JPH0814646B2 - 耐熱性プラスチツク光フアイバ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性プラスチツク光フアイバーに関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、自動車や直
射日光にさらされている屋外ダクト内、あるいは熱的環
境の悪い高温工場などにおいて、好適に使用しうる耐熱
性プラスチツク光フアイバーに関するものである。

従来の技術 近年、情報伝送路として光フアイバーを用いる光通信
技術は急速に進歩し、すでに実用化の段階に入つてい
る。

この光フアイバーには、長距離通信用の石英光フアイ
バーと短距離通信用のプラスチツク光フアイバーの２種
類があり、後者のプラスチツク光フアイバーには、通常
素材として例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリカーボネートなどの透明性に優れた熱可塑性
樹脂が芯材として用いられている。該光フアイバーは、
芯部分と、その周りを芯部分よりも屈折率の低い鞘部分
で被覆した同心型の形状を有し、その一端から入射した
光を芯鞘の界面で全反射させながら、他端に伝送するも
のである。

このようなプラスチツク光フアイバーの中で、特に耐
熱性が優れたものとして、芯材としてポリカーボネート
を用いたものが知られており、このポリカーボネートの
芯に被覆する鞘材として、例えばメチルアクリレート、
エチルアクリレート、メチルメタクリレート、アクリロ
ニトリル、アクリル酸、アクリルアミドなどのモノマー
から得られた重合体（特公昭52−40987号公報）、メタ
クリル酸メチル、無水マレイン酸、スチレン、α−メチ
ルスチレンなどのモノマーから得られた共重合体（特開
昭59−216105号公報）、あるいはシリコーン樹脂、シリ
コーンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、
ナイロン樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１などの樹
脂（特開昭61−245110号公報）などがこれまでに提案さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これらの樹脂から成る鞘材は、耐熱性
が不足していて、光フアイバーとしての耐熱性が十分で
なかつたり、また、たとえ耐熱性が十分であつたとして
も、芯材との接着性が低いため、鞘が簡単に剥離した
り、あるいはその機械的強度が低く折損しやすいなどの
欠点を有し、このような鞘材を用いた従来のポリカーボ
ネート系耐熱性プラスチツク光フアイバーは、まだ十分
にユーザーの要求を満足しうるものとはいえなかつた。

本発明の目的は、このような事情のもとで、従来の鞘
材が有する欠点を改良し、十分な要求特性を備えたポリ
カーボネート系耐熱性プラスチツク光フアイバーの提供
を目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、優れた特性をもつポリカーボネート系
耐熱性プラスチツク光フアイバーを開発するために鋭意
研究を重ねた結果、鞘材として、ある種の六員環酸無水
物単位を所定量含有する特定の共重合体を用いることに
より、その目的を達成しうることを見い出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至つた。

すなわち、本発明は、（Ａ） 式 で示される六員環酸無水物単位１〜35重量％、（Ｂ）メ
タクリル酸単位15重量％以下、（Ｃ）スチレン単位１〜
60重量％及び（Ｄ）メタクリル酸メチル単位39〜90重量
％から成る共重合体を鞘とし、ポリカーボネート系透明
重合体を芯とするポリカーボネート系耐熱性プラスチツ
ク光フアイバーを提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のプラスチツク光フアイバーにおいては、鞘材
として、（Ａ）前記式（Ｉ）で示される六員環酸無水物
単位１〜35重量％、（Ｂ）メタクリル酸単位15重量％以
下、（Ｃ）スチレン単位１〜60重量％及び（Ｄ）メタク
リル酸メチル単位39〜90重量％から成る共重合体が用い
られる。このような組成の共重合体は、透明性及び耐熱
性に優れ、かつ芯材として用いられるポリカーボネート
系ポリマーとの接着性が良い上に、機械的強度も十分に
高いなどの特徴を有している。

