JPS61170710A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック光ファイバに係シ、更に詳しくは
、光フアイバコード、光ファイ・ぐケーブルなどに用い
ることのできるプラスチック光ファイバに関する。

〔従来の技術〕

従来、光ファイバとしては、広い波長に亘つ・て優れた
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が弱いばかシでなく、製品も
、高価であることから、プラスチ、りを基材とする光フ
ァイバが開発され、実用化されている。

このプラスチック光ファイバは、屈折率が大きく、かつ
光の透過性が良好なポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ
　）、ポリカーゲネー）（ＰＣ）及びポリスチレン（ｐ
ｓ　）等の重合体を基材とする芯材層（コア）と、これ
よシも屈折率が小さくかつ透明な含フツ素ポリマー等の
重合体を基材とする鞘材層（クラッド）とを基本構成単
位としている。これらコア・クラッド型の光ファイバ（
光フアイバ素線）の製品形態としては、この光フアイバ
素線や光フアイバ素線を機能性保護層で被覆した光フア
イバ心線等の／？ルクファイバ、光フアイバ素線を被覆
材（ジャケット材）で被覆した光フアイバコート、及ヒ
ハルクファイハヤハルクファイハノ集合体である集合フ
ァイバとテンションメンバー等とを組合せた光フアイバ
ケーブルなどがある。

従来前記光フアイバ心線の保護層基材乃至光フアイバコ
ードの被覆材としては、Ｉリカー？ネート、ポリアミド
、Ｉリアセタール等の耐熱性を有し且つ高強度であるエ
ンジニアリングプラスチックを用いることが提案されて
いるが、これらの耐熱性基材を用いて被覆を行なうと、
ファイバ賦形の段階でコア、クラッド等に心線歪が生じ
て、光伝送損失を増大させたり、繰シ返し屈折による損
失増加を招いたシ、あるいはファイバ同志の接続に不都
合を生じるという欠点があった。

また、これとは逆に、被覆材としてエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体等の比較約款い樹脂を用いることも提案され
ているが、この場合、ファイバの強度が低下し、ファイ
バに損傷を生じたシ、あるいは取扱いが難しいといりた
不都合を生ずる。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は、前述した従来のプラスチック光ファイノ々に
付随する構造不整の問題点、及び機械的特性劣化の問題
点等を解決すべく、主としてファイバの構成並びにファ
イバ被覆材料の選択により、構造不整がなく、繰り返し
屈曲動作に対する耐性、機械的特性に優れ、しかも低光
伝送損失であるプラスチック光ファイバを提供するもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、上記問題点を解決する手段として見出さ　　Ｉれ
た本発明のプラスチック光７アイパは、有機重合体を基
材とする光伝送用のバルクファイバ上に、曲げ弾性率ｔ
　１　（Ｉｗ／ｙｎ２）　、断面積Ａｔ（α２）の材料
から成る１次被覆及び曲げ弾性率ε言１−２）、断面積
Ａ　１　（ｍ２）の材料から成る２次被覆を設けており
、けれら１次被覆及び２次被覆の材料が、ε□Ａ１≦’
ＩＡＩを満足する有機重合体であることを特徴とするも
のである。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて、本発明の詳細な説明する。

第１図乃至第７図は、本発明のプラスチック光ファイバ
の構成例を説明するための光ファイ・量の横断面図であ
る。

第１図は、芯材層（コア）ｌ及び鞘材層（クラ、ド）２
を構成分とするコア・クラッド型光ファイバ（光フアイ
バ素線）３が、本発明に係る１次被覆層４及び２次被覆
層５で被覆されて成る光ファイバであり、この様な構成
でそのまま光フアイバ心線あるいは光フアイバコードと
して利用することができる。

第１図と例と同一の要素を同一の符号で表わすと、第２
図及び第３図の例は、第１図の構成のファイバにテンシ
ョンメンバ６．６・・・を組合せた光ファイバであシ、
テンションメンバ６．６・・・ハ第２図の例の様に１次
被覆層中に配置したシ、するいは第３図の例の様に１次
被覆層の外周面に近接させて配置させるなどしてテンシ
ョンメンバの形状、配置場所、数等を適宜任意に選択し
て配置される。

第１図と同一の要素を同一の符号で表わすと、第４図及
び第５図の例は、第１図の構成のファイバに防湿のため
の金属被覆層を組合せた光ファイバであシ、第４図の例
では、１次被覆層４の外周面に沿って金属薄板（箔）に
よるラッピングあるいは金属めりき等による被覆層７’
ｔ−設けており、また第５図の例では２次被覆層５の外
周面に沿って金属管等による被覆層８を設けている。金
属被覆に用いる金属としては、アルミニウム、ステンレ
ス、銅、鉛等が挙げられる。

