JPH10253837A - プラスチック光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な特性をもったプラスチック光ファイバ
を得ることができるプラスチック光ファイバ母材の製造
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のプラスチック光ファイバの製造
方法は、円筒状の重合管２内に投入した重合性材料Ｍを
重合させてプラスチック光ファイバ母材を得るプラスチ
ック光ファイバ母材の製造方法において、重合管２内に
挿入されると共に重合管２の延び方向に沿って移動可能
な少なくとも１つの封止部材３ａ，３ｂによって重合管
２内に投入した重合性材料Ｍを重合管２内に封じた後、
重合性材料Ｍを重合させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光フ
ァイバ母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からあるプラスチック光ファイバ母
材の製造方法として、例えば特開平８−１１４７１５号
公報に開示されるものがある。この製造方法は、クラッ
ド部である円管内に、モノマーに重合開始剤又は連鎖移
動剤を混合した混合溶液を投入した後その円管の両端を
塞ぎ、その円管をその中心軸回りに回転させながらその
混合溶液を熱重合させることによって、円管内にその内
面から中心部にかけて複数の管状のコア外側部を順次内
付けし、プラスチック光ファイバ母材を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１１４７１５号公報の製造方法においては、円管又
はその内部の管状のコア外側部の内部に混合溶液を円管
の全長にわたって投入しかつ円管の両端部を塞いだ状態
として混合溶液中のモノマーを重合せしめるため、その
混合溶液が重合の際に膨張すると、円管の両端部で混合
溶液の膨張が規制され、その混合溶液に無理な応力が加
わることとなる。また、混合溶液が重合により収縮して
円管内にコア外側部を形成する場合に、円管内に形成さ
れるコア外側部同士の間に隙間が生じ、プラスチック光
ファイバ母材の内部に気泡が混入する場合がある。その
結果、プラスチック光ファイバ母材から作製したプラス
チック光ファイバにつき、その光伝送特性に悪影響を与
える場合が生じる。特に、この傾向は、プラスチック光
ファイバ母材を大型化するほど顕著となる。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、良好な特性をもったプラスチック光ファイバ
を得ることができるプラスチック光ファイバ母材の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は、円
筒状の重合管内に投入した重合性材料を重合させてプラ
スチック光ファイバ母材を得るプラスチック光ファイバ
母材の製造方法において、重合管内に挿入されると共に
重合管の延び方向に沿って移動可能な少なくとも１つの
封止部材によって重合管内に投入した重合性材料を重合
管内に封じた後、重合性材料を重合させることを特徴と
する。

【０００６】この製造方法によれば、重合性材料が重合
して膨張するときに、その膨張に伴って封止部材が移動
するため、重合性材料に無理な応力がかかることがな
い。その結果、膨張した重合性材料が重合体となって収
縮する場合に、その重合体中における気泡の発生が十分
に防止される。

【０００７】また、封止部材が、重合管内の重合性材料
の体積変化に応じて移動可能となっていることが好まし
い。この場合、重合性材料が重合により膨張し、又はそ
の膨張した重合性材料が収縮して体積変動を生じても、
重合性材料と封止部材との間に隙間が生じることがな
い。このため、重合性材料による重合体中における気泡
の発生が更に防止される。

【０００８】また、封止部材に接続されると共に封止部
材を重合管の延び方向に沿ってかつ該重合管の内側方向
に向かって付勢する付勢手段を更に備えることが好まし
い。この場合、重合性材料が重合により膨張する際に
は、封止部材が付勢手段によって重合管の内側方向に向
かって付勢されつつ重合管の延び方向に沿って変位し、
重合性材料が重合により収縮する際には、封止部材が付
勢手段によって付勢されなくなり封止部材が元の位置に
戻る。この結果、封止部材が重合性材料の膨張又は収縮
に応じて移動されることとなる。