前記共重合体において、（Ａ）単位の六員環酸無水物
単位と（Ｂ）単位のメタクリル酸単位は、該共重合体に
耐熱性を付与する作用を有している。六員環酸無水物単
位の含有量が１重量％未満では耐熱性付与効果が十分で
なく、一方35重量％を超えると吸湿による開環反応が生
じやすくなり、品質の安定性が低下する。また、メタク
リル酸単位が15重量％を超えると鞘を被覆する紡糸過程
で脱水反応が生じて、泡が芯鞘の界面に発生するので好
ましくない。このような紡糸時の発泡は脱揮押出機のベ
ントで脱揮したのち、できるだけ短い熱履歴を与える成
形方法を用いることによつて防止することができるが、
メタクリル酸単位の含有量が少なければ少ないほど紡糸
は容易である。好ましいメタクリル酸単位の含有量は８
重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下の範囲で選
ばれる。

一方、（Ｃ）単位のスチレン単位は鞘を被覆する紡糸
過程において、メタクリル酸単位同士やメタクリル酸単
位とメタクリル酸メチル単位とによる分子内環化によつ
て生じる発泡を阻止する働きを有しており、その含有量
が多いほど発泡を生じにくい。しかし、スチレン単位の
含有量が60重量％を超えると、該共重合体の屈折率が1.
55を超えるようになり、芯材のポリカーボネート系ポリ
マーの屈折率1.56〜1.60に接近してくるため好ましくな
い。また、該含有量が１重量％未満では前記の働きが十
分に発揮されない。

（Ｄ）単位のメタクリル酸メチル単位は、該共重合体
に透明性と機械的強度を付与する働きを有しており、そ
の含有量が39重量％未満では前記働きが十分に発揮され
ず、また90重量％を超えると、他の単位の含有量が少な
くなつて、総合的なバランスに優れた共重合体が得られ
にくくなる。

プラスチツク光フアイバーとして優れた伝送性能を有
するには、芯鞘界面は不整合がなく、滑らかであること
が重要であり、そのためには鞘材のメルトインデツクス
（ASTM−1238、試験温度230℃、荷重3.8Kg、ダイの内径
2.0955mm）が少なくとも2g/10分であることが好まし
い。このメルトインデツクスが2g/10分未満では、芯鞘
界面がフアイバー表面が滑らかでなくなるし、また紡糸
温度条件の僅かな変化によつて変形し、線径変動が大き
くなり好ましくない。

本発明のプラスチツク光フアイバーにおいて、芯材と
して用いるポリカーボネート系透明重合体としては、一
般式 Ｏ−Ｒ−Ｘ−Ｒ−Ｏ−CO_ｎ ……（II） で表わされ、かつ−Ｒ−Ｘ−Ｒ−が、例えば である脂肪族ポリカーボネートや、 などである芳香族ポリカーボネートなどが挙げられる。

また、これらと、4,4′−ジヒドロキシジフエニルエ
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−ヘキサンジオールなどのジヒドロキシ化合物
との共重合体、カーボネート結合の他にエステル結合も
有するヘテロ結合重合体、前記一般式（II）におけるＸ
がスルホニル基やカルボニル基である耐熱性ポリカーボ
ネートなども使用することができる。

本発明のプラスチツク光フアイバーを好適に製造する
ためには、例えば清浄な環境下で芯材や鞘材のペレツト
を溶融状態にし、特殊なノズルと押出機とによつて、芯
鞘構造を形成させる複合紡糸方式を用いるのが有利であ
る。この複合紡糸方式においては、ポリカーボネートの
溶融は210〜300℃の範囲の温度で行い、かつ鞘材は220
〜270℃の範囲のダイス温度で複合紡糸を行うことが好
ましい。鞘の厚みは、通常２ないし数十μｍ、好ましく
は５〜20μｍの範囲で選ばれる。

このようにして作成された耐熱性プラスチツク光フア
イバーは、強度を高めるために、通常延伸倍率が1.05〜
３倍の範囲になるように、延伸熱処理が施される。さら
に、このものは、耐熱性及び強度を付与するために、耐
熱性被覆材を用いて、その周囲を被覆してもよい。耐熱
性被覆材としては、例えば６−ナイロン、6,6−ナイロ
ンなどのポリアミド、高密度ポリエチレン、架橋ポリエ
チレン、ポリビニリデンクロライド、ポリアセタール、
ポリプロピレンなどの樹脂を用いることができる。これ
らの耐熱性被覆材を用いて被覆を行つても、導光損失は
なんら影響を受けることがない。

