JPS60260004A - プラスチツク系光伝送性繊維 - 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】 本発明はプラスチック系光伝送性繊維に関する。

〔従来技術〕

従来、光伝送性繊維としては、広い波長にわたってすぐ
れた光伝送性を有する無機ガラス系光学繊維が知られて
いるが、加工性が悪く、曲げ応力に弱いばかシでなく高
価であることから、プラスチックを基材゛とする光伝送
ｉ繊維が開発されている。プラスチック系光伝送性繊維
は屈折率が大きく、かつ光の透過性が良好な重合体を芯
材とし、これよシも屈折率が小さくかつ透明な重合体を
鞘材として芯一鞘構造を有する繊維を製造することによ
って得られる。光透過性の高い芯成分として有用な重合
体としては、無定形の材料が好ましく、ポリメタクリル
酸メチルをはじめとするメタクリル系重合体，ポリカー
ブネート，するいはポリスチレンが一般に使用されてい
る。このうちメタクリル系重合体は透明性，光伝送特性
共に優れた性質を発揮するのであるが、従来芯材層に用
いられていたメタクリル系重合体は、何れも極限粘度数
〔η〕の小さい比較的低分子量の重合体であったため、
屈曲性、引張強度等の機械的性質、並びに耐熱性、耐湿
性の点で十分満足のゆく特性が得られていなかった。

このため、例えば特開昭５８−１８６０８号等において
は、鞘材の周囲に更に保護層を設けた３層以上の構造と
して機械的性質や耐熱性を改良することが提案されてい
るが、この様な構造にしても、メタクリル系重合体の熱
収縮の量が大きく、例えば自動車や船舶のエンジンルー
ム内といった高温部所に設置する光通信手段や光センサ
ー手段として使用すると、熱収縮による光伝送特性の劣
化が著しく、この面での利用が著しく立遅れていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来の欠点を克服し、耐熱性、
耐湿性並びに機械的性質に優れ、高温においても良好な
光伝送特性を発揮することのできるプラスチック系光伝
送性繊維を提供することにある０ 上記目的を達成すべくなされた２本願の第１の発明は、
メタクリル酸メチル単位を少なくとも７０重量％含有し
、極限粘度数〔η〕（クロロホルム中、２５℃）　カ０
．５５〜０．９ｄｖｇ（７）透明ナメタクリル系重合体
からなる芯材層及び鞘材層を基本構成単位とするプラス
チック系光伝送性繊維でｓｂ、また本願の第２の発明は
、前記メタクリル系重合体からなる芯材層、鞘材層及び
保護層を基本構成単位とするプラスチック系光伝送性繊
維である。

〔実施態様〕

本発明のプラスチック系光伝送性繊維の構造は、例とし
て横断面図を第１図に示したが、内部よシ芯材層１１及
び鞘材層１２を基本構成単位としく第１図（ａ）、前記
第１の発明の場合）、あるいは内部より芯材層２１．鞘
材層２２及び保護層２３を基本構成単位とする（第１図
（ｂ）、前記第２の発明の場合）。更にこれら基本構成
単位で形成される繊維の周囲に１つ又は２つ以上の被覆
層を設けてもよく、また重合体繊維、金属線等のテンシ
ョンメンバー、あるいはフィルム、紙状物、金属箔等を
介在させてもよい。第１図（Ｃ）及び（ｄ）は３層構造
の繊維の周囲に被覆層２４．２５を設けた４層及び５層
の繊維、（ｅ）は３層構造の繊維の外周にテンションメ
ンバー２６を介して４層の被覆層２４が設けられた繊維
、（ｆ）は３層構造の繊維を複数本束ねて被覆してなる
繊維である。

芯材層１１．２１として使用されるメタクリル系重合体
は、単量体重量％に換算して少なくとも７０％がメタク
リル酸メチルからなる重合体である。３０重量％を超え
ない範囲でメタクリル酸メチルと共重合可能な他の単量
体を共重合することができるが、このメタクリル酸メチ
ルと共重合可能な単量体としては、アクリル酸メチル、
アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸
し一ブチル、メタクリル酸ルポルニル、メタクリル酸ア
ダマンチル、メタクリル酸ベンジル。

メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル等のメタ
クリル酸エステル、スチレンα−メチルスチレン、無水
マレイン酸などのビニル系単量体から選択された１種又
は２種以上の単量体を使用することができる。

本発明の特徴は、かかるメタクリル系重合体として、極
限粘度数〔η〕（クロロホルム中、２５℃）が０５５〜
０゜９ｄｖｇ、ヨシ好マシくは０．６５〜０．９ｄｔ／
１１の透明なメタクリル系重合体を選択使用することに
ある。〔η〕が０．５５ｄｌｊｇ未満のメタクリル系重
合体を使用すると、前述の従来の欠点が顕現し、機械的
性質、熱収縮率、及び耐熱性、耐湿性の点で満足のゆく
特性が得られない。また、〔η〕が０９ｄｅ／ｆｉを超
えると賦形性が悪くなシ、実用的ではなくなる。かかる
高〔η〕値のメタクリル系重合体としては、従来公知の
重合法によシ製造されたものを用いることができ、通常
は塊状重合法によシ調製されたものが好ましい。また、
常法により重合温度等の重合条件のコントロール、重合
開始剤。

鎖移動剤等の選択使用を行ない、重合度を制御すること
によシ、所望の〔η〕値を得ることができる。

鞘材層１２．２２としては、芯成分の屈折率よＤｏ、０
１以上小さい屈折率を有する実質的に透明彦重合体が使
用されるが、通常は芯成分との屈折率の差が０．０１〜
０．１５の範囲にあるものから選択するのがよい。鞘材
層を構成する重合体の種類に特に制限はなく、従来公知
のものでよいがとシわけ含フツ素重合体で構成するのが
好ましく、例えば、特公昭４３−８９７８号、特公昭５
６−８３２１号、特公昭５６−８３２２号、特公昭５６
−８３２３号及び特開昭５３−６０２４３号等に開示さ
れている様なメタクリル酸とフッ素化アルコール類とか
らなるエステル類を重合させたものなどが使用可能であ
る。このエステル類の具体例としては、例えばメタクリ
ル酸２，２．２−　トリフルオロエチル、メタクリル酸
２．２，３．３−テトラフルオログロビル、メタクリル
酸２，２．３，３．３−ペンタフルオロゾロビル等を挙
げることができる。また、これらの含フツ素メタクリル
酸エステルの１種又は２種以上を用いて、例えば特開昭
５９−７３１１号２％願昭５７−２３０４３６号明細書
等に記載されている如き、含フツ素メタクリル酸エステ
ル、このエステルと共重合可能なビニル単量体及び親水
性単独重合物を形成しうるビニル単量体からなる共重合
体を用いてもよい。

また、例えば特公昭４３−８９７８号あるいは特公昭５
３−４２２６０号に記載されている様なフッ化ビニリデ
ン系重合体、あるいはフッ化ビニリデン〜へキサフルオ
ロゾロピレン系共重合体等を使用することもできる。

保護層２３として使用される重合体は、熱変形温度が１
００℃以上の重合体であると、耐熱性。

機械的性質の面で好ましい光伝送性繊維が得られること
になる。また、熱変形温度が１００℃未満であると、自
動車のエンジンルーム尊厳しい条件下では光伝送性繊維
の表面融着、あるいは芯鞘界面の乱れが発生し、光伝送
損失の増加が著しいものとなる。

熱変形温度が１００℃以上の重合体としては、ポリエス
テル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリスルホン、　
ＡＢＳ　、ポリフェニレンオキサイド。

ポリカーボネート等のいわゆるエンジニアリングプラス
チックが使用可能であり、また、芯成分として用いるメ
タクリル系重合体を使用することもできる。

また、保護層に使用される重合体に、カーがンブラック
、タルク、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、炭素繊
維等の無機物あるいは有機物のフィラーを充填すること
も可能である。

