JPS59226302A - 光伝送ケ−ブル - 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、光伝送繊維の素線を樹脂で被覆してなる耐熱
性にすぐれた光伝送ケーブルに関する。

光伝送繊維は、従来ガラス系月別を基本として製造され
、光信号伝送媒体として、機器間や機器内の計測制御用
、データ伝送用あるいは医療用、装飾用や画像伝送用と
して広く利用されている。しかし、ガラス系材料を基材
とした光伝送繊維は、内径の細い繊維にしないと可撓性
に乏しい欠点があり、又、断線しやずいこと、比重が大
きいこと、コネクターを含めて高価であることなどの理
由から、最近これをプラスチックで作る試みが種々提案
されている。

プラスチックを使用する場合の大きな特徴は軽量である
こと、内径の太いｌ＆ｌｌ１ｉｕＩＡでも強靭で可撓性
に冨むこと、従って、高囲１」度、大口径が可能であり
、受発光素子との結合が容易であることなど操作性にす
ぐれている点にある。プラスチックでこのような光伝送
繊維を製造する一般的な方法は、屈折率が大きく、かつ
、光の透過性が良好なプラスチックを芯成分としこれよ
りも屈折率が小さく、かつ、透明なプラスチックをさや
成分とする芯−さや構造を有する繊維とするものである
。この方法は、芯−さや界面で光を反射させることによ
り、光を伝送するものであり、芯ｊＥ　、’さやを！成
するプラスチックの屈折率の差の大きいものほど光伝送
性にすぐれている。

光透過性の高いプラスチックとしては無定形の材料が好
ましく、工業的にはポリメタクリル酸メチルや、ポリス
チレンが注目される材料である（例えば、特公昭４Ｂ−
８９７８号公報）。

しかし、このようなプラスチックの光伝送繊維は温度の
上昇と共に伝送損失の低下があり、その低下値が大きく
、光信号媒体としての信頼に欠ける場合があっ１こ。ま
た耐熱性に欠点があり、移動体、たとえば、自動車、船
舶、航空機またはロボットなどへ適用する場合には用途
や適用個所に制限が生ずる。ポリメタクリル酸メチルや
ポリスチレンの使用可能な上限温度は約８０℃であり、
それ以上の温度では熱収縮が大きくなったり、変形した
り、ミクロ構造上のゆらぎが生じて、光伝送繊維として
の機能を果さなくなるなどの欠点を有し、又、一旦８０
′Ｃ以上の温度条件下で使用されると常温にもどしても
光伝送損失が大きくなり、再び使用することが出来なく
なるなど狭い温度領域でしか使用出来ないという欠点を
有し、耐熱性にすぐれｔコブラスチック光伝送繊維の開
発がのぞまれていた。

本発明者らは、かかる現状にかんがみ、耐熱性にすぐれ
、かつ、光伝送性にすぐれｆコブラスチック光伝送繊維
の開発を検討した結果、エステル部分が炭素゛数８以上
の脂環式炭化水素基を有スるメタクリル酸エステル３〜
４０ｔａｍ％を含有するメタクリル酸メチルを主体とす
る重合、体を芯成分とし、該芯成分よりも少なくとも８
％小さい屈折率を有する透明樹脂又は弗素ゴムをさや成
分とすることを特徴とする耐熱性と可撓性にすぐれた光
伝送繊維の素線をみいだし、先に提案した。

このような光伝送ＷａＳの素線を伝送システムへ適用す
るためには素線を樹脂で被覆することにより光伝送ケー
ブル化することが必要でＪ）す、従来から使用されてい
る被覆材は一般に黒色ポリエチレン又はポリ塩化ビニル
である。

本発明者らが先に提案した光伝送繊維の素線は、耐熱性
と可撓については満足すべきものであったが、それに対
して黒色ポリエチレン又はポリ塩化ビニルを被覆しｔこ
光伝送ケーブルは、１１０°Ｃ以上の高温下で使用する
場合、外部応力によって素線の表面が傷つきゃすく、そ
の個所から光が漏れたり、導光損失が大きくなつｆコり
して、実用的に、信頼性に欠けるために光伝送ケーブル
としては十分満足すべきものではなかった。

本発明者らは、耐熱性と可撓性にすぐれ、かつ、実用的
に信頼性の高い光伝送ケーブルの開発を鋭意検討した結
果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、ガラス転移温度：１１０〜１５０
℃を有するメタクリレート樹脂を芯成分とする光伝送ｍ
維の素線に対しで、ガラス転移温度または融点：１２０
〜２６０℃を有する熱り塑性樹脂を被覆しでなる耐熱性
にすぐれ１こ光伝送ケーブルを提供するものである。

