JPS61185708A - 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り、更に詳しくは
、光ファイバコーｒ１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・ぐに関する。

〔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
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
れより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ァイ
・々素線を機能性保護層で被覆した光フアイバ心線等の
バルクファイバ、光フアイバ素線を被覆材（ノヤケット
材）で被覆し次光ファイバコード、及びバルクファイバ
やバルクファイバの集合体でるる集合ファイバとテン７
ヨンメンバー等とを組合せ次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等とじては、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ノ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、繰り返し屈曲による損失増加を招いたり、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つ
念。

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的軟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九〇、あるいは取
扱いが難しいといつ次不都合を生ずる。

〔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、耐熱性、及び繰り返し屈曲性等の機械的
特性に優れ、しかも低光伝送損失であるプラスチック光
ファイバに更に難燃乃至不燃作用を付与し７＝ｌｆラス
チツク光ファイバケーブルを提供するものである。

〔問題点を解決する友めの手段〕

即ち、上記問題点を解決する手段として見出された本発
明のプラスチック光ファイバケーブルは、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　（Ｋ４／ｃ＝ｔ”　）、断面積Ａ　Ｉ　（Ｃｎ
＠”　）の材料から成る１次被覆、曲げ弾性率ε２（Ｋ
ｑ／ｃ！ＩＫ２）、断面積Ａ２（ｃＩｎ’）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、１□Ａ１≦すＡ２を満足する有
機重合体で６１１）、且つｆｎｌ記３次被覆が自己消化
性乃至は不燃性の材料から成ることを特徴としている。

〔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友めの光ファイバケーブル
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
を構成分とするコア・クララＰ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４．２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ケー
ブルである。

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図の構成の光ファイバケーブ
ルにテン７ヨンメンパ７．７・・・を組合せ次光ファイ
バケーブルであり、テンションメン７％４７　、７・・
・は第２図の例の様に１次被覆層中に配置し友す、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７ヨンメンパの形状、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＠５図の例は、第１図の構成の光ファイバケーブルに
防湿の几めの金属被覆層を組合せ次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）によるラッピングあるいは金属めっき
等による被覆層８を設けており、ま几第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９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′を賦形し次光ファイバの
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ノアイノ４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ファイ・ＳＩ
ｏ、１０・・・を複数本束ね、テンションメンバ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か好ましい。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
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、メタクリル酸イソ〆ルニル、メタクリ
ル酸アダマンチル、メタクリル酸ペンノル、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モノマーとの共重合体、
ポリカーゴネート、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、透明容重合体、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００．０１以上小さい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
重合させ次ものなどが使用可能である。１Ｌポリカーボ
ネートやポリスチレンをコアとして用い几場合には、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。

ま之、クラッド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。

１次被覆層４，４′は、２次被覆層５による・々ルクフ
ァイバー３への歪を防上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、（〜
／需２）が、コアの曲げ弾性率８゜（Ｋ９／ｃｒｎ２）
　　に等しいか、より小さいことが望ましく、かつ １×１０　≦Ｃ１ 好ましくは ５×１０　≦６１≦２　Ｘ　１０’ より好ましくは　５×１０　≦ａよ≦５　Ｘ　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工（譚２）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、ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｑ−’　
〜ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｑ−５ｃｍ２好ましくはＩ　Ｘ　１０−
”　〜Ｉ　Ｘ　１０−’　ｃｍ”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（こよるパルクファイノＪの歪、変形等を防上する作
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−２（Ｋｇ／ｍ”　）が、ε１と同じかある
いはより大きいことが好ましく、好ましくは、 １　Ｘ　１０２≦８□≦５　Ｘ　１０’より好ましくは
、 Ｉ　Ｘ　１０”≦ａ！≦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Ａｔ（α２
）ハ、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−”　〜１　ｃｙｘ
”好まＬ＜ＶｉＩＸＩＯ−”〜ｌＸｌ０−’ｃ！ｎ”よ
り好ましくはＩ　Ｘ　１０”−”〜Ｉ　Ｘ　１０−１♂
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〔例えば高密度ポリエチレン（ａＤｐｘ）、線
形低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＫ））、ポリプロピ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＫＶＡ）、
ポリエステルエラストマー、アクリル酸エステル共重合
体樹脂〔例えばエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹
脂（ＫＫＡ））、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
、ポリカーブネート、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、 ｔ１Ａ工≦１□Ａ２ 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り、
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之り、ファイバの光伝送特性の
改良、特に例えば、１００℃以上といつ念高温部所で光
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、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、／　ＩＪエチレン（
ＨＤｐｇ）、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーブネ
ート、ポリ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次被覆層及び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
いつ九目的で、カー？ンブラック、タルク、ガラス繊維
、芳香族ポリアミド合成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。

本発明において、３次被覆層６，６′は自己消火性乃至
は不燃性の材料にて構成される。

自己消火性乃至不燃性の材料とは、米国材料試験標準Ａ
ＳＴＭＤ６３５−５６　Ｔに規定されている有機高分子
系材料である。この中には例えば、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド
、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリカーブネート、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリクロロトリフロロエチレン
、テトラフルオロエチレン／エチレンコポリマー、クロ
ロプレン、クロルスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポ
リエチレン、その地合ハロゲンポリマー、エラストマー
、などのポリマー自体が自己消火性乃至は不燃性である
ものの他に、例えば、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン
−１、ポリエステル、エラストマー、ＥＴＡ、ポリウレ
タン、エポキシ樹脂、等のポリマー、ポリエステルエラ
ストマー、ブチルゴム、スチレンブタノエンゴム、エチ
レン−プロピレンゴム等のエラストマーに難燃剤あるい
は不燃剤を加えたものが挙げられる。

