JPS5898706A - プラスチツク光フアイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、芯、さやからなる耐熱性、低損失ブラ゛スチ
ツク半ファイバに関する。

従来より、光を伝送するファイバは、石英ガラスやプラ
スチックを利用して製造されている。石英ガラスを使用
した光ファイバは優れた光伝送性をもっており、長距離
通信用などに実用化されている。プラスチック光ファイ
゛バは、石英を用いた光ファイバに比べると、光伝送性
は劣るが、可とう性の良いこと、軽いこと、加工し易い
ことなどの利点があり、これらを生して短距離の通信、
ライトガイド、センサーなどへの応用が検討されている
。これらの応用の中にば、耐熱性が要求される場合も多
い。例えば、自動車用の光データリンクに用いる光ファ
イバは、エンジンルームからの熱のために１００ないし
１２０℃といった高温に耐えることが要望されている。

しかし、従来のプラスチック光ファイバは、ポリス、チ
レンやポリメチルメタアクリレートを芯材として用いて
おり、常用使用温度は、８０℃どまりであっｈ０ポリス
チレンやポリメチルメタアクリレートを用いた光ファイ
バは、８０℃以上の高温になると、収縮を起こし、光伝
送性が低下し、更に１００°以上といった高温では大き
な収縮が起り、光伝送性の低下だけでなく、ファイバ自
体が切断され、全く光を通さなくなってしまうものであ
った。

使用時の熱による収縮を少くするために、前もって熱処
理が行なわれる場合もある。しかし、本方法は、使用時
の熱による収縮は低下させることはできても、ファイバ
自体の可とう性がなくなり、振動や曲げによりファイバ
が折れ易くなってしまい、実用性−に欠ける。

一方、塩化ヒニル、ポリエチレン、エチレンビニルア七
テート共重合体などのポリマーは、電子線の照射により
熱的特性が向上することが知られている。一般にポリマ
ーに電子線を照射する場合、ポリマーにより架橋型、主
鎖切断崩壊型の２種に分類することができる。架橋型と
しては、塩化ビニル、ポリエチレン、エチレイビニルア
セテート共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどがあり、
崩壊型として、ポリメチルメタアクリレートがある。

従って、プラスチック光ファイバとして広く利用されて
いる、ポリメチルメタアクリレートを用いにファイバに
電子線を照射すれば、主鎖切断が起り、熱的特性、機械
的特性が低下することが予想される。

しかるに、本発明者らは、メタアクリル酸アルキルを主
体とする重合体、又はメタアクリル酸アルキルとメタア
クリル酸アリールを主体とする共重合体、又はメタアク
リル酸アルキルとスチレン誘導体とを主体とする共重合
体を芯とし、該芯の上にフッ化ビニリデンとパーフルオ
ロオレフィンを主体とする共重合体のさやを設けたプラ
スチック光ファイバに電子線を照射すると、理由は明ら
かではないが、架橋型ポリマーの挙動を示し、ガラス転
移温度が上昇することを見出し、本発明に至ったもので
ある。

本発明は、メタアクリル酸アルキルを主体とする重合体
又はメタアクリル酸アルキルとメタアクリル酸アリール
を主体とする共重合体、又はメタアクリル酸アルキルと
スチレン誘導体を主体とする共重合体を芯とし、該芯の
上にフッ化ビニリデンとパーフルオロオレフィンを主体
とす１ｔ−ｉ合体のさやを設けた後、電子線を照射する
ことを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法に
関するものである。

本発明の製造方法により得られたプラスチック光ファイ
バは、従来のポリメチルメタアクリレートやポリスチレ
ンを用いたプラスチック光ファイバの様に、８０℃以上
に昇温しても損失の大巾な増加を示さず、これまで使用
不可能であった８０℃以上の高温度での使用を可能とす
るものである。

更に高温での熱収縮も小さく、可とう性、屈曲性に優れ
たものである。本発明の製造方法によるプラスチック光
ファイバは、熱的特性、機械的特性に優れるばかりでな
く、従来のファイバに比べて同等もしくはそれ以上の光
伝送性を示すものである。

本発明の製造方法により得られたプラスチック光ファイ
バは高温度雰囲気中で、或いは高温度に昇温することが
予想される所で用いられる場合、特にその優れた性能を
発揮するものである。

本発明に於て、メタアクリル酸アルキルを主体とする重
合体又はメタアクリル酸アルキルとメタアクリル酸アリ
ールを主体とする共重合体又はメタアクリル酸アルキル
とスチレン誘導体を主体とする共重合体が芯材料として
使用される。メタアクリル酸アルキルを主体とする重合
体としては、メタアクリル酸のアルキルエステルであっ
て、アルキル基がメチル、エチル、プ四ビル、ブチル、
ボルニル、インボルニル、アダマンタニルナト炭素数１
−１０のメタアクリル酸アルキルを主成分とし、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチルなどのアクリル酸アルキ
ルの少量を含む重合体がある。