ガラス転移温度：ｉｉｏ°Ｃ＄満のメタクリレート系樹
脂を芯成分とする光伝送繊維の素線の場合は、光伝送ケ
ーブルを１００’Ｃ付近の高温下で使用すると光伝送損
失が大きくなり、伝送システムとして使用出来なくなる
。また、ガラス転移温度または融点が１２０°Ｃ未満の
熱可塑性樹脂を使用する場合、１００°Ｃ以上の高温丁
で外部応力がかかっ１こ場合、光伝送ケーブルが変形し
たり、素線の表面が傷つき、光伝送損失がいちじるしく
低下する。

本発明の光伝送ケーブルは常温から８０℃附近までの温
度範囲において芯成分に従来から提案されているポリメ
タクリル酸メチルを使用した光伝送繊維の素線からなる
ケーブルに比べ、温度の上昇と共に生ずる導光損失の低
下の割合が少なく光信号伝送媒体としての信頼性をいち
じるしく高めうるものである。さらに予期せざることに
上述の従来から提案されている光伝送繊維の素線を用い
た光伝送ケーブルが全く使用出来ない温度においても導
光損失の低下がほとんどみられず、また、可撓性におい
ても実用上、全く問題ない光伝送ケーブルを提供しうる
ちのである。

本発明において芯成分に使用されるエステル部分が炭素
数８以上の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸エス
テルはメタクリル酸あるいはその酸塩化物を、式ＭＪＨ
の脂環式炭化水素・モノオールでエステル化することに
よってつくられる。

ＢＭ脂環式炭化水素モノオールとしては、２゜６−シメ
チルシクロヘキサノール、ボルネオール、イソボルネオ
ール、ｔ−メントール、フェンチルアルコール、ｐ−メ
ンタノール−２，１−アダマンタノール、８−メチル−
１−アダマンタノール、８．５−ジメチル−１−アダマ
ンタノール等の脂環式炭化水素・モノオールをあげるこ
とができ、これに対応するメタクリル酸エステルを例示
することができる。

これらのメタクリル酸エステルの中で特に好適には、メ
タクリル酸フェンチル、メタクリル酸　ｔ−メンチル、
メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸イソボルニル、メ
タクリル酸　１−アダマンチル、メタクリル酸　８．５
−ジメチル−１−アダマンチルをあげることができる。

これらのメタクリル酸エステルを８重量％より少なく含
有するメタクリル酸メチルを主体とする芯部分において
は、可撓性はすぐれているが、耐熱性の向上に寄与する
ことが少なく、４゜Ｍ景％まり多く含有する芯成分にお
いては耐熱性にすぐれているが、実用上、可撓性が不十
分であり、好ましくない。脂環式炭化水素基に限定する
理由は芳香族炭化水素基の場合、光伝送繊維において導
光損失が大きく、光信号伝送媒体としての用途にｔＮ限
が住じるためである。

炭素数８以上の脂環式炭化水素基のうち、とくに好適に
は炭素数１ｏ以上の脂環式炭化水素基の場合が耐熱性向
上の寄与率が毘い。

炭素数７以下の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸
エステルを使用する場合は耐熱性が向上しない。又、炭
素数８以上の場合でも直鎮状炭化水素基、たとえば、メ
タクリル酸ｎ−オクチルやメタクリル酸ｎ−ドデシルな
どのメタクリル酸エステルは耐熱性向上に寄与しない。

炭素数が約２０までの脂環式炭化水素がのぞましくそれ
以上になると重合体の機械的強度がいちじるしく低下す
る傾向にある。

本発明のメタクリル酸メチルを主体とする重合体には、
炭素数１〜４のアルキル基を有するアクリル酸アルキル
を共重合によって含有させることができる。耐熱性を保
持するためにはこれらの共重合成分は必要な最少量とし
、好ましくは、５重量％以゛下に設定することが望まし
い。

本発明のメタクリル酸メチルを主体とした重合体は、高
い屈折率を示すので、光伝送ｌａＩＩｍとして好ましい
特性を有する。

本発明を構成する他の重要な要素であるさや成分として
は芯成分よりも少なくとも８％小さい屈折率を有する透
明樹脂又は弗素ゴムである。

８％より小さい屈折率を有する場合、さや成分による光
の反射する割合が小さくなり導光損失が大きくなる。好
ましい透明重合体としては例えば、ビニルフルオライド
、ビニリデンフルオライド、トリフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、トリ
フルオロメチルトリフルオロビニルエーテル、パーフル
オロプロビルトリフルオロビニルエーテル、メタクリル
酸パーフルオロイソプロビルメタクリル酸パーフルオロ
ーｔ−ブチル、熱可塑性弗素ゴムなどの含弗素重合体や
ビニリデンフルオライドーへキサフルオロプロペン共重
合体、ヒニリテンフルオライドーペンタフルオロプロペ
ン共重合体、ビニリデンフルオライド−クロロトリフル
オロエチレン共重合体などの弗素ゴムをあげることがで
きる。

