類(例えばアゾビスイソブチロニトリ
ル)、ビニル化合物類(例えばジビニルベンゼン、トリ
アリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート)が
よい。架橋剤なしで加熱架橋でもよい。
水酸基を持つビニル単量体としては、例えばヒドロキ
シアルキルアクリレート(例4)、ヒドロキシアルキル
メタクリレート、ヒドロキシアルコキシアクリレート、
N-メチロールアクリル酸アミドがある。この場合、架橋
剤は、例えばポリイソシアネート類(例えばヘキサメチ
レンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート)、
ポリカルボン酸類(例えばアジピン酸)、アルコキシメ
チルメラミン類(例えばメトキシメチルメラミン)がよ
い。
アミド基を持つビニル単量体としては、例えばアクリ
ルアミド、メタクリルアミドある。この場合、架橋剤
は、例えばアミノホルムアルデヒドがよい。架橋剤なし
で加熱架橋でもよい。
なお上記(イ)の主成分と(ロ)の架橋成分ににより得
られるコア材のアクリルエラストマーに光透過率を低下
させないような低分子物質(例えば酢酸エチル)を加え
てもよい。
(ハ)クラッド材になるポリマーについて クラッド材の光屈折率とコア材の光屈折率との差は、光
ファイバーの実用上、少なくとも3%以上必要である。
前記のコア材を使用した場合、下記の含フッ素ポリマー
またはシリコーンポリマーが使用できる。
含フッ素ポリマーとして、フッ化ビニル、フッ化ビニ
リデン、テトラフルオロエチレンのうち少なくとも1つ
と、少なくとも30Mol%以上のヘキサフルオロプロペン
との共重合物がよい。ヘキサフルオロプロペンが30Mol
%より少ない共重合物は、結晶性があり不透明で、クラ
ッド材に不向きである。
また、含フッ素ポリマーとして、アクリル酸フッ素化エ
ステルとメタクリル酸フッ素化エステルのうち少なくと
も1つを含む重合物が使用できる。すなわち次式の重合
物である。
Y:−H、−CH3 X:−F、−H、−CH3 r:整数 p:1〜8の整数 q:1〜10の整数 シリコーンポリマーとして、メチルビニルシリコーン
(例3)、メチルフェニルシリコーンまたはメチルビニ
ルフェニルシリコーンが使用できる。すなわち次式の重
合物である。
1:−CH3、−C252:−H、−CH3、−C253:−CH3、−C25 2≦a<5000(整数) 0≦b<5000(整数)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数が1〜8のアルキル基を有するアク
    リレートの単量体または炭素数が1〜8のアルコキシア
    ルキル基を有するアクリレートの単量体のうちの少なく
    とも1つの単量体90〜99.9Mol%と、架橋性を持つ単量
    体のうちの少なくとも1種類の単量体0.1〜10Mol%との
    共重合物を架橋して得られる光透過性アクリルエラスト
    マーをコアにし、該コア材よりも低い光屈折率を持つ含
    フッ素ポリマーまたはシリコーンポリマーをクラッドに
    したことを特徴とするプラスチックの光ファイバー。
  2. 【請求項2】カルボキシル基を持つビニル単量体、エポ
    キシ基を持つビニル単量体、反応性ハロゲン基を持つビ
    ニル単量体、ジエン系ビニル単量体、水酸基を持つビニ
    ル単量体、アミド基を持つビニル単量体のうち少なくと
    も1つが、前記架橋性を持つ単量体であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のプラスチックの光ファ
    イバー。
  3. 【請求項3】前記含フッ素ポリマーがフッ化ビニル、フ
    ッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンと少なくとも
    30Mol%のヘキサフルオロプロペンとの共重合物である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のプラスチ
    ックの光ファイバー。
  4. 【請求項4】前記含フッ素ポリマーがアクリル酸フッ素
    化エステルとメタクリル酸フッ素化エステルのうち少な
    くとも1つを含む重合物であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のプラスチックの光ファイバー。
  5. 【請求項5】前記シリコーンポリマーがメチルビニルシ
    リコーン、メチルフェニルシリコーンまたはメチルビニ
    ルフェニルシリコーンであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のプラスチックの光ファイバー。
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