JPS61184512A - プラスチツク光フアイバケ−ブル - 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、光ファイバ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、広い波長に亘って優れた光
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りでなく、製品も高
価であることから、プラスチックを基材とする光ファイ
・ぐが開発され、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
　）　、ポリカーゴネート（ＰＣ）及びポリスチレン（
ｐｓ　）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・クララｒ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７
アイノ々心線等のバルクファイバ、元ファイバ［［を被
覆材（シャケ、ト材）で被覆し次光ファイバコード、及
ヒハルクファイバやバルクファイバの集合体である集合
ファイバと所望によりテンシ１ンメンバー等とを組合せ
た光ファ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としては、ポリカ
ーゴネート、ポリアミド、ポ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、ファイノ々賦形の段階でコア、
クラ、ド等に心線歪が生じて、光伝送損失を増大させた
シ、繰り返し屈曲による損失増加を招いたシ、あるいは
ファイ・ぐ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−酢駿ビニ
ル共重合体等の比較的歌い樹脂を用いることも提案され
ているが、この場合、耐熱性が悪く、しかもファイバの
強度が低下し、ファイバに損傷を生じ九シ、あるいは取
扱いが難しいといった不都合を生ずる。

〔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バに付
随する構造不整の問題点、耐熱性、光伝送特性の低下及
び機械的特性劣化の問題点等を解決すべく、主としてコ
アイノ々の構成並びに７アイ・々被覆材料の選択によυ
、構造不整がなく、耐熱性、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に、更に自
動車や船舶内部等の熱湿雰囲気においても光伝送特性の
変動が少なく、水中あるいは熱水中での使用にも耐える
べく、更に防水作用をも付与したプラスチック光ファイ
バケーブル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れ九本発
明のプラスチック光ファイバは、有機重合体全基材とす
る光伝送用のバルクファイバ上に、曲げ弾性率ε、（ｋ
ｇ／ｃｒＩＬ２）、断面積Ａ１（瓜２）の材料から成る
１次被覆、曲げ弾性率ｇ　２　（ｋｇＡ７ｒＬ２）、断
面積Ａ２（ＣＩ！Ｌ）の材料から成る２次被覆及び３次
被覆を設けており、前記１次被覆及び２次被覆の材料が
、ε、Ａ１≦ε２Ａ２　”満足する有機重合体であり、
且つ前記３次被覆が防水作用を有する層で構成されてい
ることｔ％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
ケーブルの構成例を説明するための光７アイノ々の横断
面図である。

第１図は、芯材層（コア）１及び鞘材層（クラッド）２
ｔ−構成分とするコア・クラッド屋光ファイバ（光フア
イバ素線）３が、本発明に係る１次被覆層４．２次被覆
層５、及び３次被覆層６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ァイバケーブルとし
て利用することができる。

第１図の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図の構成のコアイノ々にテ／
シｌンメンパ７．７・・・を組合せた光ファイバケーブ
ルでアリ、テンシ曹ンメンパ７゜７・・・は第２図の例
の様に１次被覆層中に配置したり、あるいは第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１ンメン・々の形状、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図の構成のケーブルに防湿の穴め
の金属被覆層を組合せた光ファイバケーブルであり、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）によるう、ピングあるいは金属めっき等による被
覆層８を設けておシ、また第５図の例では３次被覆層６
の外周面に沿って金属管等による被覆層９ｔ−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、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′及び３次被覆層
６′で被覆して一体化した光ファイバケーブルである。