本発明の光伝送繊維素線の製法は従来の公知方法で製造
することができる。芯成分の重合体の場合、懸濁重合法
においては、多電の水を使用するためその中に含まれる
異物が重合体中に混入しやすく、又、その脱水工程にお
いても異物が混入する可能性がある。必要ならば濾過法
や蒸溜法でゴミなどの異物を除去したのち重合をおこな
う。さらに望ましい方法としでは、芯成分の重合体の製
造段階と光伝送＃ｌ維の！８！造段階とを連続した工程
でおこない、かつ、芯成分の重合体を高温度下で連続塊
状重合工程およびそれにつづく残存米反応単鰍体を主体
とする揮発物の連続分離工程の２工程で製造する方法が
ある。又は、芯成分を塊状重合し、ついで、得られた重
合体からの芯成分の形成及びさや成分形成と共に二重押
出し法によりおこなう製造法も望ましい方法である。さ
や成分重合体の場合は、芯成分重合体の場合はど製造法
による光伝送性への影響は認められないので、特にゴミ
などの異物が混入しないようにして、必要ならば濾過法
によりコミなどの異物を除去してさや成分重合体の製造
をおこなえばよい。

本発明の最も重要な要素である光伝送繊維の素線を被覆
する熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度または融点
が１２０〜２６０°Ｃの樹脂である。さらに好ましくは
１３０〜２５０°Ｃの樹脂である。この際非品性の熱可
塑性樹脂の場合にはガラス転移温度、結晶性の熱可塑性
樹脂の場合には融点をもちいる。１２０°Ｃより低い場
合、高温下で長時間使用する際に光伝送ケーブルが変形
したり収縮したりして、導光損失が増大し、使用に耐え
なくなる。また、２６０　’Ｃよりも嶋い場合、押出機
を高温に設定する必要があり、被儒の際に光伝送繊維の
素線を熱により損ない好ましくない。

好ましい熱可塑性樹脂としてナイロン−６、ナイロン−
６，６、ナイロン−１１、ナイロン−１２、ナイロン−
６、ｌＯ、ナイロン−６゜１２、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ボリア士タール
、変性ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポ
リエステルカーボネート、ボリアリレート、ボリアリレ
ート−ポリカーボネート組成物、ボリアリレート−ポリ
エチレンテレフタレート組成物、ポリカーボネート−Ａ
Ｂ８組成物、ポリ−４−メチルペンテン−１、高密度ポ
リエチレン、ホリフロビレン、テトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサ
フルオロプロペン共重合体またはそれらの組成物を例示
することができる。

さらに好ましい熱可塑性樹脂としては、ナイロン−６、
ナイロン−６，６、ナイロン−１２、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリエチレンテレフタレート、ボリア士タ
ール、変性ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート
、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体をあげる
ことができる。

また、これらの熱可塑性樹脂に対して必要ならば、ガラ
ス繊維、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カ
リなどの無機物を８〜３０重欺％添加することができる
。

光伝送繊維の素線に対して該熱可塑性樹脂を被覆する方
法は、通常の電線に熱可塑性樹脂を被覆すると同様な方
式により押出機を用いておこなう。

本発明は上述のごとく、従来のプラスチック光伝送ケー
ブルの適用温度範囲を大巾に拡大することができ、かつ
、信頼性の高い、耐熱性にすぐれた光伝送ケーブルを提
供するものであり、その工業的価値はきわめて商いもの
である。常用温度を１１０℃以上とすることができるこ
とからたとえば自動車、船舶、航空機、またはロボット
等−＼の適用を可能とするものである。また、構内、ビ
ル内通信においても温度条件の緩和により適用範囲を拡
大するものである。

次に本発明の実施例により更に詳細に説明するが本発明
はこれによってなんら限定されるものではない。

なお、実施例中のガラス転移温度は熱機械分析装置（８
ｈｊｍａｄｚｕ　Ｔｈｅｒｍｏａｎａｌｙｚｅｒ　ＴＭ
Ａ−３９型）融点は示差熱分折襞＠　（Ｓｈｉｍａｄｚ
ｕ　Ｔｂｅｒ＋ｎａｌＡｎａｌｙｚｅｒ　Ｄ　１１″−
８０型）　ニヨ−）　で測定しノだ。導光損失の測定は
ハロゲンタングステンランプを光源として回折格子分光
器を用い６５　Ｑ　ｎｔｎの波長における被測定光伝送
繊維と基準光伝送繊維の出力強度をシリコンフォトダイ
オードで読みとり、次式により強度１１　＋　Ｉ２から
繊維長Ｌ（Ｋｎ＋）の導光損失αを求めた。

