JPS6177022A - プラスチツク系光伝送性繊維 - 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】 〔発明の分野〕 本発明はプラスチック系光伝送性繊維に関する。

〔従来技術〕

従来、光伝送性繊維としては、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９でなく高
価であることから、プラスチックを基材とする光伝送性
繊維が開発されている。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、ポリメタクリー
ル酸メチル、ポリカーブネート、ちるいは４リスチレン
が一般に使用されている。このうちプリメタクリル酸メ
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、？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、４リカーボネートを芯材としたプラスチック光
伝送性繊維も種々提案されているが、ポリカーブネート
の光伝送損失が大きいこと、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っていない。

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
として機械的強度及び耐熱性を高めることが提案されて
いる。しかるに、例えばポリメチルメタクリレート等を
保護層に使用した場合、光伝送性繊維の実用上の特性と
して望まれる防湿性、耐熱湿性等の点で十分な特性が得
られない。

また、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
動車や船舶のエンシ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。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来の欠点を克服し、優れた耐
熱性、防湿性、耐熱湿性並びに機械的特性を有すると共
に、高温においても良好な光伝送特性を発揮することの
できるプラスチック系光伝送性繊維を提供することにあ
る。

上記目的は、メタクリル酸メチル単位を少なくとも７０
重量％含有する透明なメタクリル系重合体からなる芯材
層、前記芯材層の屈折率より　０．０１−以上低い屈折
率を有する実質的に透明な含フッ素重合体からなる鞘材
層、及び４−メチルペンテン−１単位を主成分とする重
合体からなる保護層を基本構成単位とするプラスチック
系光伝送性繊維によって達成される。

〔実施態様〕

本発明のプラスチック系光伝送性繊維の構造は、例とし
て横断面図を第１図に示したが、内部より芯材層１、鞘
材層２及び保護層３を基本構成単位とし、使用目的に応
じて保護層３の周囲に、更に第４層、第５層・拳・・・
・の被覆層を設けてもよく、また重合体繊維、金属線等
のテンションメンバー６、あるいはフィルム、紙状物等
を保護層よシ外部に介在させてもよい。

第１図（、）は３層構造の光ファイバー、（ｂ）は４層
士１り造の光ファイバー、（Ｃ）は５層構造の光ファイ
バー、（ｄ）は３層構造の光ファイバーの外周にテンシ
ョンメンバー６を介して第４層の被覆層が設けられてな
る光フアイバーケーブル、（Ｃ）は３層構造の光ファイ
バーを複数本束ねて被覆してなる光フアイバーケーブル
である。

芯材層１として使用されるメタクリル系重合体は単量体
Ｍｆ１％に換算して少なくとも７０％がメタクリル酸メ
チルからなる重合体である。３０重量％を超えない範囲
でメタクリル酸メチルと共重合可能な他の単量体を共重
合することができるが、このメタクリル酸メチルと共重
合可能な単量体として好適なものとしては、例えばアク
リル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸シクロヘキシル
、メタクリル酸ペンノル等のメタクリル酸エステル、ス
チレンなどのビニル系単量体を挙げることができる。こ
れらの共重合単量体はメタクリル系重合体の加工性、耐
熱性を良くするものであるが、大量の添加は光伝送性能
を低下させる傾向にあるので、前述の様に３０重量％を
超えない範囲、更に好ましくは１０重量−以下の範囲で
共重合させるのが望ましい。また、これらメタクリル系
共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が使用可能である。

鞘材層２としては、芯成分の屈折率より０．０１以上小
さい屈折率を有する実質的に透明な含フッ素重合体が使
用さｎるが、通常は芯成分との屈折率の差が帆０１〜０
．１５の範囲にあるものから選択するのがよい。鞘材層
を構成する含フッ素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たものなどが開
用可能である。このエステル類の具体例としては、例え
ばメタクリル酸２，２．２−　）リフルオロエチル、メ
タクリル酸２，２．３．３−テトラフルオロプロピル、
メタクリル酸２，２，３．３．３−にンタフルオロプロ
ビル等を挙げることができる。

