JPS61196211A - 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〕 本発明はグラスチック光ファイバに係り、更に詳しくは
、光フアイバコード、光フア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、光伝送性繊維としては、広い波長にわ九り【すぐ
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高
価であることから、グラスチックを基材とする光伝送性
繊維矛；開発されている。プラスチック系光伝送性繊維
は屈折率が大きく、かつ光の透過性が良好な重合体を芯
材とし、これよりも屈折率が小さくかつ透明な重合体を
鞘材として芯−鞘構造を有する繊維を裏造するととｋ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、ぼりメタクリル
酸メチル、Ｉリカーデネート、あるいはＩ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、耐候性等に優れ
、高性能プラスチック系光伝送性繊維の芯材として工業
的規模で用いられている。しかし、ポリメタクリル酸メ
チルはガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃であり、耐熱
性の面で用途が限られるものとなっていた。

さらに、Ｉリカー−ネートを芯材としたグラスチック系
光伝送性繊維も種々提案されているが、ポリカー−ネー
トの熱伝送損失がきいとと、また耐熱性に優れた鞘材が
開発されていないため実用化には至りていな−。

このため、例えば特開昭５８−１８６０８号等において
は、鞘材の周囲に更に保護層等を設けた３層以上の構造
として耐熱性を高めることが提案されている。

しかるに、この様な構造上の改良にも拘らず、従来のプ
ラスチック系光伝送性繊維に共通の欠点として、熱収縮
の量が大きいことが挙げられ、この点についての改良が
十分になされていないのが現状である。このため、例え
ば自動車や船舶のエンジンルーム内といった高温部所に
設置する光通信手段や光センサ一手段として使用すると
、熱収縮による光伝送特性の低下が著しく、利用の面で
制約を受けるという欠点があった。

また、更にこの様な耐熱性や高温における光伝送特性の
改良と併せて、プラスチック光ファイバの弱点である易
燃性をも克服して、熱や火に対する抵抗力を高めて、光
伝送に対する信頼性を一層高めることが重要な技術的課
題となっている。

〔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
随する耐熱性、高温下における光伝送損失の増大、並び
に易燃性等の問題点を解決すべくなされたものである。

〔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た本発
明のプラスチック光ファイバは、芯材層、鞘材層及び１
次被覆から成り、１２０℃で２４時間乾熱処理したとき
の収縮率が５チ以下であるバルクファイＩ４上に、自己
消化性乃至は不燃性の材料から成る２次被覆を設けてい
ることを特徴とじて−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／４の横断面図であ
る。

第１図は、芯材層（コア）１、鞘材層（クラッド）２及
び１次被覆層（保護層）３を構成分とするバルク７アイ
ノ４（光フアイバ心線）４が、本発明に係る２次被覆層
５で被覆されてな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、光フアイバコード、あるいは
光フア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図の構成のファイバにテンシ
、ンメンパ６，６・・・を組合せた光ファイバであり、
テンシ、ンメンパ６，６・・・ハ第２図の例の様に１次
被覆層中に配置しえり、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
ョンメン／４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図と同一の要素ケ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り、第４図の例
では、１次被覆層３の外周面に涜りて金属薄板（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７を
設けており、ま九第５図の例では２次被覆層５の外周面
に沿りて金属管等による被覆層８を設け【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１次被覆層３′から成る・４ルクフアイ・４４′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・々であり、光、ファ
イバ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・々１０等と組
合せて構成される光フチイノ４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、例えばメタクリル液メチルの単独重合体又は
共重合体（出発モノマーの７０重貴慢以上がメタクリ／
ｌ／醗メチル、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、アクリル酸メ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、メタクリル酸インデルニル、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
醒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、ポリカーブネート、Ｉリスチレン、スチレン−メタ
クリル醗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
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機外メタク
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、ブリカー
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。

ま九、クラ、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７ツ化ビニリデン−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
外のメタクリル醗エステル系重合体、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３，３′の基材としては、透明乃至不透明の
有機重合体が用いられるが、本発明の目的から、耐収縮
性に優れたものが良く、このため、／　ＩＪカー？ネー
ト、４す４−メチルペンテン−１、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、Ｉ
リテトラメチレンテレフタレート、ＡＢ８樹脂、ポリア
セタール、ポリブテン、ポリスルホン、ポリアミド等の
有機重合体が好ましい。