この式よりα値が小さいほど光伝送性はすぐれているこ
とを示す。

また、耐熱性試験は得られた光伝送繊維を所定時間加熱
したのち、初期と加熱後の導光損失を測定し比較するこ
とによりおこなった。

実施例１ 減圧蒸溜によって精製したメタクリル酸ボルニル２２部
、メタクリル酸メチル７６部、アクリル酸メチル８部、
ｎ−ドデシルメルカプタン０．０８部、２．２′−アゾ
ビス（２，４−ジメチルヴアレロニトリル）ｏ、ｘｏ部
からなる単量体混合物を多孔質膜で濾過した浮遊物質を
含才ない窒素気流下で調合し、１５０°Ｃに維持された
反応槽に送り滞溜時間８時間予備重合し、次いで２００
°Ｃに維持されたスクリューコンベア中に送り滞溜時間
２時間で重合を完了し、２５°Ｃ、クロロホルム溶液で
求めた極限粘度［η］＋０．９０．屈折率１．４９の重
合体をえた。ガラス転移温度は１２２°Ｃであった。更
にこの重合体を２５５°Ｃに加熱したベントつき押出機
に供給し、未反応モノマーを除去しながら２８５°Ｃに
維持された押出しノズルの中心より直径１ｍｍのストラ
ンド状の該重合体を芯成分として吐出しながら、ビニリ
デンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体（
ビニリデンフルオライド含有量７０％、屈折率１．４０
５．溶融流動指数１４０（２８０℃））をさや成分とし
て溶融被覆し、芯−さや構造のストランドをえた。さや
の厚さ本光伝送ｍＩＩＩＡノ素線ニ対シテ、２４０°Ｃ
ニ加（１’。

熱したナイロン−６（東しナイロンＣＭ１０２１−ＸＦ
）を押出機を用いＣ５０ｍ／分の速度で外径２．２−に
なるように被覆して光伝送ケーブルをえた。このケーブ
ルを１２０°Ｃ，ｔＯ日間加熱後、導光損失を測定した
ところ、８９０　ｄＢ／Ｋｍを示し、耐熱性にすぐれて
いた。

実施例２〜６ 実施例１と同様な操作により、ガラス転移温度１１０〜
１４０°Ｃの光伝送ＷａＳ素線をえたのち、ガラス転移
温度または融点：１２０〜２６０°Ｃを有する各種の熱
可塑性樹脂を被覆して光伝送ケーブルをえた。いずれも
すぐれた耐熱性を示した（表−１）。

比較例１〜 比較のために、実施例１と同様な操作により芯成分の異
なる各種光伝送繊維素線および熱可塑性樹脂を用いて光
伝送ケーブルをえた。

熱処理後は、いずれも７００〜１０００　ｃｌ１３１’
以上の伝送損失を示し、耐熱性に劣っていた′（表２）
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ガラス転移温度：１１Ｏ〜１５０°Ｃを有す
   るメタクリレート系樹脂を芯成分とする光伝送繊維の素
   線に対して、ガラス転移温度または融点＝１２０〜２６
   ０°Ｃを有する熱可塑性樹脂を被覆してなる耐熱性にす
   ぐれた光伝送ケーブル。 （２）ガラス転移温度＝１１Ｏ〜１５０°Ｃを有するメ
   タクリレート系樹脂を芯成分とする光伝送繊維の素線に
   おいて、エステル部分に炭素数８〜２０個を有する脂環
   式炭化水素基を有するメタクリル酸エステル３〜゛４０
   重量％を含有するメタクリル酸メチルを主体とする重合
   体を芯成分とし、該芯成分よりも少なくとも８タロ小さ
   い屈折率を有する透明樹脂または弗素ゴムをさや成分と
   する光伝送繊維の素線である特許請求の範囲第１項に記
   載の光伝送ケーブル。 （８）ガラス転移温度まｔこは融点＝１２０〜２６０°
   Ｃを有する熱可塑性樹脂がナイロン、ポリブチレンテレ
   フタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタ
   ール、変性ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート
   、テトラフルオロユチレシーエチレン共重合体である特
   許請求の範囲第１項に記載の光伝送ケーブル。