第６図の例は、軸芯を合せてコア１′、クラッド２′及
び本発明に係る１次被覆層４′を賦形した光ファイバの
複数本を本発明に係る２次被覆層５′で被覆して一体化
した光ファイバであり、光ファイ・ぐコード等として使
用される。

第７図の例は、第１図の例と同一構成の光ファイバ９，
９・・・を複数本束ね、テンションメンバ１０等と組合
せて構成される光フアイバケーブルを例示したものであ
る。

コア１．１′の基材としては、非品性の透明重合体が好
適であり、例えばメタクリル酸メチルの単独重合体又は
共重合体（出発モノマーの７０重量−以上がメタクリル
酸メチル、３０重量−以下がメタクリル酸メチルと共重
合可能なモノマーであることが好ましい。メタクリル酸
メチルと共重合可能なモノマーとしては、例えばアクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル等のビニルモノマーが挙
げられる。）、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリ
ル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸イソ？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
ステルとこれらと共重合可能な七ツマ−との共重合体、
ボリカーデネート、ポリスチレン、スチレン−メタクリ
ル酸エステル系共１１（合体、あるいはこれらポリマー
の水素原子の全部あるいは一部が重水素原子で置換され
た重水素化重合体等が使用可能であシ、もちろん、その
他の透明重合体、透明窓重合体、透明ブレンド物も使用
可能である。

クラッド２．２′の基材としては、コア１の基材の屈折
率より０．０１以上小さい屈折率を有する実質的に透明
々重合体が使用されるが、通常はコアとの屈折率の差が
０．０１〜０．１５の範囲にあるものから選択するのが
よい。クラッドを構成する重　　　。

合体の種類Ｋ特に制限はなく、従来公知のものでよいが
、例えば、メタクリル酸メチルの単独重合体又は共重合
体をコアとした場合には、特公昭４３−８９７８号、特
公昭５６−８３２１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。

また、ポリカーゲネートやポリスチレンをコアとして用
いた場合には、例えばポリメチルメタクリレートがクラ
ッドとして使用できる。また、クラッドの他の具体例と
しては、例えば特公昭４３−８９７８号あるいは特公昭
５３−４２２６０号に記載されている様なフッ化ビニリ
デン系重合体を挙げることができ、その他フッ化ビニリ
デン−へキサフルオロプロピレン系共重合体、前記ポリ
メチルメタクリレート以外のメタクリル酸エステル系重
合体、メチルペンテン系重合体もクラッドとして使用す
ることができる。

更にα−フルオロアクリル酸とフッ素化アルキルアルコ
ールあるいはアルキルアルコールとからなるエステル類
を重合あるいは共重合させたものも使用できる。

１次被覆層４．４′は、２次被覆層５によるバルクファ
イバ３への歪を防止する緩衝作用を有するものであり、
本発明においては、基材として曲げ弾性率εｓ　（ｋｐ
／ｚ２）がコアの曲げ弾性率ε。（嬌偏２）に等しいか
、よシ小さいことが望ましく、かつ１０≦６１ 好ましくは ５×１０≦１□≦２Ｘ１０’ より好ましくは ５×ｌＯ≦８１≦５Ｘ１０３ の有機重合体を選択使用できる。又との１次被覆層の断
面°積Ａ　Ｉ　（３２）はファイバコア径によって異な
るが、例えばコア径が７５０μｍの場合、Ｉ　Ｘ　１０
−’〜Ｉ　Ｘ　１１０−５Ｃ！％好ましくはＩ　Ｘｌ０
−２〜１　ｘｘｏ−’Ｉ：Ｗｔ２が適している。

２次被覆層５．５′は、光ファイバの強度を保持し、外
力によるバルクファイバの歪、変形等を防止する作用を
有するものであシ、本発明においては、基材として曲げ
弾性率ａ、（ｌｖ’−２）が、ε□と同じかあるいはよ
シ大きいことが好ましく、好ましくは、 ｌＸｌ０　≦ｔ、　≦５Ｘ１０’ よシ好ましくは １×１０≦ｅ、≦３　Ｘ　１０’ の有機重合体を選択使用できる。又この２次被覆層の断
面積Ａ　！　（ｍ２）は、ファイバコア径によって異な
るが、例えばコア径が７５０μｍの場合、ｌＸｌ０−５
〜１ｍ’好マシくはＩ　Ｘ　１０−’　〜Ｉ　Ｘ　１０
−’　ｃｍ２ヨシ好ましくはｌＸｌ０”−２〜Ｉ　Ｘ　
１０−’　ｃｍ２が適している。

