JPH11160552A - プラスチック光ファイバ - Google Patents
プラスチック光ファイバInfo
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- JPH11160552A JPH11160552A JP9329888A JP32988897A JPH11160552A JP H11160552 A JPH11160552 A JP H11160552A JP 9329888 A JP9329888 A JP 9329888A JP 32988897 A JP32988897 A JP 32988897A JP H11160552 A JPH11160552 A JP H11160552A
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
定で、曲げによる光ロスが小さいプラスチック光ファイ
バを提供する。 【解決手段】 芯樹脂としてポリメチルメタクリレート
系樹脂を、鞘樹脂としてビニリデンフロライド−テトラ
フロロエチレン−ヘキサフロロプロペンからなり、屈折
率が1.350〜1.380で柔らかい樹脂を、保護層
樹脂としてビニリデンフロライド系樹脂を用い、3層複
合ダイを用いて複合紡糸してプラスチック光ファイバを
形成する。
Description
体配線、FA機器配線、パソコン配線などの光信号伝送
や、光電センサーなどに使用される、プラスチック光フ
ァイバに関する。
(以下、「PMMA系樹脂」と記す)とするプラスチッ
ク光ファイバの鞘樹脂としては、フルオロアルキルメタ
クリレート系の共重合体が知られている。特公平7−1
1605号公報にはそのような鞘樹脂が示されているが
その屈折率は精々1.40前後である。ビニリデンフロ
ライドとテトラフロロエチレンの共重合体としては特に
共重合組成が80モル%/20モル%で、屈折率が1.
403の2元共重合体が特に有名である。ビニリデンフ
ロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペ
ン共重合体についても公知であり、特公昭62−340
1号公報にはビニリデンフロライド、テトラフロロエチ
レン、不飽和重合性化合物からなる共重合体であって、
そのメルトフローインデックスが紡糸温度T℃において
〔(5/9)×T−100〕g/10分以上であるもの
が提案されている。
ァイバは、ライトガイド、光電センサーの用途、自動車
内の近距離敷設配線、オーディオ用配線、FA用配線な
ど比較的短距離に使用されるものが多くなっているが、
問題は、PMMA系プラスチック光ファイバの場合、理
論NAが0.55程度以下のため、プラスチック光ファ
イバを曲げたときのロスが大きいという問題があった。
その外、ライトガイドや光電センサーに使用する場合に
は、受光量が小さいという問題があった。そして、自動
車の中の配線や、ネットワークの配線の場合には、敷設
時の曲げ配線による光ロスの問題の他に、光ファイバを
分岐したり結合したりするときの結合ロスの問題などが
クローズアップされてはいるが、プラスチック光ファイ
バのNAについての特別の見直しはこの10年間全くな
されていないのが実情であった。しかるに、本発明者は
これらの問題が大きくNAに起因していることに着目
し、近年の市場の要求する機能を備えたプラスチック光
ファイバの提供を行うものである。
きく、耐熱性及び耐薬品性に優れた低損失のプラスチッ
ク光ファイバを提供することにある。
脂からなる芯と、その回りを取り囲む屈折率の低い透明
な鞘と、さらにその回りを薄く被覆した保護層とからな
る3層構造のプラスチック光ファイバであって、上記芯
を形成する芯樹脂が、ポリメチルメタクリレート系樹脂
であり、上記鞘を形成する鞘樹脂が、ビニリデンフロラ
イドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの
3元共重合体またはビニリデンフロライドとヘキサフロ
ロプロペンの2元共重合体であって、ビニリデンフロラ
イド成分が30〜92モル%、テトラフロロエチレン成
分が0〜55モル%、ヘキサフロロプロペン成分が8〜
25モル%の範囲にあり、ナトリウムD線で20℃で測
定した屈折率が1.350〜1.380の範囲にあり、
23℃におけるショアD硬度(ASTM D2240)
の値が30〜55の範囲にあり、紡糸温度T℃における
メルトフローインデックスMI(ASTM D123
8;荷重10Kg、オリフィスの直径2mm、長さ8m
mノズルから10分間に流れる樹脂のg数)が下記
(1)式を満足し、 15<MI<(5/9)×T−100 (1) 上記保護層を形成する保護層樹脂が、融点(JIS K
−7122)が120℃以上であり、ビカット軟化温度
(ASTM1525)が100℃以上であり、かつ紡糸
温度T℃におけるMIが上記鞘樹脂よりも大きい樹脂で
