JPS6032004A - プラスチック光伝送性繊維の製造法 - 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】 本発明は耐熱性に優れたプラスチック光伝送性繊維に関
する。

従来、光伝送性繊維としては、広い波長にわたってすぐ
ｎ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りでなく高
価で必ることから会成樹脂を具体とする光伝送性繊維が
開発されている。会成樹脂製の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とし、これ
よりも屈折率が小さくかつ透明な重合体を鞘として芯−
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、おるい
はポリスチレンが一般に使用されている。

このうちポリメタクリル酸メチルは透明性をはじめとし
て力学的性質、４候性等に優れ、高性能プラスチック光
学繊維の芯材として工秦的に用ｉられている。

しかし、ポリメタクリル酸メチルを芯としたグラスチッ
ク光伝送性繊維はポリメタクリル酸メチルのガラス転移
温度（’［’ｇ）が１ｏｏｃでめり使用環境条件が１０
０℃以上になると全く使用できないものであり、この耐
熱性の制限がグラスチック光伝送性繊維の用途を限らｆ
したものにしている。

さらに、ポリカーボネートを芯とした光伝送性繊維も種
々提案さｎているが、ポリカーボネートの光伝送損失が
大きいこと、また耐熱性にすぐｎた鞘材が開発されてい
ないため実用化には至っていない。

本発明者らはかかる従来のグラスチック光伝送性繊維の
弱点を克服した耐熱耐久性に優ｆＬｆｃプラスチック光
伝送性繊維の開発上目的として鋭意検討の結果、本発明
に到達した。

すなわち、本発明はポリカーボネートで形成された芯（
１）、芯の屈折率より０．０１以以上式い屈折率を有す
る実質的に透明なポリマーがら形成ざ牡た鞘（２）およ
び熱変形温度が１１０℃以上のポリマーから形成でれた
保護層（３）からなること全特徴とするグラスチック光
伝送性繊維でろ、る。

本発明の光伝送性繊維は第１図および第２図に示すよう
な構造をとっておフ、入射角θ３で入射した光（４）は
芯（１）と鞘（２）との界面で全反射しながら伝送され
、また入射角θ４で入射した光（５）も芯（１）と鞘（
２）との界面で全反射しながら伝送されるためノイズの
発生のない光伝送性繊維となる。

さらに保護層（３）が透明なポリマーである場会には保
護層（３）の屈折率は鞘（２）の屈折率より大きいのが
好まじり。これは保護層（３）の外側から入射した光（
６）は保護層（３）の屈折率が鞘（２）の屈折率エフ大
きいため、保護層（３）と鞘（２）の界面で全反射さｎ
１繊維の芯に入ることなくノイズとして検出されること
はない。それ故、光伝送性に優れたプラスチック光伝送
性繊維となるからである。

本発明の光伝送性繊維の芯（１）音形成するポリマーと
しては、透明性に優ｎ１がっ耐熱性にも優れたポリカー
ボネートが用いられる。芯として用いら九る好適なポリ
カーボネートとしては一般式　（−０−Ｒ−０−０−）
ｎ　で表わさｎるもの、１ で表さｎる脂環族ポリカーボネート、 で表さｎる芳香族ポリカーボネート等が挙けられる。

リコール、１，６−ヘキサンジオール等のジオキシ化合
物との共重盆体も使用することができるが、耐熱性の観
点から熱変形温度が１２０℃以上のものが好ましい。

ここで熱変形温度とはＡＳＴＭＤ−６４８、荷重４．６
に９７ｃｍ２における測定値をいう。

本発明の光伝送性繊維の鞘（２）としては、芯の屈折率
より０．０１以以上式い屈折率を有する実質的に透明な
ポリマーが用いられる。

芯（１）の屈折重金ｍｓ、鞘（２）の屈折率ｔｎ２とす
ると、ｎｌ　ｎ２が０．０１未満となるポリマーの組合
せで芯鞘構造の光伝送性繊維を製造する２、芯に入射せ
しめた光の芯−鞘界面での光の全反射率が低下し、光伝
送損失の小さ９光伝送性繊維とすることができない。ｎ
ｌ−ｎ２の値は大きいほど好まし埴が、通常０．０１〜
α１５の範囲がよい０ 本発明の鞘層の厚さは特に限定さｒＬないが、従来の光
伝送性繊維では取扱い性、耐久性の観点から余り薄くす
ることはできなかったが、本発明では１〜Ｓ　Ｏｐｍ、
さらには１〜１０　ｐｍと薄くしても光伝送性、耐久性
、取扱い性等において何ら不都合にはならない。

さらに、熱変形温度が１１０℃以上の保護層（３）で被
覆することにより鞘ポリマーの適用範囲は非常に広くな
る。

すなわち、鞘ポリマーの耐熱性は芯（１）あるいは保護
層（３）はど高いものを使用する必要はなく、熱変形温
度が１１０℃以下でも、１００’Ｃ以下でも、さらには
５０℃以下であっても、本発明の構成に従えば充分な耐
熱耐久性を確保することが可能である。