これら１次及び２次被覆層に使用できる有機重合体とし
ては、例えばウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ｙｆ！’
）エチレン、ポリグロピレンエチレンー酢酸ビニル共重
合体樹脂、ポリエステルエラストマー、アクリルエステ
ル共重合体樹脂、アイオノマーナイロンエラストマー等
の弾性に富む合成樹脂の他Ｉリアミド、ポリエステル、
ポリカー？ネート、プリー４−メチル（ンテン−１、ポ
リフッ化ビニリデン、プリアセタール等を組み合せるこ
とができる。

本発明の最も重要な点は、上記１次被覆及び２次被覆の
材料が、 ８、Ａ１≦ξＩ　Ａｍ の関係を満足しなければならないことである。この関係
を満足しないと、第１次被覆層の緩衝作用が薄くなシ本
発明の目的を達しえないものとなる。

更に本発明においては１次被覆層４及び２次被覆層５の
基材を選定するにあたり、ファイバの光伝送特性の改良
、特に例えば１００℃以上といった高温部所で光ファイ
バを使用するときの光伝送損失を抑制するため熱収縮率
の低すものを選定することが望ましい。この熱収縮率の
目安としては１００℃で１０−以下、好ましくは１１５
℃で１０％以下、さらに好ましくは１２５℃で１０−以
下である。

この様な熱収縮率を満足する有機重合体は前記例示した
有機重合体のなかから、適宜選択することができる。例
えばシリコーン樹脂、高密度ポリエチレン、ポリアミド
、ポリエステル、ポリカー？ネート、Ｉす４−メチルペ
ンテン−１、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素ポリマー
、ポリアセタール等のなかから選択することができる。

この場合、１次被覆層、２次被覆層が共に熱収縮率が低
Ｉｎ′（７）ｅ！定ｆ６＋７）−ｉ＝好ｔＬ、？ｄｆ・
１８３１°１１は、１次被覆層あるいは２次被覆層のど
ちらか一つに熱収縮率の低い有機重合体を使用しても、
その効果は充分に発揮される。

更に、１次被覆層４，４′あるいは２次被覆層５゜５′
には遮光、ファイバ強度向上、ファイバ熱収縮の抑制と
いった目的でカーゼンブラック、メルク、ガラス繊維、
芳香族／　ＩＪ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光ファイバを製造する方法として
は、バルクファイバ及び被覆層の賦形方法からみて、次
の２つの方法が代表的である。

その１つの方法は、所謂複合紡糸方式による方法でアシ
、例えば第１図の光ファイバの場合、コア１、クラッド
２．１次被覆層乃至は２次被覆層のそれぞれの基材であ
る重合体を溶融状態で特殊ノズルによって配合して吐出
する方法であり、もう１つの方法は、紡糸あるいは複合
紡糸と被覆加工を組合せた方法であり、例えば第１図の
光ファイバの場合、コア１１クラツド２及び１次被覆層
４のうちの１層乃至３層を紡糸あるいは複合紡糸によシ
賦形し、次いで２次被覆層５を含めた残りの構成層を押
出、コーティング等の被覆加工により順次賦形する方法
である。尚、テンションメンノぐをファイバ中に配置す
るには、常法により紡糸あるいは被覆加工の際に介在さ
せて層形成を行う方法が一般的に用いられ、また金属め
っき層を形成するＫは、化学めりき、真空蒸着等の常法
によシ樹脂表面上に所望厚みの金属めっき層を形成する
ことができる。

本発明のプラスチック光ファイバの各構成層の径乃至厚
みは使用目的に応じて適宜法めることができるが、例え
ば第１図に示したファイバの場合、コア径１０〜３００
０　Ａｍ　ｓ　クラッド厚み１〜３００μｍ、１次被覆
層厚み３〜５００μｍ、２次被覆層厚み１００〜５００
０μｍ程度とされる。特にコア及びクラッドを合せたバ
ルクファイバの径が２５０〜１５００μｍの場合、ファ
イバの外径を５００〜３０００μｍ程度とするのが好ま
しい。

