JPS602903A - 高分子光フアイバ及びその製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ポリメチルペンテン（以下、ＴＰＸと略称す
る。）を、光ファイバのコアに適用させてなる高分子光
ファイバ及びその製造方法に関する。

〈従来技術とその問題点〉 高分子光ファイバは、クラッドの他に、コアもプラスチ
ックで構成されているが、そのコア利料としては、従来
、光の屈折率が大きく′ま°た透過性も良好なととから
、ポリメチルメタアクリレート（以下、ＰＭＭＡと略称
する。）、ポリスチレン（以下、ｐｓと略称する。）な
どのプラスチックが使用されている。

しかし、ＰＭＭＡやＰＳをコアにオｔつ成する光ファイ
バでは、（１）ＰＭＭＡやｐｓの密度が夫々約１．２０
．１．０６６７ｃｍ５と大きいため、光フアイバ自体が
重くなって持ち運びや取付時の支持、（チチ器などの軽
量化に体側であること、（２）ＰＭＭＡやｐｓの熱変形
温度は夫々１２０〜１６０℃、８０〜９０℃であり、ま
たＰＭＭＡの軟化点は８０〜１２５℃であシ、さらにこ
れらプラスチックは、比較的低温で熱変形または軟化す
るため、耐熱性に劣り、高温条件下での使用には好まし
くないとと、及び（３）　Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａやｐｓは、ケ
トン、エステル、芳香族灰化水素などの有機溶剤に溶け
、また比較的高温にすると酸にも冒されるため、これら
薬品の存在下での使用を避ける必要があり、使用命件が
限定されるととなど、幾つかの問題があって、ＰＭＭＡ
やｐｓがコア材料として必ずしも最適なものとは言い姉
、い面があった。

一方、とのような状況下で、近年、新たなプラスチック
として、ＴＰＸが開発された。この樹脂は、光の屈折率
が大きく、また第１図に示すように、光線透過率が可視
光領域においても紫外光線領域においてもＰＭＭＡやｐ
ｓのそれより高く、光の透過性が良好であり、光ファイ
バのコア相打に適している。さらにそのうえ、第２図に
示すように、密度が０−８３ｇ／ｃｍ５で、ＰＭＭＡや
ｐｓなどの熱可塑性樹脂中で最も小さく、他の樹脂に比
べ比容積が大きく、樹脂型−Ｉｄ、は棒めて軒い。また
、熱変形温度が２００℃前後で、かつ融点が２４０℃で
あり、極めて耐熱性がよい。さらに、下記の第１表に示
すように、ＰＭＭＡやｐｓとは異なり、メチルエチルク
トンなどの有機溶剤や硫酸などの酸に冒され姉、いなど
優れた特性を有している。

第　１　表 Ａ＝旨されない。　Ｂ：はとんど胃きれない。

Ｃ：冒される。

とのＴＰＸは、本来的に（」結晶性ポリマーで７らるＫ
もか＼わらず、透明１′ｉ、’を有゛）°る。その透明
性を、他のプラスチックと比較すると、第２表に示す如
くで、かなシ良好である。

第２表 ４種のポリオレフィンの結晶部および無定形部分の密度 ＴＰＸが結晶性ポリマーであるにもか＼わらず、このよ
うな透明性金星する理由は、通常の製法による場合、次
式に示すようにポリマーの玉鎖に嵩高い側鎖が結合して
いるために結晶部と無定形部とが混在し、両部の密度の
差が小さいからであると推論される。

＋０）Ｔ−ＯＨ２÷。

ＯＨ２ ａｒ＋（ｃＨ３）２ すなわち１ポリマーの透明性は、一般にポリマーの不均
一性に起因し、上記のように主鎖に嵩高の側鎖が結合す
ると、分子の異方性が小さくなり、結晶の屈折率も略均
−になり、配列による光線の散乱が減少し、透明性が現
われる。同時に゛よた、結晶構造は嵩張ったものとカリ
、結晶部と無定形部との密度差が小ざくなり、両部（（
おける屈セ酔Ｘの差も少なくなって、や（づ：り光制御
の散乱が減少し、透明性が増長される。

以上のような理由により、Ｔｐｘｌｑｌ：かなり透ｇ＋
４性ではあるもの＼、本来的には結晶性ポリマーである
ため、光ファイバのコア利料として考えた場合、まだま
だ結晶部と無定形部との屈折率の差から生ずる光線の散
乱が多く、一般に、ＰＭＭＡやｐｓより不適当であると
、考えられていた。

〈発明の目的〉 本発明は、ＴＰＸのコア材料への適用な図るべくなされ
たもので、光損失が小さく実用可能であるのは勿論のこ
と、軽量で、かつ耐熱性、副系品性などに優れた高分子
光ファイバを提供することを目的とする。

〈発明の概要〉 本発明に係る高分子光ファイバは、光フアイバのコアを
焦ｙｉリヒＴＰＸで構成したことを！１着改とし、これ
を得るための本発明に係る高分子光ブγイバの製造方法
ｔま、コア原料のＴＰＸを厘独で菫瓦はクラッド利と共
に溶融紡糸した後、冷媒中に通して過冷却することによ
り、前記１°ＰＸの無５）テ形化を図ることを特徴とす
るものである。

