JPS61223707A - 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、光ファイ・９心線、光フアイバコード、ある
いは光フアイバケーブルなどとして利用することのでき
るプラスチック光ファイバに関する。

〔従来の技術〕

従来、光伝送用光ファイバとしては、広い波長にわたっ
て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、曲げ応力に弱いばかりで
なく高価であることがら、合成樹脂全基体とするプラス
チック光ファイバが開発されている。合成樹脂製の光フ
ァイ・ぐは屈折率が犬きく、かつ光の透過性が良好な重
合体全芯とし、これよシ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、あるいはポリスチレンが一般に使用されて
いる。

このうちぼり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光
ファイバの芯材として工業的に用いられている。

しかし、ポリメタクリル酸メチルを芯としたプラスチッ
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（Ｔｇ　）が１００℃であシ、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シ、この耐
熱性の制限がプラスチック光ファイバの用途を限られた
ものにしている。

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１例えばポリカーボネート、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て３層以上の構造
として、光ファイバの機械的性質や耐熱性を改良するこ
とが提案されているが、この様な材料を用いても、耐熱
性が十分ではなく、高温時の光伝送損失の劣化が起シ。

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の利用を著し
く立遅らせていた。

また、この種の材料を用いて耐熱性を高めようとすれば
、光ファイバに所望される他の性質を損なうことにもな
り、例えば繰シ返し屈曲乃至多重巻による損失増加を招
くといった問題点を生じた。

〔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・々の構成材料の選択に
よシ、耐熱性に優れ、繰返し屈曲動作乃至は多重巻屈曲
動作に対する耐性に優れ、しかも低元伝送損失であるプ
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れた本発
明のプラスチック光ファイバは、ポリカーボネートから
成る芯材層、下記一般式〔■〕で示される繰返し単位の
少なくとも１つを成分とする重合体から成る鞘材層、及
びポリカーボネートから成る保護層を基本構成単位とす
るプラスチック光ファイバであって、試験温度２３０℃
、試験荷重５ｋｇの条件でそれぞれ測定された芯材層ポ
リカーボネートのメルトフローレート［ＭＦＲ氾と鞘材
層重合体のメルトフローレート〔■生〕２とが、３１１
／１０分≦〔■Ｉ〕１≦３０．９／１０分、［ＭＦＲ：
ｌ、≦（ＭＰ’ＲＩ２≦４０ｙ／１０分、の関係を満足
する値をとることを特徴とするものである。

〔記〕

一般式〔■〕 ０ＯＲ （式中Ｒは炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５の
フッ素化アルキル基、又は炭素数３〜６のシクロアルキ
ル基を表わす。） 〔実施例〕 第１図乃至第３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横断面図である。

第１図の例は、芯材層（コア）１、鞘材層（クラッド）
２及び保護層３０３層構造を有する光フアイバ心線であ
る。

以下、第１図と同一の要素を同一の符号で表わすと、第
２図の例は、コア１、クラッド２、有機重合体で構成さ
れる保護層３、並びに有機重合体のジャケット材で構成
される被覆層４の４層構造を有する元ファイバケーブル
である。

第３図の例は、コア１、クラッド２及び有機重合体で構
成される保護層３の３層構造の光フアイバ心線５の複数
本を、有機重合体・のジャケット材の被覆層４で被覆し
た多心光フアイバコードである。

本発明のプラスチック光ファイバの構成は、第１図乃至
第４図の例に限定されず、少なくとも基本構成単位が、
本発明で使用するコア及びクラッドで構成されていれば
よい。また、例えば光フアイバ中に、鋼製やＦＲＰ　ｉ
のテンシ冒ンメンパや金属被膜全組込むといった、ファ
イバ構成を採用することもできるし、被覆を更に所望の
層数重層させた構成としてもよい。

本発明において前記メルトフローレー）　ＣＭＰＲ’１
１及びＣＭＦＲ１２は、例えば日本工業規格ＪＩＳ　Ｋ
　７２１０−１９７６、米国材料試験規格ＡＳＴＭ　Ｄ
　１２３８−８２　、国際規格ＩＳＯ１１３３に準拠し
て測定することのできるメルトフローレートであシ１例
えばＪＩＳ　Ｋ　７２１０−１９７６を準拠する場合、
Ａ法（手動切取シ法）を用い、試験温度２３０℃、試験
荷重５　ｋｇで測定されるものである。また、このほか
の試験条件としてダイの長さはｓ、　ｏ　ｏ　ｏ±Ｑ、
０２５　ｔｙｉ、内径は２．０９５±０．００５ｍと決
められる。試料光てん量は５．９．Ａ法の場合試料採取
時間約３０秒で測定される。

