JPS62209505A - プラスチツク光伝送性繊維 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プラスチック光伝送性繊維に関する。

〈従来の技術〉 従来光伝送性１ｍ紬としては、無機ガラス系光学１ｍ維
が知られている。しかしながら加工性が悪く、曲げ応力
に弱（高価でもあることから、プラスチックを基材とす
る光学伝送性繊維が開発されている。

プラスチック光伝送性繊維としては、屈折率が大きくか
つ光透過性が高い重合体（例えば、メタクリル系重合体
、スチレン系重合体）を芯材層に用い、ξれよりも屈折
率が小さくかつ透明な重合体（例えば含弗素系重合体）
を鞘材層とした芯−鞘構造のプラスチック充伝送繊維が
知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら従来のプラスチック光伝送性繊維は耐熱性
が不十分なため用途が限定されていた。

このため、例えば、特開昭５９−２２６８０２号公報で
は、保＠層に熱可塑性樹脂（ポリ塩等 化ビニルなど）用いた三層構造として耐熱性および機械
的特性を改良することが提案されているが、収縮量が大
きいため自動車や船舶のエンジンルームといった高温部
所に設置した場合、熱収縮による光伝送性の劣化がおき
てしまう。

また本発明者らは、ガラス転移温度または融点が１２０
〜２６０℃の熱可塑性樹脂を保護層とした光伝送ケーブ
ルを提案したが、機械的性質等において改善の余知があ
った。

本発明の目的は、従来の欠点を克服し、耐熱性および機
械的特性に優れ、高温下においても良好な光伝送性を有
するプラスチック光伝送性ａＩｍを提供することにある
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、芯材層、鞘材層および保護層からなり該保護
層がエステル系熱可塑性エラストマーからなり、１２０
℃、２４０時間乾熱処理した時の収縮率が５％以下であ
るプラスチック光伝送性ｍｓに関する。

本発明の光伝送性ｍｍは、従来から提案されている光伝
送性ＩｊＡ１／ｓが使用できない温度（例えば８０℃以
上）におい七も光伝送特性が殆んど変化せず、また、可
撓性その他の機械的強度や、耐薬品性、耐候性において
も優れるものである。

本発明の特徴は、保護層としてエステル系熱可塑性エラ
ストマーを用い、１２０℃、２４０時間の乾熱処理にお
ける収縮率が５％以下であることにある。

ξこで１２０℃、２４０時間の乾熱処理とは、水分を含
まない雰囲気（気体の皿類および圧に制限はないが通常
空気中）下に光伝送性繊維をおき、適当な加熱手段を用
いて１２０℃、２４０時間熱処理を行なうことを意味す
る。

また収縮率とは、光伝送性繊維の繊維方向において、熱
処理前の単位長さに対する熱処理による収縮量を百分率
により表わしたものである。

本発明において芯材層にはメタクリレート系樹脂を用い
るξとができる。

中でもエステル部分に炭素数８〜２０個からなる脂環式
炭化水素基を有するメタクリル酸エステル８〜４０重量
％を含有するメタクリル酸メチルを主体とする重合体が
好ましい。

炭素数８〜２０個の脂環式炭化水素基を有するメタクリ
ル酸エステルは、メタクリル酸あるいはその塩化物を式
ＲＯＨの脂環式炭化水素・モノオールでエステル化する
ことにより製造できる。

脂環式炭化水素モノオールとしては、２゜６−シメチル
シクロヘキサノール、ボルネオール、イソボルネオール
、ｌ−メントール、フェンチルアルコール、ｐ−メタク
リル酸２．１−アダマンタノール、８−メチル−１−ア
ダマンタノール、８，５−ジメチル−１−アダマンタノ
ール、トリシクロ（５，２゜１．０／、ｅ／〆〕デカ−
８−オール等の脂環式炭化水素モノオールをあげること
ができ、これに対応するメタクリル酸エステルを例示す
ることができる。