本発明のプラスチック系光伝送性繊維の製造方法として
は、芯材層１１．２１に対する鞘材層１２、・２２ない
し保護層２３の被覆方法からみて、次の３つの方法を挙
げることができる。１つは、芯材層１１及び鞘材層１２
の２層、おるいは芯材層２１、鞘材層２２及び保護層２
３の３層を構成する各層成分を溶融状態のもとて特殊ノ
ズルによって配合しつつ吐出して賦形する、所謂複合紡
糸方式といわれるものである。もう１つは、芯材層１１
のみ、あるいは芯材層２１及び鞘材層２２のみを前述の
複合紡糸方式で賦形した後、これに適宜の溶剤に溶かし
た鞘材層１２あるいは保護層２３の成分を被覆し、脱溶
剤して光伝送性繊維とする複合紡糸方式とコーティング
方式とを折衷した方式、他の１つは、まず芯材層１１あ
るいは芯材層２１の成分を所定の繊維に賦形した後、こ
れに適宜の溶剤に溶かした鞘材層１２あるいは鞘材層２
２の成分を被覆して脱溶剤し、３層の場合は、次いでこ
れも適宜の溶剤に溶かした保護層２３の成分を被覆し脱
溶剤するコーティング方式である０これら３者を比較し
た場合、複合紡糸方式は生産性が高く、装置の簡略化も
はかることができる省力、省エネルギープロセスである
。さらに、広範囲の太さの光伝送性繊維を製造すること
ができる、工程の管理が容易であるなどの利点があシ、
工業的にきわめて有利な方式でアシ、この方式によシ低
コストの高性能繊維の製造が可能である。

複合紡糸方式による場合、芯材層成分溶融押出機、鞘材
層成分溶融押出機、及び３層の場合には、保護層成分溶
融押出機からなる複合紡糸機によって製造される。芯成
分は溶融押出機によって溶融され、計量ポンプで、定量
紡糸ヘッドに供給され、鞘成分及び３層の場合保護層成
分も同様にしてそれぞれ紡糸ヘッドに供給される。紡糸
ヘッド内の紡糸口金で２層あるいは３層構造に賦形され
吐出され、冷却固化の後、巻取られ、場合によっては延
伸ちるいはアニール処理される。第２図は３層構造に賦
形する場合の紡糸口金であり、（Ａ）から芯材層成分、
（Ｂ）から鞘材層成分、（Ｃ）から保護層成分がそれぞ
れ供給され、（Ｄ）から吐出される。また、例えば芯材
層成分と保護層成分とが同じ場合には、これら成分を紡
糸ヘッドまで同じ径路で供給し、例えば第３図に示した
紡糸口金を用い、分配使用するといったこともできる。

第３図では、（匂から芯材層成分及び保護層成分が供給
され口金内で分配されて（Ｂ）からの鞘材層成分と共に
３層構造に賦形され、■）から吐出される。

本発明の光伝送性繊維を製造する場合には、かかる複合
紡糸方式において、溶融押出を高温で行なうことによシ
、高温下における光伝送特性をはじめとする本発明の目
的とする特性が更に改良される。即ち、メタクリル系重
合体を芯材とする場合に、従来は２２０〜２４０℃で溶
融押出を行なっていたのを、２４０〜２７０℃まで高め
る。かかる高温の溶融押出を行なうことによシ、光伝送
性繊維をケーブル化する際に、２００℃近い熱履歴を受
けることが可能となるため、より高い耐熱性を有する被
覆材を選択使用することができ、被覆材の選定幅が広く
なるという別異の効果も奏される。

本発明の光伝送性繊維における芯材層１．鞘材層２及び
保護層３の厚さ及び太さは光伝送性繊維の使用目的に応
じて適宜設定される。例えば第２図あるいは第３図の紡
糸口金において各供給口におけるオリフィスの管径及び
管長を変えることにより厚さ及び太さがコントロールさ
れる。

以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。

なお実施例中の部は重量部を示す。

光伝送性能の評価は、得られた光伝送性繊維の伝送損失
を特開昭５８−７６０２号公報第４図に示す装置によっ
て測定することによシ、行なった。

実施例１ スパイラルリボン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸スク
リー−ベント型押出機からなる揮発物分離装置を使用し
て連続塊状重合法によジメタクリル酸メチル１００部、
ｔ−ブチルメルカプタン０２６部、ジ−ｔ−ブチルパー
オキサイド０．００１７部からなる単量体混合物を重合
温度１５５℃、平均滞在時間４．０時間で反応させて〔
η）　＝　０．６５ｄｌ／ｆｉの重合体を得、次いでに
ント押出機の温度をペント部り６０℃、押出部２５０℃
、ベント部真空度４＋ｎ＋ｎＨｇとして揮発部を分離し
、芯成分重合体として２５０℃に保たれたギヤポンプ部
を経て２５０℃の芯鞘保護層三成分複合紡糸ヘッドに供
給した。