【０００９】また、付勢手段は、封止部材に接続された
弾性部材と、弾性部材を介して封止部材に接続された固
定部材とを備え、封止部材を重合管内に挿入する際に固
定部材を重合管に固定し、その後重合性材料を重合させ
てもよい。この場合、弾性部材と固定部材とによって封
止部材を付勢することが可能となり、重合性材料の膨張
又は収縮による体積変化に応じることができる。

【００１０】また、重合管が内径５０ｍｍ以上でかつ長
さ５０ｃｍ以上であることが好ましい。従来、このよう
な大型の母材を得る際に特に気泡が発生しやすかった
が、本発明によれば、母材が大型化しても気泡の発生が
十分に防止される。従って、本発明は、このような大型
の母材を得る際に特に有効である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるプ
ラスチック光ファイバ母材の製造方法の第１及び第２の
実施形態について詳細に説明する。

【００１２】図１は、第１実施形態に係るプラスチック
光ファイバ母材の製造方法における一連の製造工程を示
しており、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ各
製造工程におけるクラッド管を示す断面図である。符号
２で示すものは、プラスチック光ファイバ母材のクラッ
ド部を構成するクラッド管（重合管）である。ここで、
クラッド管２は、例えばポリメタクリル酸メチルを主成
分とするポリマーを含有するものである。使用するクラ
ッド管２の寸法は、例えば内径５０ｍｍ、外径６０ｍ
ｍ、長さ９７ｃｍとなっている。また、クラッド管２の
両端には開口１ａ，１ｂが形成されている。

【００１３】このようなクラッド管２に対し、まず、ク
ラッド管２の一端の開口１ａを通して円柱状の封止部材
３ａを挿入する。この封止部材３ａは、クラッド管２の
内径とほぼ等しい外径を有している。封止部材３ａの材
質としては、テフロンやガラス等を用いることができる
が、耐熱性、低摩擦性の観点からテフロンが好ましい。
また、封止部材３ａは、クラッド管２の延び方向に沿っ
た長さが、外径に対し０．５〜２倍となっていることが
好ましい。このようにするのは、０．５倍未満の場合、
封止部材３ａが重合中にクラッド管２中で横転する傾向
があるためであり、２倍より大きい場合、封止部材３ａ
がクラッド管２中で移動し難くなるためである。

【００１４】その後、クラッド管２の他端の開口１ｂを
通して重合性材料Ｍを投入する。ここで、重合性材料Ｍ
は、プラスチック光ファイバ母材のコア部を構成すべき
ポリマーの構造単位であるモノマーを含むものである。
このモノマーは、１種又は２種以上のモノマーで構成さ
れてもよい。また、重合性材料Ｍには、必要に応じて適
宜添加される重合開始剤および／又は連鎖移動剤も含ま
れ、更にコア部の屈折率を上昇させることの可能な添加
剤も含まれている。使用に際しては、以下に挙げる種々
のモノマー、重合開始剤、連鎖移動剤又は添加剤の中か
ら適宜選択して使用される。

【００１５】すなわち、モノマーとしては、例えばメチ
ルメタクリレート、２，２，２−トリフルオロエチルメ
タクリレート、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオ
ロイソプロピルメタクリレートが挙げられる。

【００１６】また、重合開始剤としては、ｔ−ブチルパ
ーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオ
キシアセテート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドが挙げ
られる。

【００１７】更に、連鎖移動剤としては、ｎ−ブチルメ
ルカプタン等のメルカプト系化合物、ベンゼン、イソプ
ロピルベンゼン等の芳香族炭化水素、クロロホルム、四
塩化炭素等のハロゲン化物が挙げられる。

【００１８】また、添加剤としては、例えばジフェニル
スルフィド、フタル酸ブチルベンジルエステル、酢酸２
−フェニルエチル、フタル酸ジメチル、安息香酸ビニ
ル、ベンジルメタクリレート、フタル酸ジアリル等が挙
げられる。