あり、上記芯樹脂、鞘樹脂、保護層樹脂を同時に複合紡
糸ダイに供給して複合紡糸により3層構造を形成してな
ることを特徴とするプラスチック光ファイバである。
リデンフロライド系樹脂であるプラスチック光ファイバ
であり、第3の発明は上記保護層樹脂がナイロン12ま
たはナイロン11であるプラスチック光ファイバであ
る。
脂としては、メチルメタクリレートを50重量%以上含
んだ共重合体で、共重合可能な成分として、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのア
クリル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシルなどのメタク
リル酸エステル類、イソプロピルマレイミドのようなマ
レイミド類、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンなど
の中から一種以上適宜選択して共重合させたものなどが
挙げられ、その分子量が重量平均分子量として8万〜2
0万程度のものが好ましく、特に10万〜12万が好ま
しい。
脂としては、従来はフルオロアルキルメタクリレート系
の共重合体が耐熱的に安定な伝送損失値を維持すること
から、通信用途やFA用途では使用されてきた。しか
し、これらの鞘樹脂の屈折率は1.42〜1.40前後
である。理論NAは芯樹脂の屈折率の2乗と鞘樹脂の屈
折率の2乗の差の平方根で示されるが、本発明において
は、20℃におけるナトリウムD線で測定した屈折率を
指標に議論するとNAは0.52程度が上限である。他
方、ビニリデンフロライド系の樹脂として実用化されて
いるものは、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチ
レンの80モル%/20モル%の共重合体で屈折率が
1.403のものや、ビニリデンフロライドとトリフロ
ロエチレンとヘキサフロロアセトンからなる屈折率が
1.400の樹脂であり、これもNAは0.52程度で
あった。
ブルを曲げ半径10mmの棒に1回巻きつけただけで2
dB程度のロスがでるというのが現状である。このよう
な問題は自動車の中のネットワークにファイバを配線す
る場合などにはファイバを非常に狭い空間で引き回すた
め、その曲げによる光ロスが深刻な問題となっている。
ファイバの曲げによる光ロスを低減するにはNAを上げ
ることが有効であることは分かっているが、その試みは
成功しておらず、現在は依然として低いNAのファイバ
が使用されている。一方ライトガイドや光電センサーの
用途でも、出来るだけ受光量を大きくしたいという要望
がある。光ファイバが受光出来る光量は概ねNAの2乗
に比例するということも判っているので、NAの高いプ
ラスチック光ファイバが望まれているが、PMMA系樹
脂からなる芯を有するプラスチック光ファイバで実用化
されているファイバのNAはいずれも0.55を上回る
ようなものは無いという現実がある。
べく鋭意検討の結果、ビニリデンフロライドとテトラフ
ロロエチレンとヘキサフロロプロペンの3元共重合体ま
たはビニリデンフロライドとヘキサフロロプロペンの2
元共重合体で、ビニリデンフロライド成分が30〜92
モル%、テトロフロロエチレン成分が0〜55モル%、
ヘキサフロロプロペン成分が8〜25モル%の範囲の中
にある共重合体の大半は屈折率が低く、ナトリウムD線
で20℃で測定した屈折率が1.350〜1.380の
範囲にあり、NAが0.60前後の非常にNAの高いプ
ラスチック光ファイバが得られることがわかった。
して使用できるためには、鞘樹脂が余りにも軟らか過ぎ
ては実用化できない。軟らか過ぎる鞘樹脂は鞘がべたつ
き、裸線同志が融着してしまい、ボビンに巻き取ること
が出来ないし、機械的な締めつけによって鞘が流れたり
して、ファイバの信頼性が損なわれるからである。
ような軟らかな鞘樹脂を対象としているが、特に30〜
45程度の軟らかな鞘については前述の理由によってプ
ラスチック光ファイバとしての実用化ができないものと
思われていた。これに対し、本発明者は、鞘樹脂の平均
分子量を大きくすると、極端にべたつきを生じ易い低分
子成分の含有量を抑制することができ、同一の共重合体
組成であってもベタツキが少なく、弾力性のある樹脂と
なり、プラスチック光ファイバの材料としてより適用性
が増すことが判明した。
報に述べられているように、鞘樹脂のメルトフローイン
デックスが紡糸温度T℃において〔(5/9)×T−1
00〕g/10分以上でなければ光ファイバの伝送損失
が大きなものになってしまうとされているように、流動
性の小さい鞘を用いたプラスチック光ファイバは伝送損
失が大きく有益なプラスチック光ファイバは得がたいと
いう問題があった。
する流動性に優れ、かつプラスチック光ファイバの機械
物性や耐薬品性を付与するような層を同時に複合紡糸に
より成形すれば、驚くべきことに鞘樹脂のメルトフロー