第７図の例は、第１図の例と同一構成の光コアイノ４１
０．１０・・・を複数本束ね、テンシ冒ンメンパ１１等
と組合せて構成される光ファ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、非晶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重重量板上がメタクリル
酸メチル、３０重量係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まモノマーとしては、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
ケられる。）、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリ
ル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸イソゲルニル、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
散フェニル、メタクリル酸す７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モノマーとの共重合体、
ポリカーゼネート、ポリスチレン、スチレン−メタクリ
ル酸エステル系共重合体、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り、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１０基材の屈折
率よｊ９０．０１以上小さ騒屈折率を有する実質的に透
明な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に特だ制限は
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７．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
ーブ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、クララｒの他の具体例としては、例えば特公昭４
３−８９７８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ＩＪ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、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６るいはフルキルアルコールドカラなるエステル類
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
イバー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ε、（ゆ偽
２）がコアの曲げ弾性率ε。噛２）に等しいか、よシ小
さいことが望ましく、かつ１×１０　≦ε１ 好ましくは ５×１０　≦６１≦２×１０ よシ好ましくは ５×１０≦ε、≦５×１０ の有機重合体を選択使用できる。又この１次被覆層の断
面積Ａ、（ｃＩＩＬ２）はファイバコア径によって異な
−す るが例えばコア径が７５０μｍの場合、１×１０〜１×
１０　ｃｒｒＬ、好ましくは１×１０〜１×１０　ｃＩ
ｒＬ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・々の歪、変形等を防止する作用
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ε２（ｋｇＡ−ＩＩＬ２）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、 １×１０　≦ε２≦５×１０ よシ好ましくは １×１０　≦６２≦３×１０ 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Ａ２（ｃＩＩＬ）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、１×１０〜１
α、好ましくはｌＸｌ０　〜１×１０　ｃｒＩＬ、よシ
好ましくは１×１０〜１ｘｌＯｃｍ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、ポリ
エチレン、ポリプロピレンエチレン−酢醸ビニル共重合
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、ポリアミド、ポリエステル
１．ポリカーゴネート、ポリ−４−メチルペンテン−１
、ポリフッ化ビニリデン、ポ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、 ８１Ａ、≦ε２Ａ２ 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及び第２次被覆層
５の基材を選定するにあたシ、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
ァイノ々を使用するときの光伝送損失を抑制するため、
熱収縮率の低い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ｉｏｏ℃で１０係以下、好ましく
は１１５℃で１０１以下、さらに好ましくは１２５℃で
１０係以下である。

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、ポリカーゴネート、ポリ４−メチ
ルペンテン−１、Ｉリッツ化ビニリゾｙ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
いものを選定するのが好ましいが、場合によっては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
いった目的でカーデンブラック、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ｈは有
機物のフィラーを充填することも可能である。

本発明に係る３次被覆層６，６′に防水作用を付与する
ための基材としては、例えば水架橋ポリエチレン（／リ
エチレン鎖にグラフトしたシラノールが水等と反応して
縮合によ、ｂ−ｓｔ−ｏ−ｓｔ−結合を生成して架橋す
るタイプのものが一般的であり、例えば市販のものとし
ては三菱油化■興、商品名リンクロン、同すンクロンー
Ｘ等）、水架橋ポリプロピレン、ポリプロピレン、高密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線型低密度ポリ
エチレン、エチレン／プロピレン共重合体、ポリ４−メ
チルペンテン−１等のポリオレフィン、テトラフルオロ
エチレン／エチレン共重合体、フッ化ビニリデン、テフ
ロン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系ポ
リマーなどが好適であり、あるいは前記例示した材料か
ら成る２次被覆層５゜５′を２層に別けて設けこのうち
外側の層を３次被覆層とすることによシ、厚みを稼ぐ効
果によシ３次被覆層に防水作用を付与することもできる
。

３次被覆層６，６′の曲げ弾性率ε（ｋｙ／ｍ２）は任
意に決めることができるが、５　Ｘ　１０≦ε３≦２　
Ｘ　１０部ｋｇＡＭＬ２とすることが、ケーブルの柔軟
性すなわち取扱い性の見地から好ましい。ε３の更に好
適な範囲はＩ　Ｘ　１０’≦ｅ３≦Ｉ　Ｘ　１０’　ｋ
ｇ／ａｍ２、特に２×１０　≦６３≦８×１０　である
。

本発明のプラスチック光７アイノ９ケーブルを製造する
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Ｏ その１つの方法は、所謂複合紡糸方式による方法であり
、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念方法であり、例えば第１図の
光ファイバの場合、コアｌ、クラ、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ｂは複合紡糸によシ
賦形し、次いで２次・被覆層５を含めた残シの構成層を
押出、コーティング等の被覆加工により屓次賦形する方
法である。尚、テンシ璽ンメンパをファイバ中に配置す
るには、常法によシ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
っき層を形成するには、化学めっき、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ケーブルの各構成層の
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
〜３０００μｍ、クラ、ド厚み１〜３００　ｔｔｍ、　
１次被覆層厚み３〜５００　μｍ　。

２次被覆層厚み１００〜５０００３部穆度とされる。

また、３次被覆層の厚みは、基材の種類、所望する防水
作用の糧度によ）、例えば１０μｍ〜１０ｆｉの範囲、
好ましくは５０都〜１０ｍの範囲で適宜選択されるが、
防水作用を十分発現させるために０、３　ｔａ以上とす
るのが好ましい。特にコア及びクラッドを合せ九バルク
ファイバの径が２５０〜１０００μｍの場合、ファイバ
の外径１１０００〜５０００μｍ程度とするのが好まし
い。