【００１９】このように重合性材料Ｍをクラッド管２内
に投入したならば、クラッド管２のもう一方の開口１ｂ
を通して、封止部材３ａと同一構成の封止部材３ｂを挿
入し、封止部材３ａと封止部材３ｂとによって重合性材
料Ｍを充填させる。

【００２０】クラッド管２内に重合性材料Ｍを充填した
ならば、クラッド管２の両端部をテフロン製のチャック
（図示せず）で封止した後、クラッド管２を水平に保持
し、チャックの一方に接続された駆動機構（図示せず）
によってこのクラッド管２をその中心軸回りに回転させ
る。このとき、クラッド管２の外部に配置された外部加
熱炉（図示せず）によって、クラッド管２内の重合性材
料Ｍを加熱して重合させ、クラッド管２内に重合体Ｐを
形成する（図１（ｃ）参照）。このようにして、ステッ
プ・インデックス型の円柱形のプラスチック光ファイバ
母材が作製される。

【００２１】この製造方法によれば、重合性材料Ｍが重
合して膨張するとき（図１（ｂ）参照）に、その膨張に
伴って封止部材３ａ，３ｂが移動するため、重合性材料
Ｍに無理な応力がかかることがなく、従って、クラッド
管２が破損するおそれが極めて少なくなる。また、膨張
した重合性材料Ｍが重合体Ｐとなって収縮する場合（図
１（ｃ）参照）に、重合体Ｐ内において気泡の発生が十
分に防止され、この結果、このプラスチック光ファイバ
母材から得られるプラスチック光ファイバの伝送損失を
小さく抑えることができる。

【００２２】次に、本発明のプラスチック光ファイバ母
材の製造方法の第２実施形態について説明する。なお、
第１実施形態と同一又は相当の構成要素については同一
の符号を付すこととする。

【００２３】図２に示すように、第２実施形態に係るプ
ラスチック光ファイバ母材の製造方法は、第１実施形態
の製造方法と以下の点で異なっている。

【００２４】すなわち、第２実施形態に係るプラスチッ
ク光ファイバ母材の製造方法にあっては、封止部材３
ａ，３ｂに、各封止部材３ａ，３ｂを付勢する付勢手段
４ａ，４ｂが接続されている。ここで、付勢手段４ａ，
４ｂは例えば互いに同一構成であり、付勢手段４ａにつ
いては、封止部材３ａに接続された弾性部材５ａ（例え
ばコイルばね）と、その弾性部材５ａを介して封止部材
３ａに接続されたテフロン等からなる凸状の固定部材６
ａとで構成され、付勢手段４ｂは、弾性部材５ａ、固定
部材６ａに対応する弾性部材５ｂ、固定部材６ｂを有し
ている。

【００２５】この場合、弾性部材５ａは、封止部材３ａ
をクラッド管２内に挿入する際に封止部材３ａとともに
クラッド管２内に挿入され、固定部材６ａは、封止部材
３ａをクラッド管２内に挿入する際に、クラッド管２の
一端の開口を塞ぐように固定される。また、重合性材料
Ｍをクラッド管２内に投入した後封止部材３ｂを挿入す
る際に、弾性部材５ｂは封止部材３ｂとともにクラッド
管２内に挿入され、固定部材６ｂがクラッド管２の他端
の開口を塞ぐするように固定される。このとき、重合に
よる重合性材料Ｍの収縮を考慮して封止部材３ａ，３ｂ
は弾性部材５ａ，５ｂによってクラッド管２の内側方向
（図２（ａ）の矢印Ａ方向）に沿って付勢された状態に
しておく。

