JPS60242405A - ポリスチレン系プラスチツク光フアイバ - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明はポリスチレン系プラスチック光ファイバに関す
るものである。

［発明の背景］ 従来プラスチック光ファイ゛バ（以下ＰＯＦと略称する
）として工業化されているのは、芯材としてポリメチル
メタクリレート（以下ＰＭＭＡと略称する）を用いたも
のだけである。ポリスチレンはＰＭＭＡと同様に、光に
対して透明な無定形高分子であり、ＰＭＭＡよりすぐれ
たいくつかの特徴を有している。経済的な面でいえばモ
ノマー価格が安いこと、歩留りがよいこと、−膜性能面
ではＰＭＭＡより軽量であること、耐熱性がよいこと、
ＰＯＦとしてもつとも重要な導光性面性では屈折率が比
較的大きいため、クラツド材の選択範囲が広く、安価な
汎用樹脂が利用できること、光の伝送損失は光の波長の
広い範囲ではＰＭＭＡより若干劣るが、可視光の赤およ
び近赤外領域に限定すれば、ＰＭＭＡと同程度と考えて
よいなど、ＰＯＦとして工業化する上での長所が多く存
在していて無視できない。それにもかかわらずポリスチ
レンを芯材としたＰＯＦが実用化されなかった理由は、
従来の技術ではポリスチレンをファイバー化した場合、
曲げ強度でＰＭＭＡと同等のものが安定して得ることが
できなかったためである。

この点を技術的に改良するために従来、多くの提案がな
されているが、今だ十分とは言い難い。プラスチック光
ファイバは何よりも曲げても折れないことがガラス光フ
ァイバと比較した最大の長所なのであるから、このため
にポリスチレンが実用化されなかったのはもっともなこ
とであろう。

ポリスチレンをファイバー化した場合の機械的強度の強
さについては従来屈曲性がわるい、強伸度がよくない、
柔軟性がよくない、可撓性がわるいというように表現さ
れており、本発明者らのポリスチレンを芯とするＰＯＦ
の試作検討結果によってもこれらの事実が確認された。

本発明者らの検討結果をさらに正確にいえば、ポリスチ
レンを芯とするＰＯＦで直径が１１Ｍ１程度のものでも
折れないものはできるのであるが、この折れないポリス
チレンの芯をつくる上での再現性がよくないというのが
事実であった。

モノマーの精製を通常の工業的レベル以上までやった場
合にはこの欠点を改善できるのかもしれないが、それで
は工業化という点では価値のないものになってしまう。

さらに特開昭４８−８５１５６にも記載されているよう
に、可撓性の試験時、あるいは加工時におけるポリスチ
レンを芯とするＰＯＦのクランク発生は、さや成分のＰ
ＭＭＡやＥＶＡに起るのではなく、芯成分のポリスチレ
ンに於てのみ起るのであって、実用新案昭５１−１９８
８６、昭５１−１９８８５、昭５１−９２５３、昭５１
−７８９８にみられるように可撓性のよいクラツド材と
の組み合わせによっては解決することができないもので
ある。

このほかにポリスチレンの可撓性を改善するために提案
された方法として、ポリスチレン自体の組成はそのまま
にしておいて紡糸時の延伸条件で延伸度を大きい特定の
範囲に保持する（この場合、当然な結果として複屈折も
大きなものとなる）方法があるが、あまり効果は上って
いない。

本発明者らはポリスチレンの可撓性（屈曲性）の劣る原
因を追及した結果、この原因が分子量にあることを見い
出した。つまり、分子量をある一定レベル以上に上げる
ことができさえすれば、折れないポリスチレンを常につ
くることが可能であることを見い出したものである。

しかし、ポリスチレンをスチレンモノマーの単独重合に
よってつくるかぎりでは、その分子量を折れない、可撓
性のよいレベルまで常に持ってゆくことはきわめて困難
であることも同時にわかってきた。

し発明の目的］ 本発明の目的は前記した従来技術の欠点を解消し、可撓
性の改善された新規なポリスチレン系プラスチック光フ
ァイバを提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の要旨はプラスチック光ファイバの芯材として、
スチレンとエチレン性不飽和シラン化合物との共重合体
を用いたことにある。

スチレンと不飽和シラン化合物との共重合体：スチレン
と共重合体をつくる不飽和シラン化合物としては、スチ
レンと共重合可能なエチレン性不飽和結合と、加水分解
可能なシラン基を有する各種の化合物が使用可能である
が、本発明者らの検討結果、このような化合物を一般式
で示すと下式で表わすことができる。