以下だ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 スパイラルＩＪ　＆ン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸
スクリユ一ベント屋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）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
ルパーオキサイド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ペンド部２６０℃、
押出部２５０℃、ベント部真空度４　ｍＨｇとして揮発
部を分離し、芯成分重合体として２５０℃に保之れたギ
ヤポンプ部を経て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　ＩＫｇ／ＩｒＬ）。

一方、メタクリル酸クロライドと２．２．３，３．３−
ペンタフルオロデロノ臂ノールとから農造したメタクリ
ルＭｌ　２．２，３．３．３−−ｅフタフルオロプロビ
ル１００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＄１．４１７の鞘成分重合体を得
た。この鞘成分重合体ｔ−２２０℃に設定されたスクリ
為−溶融押出機でギヤポンプを経て２５０℃の複合紡糸
へ、ドに供給した。

ま之１次被覆層用重合体として、アイオノマー（ｔ、＝
２−５　Ｘ　１０　ｋｇｋｔ）を溶融混練したＩリマー
を２５０℃に設定され九スクリエ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、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３ｔｍφ）を用い、２５０
℃で吐出され、冷却固化の後、３驕／ｍ　ｉ　ｎの速度
で引き取シ、巻とり、芯材部径７４０網、鞘材部厚み５
μｍ、１次被覆層厚み２０μｍのファイバを賦形した。

次いでこのファイバ上にクロスへ、ドダイケーブル加工
機によシ２次被覆材として６−１２ナイａｙ　（ｇ２＝
１．８　ｘ　１０’に９／ｃｙｒ＊２、径１．５ｍ）３
次被覆材として四弗化エチレン／フッ化ビニリデン共重
合体を被覆し、外径３．０ｆｉの光ファイバケーブルを
得た。

かくして得られた光ファイバの曲げ強度、光伝送損失及
び防水性を下記評価方法によシ評価した。

結果を第２表に示した。

〔評価方法〕

（１）繰シ返し屈曲性 ケーブルをケーブル径の５倍の径のマンドレルに１８０
０繰シ返し屈曲させ、光量保持率が５０係になる屈曲回
数を読み取った。

（２）光伝送損失 特開昭５８−７６０２号公報に示された方法によシ測定
した。測定波長は７７０　ｍｍ、ファイバ入射光の開口
数が０．６の光を用いた。

（３）防水性 ケーブルｔ−１００℃潜水中に１．０時間に浸漬し、７
７０ｎｍ波長の損失増加を測定した。

実施例２〜２３．比較例１〜６ 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表及び第３表に示した基材を
用いた以外は実施例１と同一の光ファイバを得た◎ かくして得られた光ファイバの夫々について、繰シ返し
屈曲性、光伝送損失を実施例１と同一の評価方法によシ
評価し、結果を第２表及び第４表に示した。

第４表 〔発明の効果〕 本発明のプラスチック光ファイバケーブルによれば、プ
ラスチック光ファイバに付随する構造不整の問題点、耐
熱性、光伝送特性の低下及び機械的特性劣化の問題点が
解決され、しかも低光伝送損失であると共に、水中ある
いは熱水中での使用にも耐えるべく、更に防水作用を有
するものであるため、特に自動車や船舶内部等の熱湿雰
囲気下においても優れた特性を発揮し得る。

【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
ケーブル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、ド、４，４
′・・・１次被覆層、５，５′・・・２次被覆層、６，
６′・・・３次被覆層。

Claims (5)

【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、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次被覆及び３次被覆を設けており、
   前記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り、且つ前記３次
   被覆が防水作用を有する層で構成されていることを特徴
   とするプラスチック光ファイバケーブル。
2. （２）３次被覆が、曲げ弾性率ε＿３（ｋｇ／ｃｍ＿２
   ）の防水作用を有する有機重合体で構成されており、前
   記ε＿３が５×１０＾２〜２×１０＾４ｋｇ／ｃｍ＾２
   の範囲の値をと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ケーブル。
3. （３）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）項又は第（２）項記
   載のプラスチック光ファイバケーブル。
4. （４）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ケーブル。
5. （５）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（４）項の
   うちの１に記載のプラスチック光ファイバケーブル。