また、ＡＳＴＭ　Ｄ　１２３８−８２　、　ＩＳＯ１１
３３に準拠して測定する場合も、これらの試験条件、測
定条件を採用して測定される。更に、測定に使用される
装置及び用具、測定手順についても、それぞれの規格に
ある範囲で決めることができる。

コア１を構成する好適なポリカー−ネートとしては、一
般式＋０−Ｒ，−０−Ｃ＋ｎで表わされるもの、Ｉ ここでＲ１が で表わされる脂肪族ポリカーボネート、で表わされる芳
香族ポリカーボネート等が挙げられる。

また、これらと４，４′−ジオキシジフェニルエーテル
、エチレングリコール、Ｐ−キシリレンクリコール、１
．６−ヘキサンジオール等のジオキシ化合物との共重合
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米国材料試験標準規格ＡＳＴＭ　
Ｄ−６４８、荷重４．６　ｋｇ７ｃｍにおける測定値を
いうＯ コア１を構成するポリカーがネートの（ＭＦＲ）。

は ３　！ｉ／１０分≦０伊Ｒ〕、≦３０ｇ／１０分である
必要がある。（ＭＦＲＩ、が３１／１０分未満であると
、比較的低−紡糸温度では、配向歪による光伝送損失増
加が、逆に配向歪が起らな騒高温紡糸温度ではポリマー
の熱劣化のために、光伝送損失が増力口するので好まし
くない。［ＭＦＲＩ、が３０ｇ７１０分を超えると、糸
径斑が抑制できる紡糸温度範囲が非常に狭くなシ、又結
晶化温度に近くなるため、光伝送損失の増加も起りやす
くなるので好ましくない。

〔■生〕１の値に相応するコア１の極限粘度数〔η〕。

（塩化メチレン、２０℃）及び分子量〔猫〕、は、望ま
しい値は、以下の範囲にある。

０、３　ｄｖ１／　≦ＣＵ〕、　≦０．６　ｄｉ／ｉｆ
１．３Ｘ１０　　≦〔Ｗｍ≦２．８Ｘ１０この様な〔■
生〕、〔η〕　及び〔鼎〕１に調整するには、例えば従
来公知の方法により、コアを構成するポリカーボネート
の重合による調製の際に、重合度を調節するといった方
法がとられる。

本発明で使用する鞘材層重合体を構成する前記一般式〔
Ｉ〕の繰返し単位において、Ｒで表わされる炭素数１〜
５のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基ｓ
　ｎ−プロピル基、　　１ａｏ−プロピル基、ｎ−ブチ
ル基、ｌ−ブチル基、５ｅｃ−ブチル基、　　ｔｅｒｔ
−ブチル基等がある。Ｒで表わされる炭素数１〜５のフ
ッ素化アルキル基としては、例えば−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨ
２ＣＦ３．−ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ３゜−Ｃ（ＣＦ、）３．
−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ、　、　−ＣＨ２ＣＦ
２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３Ｈ。

−ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３　　等がある。Ｒで
表わされる炭素数３〜６のシクロアルキル基としては、
例えばシクロアルキル基、シクロブチル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基等がある。これらのアルキル
基、フッ素化アルキル基及びシクロアルキル基金構成す
る水素原子の１つ又は２つ以上が、例えばハロダン原子
、１価の有機基等で置換されてもよい。

一般式（１）の繰返し単位において、Ｒのよシ好ましく
は、炭素数１〜３のアルキル基又は炭素数１〜３のフッ
素化アルキル基である。

また、鞘材層重合体の構成は、前記一般式〔■〕の繰返
し単位の１種又は２種以上のみにより構成されてもよい
し、あるいは前記一般式〔■〕の繰返し単位の１種又は
２種以上に加えて、以下に製造法として述べるところに
ある様に、他の繰返し単位や官能基が導入されていても
よく、この場合、前記一般式（１１の繰返し単位の１種
又は２種以上ｔ−１０モル係以上含有していることが望
ましい。

更に、前記一般式［１１の繰返し単位のＲの異なる２種
以上を用いる場合、これら繰返し単位は任意の割合で用
いることができる。例えばＲが炭素数１〜３のアルキル
基である繰返し単位とＲが炭素数１〜３のフッ素化アル
キル基である繰返し単位とを任意の配合比率で組合せて
用することができる。

鞘材層を構成する重合体は、前記一般式ＩＩＩ）で表わ
される繰返し単位のもととなるモノマーであるα−フル
オロアクリル酸アルキルエステル、α−フルオロアクリ
ル酸フッ素化アルキルエステル及ヒα−フルオロアクリ
ル酸シクロアルキルエステルから選ばれる１種又は２種
以上のモノマー。