木ｉへ分子光ファイバは、少なくともコア全体が無定形
化したＴＰＸで成り、均一なす１°１ｖ造であるため、
コア内部での光線の散乱がなく、散乱損失を生じない。

との無定形ＴＰＸの高い光の透堝性により、可視光線、
紫外光線等を効果的に伝播し、吸収損失が小はい。した
がって、水先ファイバは、光損失の面において、コア’
ＩＰＭＭＡやＰＥＴで構成する光７アイパと変わらぬ性
能を有する。

その上、本光ファイバは、コアが熱可塑性イ６４脂の中
で密度が最小のＴＰＸで構成されているため、従来の光
７アイパと比して格段に軽い。゛また、本光ファイバは
、コアが高ｈ１１（点のＴＰＸで構成されて騒るため、
従来の高分子光ファイバと比較して熱に対して強く、高
温弗件下においても自由に使用できる。ざらに、本光フ
ァイバは、コアが有磯溶剤や酸などに強いＴＰＸで構成
されているため、ＰＭＭＡコアやＰＳコアの光ファイバ
とは兄なり、とれら薬品に対する抵抗力が強い。その他
、木光７アイパは、コアが吸水性の小さいＴＰＸで構成
されているため、耐水性、耐スチーム性が１好であるな
どの特性を有する。

また、本光ファイバのクラッドは、特に限定されず、従
来よりクラッド月料として使用詐れているプラスチック
、たとえばフッ索’ｋ　３０　＠Ｊ’ｉチ以上含むポリ
マー（屈Ｄｉ率Ｎｎ２０−１．４２以下）などで構成す
るとよい。′てた本光ファイバの蜆格や寸法などは、Ｉ
持に限定されないが、コア径０ｊ）０１〜３．０ｒｒＩ
ｒｎ程度、クラッド厚０．００１〜０．５１ｎ】ｎ’４
’ｆ、ｐｒｌの範囲で寸法を設だするのが実用的である
。

また、本発明のファイバル・Ｖ端方法において、溶融紡
糸後、過冷却するのは、ＴＰＸモノマーは前述のように
嵩高な側鎖（イソブチル基）をもつ構造であるため、通
常の製造によった場合にあっても、無定形部がかなり含
゛まれ、完全な結晶化が行なわれ難い特性に着目し、溶
融紡糸されたＴＰＸコアを直ちに冷媒中に通して過冷却
することによし、ＴＰＸが殆ど結晶化せずに無定形のま
＼固化するようにして、無定形ＴＰＸのコア余形成する
ようにしたととによる。

〈実施例〉 次に１本発明の光ファイバを得る製造方法の実施例を図
面に基づいて説明する。

第３図は、本発明光フアイバ製造方法の一実施例を実施
するの忙有用な光フアイバ製造装置を示す。図において
、１はコア原料となるＴＰＸを溶融押出被覆するだめの
押出ケ、′れ　２は押出（幾１のヘッド部に装着された
ＴＰＸを紡糸する紡糸頭で、上、下に位置されて互いに
嵌合される金属体２１．２２とこれらを収容する金属ケ
ース２３とから構成されている。なお、２４はこれら金
属体２１．２２、金属ケース２３間に連通ずるＴＰＸ連
通孔で、その先端部２５においてノズルを構成していい
る。そして、この紡糸頭２はその周囲がヒータ（図示せ
ず）で囲まれている。３は例えば−６０℃のエタノール
のような冷媒が収容された冷媒収容器で、ノズル２５か
ら引出されてファイバ化されたＴＰＸ’ｊア４は、こ＼
で過冷却されて無定形化される。５はクラツド材塗布槽
で、ダイス６を介して所定の肉厚のクラッド相がＴＰＸ
コア４上に塗布される。なお、Ｔは引取機、８は巻取機
である。

この装置を用いて光７アイパを調造するには、まずコア
原料のＴ　Ｐ　Ｘ、例えば密度０゜８３４、融点２４０
℃、屈折率ＮＤ”。＝　１．４６３、メルトフローレ−
）２６ｇ／１０分などのものを押出枦１を用いて溶融押
出し、これを約３２０℃に加熱された紡糸頭２の連通孔
２４中を通しノズル２５よシ紡糸して、外径が例えば０
゜９７ｍｍ程度のＴＰＸコア４を形成し、次いでこのコ
アフィラメントを一６０℃エタノールの如き冷媒を収容
した冷媒容器３中姉通して過冷却する。この過冷却後の
ＴＰＸコアの屈折率はＨＤ２０　＝　１．４５７であっ
た。その後、との過冷却コアを例えば含フツ素メタクリ
ル酸ニスデル重合体（１４、ｉ　−）　ＩＪフルオロエ
タノールをエステル化したもので、屈折率Ｎｎ２’＝１
．４１３）などを収容したクラッド塗布槽ｓ中に通して
クラッド層を約１５ｚ１ｍ厚程度に形成し、その稜引取
機γを介して巻取機８に看き取るととによル、本発明の
光７アイパが得られる。かくして得られた光ファイバの
伝送損失は２８５　”　Ｂ／Ｋ　ｍであった。また、本
光ファイバの負値、耐薬品性などを調べたととる、従来
の高分子光ファイバと比較して格段に軽量で、かつ各特
性がよ）優れてい念。

