JPS61254909A - 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、光フアイバ素線、光フアイバ心線、光フアイ
バコード、あるいは光７アイパケープルなどとして利用
することのできるグ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、曲げ応力に弱いはかシで
表く高価であることから合成樹脂を基体とするプラスチ
、り光７アイノ々が開発されている。合成樹脂製の光フ
ァイバは屈折率が大きく、かつ光の透過性が良好な重合
体を芯とし、これよシも屈折率が小さくかつ透明な重含
体を鞘として芯−鞘構造を有する繊維を展進すること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、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、高性能グラスチ、り光
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１００
℃以上になると全く使用できないものであシ、この耐熱
性の制限がゾラスチ、り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、例えばポリカーがネート、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
エンジニアリンググラスチックを用いて３層以上の構造
として、光ファイバの準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りた高温部所に設
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７アイパに所望される他の性質を損なうことにもな
シ、例えば繰シ返し屈曲による損失増加を招くといりた
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、主としてファイバの構成材料の選択によ
シ、耐熱性に優れ、繰返し屈曲動作に対する耐性に優れ
、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れ九本発
明のグラスチック光ファイバは、メタクリル酸メチルを
主成分とする重合体から成る芯材層、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を基本構成単位とし、試験温度２３
０℃、試験荷重５ｋｇの条件でそれぞれ測定された前記
芯材層重合体のメルトフローレー）　〔ＭＦＲ〕１と鞘
材層重合体のメルトフローレート（ＭＦＲ）２とが、［
：ＭＦＲ］、　≦ＣＭＰＲ）２≦４０　Ｆ／１０分の関
係を満足する値をとり、且つ前記保護層が曲げ弾性率５
０００ゆ／ａＩｔ以下の有機重合体から成ることを特徴
とするものである。

〔実施例〕

第１図乃至第３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３の３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、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シャケ、ト材で構成
される被覆層４０４層構造を有する光フアイバケーブル
である。

第３図の例は、コアｌ、り２ツド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。

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製のテンションメンバや金属被膜を組
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奄よい。

本発明において前記メルトフローレー’　）　（ＭＦＲ
）　。

及ヒ〔ＭＦＲ〕１　ハ、例えば日本工業規格ＪＩＳＫ７
２１０−１９７６、米国材料試験規格ＡＳＴＭ　Ｄ　１
２３８−８２、国際規格ｌ５Ｏ１１３３に準拠し、て測
定することのできるメルト７０−レートでアシ、例えば
ＪＩＳ　Ｋ７２１０−１９７６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
ｋｌ？で測定されるものである。また、この＃１かの試
験条件として、ダイの長さはｓ、ｏｏｏ±０．０２５ｍ
、内径は２．０９５±９．００５ｍと決められる。試料
光てん量は５ＦＦ、Ａ法の場合試料採取時間約３０秒で
測定される。

また、ＡＳＴＭＤ　１２３８−８２、ｌ５Ｏ１１３３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、測定手頴についても、それぞれの規格にある範
囲で決めることができる。

コア１，１′の基材としては、非品性の透明重合体が好
適でアシ、例えばメタクリル酸メチルの単独重合体又は
共重合体が挙げられ、このうち出発モノマーの７０〜１
００重量−がメタクリル酸メチル、３０−０重量−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の共重合が可能なモ
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。

また、これらメタクリル酸メチルを主成分とする重合体
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も使用可能である。

本発明で使用する鞘材層重合体を構成する前記一般式Ｃ
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１例えばメチル基、エチル基、
ｎ−グロビル基、ｉｍｏ−グロビル基、ｎ−ブチル基、
１−ブチル基、５ｅｅ−ブチル基、ｔ＠ｒｔ−ブチル基
等がある。Ｒで表わされる炭素数１〜５の７÷素化アル
キル基としては、−Ｃ（ＣＦ、）３．−ＣＨ２ＣＨ２Ｃ
Ｆ、ＣＦ２ＣＦ、　。