並びに必要に応じて他の共重合可能なモノマーの１種又
は２種以上〔この共重合可能なモノマーとしては、例え
ばメタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸メチル等の
メタクリル酸アルキルエステル、メタクリルｅ　２，２
，３，３，３−ペンタフルオロゾロビル等のメタクリル
酸フッ素化アルキルエステル、フッ化ビニリデン等が挙
げられる。〕を用い、従来公知の重合法に従い重合させ
ることにより、得ることができる。

鞘材層重合体の〔ＭＦＲ〕２は、 ［ＭＦＲ，ｌ、≦〔ＭＦＲ〕２≦４０ｇ７１０分である
必要がある。〔ＭＦＲ〕２が〔ＭＦ′Ｒ〕、の値未満で
あると、ノズル内でのポリマーの流れが乱れ易くなり、
芯と鞘の界面不斉、即ちＳ造不整による光伝送損失が増
加するので好ましくない。〔ｇＲ〕２が４０　＃７１０
分を超えると、鞘の被覆斑が太きくなるばかシでなく、
鞘材自体の強度が小さくなり、得られた光ファイバの屈
曲光量保持率が小さくなるので好ましくない。

〔■ｔ〕２のより好ましい範囲は、 〔■ｔ〕　≦い伊Ｒ〕２≦３０．９／１０分、更によシ
好ましい範囲は、 ７１７１０分≦〔ＭＦＲ〕２≦２０１７１０分である。

保護層３を構成する好適なポリカーボネートとしては、
前記コア１の説明において示した様な一般式：で示され
るポリカーボネートを挙げることができる。保護層３を
構成するポリカーボネートのより好適な性質として、極
限粘度数〔η〕２（塩化メチレン、２０℃）は、０．３
≦〔η〕２≦０，９ 更には、 ０．３≦〔η〕２≦０．６ であることが好ましい。〔η〕２の更によシ好ましくは
、芯材層ポリカーボネートの〔η〕、と同じ程度の値と
することにより、例えば、芯−鞘一保護層の３層を溶融
複合紡糸によシ賦形する場合、ファイバ糸斑を抑止し易
く、構造不整が少なく、低光伝送損失のファイバを得る
ことができるため、好ましい。

保護層３の厚みは、特に制限されないが、ファイ・々の
耐屈曲性等を考慮して、第１図に示した様な芯−鞘一保
護層の全体の径Ｒに対して、セ下、ＲＲ 更には一以下、また更には一罰一以下とすることが好ま
しい。保護層厚みの下限は、ファイバの耐熱性等を考慮
し、２μｍ、更には５μｍとし、これ以上の厚みとする
ことが好ましい。

更に、保護層３中には、ファイバの安定性を高めるため
に、例えば紫外線による劣化を防ぐために紫外線吸収剤
、耐熱性及び機械的強度を向上さセルタめカーゼンブラ
ック、ガラス繊維等の充填剤、難燃性を高めるために抗
酸化剤等を含有させておくことができる。

本発明のプラスチック光ファイ／Ｊにお層て、被覆層４
を構成する有機重合体は、本発明により改善することを
目的としている特性のほか、プラスチック光ファイノ４
の緒特性を改善することを企図して、所望によシ任意に
選択することができる。

例えば、光ファイバの耐熱性、耐熱収縮性、機械的特性
を改善する目的で、被覆層４ｔ−１熱変形源度１００℃
以上の有機重合体で構成することができる。熱変形温度
１００℃以上の有機重合体としては、例えばポリエステ
ル、４リアミド、ポリ４−メチルペンテン−１，／リッ
ツ化ビニリデン、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオキシ
メチレン、ポリブテン、ポリテトラメチレンテレフタレ
ート、ＡＢＣ，ポリフェニレンオキサイド、ポリカーが
ネート等のいわゆるエンジニアリングプラスチックが使
用可能である。

また、例えば光ファイバの耐熱性、熱収縮特性光伝送特
性等を改善する目的で、水架橋＆　リオレフィンを選択
使用することができる。

本発明のプラスチック光ファイバを賦形する方法として
は、紡糸のみによる方法及び紡糸と被覆加工との組合せ
による方法が代表的である。例えば第１図のファイバを
賦形する場合、コア１、クラッド２及び保護層３の夫々
の基材を溶融状態で特殊ノズルによって配合して吐出す
る所謂複合紡糸方式によるものが最適である。また、第
２図のファイバを賦形する場合、コア１、クラッド２及
び保護層３を複合紡糸方式で賦形し、この上に、押出、
コーティング等によりジャケット材４を被覆する方法を
とることができる。