以下に具体的実施例を挙げるが、本発明の実施の態様は
これらに限定されない。

実施例１ スル４イラルリゲン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸ス
クリユ一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０．４０部、ジ−ｔ−ブチル
・ｆ−オキサイド０．０００１７部からなる単量体混合
物を重合温度１５５℃、平均滞留時間４．０時間で反応
させ、次いでペント押出機の温度をベンド部２６０℃、
押出部２５０℃、ベント部真空度４　ｍｍＨｇ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
ギャポング部を経て２５０℃の芯−鞘−１次被覆層３成
分複合紡糸ヘッドに供給した（芯成分の曲げ弾性率＝３
　Ｘ　１０　’　ｋｇ／ａｎ２）。

一方、メタクリル酸クロライドと２．２．３，３．３−
ペンタフルオログロａ４ノールとから製造したメタクリ
ル酸２，２，３，３．３−ペンタフルオロプロビル１０
０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−オクチルメルカグタンの存在下
で重合し、屈折率１゜４１７の鞘成分重合体（５ＦＭ）
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。

また１次被覆層用重合体として、アイオノマー（ε１　
＝　２．５　Ｘ　１０３に９／ａｍ２）を溶融混練した
プリマーを２５０℃に設定されたスクリュー溶融押出機
でギヤＩングを経て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、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３ｍｍφ）を用い、２５０
℃で吐出され、冷却固化の後、３　ｍｍ／ｍｉｎの速度
で引き取シ、巻とり、芯材部径７４０μｍ１鞘材部厚み
８μｍ、　１次被覆層厚み２０μｍの７アイΔを賦形し
た。

次いでこのファイバ上にクロスへッドダイケープル加工
機によシ２次被覆材として６．１２ナイロン（ε１　＝
　１．８　Ｘ　１０’　ｋｇ／ｃＷ１２）を被覆し、外
径１．５ｍｍの光ファイバを得た。

かくして得られた光７・イパの心線歪・曲げ強　　　　
１度及び光伝送損失を下記評価方法によシ評価した。

結果を第１表に示した。

〔評価方法〕

（１）繰シ返し屈曲性： ファイバをファイバ径のマンドレルに１８０部曲させ、
光量保持率が５０％になる屈曲回数を読み取りた。

（２）光伝送損失： 特開昭５８−７６０２号公報に示された方法、測定波長
は６５０℃ｍである。ファイバ入射光には開口数が０．
６の光を用いた。

実施例２〜１９、比較例１〜３ １次及び２次被覆層基材として、アイオノマー及び６．
１２ナイロンの代シに第１表に示した基材を用いた以外
は実施例１と同一の光ファイノ々を得たＯ かくして得られた光ファイバの夫々について、繰り返し
屈曲性及び光伝送損失を実施例１と同一の評価方法によ
り評価し、結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチ、り光ファイバによれば、従来のプラ
スチック光フ゛アイパに付随する構造不整の問題点、及
び機械的特性劣化の問題点等が解決され、構造不整がな
く、繰り返し屈折動作に対する耐性、機械的特性に優れ
、しかも低光伝送損失の光伝送用プラスチック光ファイ
バとなる◎

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は；本発明のプラスチック光ファイバ
の構成例を説明するための光ファイバの横断面図である
。 １．１′・・・コア、２．２′・・・クラッド、４，４
′・・・１次被覆層、５，５′・・・２次被覆層。 代理人　弁理士　山　下　積　平 第３図　　　第４図 第５図　　　第６図 第７＠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機重合体を基材とする光伝送用のバルクファイ
   バ上に、曲げ弾性率ε＿１（ｋｇ／ｃｍ＾２）、断面積
   Ａ＿１（ｃｍ＾２）の材料から成る１次被覆及び曲げ弾
   性率ε＿２（ｋｇ／ｃｍ＾２）、断面積Ａ＿２（ｃｍ＾
   ２）の材料から成る２次被覆を設けており、これら１次
   被覆及び２次被覆の材料が、ε＿１Ａ＿１≦ε＿２Ａ＿
   ２を満足する有機重合体であることを特徴とするプラス
   チック光ファイバ。
2. （２）２次被覆材の熱収縮率が１００℃において１０％
   以下である特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチッ
   ク光ファイバ。
3. （３）１次被覆材の熱収縮率が１００℃において１０％
   以下である特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
   載のプラスチック光ファイバ。
4. （４）バルクファイバが、曲げ弾性率ε＿０（ｋｇ／ｃ
   ｍ＾２）の芯材層を構成分とし、ε＿１及びε＿２が、
   ε＿１≦ε＿２ １×１０＾２≦ε＿１≦ε＿０ １×１０＾２≦ε＿２≦５×１０＾４ を満足する特許請求の範囲第（１）項乃至第（３）項の
   うちの１に記載のプラスチック光ファイバ。