−０Ｈ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、−ＣＨ２ＣＦ２
ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３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、例えばシクロプロピ
ル基、シフ・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を構成する水素原子の１つ
又は２つ以上が、例えばハロゲン原子、１価の有機基等
で置換されていてもよい。

一般式Ｃ１）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〔Ｉ〕の繰返
し単位の１種又は２種以上のみによ多構成されてもよい
し、あるいは前記一般式（１）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（Ｉｌの繰返し単位の１種
又は２種以上を１０モルチ以上含有していることが望ま
しい。

更に、前記一般式（１）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
ている仁とができる０ 鞘材層を構成する重合体は、前記一般式ＣＩ〕で表わさ
れる繰返し単位のもととなるモノマーでらる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
酸シクロアルキルニスチールから選ばれる１種又は２種
以上のモノマ、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、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、メタクリル酸２，２
，３，３，３−ペンタフルオロプロピル等のメタクリル
酸）、素化アルキルエステル、フ、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
ることによシ、得ることができる。

鞘材層重合体の〔ＭＦＲ〕２は、 〔ＭＦＲ〕、≦（ＭＦＲ）２≦４１／１０分でちる必要
がちる。［ＭＦＲ）２が〔ＭＦＲＩ、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シ、芯と鞘
の界面不斉、即ち構造不整による光伝送損失が増加する
ので好ましくない。

（ＭＦＲ）２が４０％７１０分を超えると、鞘の被覆斑
が大きくなシ、又鞘材の重合度が低くなシすぎ、光ファ
イバの屈曲特性が悪くなるので好ましくない０ ［ＭＦＲＩ２のよシ好ましい範囲は、 （ＭＦＲ）　、≦（ＭＦＲ：１２≦３０７／１０分、更
により好ましい範囲は、 ５Ｌ？／１０分≦ｌ：ＭＦＲ）２≦２ＯＬ？／１０分で
おる。

保護層３を構成する曲げ弾性率５０００　ｋ＃／ｃｄ以
下の有機重合体としては、例えば線型低密度ポリエチレ
ン等の中低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸エチル共
重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（Ｅ
ＶＡ）、エチレン三元共重合体等のエチレン系共重合体
樹脂あるいはエラストマー、アイオノマー、塩素化ポリ
エチレン、エチレン−プロピレン共重合体、フッ化ビニ
リデン、７ツ化プロピレン共重合体等の含フツ素エラス
トマー、４リエステルエラストマー、ポリアミドエラス
ト！−１軟質塩化ビニル等から選択することができるが
、これらに限定されず、従来公知のあるいはこれから見
出されるであろう有機重合体のうちから曲げ弾性率ｓｏ
ｏｏ）ｇ／ｍ以下の有機重合体の１種又は２種以上のブ
レンド物を選択して使用することができる。

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せるためカーがンツラ
、り、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７アイパにおいて、被覆層４を
構成する有機重合体は、本発明によシ改善することを目
的としている特性のほか、ｆラスナック光ファイバの緒
特性を改善することを企図して、所望により任意に選択
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４を、熱変形温度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１
００℃以上の有機重合体としては１例えば、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリフ
ッ化ビニリデン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体
、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、ＡＢＳ、
ポリフェニレンオキサイド、ポリカーブネート等のいわ
ゆるエンジニアリンググ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、水架橋ポリオレフィンを選
択使用することができる。

本発明のプラスチック光乙ア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。例えビ笛１Ｍの７．イパを
針形すふ埴介−コア１−クラ、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りて配合して吐出す
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７アイパを賦形する場合、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シジャケット材４を被覆する方法を
とることができる。

以下、実施例を示して本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ スパイラルリボン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸スク
リ、−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−プチルメルカグタン０．４０部、ジ−ｔ−ブチルパ
ーオキサイド０．００１７部からなる単量体混合物を重
合温度１５５℃、平均滞在時間４．０時間で反応させ、
次いでベント押出機の温度をベント部２４０℃、押出部
２３０℃、ベント部真空度４ｗＨｇとして揮発部を分離
し、芯成分重合体を得た。