【００２６】このような製造方法にあっては、重合性材
料Ｍが重合により膨張する際には、封止部材３ａ，３ｂ
が弾性部材５ａ，５ｂによってクラッド管２の内側方向
に沿って付勢されつつクラッド管２の延び方向に沿って
変位し、重合性材料Ｍが重合により収縮する際には、封
止部材３ａ，３ｂが弾性部材５ａ，５ｂによって付勢さ
れなくなり封止部材３ａ，３ｂが重合性材料Ｍに追従す
る。すなわち、封止部材３ａ，３ｂは、弾性部材５ａ，
５ｂおよび固定部材６ａ，６ｂによって、重合性材料Ｍ
の体積変化に応じて移動可能となる。このため、重合性
材料Ｍと封止部材３ａとの間、および重合性材料Ｍと封
止部材３ｂとの間の隙間の形成が防止され、その結果、
重合体Ｐ中において気泡の発生が十分に防止されること
となる。

【００２７】本発明は、前述した第１及び第２の実施形
態に限定されるものでない。例えば、重合管として、両
端に開口が形成されたクラッド管２が用いられたが、一
端のみに開口が形成されたクラッド管でもよい。この場
合、封止部材３ａ又は３ｂのいずれか一つを挿入するだ
けでよい。

【００２８】また、プラスチック光ファイバ母材を作製
するにあたり、クラッド管２として、予め作製されたも
のを用いたが、ガラス等からなる円筒管を用意し、その
円筒管内にクラッド管を形成するようにしてもよい。こ
の場合のクラッド管２の作製は、クラッド管２内にコア
部を形成するときと同様になされる。

【００２９】更に、重合管は、その対象をクラッド管２
に限定せず、クラッド管２内に管状の重合体層（例えば
コア層の外側部分）を形成したものであってもよい。

【００３０】また、クラッド管２の寸法は、前述の第１
および第２実施形態において使用したものに限定される
ものではないが、特に内径５０ｍｍ以上でかつ長さ５０
ｃｍ以上のクラッド管２を用いることもできる。この場
合、クラッド管２がこのように大型化しても、作製され
る母材中の気泡の発生が十分に防止され、従って、内径
５０ｍｍ以上でかつ長さ５０ｃｍ以上の大型の母材を得
る際に特に有効である。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の内容を実施例により具体的に
説明する。

【００３２】（実施例１）まず、内径６０ｍｍ、長さ１
００ｃｍのガラス製の円筒管の両端の開口をテフロン製
のチャックにより封止し、その円筒管を水平に保持し
た。このとき、その円筒管内に、モノマーとしてのメチ
ルメタクリレートに対し連鎖移動剤としてのｎ−ブチル
メルカプタンを０．１５重量％および重合開始剤として
のパーブチルＩを０．５０重量％添加した重合性材料を
２３８０ｍｌ投入した。

【００３３】そして、円筒管を１３００ｒｐｍで回転さ
せながら、８５℃に設定した外部加熱炉によって重合性
材料を２０時間熱重合させた。その結果、内径５０ｍ
ｍ、外径６０ｍｍ、長さ９７ｃｍのポリメチルメタクリ
レートを主成分とするクラッド管２を得た。

【００３４】次に、円筒管からクラッド管２を取り出
し、外径５０ｍｍ、長さ６ｃｍのテフロン製の封止部材
３ａ，３ｂのうち、まず封止部材３ａをクラッド管２の
一端の開口１ａから挿入し、その一端から４０ｃｍのと
ころに配置した。続いて、メチルメタクリレートとジフ
ェニルスルフィドとを重量比で４：１に混合した混合溶
液に対し連鎖移動剤としてのｎ−ブチルメルカプタン
０．１５重量％、重合開始剤としてのｔ−ブチルパーオ
キシイソプロピルカーボネートを０．５０重量％添加し
た重合性材料Ｍ１１８０ｍｌを９０℃で１時間温めてか
らクラッド管２内に投入した。

【００３５】続いて、重合性材料Ｍとの間に空気が入ら
ないように、クラッド管２のもう一方の開口１ｂから封
止部材３ｂを挿入し、重合性材料Ｍをクラッド管２内で
充填させた。そして、この封止部材３ｂをクラッド管２
の内部に押し込むことにより、封止部材３ａ，３ｂをク
ラッド管２の両端部からそれぞれ２０ｃｍのところに配
置されるように調節した。