本発明の特徴の１つは、使用する・櫂ルクファイノ４４
９４’が　、 （ｉ）　１２０℃、２４時間の乾熱処理において、収縮
率が５係以下（より好ましくは収縮率が３嗟以下、更に
は収縮率が１憾以下であることが望ましい。） という熱収縮特性を有していることにある。

ここで、１２０℃、２４時間の乾熱処理とは、実質的に
水分を含まない雰囲気（雰囲気を構成する気体の種類及
び気圧に特に制限はないが、通常は、空気中、大気中）
下に被処理物である・ぐルクファイバをおき、適宜の加
熱手段を用−て１２０℃、２４時間の熱処理を行なうこ
とを意味する。

また、ここで、収縮率とは、バルクファイバの繊維方向
において、熱処理前の単位長あたりの熱処理による収縮
量を百分率によって表わしたものである。

バルクファイバの更に好ましい熱収縮特性は、以下の（
１１）〜（１■）によって表わされる。ここで（１１）
から（ｉＶ）　Ｋ向けて順次、より好ましい熱収縮特性
を表わしている。

Ｇｉ）９０℃、相対湿度９５％の条件で２４時間の湿熱
処理において、収縮率５チ以下（より好ましくは収縮率
３チ以下、更には収縮率１畳以下であることが望ましい
。） ＧｉＤ１３ｏ℃で２４時間の乾熱処理において収縮率が
５４以下（より好ましくは収縮率が３多以下、更には収
縮率が１ｔｓ以下であることが望ましい。） ４Ｊ１００℃の沸水中で２４時間の湿熱処理において、
収縮率５１以下（より好ましくは収縮率３憾以下、更に
は収縮率ＩＳ以下であることが望まし−０） 本発明において、２次被覆層５．５′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
８ＴＭＤ６３５−５６Ｔに規格化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（ｐ
ｖｃ　）　、　／り塩化ビニリデン、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
？ネート、ポリテトラフルオロエチレンｓ　Ｉ　リクロ
ロ）　Ｉ７７０μエチレン、テトラフルオロエチレン／
エチレンコＩリマ−、クロロプレン、クロルスルフォン
化４リエチレン、塩素化４リエチレン、その他含ハｕｐ
ンポリ１−、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１例えばポリアセ
タール、ＡＢ８樹脂、Ｉリエチレン（ｐｍ）、ポリプロ
ピレン、ポリ４−メチルインテン−１、ポリエステルエ
ラストマー、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ
）、／リウレタン、エポキシ樹脂、勢のポリマー、ポリ
エステルエラストマー、ブチルジム、スチレンツタジエ
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／臂うフイ
ン、クロレンチツク酸無水物、テトラブロモビスフェノ
ールＡ１等のハロダン系難燃剤、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−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ＩＪ−
ｙ−と難燃剤及び不燃剤との組合せは、当業者にとりて
公知となり【いる好適表組合せを選ぶのが好ましく、例
えは、ｐｖｃ又はＰＩＫは塩素化／母うフインと酸化ア
ンチモン、プ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、エポキシ樹脂に
は、テトラゾロモピスフェノール人。

ポリウレタンにはジブロモプロピルホスフェート等が好
ましい。

更に、１次被覆層３．３′及び／又は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Ｉンブラ、り、タルク、ガラス
繊維、芳香族Ｉリアミド繊維、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。

本発明のグラスチ、り光ファイバを製造する方法として
は、・々ルクファイバ及び被覆層の賦形方法からみ１９
次の２つの方法が枚葉的である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７
アイパの場合、コア１、クラ、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
せ六方法であり１例えば第１図の光ファイバの場合、コ
ア１、クラッド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り賦形し、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・櫂を７アイパ中に配置するには、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、まえ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かできる。

本発明のグラスチック系光伝送性繊維の特徴の１つであ
る前記（１）の熱収縮特性ないしは前記（１１）〜（ｉ
ｖ）の熱収縮特性を得るための１つの方法として、複合
紡糸方式において、溶融押出を高温で行なう方法が極め
て有効である。この溶融押出温度は、芯材層を構成する
重合体の種類によって異なるが、例えば芯材層成分がメ
タクリル駿メチルの単独重合体の場合、従来２２０〜２
４０℃で溶融押出を行なりていたのを、２４０〜２７０
℃まで高めるのが好ましい。また、ポ、リカー？ネート
及び／　１７スチレンの場合、溶融押出温度をそれぞれ
２５０〜２９０℃及び２４０〜２７０℃まで高めるのが
好ましい。かかる高温の溶融押出を行なうことＫより、
熱収縮特性が改良されるばかりでなく、光伝送性繊維を
クープル化する際に、２００℃近い熱履歴を受ることが
可能となるため、より高い耐熱性を有する被覆材を選択
使用することができ、被覆材の選定幅が広くな石という
別異の効果も奏される。