この芯成分重合体（ＰＭＭＡ）１００部に、アセトン溶
液にして０．１μテフロンフイルターで濾過精製した３
　−（３，５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）
グロピオネート（商標名Ｉ　ＲＧＡＮＯＸ１０７６）及
びジラウリルチオジグロピオネートをそれぞれ０．２部
、０．１部を混練した後、２５０℃に保たれたギヤポン
プ部を経て２５０℃ノ芯−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
クリル酸２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル
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
紡糸へ、ドに供給した。

また、市販のフイオノマー（曲げ弾性率２５００ｋｇ／
ｄｉ　”）を保護層成分重合体として芯−鞘一保護層３
成分複合紡糸へ、ドに供給した。

同時に供給された溶融ポリマーは、紡糸口金を用い、２
２５℃で吐出され、冷却固化の後、巻取シ、芯材層径９
２０μｍ、鞘材部厚み４μｍ、保護層厚み３６μｍのグ
ラスチック光フアイバ素線を得た。

かくして得られた光フアイバ素線の光伝送損失、耐熱性
を下記評価方法によシ評価し、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シ測定
した。測定光波長は６５０　ｎｍ、７アイパ入射光の開
口数が０．６の光を用いた。単位はｄＢ／Ｋｍ０（２）
糸斑 レーデ線径測定機によシ、長さ５００ｍにわたシ糸斑を
測定した。

実施例２〜４．比較例１〜３ 使用するコア及びクラッドの組成を第１表に示したとお
シに変えた以外は、実施例１と同じグラスチック光ファ
イバを得た。これらの７アイパの特性を実施例１と同じ
方法で評価し、結果を第１表に示した。

実施例８〜１１．比較例３〜５ 保護層を下記第２表に示した材料で構成した以外は実施
例１と同一の光ファイバを作製し、下記評価方法によシ
ファイバの耐屈曲性を評価した。

〔評価方法〕

（３）繰返し屈曲性 ７アイパをファイバ径の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％になる屈曲回数
を読み取りた。

第２表 ＊：商品名デュミラン、武田薬品工業■製実施例１２〜
１４．比較例６〜７ 紡糸温度を２１０，２２０，２３０，２４０゜２５０℃
とした以外は実施例１と同一の光ファイバを得た。同様
に損失、糸斑を評価し、結果を第３表に示した。

第３表 実施例１５ 実施例１によシ保護層まで賦形した光７アイパに、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０．９４５　ｔ／ａｌ、三菱油化■製）
を被覆し、径２．２關のグラスチ、り光フアイバケーブ
ルを得た。

かくして得られたケーブルは、更に耐熱性、熱収縮特性
、光伝送特性等に優れたものでらった。

〔発明の効果〕

本発明のグラスチック光ファイバは、光伝送用のファイ
バ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
も使用し得る様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、さらにファイバの耐衝撃
性、側圧特性が改善され、しかもポリカーボネートの芯
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バの
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７アイパケープルの構成例、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、−＋＋ｋ　１／　−１〒’＋　　Ｑ　、−１ｈ　４
＋　脇／　７　’ｙ　−Ｖ　Ｎ３−・保護層、４・・・
被覆層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタクリル酸メチルを主成分とする重合体から成
   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
   保護層を基本構成単位とし、試験温度２３０℃、試験荷
   重５ｋｇの条件でそれぞれ測定された前記芯材層重合体
   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、 〔ＭＦＲ〕＿１≦〔ＭＦＲ〕＿２≦４０ｇ／１０分の関
   係を満足する値をとり、且つ前記保護層が曲げ弾性率５
   ０００ｋｇ／ｃｍ＾２以下の有機重合体から成ることを
   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。）
2. （２）紡糸温度が２１５〜２４５℃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。