また、これらの含フッ素メタクリル酸エステルの１種又
は２種以上音用いて、例えば特開昭５９−７３１１号、
特願昭５７−２３０４３６号明細書等に記載されている
如き、含フッ素メタクリル酸エステル、このエステルと
共重合可能なビニル単量体及び親水性単独重合物を形成
しうるビニル単量体からなる共重合体金層いてもよい。

また、例えば特公昭４３−８９７８号あるいは特公昭５
３−４２２６０号に記載されている様な７ノ化ビニリデ
ン系重合体、あるいはフッ化ビニリデン−へキサフルオ
ロプロピレン系共重合体等全使用することもできる。

保護層３として使用される、４−メチルペンテン−１＊
位を主成分とする重合体は、軽量かつ耐屈曲性に優れた
ものであシ、従来公知の方法あるいはこれから開発され
るであろう新規な方法で調製される４−メチルペンテン
−１の重合体であり、市販のものとしては、例えば三井
石油化学工業株式会社製ＴＰＸなどを使用することがで
きる。

また、保護層３に使用される重合体に、カー？ンブラノ
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いは有機物のフィラーを配合するこ
とも可能である。

本発明のプラスチック系光伝送性繊維の製造方法として
は、芯材層１に対する鞘材層２及び保護層３の被覆方法
からみて、次の３つの方法を挙げることができる。１つ
は、芯材層１、鞘材層２及び保護層３をそれぞれ構成す
る成分を溶融状態のもとて特殊ノズルによって配合しつ
つ吐出して賦形する、所謂複合紡糸方式といわれるもの
である。

もう１つは、芯材＃１及び鞘材層２のみを前述の複合紡
糸方式で賦形した後、これに適宜の溶剤に溶かした保護
層３の成分を被覆し、脱溶剤として光伝送性繊維とする
複合紡糸方式とコーティング方式とを折衷した方式、他
の１つは、まず芯材層１の成分を所定の繊維に賦形した
後、これに適宜の溶剤に溶かした鞘材層２の成分を被覆
して脱溶剤し、次いでこれも適宜の轡剤に溶かした保護
層３の成分を被覆し脱溶剤するコーティング方式である
。

これら３者を比較した場合、複合紡糸方式は生産性が高
く、装置の簡略化もはかることができる省力、省エネル
ギープロセスである。さらに、広範囲の太さの光伝送性
繊維を製造することができる、工程の管理が容易である
などの利点があり、工業的にきわめて有利な方式であり
、この方式により低コストの高性能繊維の製造が可能で
ある。

複合紡糸方式による場合、芯材層成分溶融押出機、鞘材
層成分溶融押出機、及び保護層成分溶融押出機からなる
複合紡糸機によって製造される。

芯成分は溶融押出様によって溶融され、計量ポンプで一
定量紡糸ヘッドに供給され、鞘成分及び保護層成分も同
様にしてそれぞれ紡糸ヘッドに供給される。紡糸ヘッド
内の例えば第２図の様な構造の紡糸口金で３層購造に賦
形され吐出され、冷却固化の後、巻取られ、場合によっ
ては延伸あるいはアニール処理される。第２図で（４）
から芯材層成分、（Ｂ）から鞘材層成分、（Ｃ）から保
護層成分がそれぞれ供給され、（９）から吐出される。

また、例えば芯材層成分と保護層成分とが同じ場合には
、これら成分を紡糸ヘッドまで同じ径路で供給し、例え
ば第３図に示した紡糸口金を用い、分配使用するといっ
たこともできる。第３図では、（ト）から芯材層成分及
び保護層成分が供給され口金内で分配されて（Ｂ）から
の鞘材層成分と共に３層構造に賦形され、■）から吐出
される。

本発明のプラスチック系光伝送性償維ｔ−製造する場合
には、かかる複合紡糸方式において、溶融押出を高温で
行なうことにより、高温下における光伝送特性はじめと
する本発明の目的とする特性が更に改良される。即ち、
メタクリル系重合体を芯材とする場合、従来２２０〜２
４０℃で溶融押出を行なっていたのを、２４０〜２７０
℃まで高めることが好ましい。