ＣＨ＝ＣＨ−８ｉ　・　（ＯＲ）３ （ここでＲは炭素数１〜８、好ましくは１〜４の炭化水
素基である。） 最も好ましい化合物はビニルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリエトキシシランおよびビニルトリアセトキシシラ
ンおよびトリイソプロポキシビニルシランである。

スチレンと不飽和シラン化合物との共重合は両者の共重
合が生じる任意の条件で行えばよい。具体的には、たと
えばプラスチック光ファイバの芯材として必要十分に精
製した両者の混合物を温度４０〜２．５０℃、好ましく
は１３０〜１８０℃の条件下、ラジカル重合開始剤およ
び必要ならば連鎖移動剤の存在下に、槽型または管型反
応器中で熱重合させる。

本発明においてはスチレンの重合または共重合に用いる
ことの知られているいずれのラジカル重合開始剤および
連鎖移動剤も使用することができる。

しかし、我々の検討結果わかった意外な事実によれば、
アクリル系モノマーとりわけメタクリル酸メチルの重合
または共重合に対して有効なラジカル開始剤および連鎖
移動剤は、本発明におけるスチレンと不飽和シラン化合
物との共重合に対してとりわけ好適である。

重合開始剤としてはラウロイルパーオキサイド、ジプロ
ピオニルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、
シーｔｅｒｔ−ブヂルパーオキシド、ｔｅｒｔ−ブチル
パーオキシイソブチレートのような有機過酸化物、分子
状酸素、アゾごスイソブチルニトリル、アゾイソブチル
バルロニトリル、アゾ−ｔｅｒｔ−ブタンのようなアゾ
化合物が挙げられる。

連鎖移動剤はとしてはｎ−ブチルメルカプタン、１ｓｏ
−ブチルメルカプタン、５ｅｃ−ブチルメルカプタン、
ｔｅｒｔ−ブチルメルカプタン、ｎ−へキシルメルカタ
ン、ｔｅｒｔ−へキシルメルカプタン、ｎ−オクチルメ
ルカプタン、ｔｅｒｔ−オクチルメルカプタン、ｎ−ノ
ニルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ノニルメルカプタン、ｎ
−デシルメルカプタンドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ
−テトラデシルメルカプタンのようなメルカプタンが挙
げられる。場合によって、これらのほかに公知のシラノ
ール綜合触媒を加えてもよい′。

本発明では使用する共重合体は不飽和シラン化合物単位
の含量が０．０１〜１５重量％、好ましくは０．１〜５
重量％、特に好ましくは０．５〜２重量％のものである
。不飽和シラン化合物によるスチレンの共重合化はそも
そもポリスチレンの機械的強度、とりわけその曲げ強度
を改善できることが最大の特色であるが、不飽和シラン
化合物の含量が多ければよいというわけではなく、種々
検討結果、ある最適範囲が存在することがわかった。

さらに不飽和シラン化合物の含量がある限度をこえると
プラスチック光ファイバの芯材として、最も重要な特性
である導光損失の増加をもたらすことがわかっているし
、不飽和シラン化合物の重量比が３５重量％以上の場合
には重合度が実用上、不十分となる。０．０１〜１５重
量％という含量範囲はこれらの点を総合して決定された
ものである。

本発明によるスチレンと不飽和シラン化合物との共重合
体を芯材とし、この共重合体より屈折率の小さい任意の
光に対して透明な樹脂をさや材に用いて、プラスチック
光ファイバを形成することはたとえば特公昭４３−８９
７８などに示されている公知の方法で十分であるのでこ
こでは説明を省略し、実施例によってこれを示すことに
する。

［発明の実施例］ 実施例１ 重合禁止剤を除去し、さらに不純物、水分、じんあい、
空気を可能なかぎり除去したスチレン・モノマー１００
重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン０．５重量
部、重合開始剤としてアゾ−　ｔｅｒｔブタン０．５重
量部を配合した系を外径３５ｍｍφ、厚さ１＃の形状を
有するガラス管に投入後封管し、恒渇油そう中で熱重合
させた。重合条件は１３５℃、１５時間の後、１７５℃
、１５時間とした。

熱重合完了後、ガラス管を封管状態のまま１８０℃に保
持された恒温槽に移し、プラスチック光ファイバの芯材
として線引きするまで保管した。線引き後、ガラス管中
に残留したスチレン・ビニルトリメトキシシラン共重合
体を採取し、約４ｇ／λのトルエン溶液を調整し、ポリ
酢酸ビニル用オストワルド粘度計（Ｊ　ＩＳＫ６７２５
）を用いて、２５℃で溶液粘度を実測した結果、比粘度
の値は、０、４６を示した。またこの樹脂の屈折率ｎＤ
は１、５９１５であった。