インデックスが低くても紡糸速度などを低下させること
なく低損失のプラスチック光ファイバを製造することが
できるとともに、鞘樹脂のショアD硬度が低くても実用
的なプラスチック光ファイバが得られることを見出し本
発明を完成させた。
ンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプ
ロペンの3元共重合体またはビニリデンフロライドとヘ
キサフロロプロペンの2元共重合体で、ビニリデンフロ
ライド成分が30〜92モル%、テトラフロロエチレン
成分が0〜55モル%、ヘキサフロロプロペン成分が8
〜25モル%の範囲にあり、ナトリウムD線で20℃で
測定した屈折率が1.350〜1.380の範囲にあ
り、23℃におけるショアD硬度(ASTMD224
0)の値が10〜55の樹脂で、紡糸温度T℃における
メルトフローインデックス(ASTM D1238;荷
重10Kg、オリフィスの直径2mm、長さ8mmノズ
ルから10分間に流れる樹脂のg数)(以下、「MI」
と記す)が下記(1)式を満足するものであり、 15 <MI<(5/9)×T−100 (1)式 中でも屈折率と透明性と硬度の総合的な調和された性能
から、より好ましい鞘樹脂の組成範囲はビニリデンフロ
ライド成分が40〜62モル%、テトラフロロエチレン
成分が28〜40モル%、ヘキサフロロプロペン成分が
8〜22モル%の範囲の中にあり、23℃におけるショ
アD硬度(ASTM D2240)の値が35〜45の
樹脂である。
は、NMRにより測定することができる。具体的には、
鞘樹脂試料の適量をアセトン−d6とα,α,α−トリ
フロロトルエンとの混合溶媒に溶解してなる試料溶液を
用意し、観測周波数は 1 Hが400MHz、19Fが3
76MHzとし、化学シフトの基準物として、1 H−N
MRはテトラメチルシランを基準に換算し、19F−NM
Rはトリクロロフロロメタンを基準に換算した。スペク
トルからの各成分濃度の算出は次式により求めた重量%
組成を、モル%換算する。
3.8ppmの積分値合計 C:1 H−NMRで7.0〜8.5ppmの積分値 D:試料溶液中の試料mg数 E:19F−NMRで−67〜−78ppmの積分値 F:19F−NMRで−62〜−66ppmの積分値
べる。保護層樹脂として必要な特性は、鞘樹脂との密
着性があること、プラスチック光ファイバを紡糸する
温度において、鞘のMIより大きい流動性を示す樹脂で
あること、鞘の耐熱性として特に熱変形性を補強する
観点から融点やビカット軟化温度が高いことである。
(JIS K−7122)が120℃以上であり、かつ
ビカット軟化温度(ASTM1525)が100℃以上
である。また保護層樹脂のMIは鞘樹脂のMIよりも高
いことが必要であり、紡糸温度において鞘樹脂のMIよ
り20g/10分以上高いことがより好ましい。上限に
ついては樹脂の種類にもよるが数100g/10分でも
可能である。このような高いMIの保護層樹脂は、紡糸
ダイにおける樹脂の流れを滑らかにする効果があり、鞘
樹脂の流動性が低くても3層複合紡糸法によりファイバ
を製造すれば伝送性能を低下することなく、低損失のプ
ラスチック光ファイバを生産性のよい紡糸速度で製造で
きるというメリットがある。
の密着性が重要であり、そのような樹脂としてはビニリ
デンフロライド系樹脂が挙げられる。ビニリデンフロラ
イド系樹脂としてはポリビニリデンフロライド、ポリビ
ニリデンフロライド−クロロトリフロロエチレンのラン
ダム共重合体にビニリデンフロライドをグラフトさせた
共重合体、ポリビニリデンフロライド−テトラフロロエ
チレン共重合体、ポリビニリデンフロライド−ヘキサフ
ロロプロペン共重合体、ポリビニリデンフロライド−テ
トラフロロエチレン−ヘキサフロロプロペン共重合体、
ポリビニリデンフロライド−クロロトリフロロエチレン
共重合体などの樹脂でありビニリデンフロライド構造成
分が50重量%以上のものが、鞘への密着力が強く、且
つ耐熱性や耐薬品性に優れる点で好ましい。また、同様
に好ましい保護層樹脂としてはナイロン12及びナイロ
ン11も耐熱性と鞘層との密着性と耐薬品性に優れる点
で好ましい。その他の樹脂も同様の特性があれば用いる
ことが可能である。
した芯樹脂、鞘樹脂、保護層樹脂を3層複合紡糸ダイに
同時に供給し、複合紡糸して同時に3層構造を形成する
ことにより得られる。この時の紡糸温度は好ましくは2
00℃〜260℃であり、特に好ましい温度は230℃
〜250℃である。
断面模式図を示す。図中、1は芯、2は鞘、3は保護層
である。
100μm〜5000μm程度であり、そのうち芯の直
径はプラスチック光ファイバの直径の85%〜99%、
鞘の厚さはプラスチック光ファイバの直径の0.3%〜
5%、保護層の厚さはプラスチック光ファイバの直径の
0.3%〜5%がそれぞれ好ましい。
ま使用されることもあるが、さらにその上にポリエチレ
ンやポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ナイロン、ポリプ
ロピレンなどの熱可塑性樹脂のジャケットを施してケー
ブルとして使用することもできる。
分子量が10万のポリメチルメタクリレート樹脂を芯樹
脂として用いた。鞘樹脂としては、ビニリデンフロライ
ド59モル%、テトロフロロエチレン30%、ヘキサフ
ロロプロペン11%からなる共重合体で、240℃にお
けるMIが27g /10分、屈折率が1.364で2
3℃におけるショアD硬度の値が41の鞘樹脂を用い
た。保護層樹脂としては、ビニリデンフロライド72重
量%とテトラフロロエチレン28重量%からなる共重合
体で、240℃におけるMIが90g/10分であり、
融点が127℃、ビカット軟化温度が119℃のビニリ
デンフロライド系樹脂を用いた。
は、アセトン−d6を91重量部とα,α,α−トリフ
ロロトルエン9重量部からなる混合溶媒100重量部に
鞘樹脂を9〜10重量部精秤して溶解して調製した試料
溶液を用い前述した通り、NMRで測定して求めた。
樹脂を図2に示すような3層複合紡糸ダイに導入した。
図中、11は芯樹脂導入口、12は鞘樹脂導入口、13
は保護層樹脂導入口、14は3層構造体の排出口であ
る。この紡糸ダイの温度は240℃とし、芯径970μ
m、鞘外径985μm、保護層外径1000μmのプラ
スチック光ファイバを20m/minの紡糸速度で紡糸
した。
と2mで測定した伝送損失は650nmの波長で、入射
NA0.15で測定して126dB/kmであった。こ
のプラスチック光ファイバを素線として、その外側に黒
色ポリエチレンのジャケットをほどこし、外径2.2m
mのプラスチック光ファイバケーブルを製造し、信頼性
のテストを行った。先ず、85℃で95%の湿度のオー
ブンに1000時間放置したときの伝送損失値は158
dB/kmと安定していた。また別の耐熱試験として、
100℃の乾熱状態に1000時間放置した場合でも1
30dB/kmと安定していた。
鞘樹脂を用い、2層複合紡糸ダイで芯鞘2層構造のプラ
スチック光ファイバを得た。紡糸ダイの温度は240℃
とし、芯径が980μm、鞘外径が1000μmのプラ
スチック光ファイバを20m/minの紡糸速度で紡糸
した。このプラスチック光ファイバの伝送損失は650
nmの波長で、入射NA0.15で測定し220dB/
kmとロスが大きかった。
樹脂を用いた。鞘樹脂の230℃におけるMIは22g
/10分であった。また保護層樹脂として、ナイロン1
2樹脂の中にカーボンブラックを1%添加してなる、2
30℃におけるMIが150g/10分であり、融点が
178℃、ビカット軟化温度が165℃の樹脂を用い
た。
樹脂を実施例1と同様に図2に示すような3層複合紡糸
ダイに導入し、紡糸ダイの温度を230℃として、芯径
960μm、鞘外径980μm、保護層外径1000μ
mのプラスチック光ファイバを20m/minの紡糸速
度で紡糸した。
失は650nmの波長で、入射NA0.15で測定して
128dB/kmであった。本プラスチック光ファイバ
にオレンジ色のナイロン12のジャケットをほどこし、
外径2.2mmのプラスチック光ファイバケーブルを製
造した。
のオーブンに1000時間放置したときの伝送損失値は
160dB/kmと安定していた。別の耐熱試験とし
て、100℃の乾熱状態に1000時間放置した場合で
も131dB/kmと安定していた。
ーを接続し、トスリンクテスタを用いて直射日光の下に
ケーブルをさらしながら当該試料ケーブルが被覆の外か
ら受け取った光量を測定した。この間LEDは点灯させ
ないでパワーを測定した。その結果−40dBm以下の
光漏れ込みにすぎなかった。次に、このケーブルを23
℃にて軽油及びガソリンに500時間浸漬したがプラス
チック光ファイバの伝送損失の変化もなく、ケーブルの
腐食もなかった。
耐熱性及び耐薬品性に優れ、高NAで曲げによる光ロス
が少なく、狭い環境、特に自動車内の配線のように過酷
な環境においても使用に耐えるプラスチック光ファイバ
が提供される。
である。
の縦断面模式図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 透明樹脂からなる芯と、その回りを取り
囲む屈折率の低い透明な鞘と、さらにその回りを薄く被
覆した保護層とからなる3層構造のプラスチック光ファ
イバであって、上記芯を形成する芯樹脂が、ポリメチル
メタクリレート系樹脂であり、上記鞘を形成する鞘樹脂
が、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘ
キサフロロプロペンの3元共重合体またはビニリデンフ
ロライドとヘキサフロロプロペンの2元共重合体であっ
て、ビニリデンフロライド成分が30〜92モル%、テ
トラフロロエチレン成分が0〜55モル%、ヘキサフロ