メタアクリル酸アルキルとメタアクリル酸アリールを主
体とする共重合体としては、前述のメタアクリル酸アル
キルとメタアクリル酸アリールとして、メタアクリル酸
のアリールエステルであって、アリール基がフェニル、
ペンデル、ナフチルやこれらの誘導体であるメタアクリ
ル酸アリールを主成分とし、アクリル酸アルキルの少量
を含む重合体がある。メタアクリル酸アルキルとスチレ
ン誘導体を主体とする共重合体としては、前述のメタア
クリル酸アルキルと、スチレン誘導体としてＰ−フェニ
ルスチレン、Ｐ−ｔｅｒｔフチルスチレン、Ｐ−シアノ
スチレン、Ｐ−イオドスチレン、α。

β、β−トリフルオロスチレン、パーフルオロスチレン
、２．３．４．５．６−ペンタフルオロスチレンなどの
スチレン誘導体を主成分とし、アクリル酸アルキルの少
量を含む重合体がある。これら重合体の水素原子は、一
部或いは全部重水素で置換されているものも本発明の芯
材料として使用できる。

本発明に於てさや材料として、フッ素を含有する重合体
が用いられる。フッ素を含有する重合体として、フッ化
ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体、フッ
化ビニリデンとトリフ・ルオロエチレンの共重合体、フ
ッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとテトラフルオ
ロエチレンの三元共重合体、フッ化ビニリデンとへキサ
フルオロプロピレンの共重合体、フッ化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレンの三
元共重合体などを挙げることができる。

本発明に於てファイバ芯材料の紡糸は公知の溶融紡糸法
を用いることができる。例えば、特公昭５３−４２２６
０　　や特公昭５３−４２２６１　　に述べられたスク
リュー押出機を用いる方法がある。スクリュー押出機以
外にもガス圧を用いて押出することや、ロッド状の材料
を用いてラム押出を行う方法も知られている。

さや材料の被覆には溶液法、溶融法いずれの方法を用い
ることもできる。

電子線の照射は、ファイバの紡糸と同時に行うことも別
に行うことも可能である。照射量は少なければ架橋によ
る熱的特性の向上があまり期待できないし、多過ぎると
、逆に機械的特性の低下が認められることとなる。好ま
しい照射量は１５メガラツド（Ｍｒｄン以下であり、よ
り好ましくは１０メガラツド以下である。

本発明の製造方法により、直径０．２〜８Ｂのプラスチ
ック光ファイバが容易に作成できる。芯の直径は通常０
．５〜１．ＯＢのものが、光源との結合のし易゛さ、フ
ァイバの可とう性、屈曲性等の観点から好ましい。さや
被膜厚は、通常５〜２０μｍである−が、２０μｍ以上
゛の厚膜とすることも良く、１００μｍないし５００μ
ｍ或いはＩＩｕＩＬといったさヤ被膜厚をもつファイバ
とすることもてきる。

更に、さや材料のフッ素を含有する重合体中に少量の架
橋剤を□添加することもでき名。

架橋剤としては、トリアリルイソシアヌレートやトリメ
チロールプロパントリアリレートなどを用いることがで
きる。

以下の実施例に於て、ファイバのガラス転移温度（Ｔ？
）は、動的粘弾性の測定結果から求めたものである。伝
送損失は、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを光源とし、１０”の長
さの試料を用いて、切断法により室温で、入射、出射光
量をパワーメータで測定し、損失の平均値を求めた。損
失しはｌを試料長として、 で支えられる。但し、ｉｏ　　は入射光強度、■は出射
用強度である。高温度での光透過性は、５ｍの試料を用
い、前後端ｌｒｎを光の入射、出射端とし、３ｍをオイ
ルバス中に浸漬した後、昇温し、出射光強度が室温での
値から１０％減少す〜る温度を光透過上限温度とした。

破断強度、伸度の測定はインストロン引張試験機を用い
てｎ　＝　１５で行った。

実施例１゜ 精密蒸留により精製したメチルメタアクリレート０．９
９モルと精製エチルアクリレ−）０．０１モル１をクリ
ーンベンチ上でガラス製重合容器にとった。

開始剤としてエタノールから２回再結晶を行ったＮ　、
　Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル０．０１モル％と
連鎖移動剤として蒸留により精製したｎ−ブチルメルカ
プタン０．８０モル％を重合容器に加え、混合し、窒素
ガス置換を行った。

重合容器ｔテフロン栓でシールし、オイルバス中で９０
℃で１４時間、次いで１時間に４０°Ｃの速度で昇温し
、１８０℃で１時間保持した。

重合容器を取り出し、オイルを洗い落とし、冷却後、ガ
ラスを割り、重合体ロッドを取り出す。

重合体ロッドにほこり、ガラス粉が付着上ない様ニポリ
エチレン袋に保管した。この重合体ロッドを用いて、プ
ランジャ一定速駆動装置を持つロッド式紡糸器により溶
融紡糸を行った。溶融部の温度は２５０°Ｃであった。

溶融紡糸されたファイバに冷却後、連続してさや材を被
覆した。さや材はフッ化ビニリデンとテトラフルオロエ
チレンの共重合体（組成８８／１２）を用いた。メチル
エチルケトンに３０％濃度に溶解したさや材を塗布、乾
燥を行い、芯、さや構造を有するプラスチック光ファイ
バを得た。ファイバ外径はＱ、５　ＩｕＬ、さや膜厚は
２０μｍであった。