発明の効果 本発明のポリカーボネート系耐熱性プラスチツク光フ
アイバーは、耐熱性に優れるとともに、鞘材と芯材との
接着性や機械的強度が良好であるなど、総合的なバラン
スに優れたものであつて、例えば自動車や直射日光にさ
らされている屋外ダクト内、あるいは熱的環境の悪い高
温工場などにおいて、好適に用いられる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によつてなんら限定されるものでは
ない。

実施例 芯材として、ポリカーボネート・パンライトAD−5503
〔帝人化成（株）製、商品名〕を、鞘材としてメチルメ
タクリレート単位62重量％、スチレン単位17重量％、メ
タクリル酸単位５重量％、六員環酸無水物単位16重量％
から成り、かつ屈折率1.515、メルトインデツクス17g/1
0分（3.8Kg荷重、230℃）の共重合体を用いた。

まず、芯材のペレツトをシリンダー温度235℃に設定
したスクリユー押出機で複合紡糸ダイに導入し、一方鞘
材のペレツトを230℃に設定したスクリユー押出機で複
合紡糸ダイに導入し、複合紡糸ダイの温度を230℃とし
て、滑らかな芯鞘二層構造を有するフアイバーを得た。

次いで、このフアイバーを1.5倍に熱延伸し、芯径0.9
8mm、鞘層の厚みが10μｍのプラスチツク光フアイバー
裸線を得た。この裸線は、指で180度に折りたたんでも
切断しない強度を有しており、また、その端面を0.5mm
の厚さにかみそりで切断して、フアイバー断面を顕微鏡
で観察したところ、鞘は完全に芯の円周に接着してお
り、芯と鞘との接着性が極めて良好であることが確認で
きた。

このフアイバーの伝送損失を、フアイバー伝送損失分
光測定器FP−889（オペレツクス社製）を用い、入射角
0.15ラジアンで測定した。なお、測定サンプルとして
は、8mと1mのカツトバツクによるものを用いた。この測
定の結果、伝送損失は670nmにて1160dB/km、770nmにて9
40dB/kmであつた。

次に、1mの長さの該裸線プラスチツク光フアイバーを
120℃と130℃の乾燥温度下に、それぞれ300時間放置
し、影響を調べたところ、該フアイバーの長さは、120
℃の場合には0.99m、130℃の場合には0.98mであり、こ
のプラスチック光フアイバーは対熱収縮性に優れたもの
であつた。また、伝送損失については、120℃の場合
で、770nmにて940dB/km、130℃の場合で770nmにて970dB
/kmであり、該フアイバーは優れた耐熱性を有してい
た。

比較例１ 実施例１において、鞘材としてテトラフルオロプロピ
ルメタクリレート系重合体を用いた以外は、実施例１と
全く同様にして紡糸を行い、プラスチツク光フアイバー
裸線を得た。このものは伝送損失が770nmにて1000dB/km
であつたが、芯鞘との接着性が悪く、耐久性のないもの
であつた。

比較例２ 実施例１において、鞘材としてポリ−４−メチルペン
テン−１〔三井石油化学（株）製、DX820〕を用いた以
外は、実施例１と全く同様にして紡糸を行つた。このも
のは、伝送損失が770nmにて1020dB/kmであつたが、芯鞘
の接着性が悪く、耐久性のないものであつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ） 式 で示される六員環酸無水物単位１〜35重量％、（Ｂ）メ
   タクリル酸単位15重量％以下、（Ｃ）スチレン単位１〜
   60重量％及び（Ｄ）メタクリル酸メチル単位39〜90重量
   ％から成る共重合体を鞘とし、ポリカーボネート系透明
   重合体を芯とするポリカーボネート系耐熱性プラスチツ
   ク光フアイバー。