【００３６】そして、このクラッド管２の両端部をチャ
ックで封止し、その封止したクラッド管２を３０ｒｐｍ
で回転させながら、７０℃に設定した外部加熱炉でクラ
ッド管２の中央部から左右２０ｃｍの部分を加熱し、ク
ラッド管２内の重合性材料Ｍを２０時間大気下で熱重合
させた。その結果、外径６０ｍｍ、有効長４８ｃｍの円
柱形プラスチック光ファイバ母材を得た。

【００３７】なお、このプラスチック光ファイバ母材を
線引装置により線引きし、線引きにより得たプラスチッ
ク光ファイバを長さ２０ｍにカットし、伝送損失を測定
したところ、波長６５０μｍの光に対して１６０ｄＢ／
ｋｍであった。

【００３８】（比較例）円筒管として長さ６３ｃｍのも
のを用いることにより長さ６０ｃｍのクラッド管を作製
しかつそのクラッド管内に封止部材３ａ，３ｂを挿入し
ない以外は、実施例１と同様にしてプラスチック光ファ
イバ母材を作製した。その結果、作製したプラスチック
光ファイバ母材の内部には気泡が多数発生しており、母
材としては使用できなかった。

【００３９】なお、このプラスチック光ファイバ母材の
気泡を含んだ部分を線引装置により線引きし、線引きに
より得たプラスチック光ファイバを長さ２０ｍにカット
し、伝送損失を測定したところ、波長６５０μｍの光に
対して８００ｄＢ／ｋｍであった。

【００４０】（実施例２）内径６０ｍｍ、長さ８０ｃｍ
のガラス製の円筒管の両端の開口をテフロン製のチャッ
クにより封止し、その円筒管を水平に保持した。このと
き、その円筒管の内部に、モノマーとしてのメチルメタ
クリレートに対し連鎖移動剤としてのｎ−ブチルメルカ
プタンを０．１５重量％および重合開始剤としてのｔ−
ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートを０．５０
重量％添加した重合性材料を８３０ｍｌ投入した。

【００４１】その後、その円筒管を１３００ｒｐｍで回
転させながら、８５℃に設定した加熱炉によって重合性
材料を２０時間熱重合させた。その結果、内径５０ｍ
ｍ、外径６０ｍｍ、長さ８０ｃｍのポリメチルメタクリ
レートを主成分とするクラッド管２を得た。

【００４２】次に、外径５０ｍｍ、長さ６ｃｍのテフロ
ン製の封止部材３ａにコイルばね５ａを介して栓６ａを
取り付けたものを用意し、円筒管から取り出したクラッ
ド管２内に、封止部材３ａをコイルばね５ａとともにク
ラッド管２の一端の開口から挿入すると共に、栓６ａを
一端の開口１ａにはめ込んで固定した。続いて、メチル
メタクリレートとジフェニルスルフィドとを重量比で
４：１に混合した混合溶液に対し連鎖移動剤としてのｎ
−ブチルメルカプタンを０．１５重量％、重合開始剤と
してのパーブチルＩを０．５０重量％添加した重合性材
料Ｍを１０８３ｍｌクラッド管２内に投入した。

【００４３】続いて、外径５０ｍｍ、長さ６ｃｍのテフ
ロン製の封止部材３ｂにコイルばね５ｂを介して栓６ｂ
を取り付けたものを用意し、重合性材料Ｍとの間に空気
が入らないようにクラッド管２のもう一方の開口１ｂか
ら封止部材３ｂとともにコイルばね５ｂを挿入すると共
に、栓６ｂをクラッド管２のもう一方の開口１ｂにはめ
込んで固定し、重合性材料Ｍをクラッド管２内で充填さ
せた。このとき、重合性材料Ｍが充填された状態で封止
部材３ａ，３ｂがそれぞれクラッド管２の各端部から１
０ｃｍの位置に配置されるようにし、かつ、この状態に
おいて、メチルメタクリレートの重合時の体積収縮が約
２割であることを考慮して各封止部材３ａ，３ｂに取り
付けられたコイルばねが更に７ｃｍ延びるように設定し
た。