このファイバに電子線照射を行い、電子線を照射したフ
ァイバと照射しないファイバについて、ＴＰ、高温での
光透過性、破耐強度、伸度を測定した結果は次の通りで
あった。

表１の結果から、電子線照射ファイバは未照射ファイバ
に比較して、Ｔｔ　　の上昇が明らかである。

高温での光透過性は未照射ファイバでは８０℃が使用限
界であるが、電子線照射により９０　’Ｃ以上の高温に
於ても光伝送損失の増加の小さいプラスチック光ファイ
バを得ることができる。電子線の照射により破断強度、
室温での伝送損失が悪くなることはないが、照射量を増
すと伸度の低下が認められる。適当な照射量は、１５Ｍ
ｒｄ未満とすることが好まし′い。

実施例２゜ さや材として、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチ
レンの共重合体（組成８８／ｌ　２）　１００市量部に
対し、トリアリルイソシアヌレート５重量部を加えた以
外は実施例１と同様にしてプラスチック光ファイバを得
た。電子線照射量５Ｍｒｄのファイバは、未照射ファイ
バに比べ、約１０℃高い温度まで光伝送損失の増加が認
められなかった。

実施例３゜ 精密蒸留により精製したメチルメタアクリレ−）０．６
９モルと減圧蒸留により精製した゛フェニルメタアクリ
レー）０．８０モル“と精製エチルアクリレ−）０．０
１モルをクリーンベンチ上でガラス製重合容器にとった
。Ｎ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル０．０１モル
％、ｎ−７’チルメルカプタン０．８０モル％を重合容
器に加え、混合し、窒素ガス置換を行つた。重合容器を
テフロン栓でシールし、オイルバス中で９０℃で１４時
間、次いで１時間に４０℃の速度で昇温し、１４０℃で
２時間保持した。以後は実施例１と同様にして電子線照
射プラスチック光ファイバを作成した。照射量は５Ｍｒ
ｄであった。

このファイバのＴ／　　は、１１２℃であり、光透過性
の上限は９５℃であった。

実施倒毛 精密蒸留により精製したメチルメタアクリレ−）０．６
８モルと減圧蒸留により精製したＰ−ｔｅｒｔ　　ブチ
ルスチレン０．８０モルト精製エチルアクリレート０．
０２モルをクリーンベンチ上でガラス製重合容器にとっ
た。Ｎ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル０．０１モ
ル％、ｎ−ブチルメルカプタン０．３０モル％を重合容
器をζ加え、混合し、□窒素ガス置換を行った。重合容
器をテフロン栓でシールし、オイルバス中で１００℃で
２４時間、次いで１時間に４０℃の速度で昇温し、１４
０℃で８時間保持した。以後は、実施例１と同様にして
電子線照射プラスチック光ファイバを作成した。照射量
は５Ｍｒｄであった。このファイバのＴＰ　　は、１１
４℃で・あり、光透過性の上限は、９６℃であった。

実施例５゜ 精密蒸留により精製したメチルメタアクリレート０．６
０モルと減圧蒸留により精製したインギルニルメタアク
リレ−１）０．８９モルと精製エチルアクリ！ レー）０．０１モルをクリーンベンチ上でガラス製重合
容器にとった。Ｎ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル
０．０１モル％、ｎ−１チルメルカフタン０．８０モル
％を重合容器に加え、混合し、窒素ガス置換を行ッた。

重合容器をテ゛フロン栓でシールし、オイルバス中で９
０℃で１４時間、次いで１時間に４０℃の速度で昇温し
、１４０℃で８時間保持した。

以後は実施例１と同様にして電子線照射プラスチック光
ファイハヲ作成した。このファイバのＴ７は、１１６℃
であり、光透過性の上限は９０℃であった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタアクリル酸アルキルを主体とする重合体又は
   、メタアクリル酸アルキルを含む共重合体を芯とし、該
   芯の上にフッ素を含有する重合体のさやを設けた後、電
   子線を照射することを特徴とするプラスチック光ファイ
   バの製造方法。
2. （２）メタアクリル酸アルキルがメチルメタアクリレー
   トである特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック
   光ファイバの製造方法。
3. （３）メタアクリル酸アルキルを含む共重合体が、メタ
   アクリル酸アルキルとメタアクリル酸アリールを主体と
   する共重合体である特許請求の範囲第（１）項記載のプ
   ラスチック光ファイバの製造方法。
4. （４）メタアクリル酸アルキルを含む共重合体がメタア
   クリル酸アルキルとスチレン誘導体を主体とする共重合
   体である特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック
   光ファイバの製造方法。
5. （５）メタアクリル酸アルキルがメチルメタアクリレー
   トである特許請求の範囲第（３）項、第（４）項記載の
   シラスチック光ファイバの製造方法。
6. （６）フッ素を含有する重合体がフッ化ビニリデンとテ
   トラフルオロエチレンの共重合体である特許請求の範囲
   第（１）項記載のプラスチック光ファイバの製造方法。