以下に具体的実施例を示すが、本発明の実施の態様はこ
れによシ限定されない。

実施例１ 市販のポリカーぎネート（三菱瓦斯化学■製、商品名ニ
ーピロン）をペント部ノ々レル温度２７０℃、押出部バ
レル温度２４０℃に設定されたペント押出機によシ溶融
し、更に２３０℃のギヤＩングを経て、芯材層重合体と
して２２０℃の芯−鞘一保護層３成分複合紡糸ヘッドに
供給した。

一方、α−フルオロアクリル酸メチルとα−フルオロア
クリルｉ！！２．２．３．３．３−−ｅンタフルオロプ
ロビルとを当モル量で混合したモノマー混合物よシ得ら
れる共重合体を鞘成分重合体として芯−鞘一保護層３成
分複合紡糸ヘッｒに供給した。

また、芯成分と同一か又は異なるポリカーボネート金普
護層成分重合体として芯−鞘一保獲層３成分複合紡糸ヘ
ッドに供給した。

同時に供給されたコア、クラッド及び保護層３溶融ポリ
マーは、紡糸口金を用い２２０℃で吐出され、冷却固化
の後、巻取シ、芯材１径９２０μｍ。

鞘材層厚み４μｍ、保護層厚み３６μｍのプラスチック
光フアイバ心線を得た。

かくして得られた光フアイバ心線の光伝送損失、繰返し
屈曲性、及び耐熱性を下記評価方法により評価し、結果
を第１表に示した。

〔ファイバ特性評価方法〕 （１）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
した。測定光波長は７７０ｎｍ、ファイバ入射光の開口
数０．６の元を用いた。単位はｄＢ／ｋｍ　。

（２）繰返し屈曲性 ファイバをファイバ径の５倍の径のマンドレルに１８０
°繰返し屈曲させ、光量保持率が５０優による屈曲回数
を読み取った。

（３）耐熱性 ファイバを１２５℃、３０００時間加熱した後の光伝送
損失の増加量（ｄＢ／ｋｍ）。

実施例２〜９、比較例１，２ 使用するコア及びクラッドの組成乃至は物性を第１表に
示したとおシに変えた以外は、実施例１と同じプラスチ
ック光ファイ／クヲ得た。これらのファイバの特性を実
施例１と同じ方法で評価し、結果を第１表に示した。

実施例１０ 実施例１によシ保護層まで賦形した光ファイバに、更に
、市販の水架橋ポリエチレン（商品名リンクロンＭＦ−
７０ＯＮ　、密度０．９４５１／ｃＩＩＬ、三菱油化＠
展）金被覆し、径２．２　ｍａｒのプラスチック光フア
イバケーブルを得九〇 かくして得られたケーブルは、更忙耐熱性、熱収縮特性
、光伝送特性等に優れたものであった。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック光ファイバは、光伝送用のファイ
／４としてあらゆる用途に使用することができ、特に自
動車や船舶のエンジンルームといった過酷な条件におい
ても使用し得る槍な優れた耐熱性を有し、また、繰返し
屈曲動作に対する耐性が良好で、しかもポリカーはネー
トの芯であシながら低光伝送損失である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明のプラスチック光ファイｉ４
の構成例を説明するための横断面図であシ。 更に詳しくは、 第１図は、光フアイバ心線の構成例、 第２図は、光フアイバケーブルの構成例、第３図は、多
心光フアイバコードの構成例をそれぞれ説明するための
横断面図である。 １・・・芯材層（コア）、２・・・鞘材層（クラッド）
。 ３・・・保護層、４・・・被覆層。 代理人　弁理士　山　下　積　平 第１ 第２ 一層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリカーボネートから成る芯材層、下記一般式〔 I 〕
   で示される繰返し単位の少なくとも１つを成分とする重
   合体から成る鞘材層、及びポリカーボネートから成る保
   護層を基本構成単位とするプラスチック光ファイバであ
   って、試験温度２３０℃、試験荷重５ｋｇの条件でそれ
   ぞれ測定された芯材層ポリカーボネートのメルトフロー
   レート〔ＭＦＲ〕＿１と鞘材層重合体のメルトフローレ
   ート〔ＭＦＲ〕＿２とが、 ３ｇ／１０分≦〔ＭＦＲ〕＿１≦３０ｇ／１０分〔ＭＦ
   Ｒ〕＿１≦〔ＭＦＲ〕＿２≦４０ｇ／１０分、の関係を
   満足する値をとることを特徴とするプラスチック光ファ
   イバ。 〔記〕 一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは炭素数１〜５のアルキル基、炭素数１〜５の
   フッ素化アルキル基、又は炭素数３〜６のシクロアルキ
   ル基を表わす。）