一方メタクリル酸クロライドと２．２，３，３．３−ペ
ンタフルオロプロノぞノールとから製造したメタクリル
酸２．２．３．３．３−−ｓ：フタフルオロプロビル１
００部とメタクリル酸１部をアゾビスイソブチロニトリ
ルを触媒として少量のｎ−オクチルメルカプタンの存在
下で重合し、屈折率１．４１７の鞘成分重合体を得た。

この鞘成分重合体を２２０℃に設定されたスクリュー溶
融押出機でギヤポンプを経て２５０℃の複合紡糸ヘッド
に供給した。

又一方保護層用重合体として１．ｆｆ　ＩＪシカ−ネー
トにカーボンブラック３．０チを溶融混練したポリマー
を２５０℃に設定されたスクリュー溶融押出機でギヤポ
ンプを経て２５０℃の複合紡糸ヘッドに供給した。

同時に供給された芯材層と鞘材層及び保護層の溶融ポリ
マーは紡糸口金（ノズル口径３咽φ）を用い、２５０℃
で吐出され、冷却固化の後、３ｍ１ｍ１ｎの速度で引き
取シ、巻取シ、芯材部径４７０μｍ、鞘材部厚さ１５μ
ｍ、保護層厚さ２５０μｍからなる外径的０．７５ｍｍ
の三層構造の光伝送性繊維を得た。顕微鏡による観察で
は芯材層・鞘材層・保護層は同心円に配置した真円であ
シ、気泡や異物の存在は認められなかった。

この光伝送性繊維の常温での光伝送損失は６５０℃ｍで
１８０　ｄＢ／ｋｍと極めて優れたものであった。更に
この光伝送性繊維を８５℃、９５％ＲＨの湿熱下５００
０時間熱処理後の光伝送損失は２８５　ｄＢ／ｋｍと優
れたものであった。

実施例２〜４　比較例１〜２ 使用するし一ブチルメルカプタンの量及び紡糸温度を変
えて、表に示す〔η〕値の芯材層重合体を用いた以外は
実施例１と同様に光伝送性繊維を得、光伝送損失を測定
した。熱処理後の断面観察の結果と併せて、表に示した
。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（ｆ）は本発明の光伝送性繊維の横断面
図、第２図、第３図は三層構造光伝送性繊維製造用の紡
糸口金の構造の一例を示す断面図である。 １１．２１：芯材層、１２．２２：鞘材層、１３．２３
：被覆層、Ａ、に：基材層成分供給口、Ｂ：鞘材層成分
供給口、Ｃ，Ｅ：保護層成分供給口、Ｄ：吐出口。 第　１　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材層及び鞘材層を基本構成単位とするプラスチ
   ック系光伝送性繊維であって、前記芯材層がメタクリル
   酸メチル単位を少なくとも７０重量％含有し、極限粘度
   数〔η〕（クロロホルム中。 ２５℃）が０５５〜０．９　ｄｌｙ’ｆｌの透明なメタ
   クリル系重合体からなることを特徴とするプラスチック
   系光伝送性繊維。
2. （２）芯材層、鞘材層及び保護層を基本構成単位とする
   プラスチック系光伝送性繊維であって、前記芯材層がメ
   タクリル酸メチル単位を少なくとも７０重量％含有し、
   極限粘度数〔η〕（クロロホルム中、２５℃）が０．５
   ５〜０．９　ｄｉ／ｇの透明なメタクリル系重合体から
   なることを特徴とするグラスチック系光伝送性繊維。
3. （３）保護層が、熱変形温度１００℃以上の重合体から
   なる特許請求の範囲第（２）項記載のプラスチック系光
   伝送性繊維。