鞘として使用されるポリマーの具体例としては次の如き
ものが挙げらｎる。

ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）。

スチレン／メチルメタクリレートコポリマー（ｎ＝　１
．５０〜１．５８）、４−メチルペンテン１（ｎ＝１．
４６）、エチレン−酸ピコポリマー（ｎ＝１．４６〜１
．５Ｏ）ｓ　ボリカーボネー）　（ｎ＝１．５０〜１．
５７）、含弗素ポリメチルメタクリレート（ｎ　＝　１
．５８〜１．４５）、弗化ビニリデン系ポリマー（ｎ　
＝　１．５８〜１．４２）、弗化ビニリデン／ヘキサフ
ルオロプロピレンコポリマー（ｎン／無水マレイン酸三
元コポリマー又は四元ぞポリマー（ｎ　＝　１．５０〜
ｔ　Ｓ　ａ　）など。これらポリマーは芯−鞘一保獲層
間の層間剥離強度を向上させるため、アクリル酸、メタ
クリル酸。

イタコン酸などの不飽和カルボン酸類、グリシジルアク
リレ−）　ｏｒメタクリレート、β−メチルグリシジル
アクリレート又はメタクリレートなどの不飽和グリシジ
ルモノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド及びそ
の誘導体、ヒドロキシアルキルアクリレート又はメタク
リレートなどの親水性上ツマ−を共重合してもよい。

本発明の光伝送性繊維の保護層（３）は熱変形温度が１
１０℃以上のポリマーであることが必要である。熱変形
温度が１１０’Ｃ未満では本発明の目的とする耐熱耐久
性の向上効果が少ないもノドナル。すなわち、自動車の
エンジンルーム等の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ｎが発生し、光伝送損失
の増加が著しいものとなる。

本発明の光伝送性繊維の保護層（３）用ポリマーとして
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等のいわ
ゆるエンジニアリングプラスチックと称せらルるポリマ
ーのはΣんどが使用可能であるが、第４図に示したよう
な紡糸ノズルを用いれば、芯と同一の組成のポリカーボ
ネートも保護層として容易に使用することができる。

本発明の光伝送性繊維の保護層の厚さは、１〜６０μｍ
の非常に薄い保護層でｂっでも本発明の目的とする耐熱
性の向上効果は充分に発揮さ扛るものでおるが、目的に
よっては６０μｍを越え厚く被覆してもよい。

本発明の光伝送性繊維全製造するには溶融紡糸にて賦形
するのが好適であるが、ポリカーボネートを芯とした場
合には実用可能なレベルまで伝送損失を低下させるため
、および高温での耐熱耐久性を維持させるために、芯の
ポリカーボネートの分子配向をできるだけ小さくなる様
に賦形することが必要であり、芯成分ポリマーの紡糸ト
ラフ、トは１．１〜１００の範囲でなけ扛ばならない。

紡糸ドラフトが１００を越えると分子配向が極めて大き
くなり、伝送損失が低下するばかりでなく、高温で耐久
テス）を行なうと分子配向の緩和により伝送損失の変化
が起りやすくなる。また、紡糸ドラフトが１．１未満で
は芯鞘界面の乱れが発生し伝送損失が極めて不良となる
。

この様な理由から通常プラスチック元伝送繊維の製造に
おｉて行なわれている延伸処理も本発明では行なわな一
方が好ましく、逆に芯ポリマーのガラス転移点以上の温
度でアニール処理を行なうのが好ましい。また、本発明
の光伝送性繊維を製造するに６たり、第３図、第４図に
示された如くのノズルを用いて複合紡糸にて行なうと芯
／鞘／保護層の同時賦形が可能となり工業的に非常に有
利となる。

第３図はそれぞれ異なる組成からなる本発明の光伝送性
繊維製造用の複合紡糸ノズルの一例の断面図でアク、鞘
材供給口（Ａ）、芯材供給口（Ｂ）。

保護層ポリマー供給口（０）よりそれぞれのポリマーが
供給され、吐出口（Ｄ）より取出される。

第４図は複合紡糸ノズルの他の例の断面図で、鞘材供給
口（Ａ）、芯材供給口（Ｂ）よりポリマーが供給され、
芯材用ポリマーは芯材用と保護層用に分配されて複合紡
糸され、吐出口（Ｄ）よシ取出される。

本発明の光伝送性繊維は耐熱耐久性が向上してφるため
光フアイバーケーブル加工工程において、従来の光伝送
性繊維では鞘材が溶融して芯鞘界面が乱牡てしまった高
い成型温度が必要とした耐゛熱ジャケットポリマーでも
容易に何ら光伝送性繊維に損傷を与えることなく、ケー
ブル加工に使用できる等の耐熱性向上のメリットは大き
く、本発明の意義は極めて太きい。

本発明の光伝送性繊維は自動車等の移動体内の特にエン
ジンルーム等の環境条件の厳しい部体内の光コントロー
ルに非常に適している。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ ビスフェノールＡにホスゲンを反応させて屈折率（ｎｐ
沖Ｅ　１．５８、熱変形温度１３３℃のポリカーボネー
トを得て、これを芯材用ポリマーとした。