本発明のグラスチ、り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図に示したファイノ（の場合、コア径１０〜３０
００μｍ、クラッド厚み１〜３００翔、１次被覆層厚み
３〜５００μｍ、２次被覆層厚み１００〜５０００μｍ
程度とされるＯまた、本発明において自己消化乃至不燃
作用を十分に発現させるために、２次被覆層５，５′の
厚みを２００翔以上、より好ましくは５００μｍ以上、
更に好ましくは１０００．ｍ以上とすることが必要であ
るが、なおより望ましくは、２次被覆層の自己消化性乃
至不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て、本発明を更に詳しく説明
する。

実施例１ ス／４イラルリ？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醗メチ／Ｌ／１０
０部、ｔ−ブチルメルカプタン０．４０部、ジーｔ−ブ
チル／臂−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ト部２６
０℃、押出部２５０℃、ペント部真空度４＋ｓ＋Ｈｇと
して揮発部を分離し、芯成分重合体（ＰＭＭＡ　）とし
て２５０℃に保たれたギヤＩング部を経て２５０℃の芯
−鞘一保護層３成分複合紡糸へ、ドに供給した。

一方、メタクリル散クロライドと２．２，３，３．３−
ペンタフルオロプロ／９ノールとから製造したメタクリ
ルＷＲ２１２９３，３，３−−ｅンタフルオログロビル
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−次被覆層用重合体として、ポリカー？ネートを溶
融したＩ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１次被覆層の溶融
／　ＩＪママ−紡糸口金（ノズル口径３■φ）を用い、
２５０℃で吐出され、冷却固化の後、３ｍ／ｍｉｎの速
度で引き取り、巻とり、芯材部径５００卿、鞘材部厚み
８μｍ、１次被覆層厚み１１７１Ｒｎからなる外径的０
．７５露の３層構造の光伝送性繊維を得た。顕微碗によ
る観察では芯材層、鞘材層及び１次被覆層は同心円に配
置した真円であり、気泡や異物の存在は認められなかり
九。

この光伝送性繊維の常温での光伝送損失（測定は、特開
昭５８−７６０２号に記載された方法により行った。）
は６５０　ｎｍで、１６５ｄＢ／−と極めて優れたもの
であった。更に、この光伝送性繊維の２４時間熱処理後
の収縮率及び熱処理温度下での光伝送損失は、第１表に
示す如く優れたものであった。

第１表 １２０℃　　９．３　　１６５ ９０℃Ｘ　　　０．４　　１６９ ５１ＲＨ １３０℃　　　　０．６　　　　　１６８次いでこの７
アイ／４上に、クロスヘッドダイケーブル加工機により
、２次被覆材として四フッ化エチレン／フッ化ビニリデ
ン共重合体を被覆し、外径３．０−の光ファイ／４を得
た。

かくして得られ九光ファイ・櫂の難燃性を下記評価方法
により評価した°。

〔難燃性評価方法〕

ケーブルを金あみの上に水平に置き、グロ／ぐンガスの
バーナー炎（炎の高さ２０霞〕で一端を着火し、自消す
るまでの時間を測定した。

結果を第２表に示した０ 実施例２〜９ コア、クラツド、１次及び２次被覆層基材として、第１
表に示したものを用いた以外は、実施例１と同じ光ファ
イバを得た。かくして得られた光ファイバの光伝送損失
及び難燃性を実施例１と同様に評価し、結果を第２表に
示した。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック光フアイバケーブルによれば、グ
ラスチック光ファイバに付随する耐熱性、高温下におけ
る光伝送損失の増大、並びに易燃性の問題点等を解決し
、耐熱性に優れ、しかも高温化においても低光伝送損失
であり、その上難燃乃至不燃作用にも優れてのる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本発明のグ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　穣　平 第３図　　　第４図 第５図　　　第６図 ！Ｉ’ｒｋ’ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材層、鞘材層及び１次被覆から成り、１２０℃
   で２４時間乾熱処理したときの収縮率が５％以下である
   バルクファイバ上に、自己消化性乃至は不燃性の材料か
   ら成る２次被覆を設けていることを特徴とするプラスチ
   ック光ファイバ。