ロプロペン成分が8〜25モル%の範囲にあり、ナトリ
ウムD線で20℃で測定した屈折率が1.350〜1.
380の範囲にあり、23℃におけるショアD硬度(A
STM D2240)の値が30〜55の範囲にあり、
紡糸温度T℃におけるメルトフローインデックスMI
(ASTM D1238;荷重10Kg、オリフィスの
直径2mm、長さ8mmノズルから10分間に流れる樹
脂のg数)が下記(1)式を満足し、 15<MI<(5/9)×T−100 (1) 上記保護層を形成する保護層樹脂が、融点(JIS K
−7122)が120℃以上であり、ビカット軟化温度
(ASTM1525)が100℃以上であり、かつ紡糸
温度T℃におけるMIが上記鞘樹脂よりも大きい樹脂で
あり、上記芯樹脂、鞘樹脂、保護層樹脂を同時に複合紡
糸ダイに供給して複合紡糸により3層構造を形成してな
ることを特徴とするプラスチック光ファイバ。 - 【請求項2】 上記保護層樹脂がビニリデンフロライド
系樹脂である請求項1のプラスチック光ファイバ。 - 【請求項3】 上記保護層樹脂がナイロン12またはナ
イロン11である請求項1のプラスチック光ファイバ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32988897A JP3898818B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | プラスチック光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32988897A JP3898818B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | プラスチック光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11160552A true JPH11160552A (ja) | 1999-06-18 |
JP3898818B2 JP3898818B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=18226383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32988897A Expired - Lifetime JP3898818B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | プラスチック光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3898818B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004058833A1 (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Daikin Industries, Ltd. | フルオロポリマー及びその組成物 |
JP2014142631A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Daicel Corp | 高分子光ファイバーの製造方法及び該方法により製造された高分子光ファイバー |
-
1997
- 1997-12-01 JP JP32988897A patent/JP3898818B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004058833A1 (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-15 | Daikin Industries, Ltd. | フルオロポリマー及びその組成物 |
US8137812B2 (en) | 2002-12-25 | 2012-03-20 | Daikin Industries, Ltd. | Fluoropolymer and composition thereof |
US8202617B2 (en) | 2002-12-25 | 2012-06-19 | Daikin Industries, Ltd. | Fluoropolymer and composition thereof |
JP2014142631A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Daicel Corp | 高分子光ファイバーの製造方法及び該方法により製造された高分子光ファイバー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP3898818B2 (ja) | 2007-03-28 |
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