かかる高温の溶融押出を行なうことにより、熱収縮特性
が改良されるばかりでなく、光伝送性繊維をケーブル化
する際に、２００℃近い熱履歴を受けることが可能とな
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るという、別異の
効果も奏される。

本発明の光伝送性繊維における芯材層１、鞘材層２及び
保護層３の厚さ及び太さは光伝送性繊維の使用目的に応
じて適宜設定される。例えば第２図あるいは第３図の紡
糸口金において各供給口におけるオリフィスの管径及び
管長を変えることによシ厚さ及び太さがコントロールさ
れる。

以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。

なお実施例中の部は重量部を示す。

光伝送性能の評価は、得られた光伝送性繊維の伝送損失
を特開昭５８−７６０２号公報中第４図に示す装置によ
って測定することによシ、行なった。

実施例１ ス・やイラルリゲ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、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
、次いでペント押出機の温度をベント部り６０℃、押出
部２５０℃。

ペント部真空度４　ｗｍＨｇとして揮発部を分離し、芯
成分重合体として２５０℃に保たれたギヤポンプ部を経
て２５０℃の芯鞘保護層三成分複合紡糸ヘッドに供給し
た。

一方メタクリル酸クロライドと２．２．３．３．３−−
ｅンタフルオロプロパノールとから製造したメタクリル
ｆｉ　２，２，３，３．３−ペンタフルオロプロピルを
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１．４１
３の鞘成分重合体を得た。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４ングを経て
２５０℃の複合紡糸ヘッドに供給した。

又一方保護層用重合体として、ポリ４−メチルペンテン
−１にカーボンブラック３．０％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イヤ
ポングを経て２５０℃の複合紡糸頭に供給した。

同時に供給された芯材層と鞘材層及び保護層の浴融ポリ
マーは紡糸口金（ノズル口径３瓢φ　）を用い、２５０
℃で吐出され、冷却同化の後、３１ｒＶ／ｍｉｎの速度
で引き取り、さらに連続して非接触式の熱風延伸炉にて
１６００で１．８倍に延伸して巻取り、芯材部径９８４
μｍ鞘材部厚さ８μｍ１保護層厚さ２５０μｍからなる
外径約１．５簡の三層構造の光伝送性繊維を得た。顕微
鏡による観察では芯材層・鞘材層・保護層は同心円に配
置した真円であり、気泡や異物の存在は認められなかり
た。

この光伝送性繊維の熱収縮率（１２０℃×４８時間の熱
処理による収縮率）及び光伝送損失（常温及び１２０℃
）を測定した。結果を表１に示した。

実施例２〜３．比較例 保護層に使用する一す４−メチル４ンテンー１の代りに
７１？リメチルメタクリレート（芯成分と同一のもの）
を用いた以外は、実施例１と同様にして光伝送性繊維を
得た。熱収縮率及び光伝送損失を測定し、結果を表１に
示した。

表　　１

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（、）は本発明の光伝送性繊維の横断面
図、第２図、第３図は三層構造光伝送性繊維製造用の紡
糸口金の構造の一例を示す断面図である。 １・・・芯材層、２・・・鞘材層、３・・・被覆層、Ａ
　ｉ−Ｅ・・・芯材層成分供給口、Ｂ・・・鞘材層成分
供給口、Ｃ２Ｅ・・・保護層成分供給口、Ｄ・・・吐出
口。 第１図 （０）　　　（ｂ）　　（Ｃ） （ｅ） 第２図 第３図 Ｄ　　　　　　　Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材層、鞘材層及び保護層を基本構成単位とする
   プラスチック系光伝送性繊維であって、前記芯材層がメ
   タクリル酸メチル単位を少なくとも７０重量％含有する
   透明なメタクリル系重合体からなり、前記鞘材層が前記
   芯材層の屈折率より０．０１％以上低い屈折率を有する
   実質的に透明な含フッ素重合体からなり、かつ前記保護
   層が４−メチルペンテン−１単位を主成分とする重合体
   からなることを特徴とするプラスチック系光伝送性繊維
   。