一方、メタクリル酸と光立志クロライドと２゜２．２−
トリフルオロエタノールとから製造したメタクリル酸２
．２．２−トリフルオロエテルをアゾビスイソブチロニ
トリルを触媒として少量。

ｎ−オクチルメルカプタンの存在下で重合し、屈折率１
．４１３の重合体を得て、鞘材用ポリマーとして２３０
℃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２３０℃の芯鞘複合紡糸頭に供給した。

同時に供給でれた芯と鞘の溶融ポリマーは第４図に示し
た紡糸口金（ノズル口径１．５　ｍｍφ）を用い、２３
０℃で吐出され、冷却固化の後、３　ｍ　７分の速度で
引き取った。

この時、紡糸ドラフトは２．２５で、得らｆ′した光伝
送性繊維の芯径は９７０　ｐｍ、鞘層厚ざは５μｍ１保
護層厚さは１０　ｐＢで外径が１０００μｍの同心円状
の光伝送性繊維でらった。

この光伝送性繊維の伝送損失は６９０１１１１１の波長
の元で１５００　ａｎ／ｋｍでｈ　り　、１０　ｍの長
さ・で充分に伝送場れるうｔが検知できるものであった
。

比較例１ 実施例１においてノズル口金を通常の芯鞘二層型の口金
を使用する以外は実施例１と全く同様にして芯−鞘二層
型光伝送性繊維を得た。芯材部径９８６μｍ１鞘材厚さ
７μｍであり、光伝送損失Ｆｉ１７５０　ａＢ／ｋｍで
おった。

実施例２ 実施例１および比較例１で得ら肛た２穏の光伝送繊維を
第１表に示す様な様々な条件による耐熱耐久性評価を行
なった。

伝送損失は６９０　ｎｍの波長の光で測定した。

第１表 第１表に示した如く本発明の光伝送性繊維は、１４０℃
まで加熱しても、また１３０℃で１００時閲加熱しても
伝送損失の増加は全く認めらｎなかったのに対し、比較
例１の光伝送性繊維は同じ芯材でめるにもかかわらず１
１（Ｉｃを越えると急激に伝送損失が増加した。

実施例３〜４．比較例２〜５ 実施例１の芯ポリマー及び鞘ポリマーを、第３図に示し
たノズルを用い、保睦層ポリマーとして第２表に示した
ポリマーを使用して種々の光伝送性繊維（芯径９４０　
ｐｍ、鞘厚１０　ｐｙｔ。

保護層厚２０ｐｍ）を得た０ １２５℃×１００時間の耐熱耐久テストの結果を第２表
に示す。

第　２　表 実施例５．比較例４ 実施例１において、紡糸ノズル孔径、おるいは紡糸速度
を種々変える以外は実施例１と全く同様にして光伝送性
繊維を得た。

得られた光伝送性、繊維の性能及び耐熱耐久性のテスト
結果を合せて第５表に示す。

第　５　表 本発明の範囲内の紡糸ドラフトで紡糸された実施例５〜
９は熱処理後も大きな伝送損失の増加は認められないが
、紡糸ドラフトが１００を越えている比較例４は熱処理
前も損失が若干太きいが、熱処理するとさらに伝送損失
の劣化が進んで９る。

比較例５は紡糸ドラフトが小さすぎる例で芯鞘界面の平
滑賦形がなされていない。

実施例１０ 実施例１および比較例１で得ら：ｒした光伝送性繊維を
用いてカーボンブラック入りのポリエステルエラストマ
ー全ダイ温度１９０℃、引取速度４’Ｏｍ／ｍｉｎてケ
ーブル被覆加工全実施した。

得らｎた光ケーブルの伝送損失は実施例１の光伝送性繊
維を用いたものは全く変化しなかったのに比べて比較例
１の光伝送性繊維は１７５０ａＢ／ｋｍから、ケーブル
加工後は７９００ｄ　Ｂ／　ｋｍと大幅に伝送損失が増
大していた。断面を顕微鏡で観察すると芯鞘界面に凹凸
が認めらｆした。

第１図は本発明の光伝送性繊維の断面図であり、第２図
は本発明の光伝送性繊維の光伝送性を示す模式図でめり
、第３図及ｄ第４図は本発明の光伝送性繊維を製造する
に際して用いる紡糸ノズルの一例の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ポリカーボネートで形成された芯（１）、芯の屈
   折率より０．０１以以上式い屈折率を有する実質的に透
   明なポリマーから形成された鞘（２）および熱変形温度
   が１１０℃以上のポリマーから形成された保護層（３）
   からなることを特徴とするプラスチック光伝送性繊維。 ２、　保護層（３）がポリカーボネ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伝送性繊維。 五　ポリカーボネートを芯、芯の屈折率より、０．０１
   以以上式い屈折率を有する透明なポリマーを鞘、および
   熱変形温度が１１０℃以上のポリマーを保護層用に供給
   し、複合溶融紡糸するに際し、芯成分ポリマーの紡糸ド
   ラフトが１．１〜１００の範囲となるように紡糸するこ
   とを特徴とするプラスチック光伝送性繊維の製造法。