使用する難燃剤及び不燃剤としては、塩素化・ぐラフイ
ン、クロレンチツク酸無水物、テトラプロモビスフェノ
ールＡ、等のハロダン系難ｆｆｉ　剤、トリスクロロホ
スフェート、トリスクロロプロピルホスフェート、燐酸
エステル等の含燐系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム等の無機物不燃剤、等が挙げられる。ポ
リマーと難燃剤及び不燃剤との組合せは、当業者にとっ
て公知となっている好適な組合せを選ぶのが好ましく、
例えば、ｐｖｃ又１−ｊＰＥには塩素化パラフィンと酸
化アンチモン、？リエステル樹脂には、テトラクロロ無
水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸等、エホキシ樹
脂には、テトラブロモビスフェノールＡ、ポリウレタン
にはノプロモグロビルホスフエート等が好ましい。

３次被覆層６，６′の曲げ弾性率”　ｓ　（ＫＩ／ｃｍ
”　）は任意に決めることができるが、その曲げ弾性率
Ｃ３が、５×１０２≦６≦２　Ｘ　１０’　　の範囲を
と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。更に好ましくはｌＸｌ０’≦ａ３≦１刈
０４更に好ましくは２Ｘ１０３≦６≦８　Ｘ　１０”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４．２次被覆層５乃至は３次被覆層６
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す、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次男法で
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４及び２次被覆層５のうちの１層乃
至４層を紡糸あるいは複合紡糸により賦形し、次いで３
次被覆層６を含め几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７ヨンメンパをファイバ中ニ配置するには
、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
を形成するには、化学めっき、真空蒸着等の常法により
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図に示し友ファイバの場合、コア径１０〜３００
０μｍ、クラッド厚み１〜３００μ。、１次被覆層厚み
３〜５００μｍ、２次被覆層厚み１００〜５０００　ｐ
ｍ程度とされる。

ま之、本発明において難燃乃至不燃作用を十分に発現さ
せるために、３次被覆層６，６′の厚みを２００　ｐｍ
以上、より好ましくは５００　ｐｍ以上、更に好ましく
ｆｉｌ　ＯＯ０μｍ以上とすることが必要であるが、な
おより望ましくは、３次被覆層の難燃性の程度から各構
成層の径乃至厚みを規定することが好ましい。

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・ギイラルリデ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りメタクリル酸メチル１００部
、ｔ−ブチルメルカプタン０．４０部、ノーｔ−ブチル
・ぐ−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℃、４ント邪真空度４　ｍｍＨｇとして揮
発部を分離し、芯成分重合体（ＰＭＭＡ）として２５０
℃に保念れ念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之（芯成分の曲
げ弾性率＝　３　Ｘ　１　ｏ’Ｖ４／ｃｍ”　）。

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パツールとから製造し念メタクリル
酸２，２，３，３．３−ペンタフルオロゾロビル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、屈折率１．４１７の鞘成分重合体（５部Ｍ）を
得之。

この鞘成分重合体を２２０℃に設定され次スクリュー溶
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ｔｏ ま念１次被覆層用重合体として、アイオノマー（＃１＝
２．５×１０２）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２
５０℃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ホリ
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、３ｍｍ／ｍｉｎの速度で
引き取り、巻とり、芯材部組７４０μｍ、鞘材部厚み５
μｍ、１次被覆層厚み２０　ｐｍのファイバを賦形した
。

次いでこのファイバ上にクロスヘッドダイケーブル加工
機により２次被覆材として６．１２ナイロン（’ｚ＝１
−８Ｘ１０’Ｋｆ／閏２、径方向厚み１．５ｍｍ）、　
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３．０ｍｍ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繰り返し屈曲性、光伝送
損失及び難燃性を下記評価方法により評価し友。

結果を第２表に示した。

〔評価方法〕

（１）　　繰り返し屈曲性 ケーブルをケーブル径の５倍の径のマンドレルに１８０
°繰り返し屈曲させ、光量保持率が５０％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り測定
し念。測定波長１’１６５０ｎｍ、　　ファイバ人射光
の開口数が０．６の光を用い念。

（３）　　難燃性 ケーブルを金あみの上に水平に置き、グロパンガスのバ
ーナー炎（炎の高さ２０　ｍｍ　）で一端を着火し、自
消するまでの時間を測定した。

実施例２〜２３、比較例１〜４ １次及び２次被覆層基材として、アイオノマー及び６−
１２ナイロンの代りに第１表及び第３表に示しｔ基材を
用いｔ以外は実施例１と同一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夫々について、繰り返し
屈曲性、光伝送損失、難燃性を実施例１と同一の評価方
法により評価し、結果を第２表及び第４表に示し友。

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、光伝送特性低下、及び機械的特性劣化の問題点等
を解決し、耐熱性、繰り返し屈曲性等の機械的特性に優
れ、しかも低光伝送損失であり、その上難燃乃至不燃作
用が付与されている。

【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置クラツド、４．４’：１次被
覆層、５．５’：２次被覆層、６．６’：３次被覆層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （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
   被覆が自己消化性乃至は不燃性の材料から成ることを特
   徴とするプラスチック光ファイバケーブル。 （２）３次被覆材の曲げ弾性率ε＿１（Ｋｇ／ｃｍ＾２
   ）が５×１０＾２〜２×１０＾４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）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）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。 （２）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。