第１図のようなプラスチック光フアイバ線引機を用いて
上記のスチレン・ビニルトリメトキシシラン共重合体を
芯とし、メルトフローレート１５０ｇ／１０ｍｉｎの酢
酸ビニル共重合体（商品名エバフレックス４２０　：　
ｎＤ　１．４９２）をさやとして、ステップインデック
スタイプのプラスチック光ファイバを線引きした。図に
おいて１は加熱炉、２は芯材、３はさや材被覆槽、４は
さや材、５はダイス、６はプーリー、７は巻取機であり
、８は温度調節器である。線引条件は芯材の加熱部の渇
度：２００℃、さや材のひふく機浴の温度：１１０℃、
巻取線速１５ｍ／ｍｉｎであった。形成されたプラスチ
ック光ファイバの芯の直径は０．７＃φで均一な厚さく
１５０μｍ）のさやに囲まれて中央にある。この試料１
０ｍについて波長６３３　ｎｍのＨｅ−Ｎｅガスレーザ
ー（型式ＧＬＧ２０２６　：日本電気製品）を光源とし
て、導光損失を実測した結果、２９０ｄ、Ｂ／１ｍであ
った。

さらにこのプラスデック光ファイバは自己径に１０回巻
きつけても折れなかった。

比較例１ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー１００重量部
を単独で熱重合させたスチレンのホモポリマ＝（比粘度
０．１７　：’ｎＤ　１．５９４８）を芯とし、エバフ
レックス４２０をさやとするプラスチック光ファイバ（
芯の直径０．７ｍｍφ、さやの厚さ１５０μｍ）を形成
した、この試料の導光損失は５３０ｄＢ／Ｋｓ（波長λ
−６３３ｒ＋ｎ＋）であり、折れない最小の曲げ計は３
５ｍｍφであった。

実施例２ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー１００重量部
に対して、ビニルトリメトキシシラン１．５重量部、重
合開始剤としてアゾーｔｅｒｔ−ブタン０．０７重量部
、さらにシラノール縮合触媒のジブチル錫ジラウレート
０．０５重量部を配合した系を実施例１と同一の条件で
熱重合させた。

この樹脂の比粘度は０．４２であり、屈折率ｎＤ１．５
９２９であった。この共重合体を芯とし、メルトフロー
レート４００ｇ／ｌ　０ｍ１ｎのエバフレックス４１０
（三井ポリケミカル製ＥＶＡ、ｎＤ　１．４８４）をさ
やとするＰＯＦ（芯の直径０．７＃φ、さやの厚さ１５
０μｍ）を形成した。

この試料の導光損失は２０４ｄＢ／１ｆＩＲ（λ＝６３
３　ｎｍ）であり、自己径に１０回巻付けしても折れな
かった。

比較例２ 実施例１と同様な方法でスチレンモノマー８０重量部に
対し、ビニルトリメトキシシラン２０重量部、重合開始
剤としてアゾーｔｅｒｔ−ブタン０．０５重信部を配合
し、この系を実施例１と同一条件で熱重合させた結果、
この樹脂の比粘度は０．２１、屈折率ｎＤ　１．５７２
４であった。この共重合体を芯とし、エバフレックス４
１０をさやとして、実施例１と同様な方法で芯の直径０
．７ｍｍφ、さやの厚さ１５０μｍのＰＯＦを形成させ
た。このＰＯＦの導光損失は４１０ｄＢ／層、折れない
最小の曲げ径は４５ｍｍφであった。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のプラスチック光ファイバ
であれば、従来のポリスチレン系プラスチックファイバ
に比較して破断曲げ半径が著しく小さくなり、可撓性、
屈曲性に優れているため、十分実用に供し得るものであ
る。

また、ＰＭＭＡを芯としたプラスチック光ファイバに比
べて芯の屈折率が大きいため、選択できるさや材の自由
度が大きく安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック光ファイバを製造する方
法の一例を示す説明図である。 １：加熱炉、２：芯材、３：さや材被覆槽、４：さや材
、５：ダイス、６：プーリー、７：巻取装置、８：温度
調節器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　芯とさやとを有し、芯はスチレンとエチレン性
   不飽和シラン化合物との共重合体であり、さやは芯より
   屈折率の小さい樹脂組合物であることを特徴とするポリ
   スチレン系プラスチック光ファイバ。
2. （２）　芯は、エチレン性不飽和シラン化合物を０．０
   １〜１５．０重量％含有している共重合体であることを
   特徴とする第１項記載のポリスチレン系プラスチック光
   ファイバ。