【００４４】そして、このクラッド管２を３０ｒｐｍで
回転させながら、７０℃に設定した外部加熱炉でクラッ
ド管２の中央部から左右２０ｃｍの部分を加熱し、クラ
ッド管２内の重合性材料Ｍを２０時間大気下で熱重合さ
せた。その結果、外径６０ｍｍ、有効長４６ｃｍの円柱
形プラスチック光ファイバ母材を得た。

【００４５】なお、このプラスチック光ファイバ母材を
線引装置により線引きし、線引きにより得たプラスチッ
ク光ファイバを長さ２０ｍにカットし、伝送損失を測定
したところ、波長６５０μｍの光に対して１６５ｄＢ／
ｋｍであった。

【００４６】（実施例３）内径１００ｍｍ、長さ１００
ｃｍの円筒管を用いることにより円筒管内に内径８５ｍ
ｍ、外径１００ｍｍ、長さ９７ｃｍのクラッド管を作製
し、メチルメタクリレートに対するジフェニルスルフィ
ドの混合比率を１５重量％とし、また、封止部材として
外径８５ｍｍ、長さ７ｃｍのものを用い、更にクラッド
管２を円筒管に入れたまま母材の作製を行った以外は実
施例１と同様にしてプラスチック光ファイバ母材を作製
した。その結果、外径１００ｍｍ、長さ４８ｃｍの円柱
形プラスチック光ファイバ母材を得た。

【００４７】なお、このプラスチック光ファイバ母材を
線引装置により線引きし、線引きにより得たプラスチッ
ク光ファイバを長さ２０ｍにカットし、伝送損失を測定
したところ、波長６５０μｍの光に対して１６０ｄＢ／
ｋｍであった。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、重合
管内に投入した重合性材料が膨張又は収縮しても、その
重合性材料に無理な力がかかることがないため、気泡の
発生が十分に防止されたプラスチック光ファイバ母材が
得られ、ひいては良好な特性をもったプラスチック光フ
ァイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るプラスチック光ファイバ母
材の製造方法におけるクラッド管の断面図である。

【図２】第２実施形態に係るプラスチック光ファイバ母
材の製造方法におけるクラッド管の断面図である。

【符号の説明】

２…クラッド管（重合管）、３ａ，３ｂ…封止部材、４
ａ，４ｂ…付勢手段、５ａ，５ｂ…弾性部材（付勢手
段）、６ａ，６ｂ…固定部材（付勢手段）、Ｍ…重合性
材料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池知 麻紀 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の重合管内に投入した重合性材料
   を重合させてプラスチック光ファイバ母材を得るプラス
   チック光ファイバ母材の製造方法において、 前記重合管内に挿入されると共に前記重合管の延び方向
   に沿って移動可能な少なくとも１つの封止部材によって
   前記重合管内に投入した前記重合性材料を前記重合管内
   に封じた後、前記重合性材料を重合させることを特徴と
   するプラスチック光ファイバ母材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記封止部材が、前記重合管内の前記重
   合性材料の体積変化に応じて移動可能となっていること
   を特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記封止部材に接続されると共に前記封
   止部材を前記重合管の延び方向に沿ってかつ該重合管の
   内側方向に向かって付勢する付勢手段を更に備えること
   を特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバ母
   材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記付勢手段が、前記封止部材に接続さ
   れた弾性部材と、前記弾性部材を介して前記封止部材に
   接続された固定部材とを備え、前記封止部材を前記重合
   管内に挿入する際に前記固定部材を前記重合管に固定
   し、その後前記重合性材料を重合させることを特徴とす
   る請求項３記載のプラスチック光ファイバ母材の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記重合管が内径５０ｍｍ以上でかつ長
   さ５０ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか一項に記載のプラスチック光ファイバ母材の製
   造方法。