また第４図は、本発明光フアイバ製造方法の他の実施例
を英雄するのに有用な７アイパ製造装置を示す。図にお
いて、１は、ＴＰＸコア材が押出される押出機、１１は
、クラツド材が押出される押出機である。２は、両押山
積のヘッド部に装着された紡糸頭で、押出されたＴＰＸ
″ｊアＩおよびクラッド相をクラツド材が外ｆ１すにな
るようイニシて紡糸するためのもので、上、下に位置さ
れかつ互いに低合される金属体２１’、　２２とヒれら
金属体２１’、２２’を収容する全域ケース２３とから
なる。

そしてとれら金属体２１’、２２’及び金属クース２３
の中心には、押出されたＴＰＸ−ア利が流れ込む連通孔
２４が、その外側には、クラツド材が流れ込む連通孔２
６が形成され、とれら連通孔２４．２６は、金属体２２
′の底部において前者が中心に位置し、後者が外側（・
てなるようにして複合ノズル２１を構成している。そし
てこの紡糸頭２の周囲はヒータ（図示せず）で囲ｌれて
いる。３は複合ノズル２Ｔｔ−経てＴＰＸコア上にクラ
ツド材が形成された高分子光ファイバ９を過冷却するた
めの例えば−６０℃エタノールのような冷１％　カＩ＋
ｇ容された冷媒収容器で、高分子光７アイバ９けこ＼で
全体が過冷却されて少なくとも内側のＴＰχファは無定
形化される。なお、Ｔは高分子光ファイバの引取機、８
はを覗機である。

この装置を用いて光ファイバを製造するに１．Ｌ　。

まず、コア材（例えば、前記実施例で使用したものなど
）及びクラツド材（例えば、Ｈ折率Ｎ　ａ　２０＝１．
３８２＋７）フッ素化ビニリデンーテトラフルオロエチ
レン共重合体（６：４モル比）など）を各々押出機１．
１１を用いて溶融押出し、これを約３２０℃に加熱され
た紡糸頭２の連通孔２４．２６中をそれぞれ通し複合ノ
ズル２Ｔより紡糸して、例えばコアｆｌ′！０．９７ｍ
ｍ程度、り２ラド厚１５ｐｍ程度の光７アイパ９を形成
し、次いでとの光７アイパ９を一６０℃エタノールの如
き冷媒を収容した冷媒収容器３巾に通して過冷却する。

この遜冷却稜の光ファイバ９の前記ＴＰＸコアの屈折率
はＮＤ２０＝１．４５７であった。その後、過冷却され
た光７アイバ９を引取機ｙｔ介して巻取機８に巻き取る
ことによ、す、本発明の光ファイバが得られる。かくし
て得られた光ファイバの伝送損失は、２７０”Ｂ／Ｋｒ
ｎであった。このものと同一のコア材、クラツド材を用
い他の条件を変えずに、過冷却過程を経ることなく製造
された光ファイバの伝送損失は、５５０ｄＢ／ＫＴｎで
あった。また、本光７アイパは、重量、耐熱性、耐薬品
性などの点において、前記実施例で荷られた光７アイバ
のと同様な性能を有してい丸。　゛ 〈発明の効果〉 本発ＢＡＶｃ係る高分子光ファイバは、以上説明したよ
うに、コアを無定形ＴＰＸで構成したことにより、散乱
損失がなく、光損失の面で良好となる他に、軽量で、か
つ耐熱性、ｉｔｌ詰品性などに、優れているという効果
を有し、また本発明に係る高分子光７アイパの製造方法
をよ、溶融ＴＰＸの過冷却によってＴＰＸを無定形化す
る方法で、前述の性質を有する高分子光ファイバな＃造
することができ−るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は高分子光ファイバの各コア材料に間して波長と
光線透過率との関係を示すグラフ、第２図社第１図の各
コア材料に関して比容積の比較を示すグラフ、第３図及
び第４図は本発明に係る高分子光ファイバの各製造方法
の説ツｊ図である。 図において、３ｅ・・冷媒収容器、４・＠Φポリメチル
ベンテンプア、９＠・ＩＩ高分子光ファイバ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバのコアを無定形ポリメチルペンテンで
   構成したことを’ｌｆｒ徴とする高分子光ファイバ。
2. （２）コア原料のポリメチルペンテンを単独でまたはク
   ラツド材と共に溶融紡糸した後、冷媒中に通して過冷却
   することにより、前記ポリメチルペンテンの無定形化を
   図ることを特徴とする高分子光ファイバの製造方法。