メタクリル酸エステルの中で特に好適には、メタクリル
酸フェンチル、メタクリル酸Ｅ−メンチル、メタクリル
酸ボルニル、メタクリル酸インボルニル、メタクリル酸
１−アダマンチル、メタクリル酸８，５−ジメチル−１
−アダマンチル、メタクリル酸トリシクロ（５、２、１
、Ｏ１’ｒｌＦ〕デカ−８−イル等をあげることができ
る。

これらのメタクリル酸エステルを８重量％より少な（含
有するメタクリル酸メチルを主体とする芯材層において
は、可撓性はすぐれているが、耐熱性の向上に寄与する
ことが少な（，４Ｏｆｉ量％より多く含有する芯材層に
おいては耐熱性にすぐれているが、実用上、可撓性の向
上が少ない。脂環式炭化水素基は芳香族炭化水素基の場
合に比べ、光伝送性繊維における導光損失が小さく、光
信号伝送媒体として巾広く使用できる。

ｍ−崇敬４４−−間ト）寿伏崎間０トに０→鴫−炭素数
８以上の脂環式炭化水素基のうち、炭素数１０以上の脂
環式炭化水素基の場合が耐熱性向上の寄与率が高い。

炭素数７以下の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸
エステルを使用する場合は耐熱性の向上が少ない。又、
炭素数８以上の場合でも直鎮状炭化水素基、たとえば、
メタクリル酸ｎ−オクチルやメタクリル酸ｎ−ドデシル
などのメタクリル酸エステルは耐熱性向上が少ない。炭
素数が約２０までの脂環式炭化水素がのぞましく、それ
を越えると重合体の機械的強度が低下する傾向にある。

本発明に用いるメタクリレート系樹脂には炭ＡＭ１〜４
のアルキル基を有するアクリル酸アルキルを共重合によ
って含有させることができる。耐熱性を保持するために
はこれらの共重合成分は必要な最少量とし、５重量％以
下に設定することが望ましい。

エステル部分に炭素数８〜２０個の脂環炭素基を有する
メタクリル酸エステル８〜４０重屋％を含有するメタク
リル酸メチルを主体とする重合体は高い屈折率を示すの
で、光伝送性繊維として好ましい特性を有する。

一方、鞘材層としては、芯材層よりも少なくとも８％小
さい屈折率を有する透明樹脂、又は弗素ゴムが用いられ
る。

屈折率の差が８％より小さい場合、鞘材層による光の反
射割合が小さくなり導光損失が大きくなる。具体的な屈
折率としては１．４２以下であるのが好ましく、結晶性
でなく無定形に近い重合体で、かつ、前記芯成分との接
着性が良好なものが望ましい。

好ましい透明樹脂および弗素ゴムとしては、弗素樹脂、
熱可塑性弗素ゴムおよび弗素ゴムがある。

弗素樹脂としては、例えば、α−フルオロアクリル酸フ
ルオロアルキル、α−フルオロアクリル酸アルキル、メ
タクリル酸フルオロアルキルなどからなるアクリル系ま
たはメタクリル系重合体および共重合体や含弗素オレフ
ィンなどからなる含弗素重合体および共重合体をあげる
ことができる。

α−フルオロアクリル酸フルオロアルキル重合体、α−
フルオロアクリル酸アルキルおよびメタクリル酸フルオ
ロアルキル重合体としてはその単独重合体の軟化温度が
約５０℃以上で屈折率が１．４８以下の値を示すものが
好ましい。

また、含弗素オレフイン系重合体としてはビニリデンフ
ルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、トリフ
ルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ビ
ニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−へキ
サフルオロプロペン共重合体などを挙げることができる
。

熱可塑性弗素ゴムとしては分子内に弗素ゴム相からなる
ソフトセグメントと弗素樹脂相からなるハードセグメン
トを有し、常温において弗素樹脂相で物理的な架橋がお
こなわれてゴム弾性を有し、融点以上の高温では熱可塑
性プラスチックと同様な挙動を有するものである。その
代表的なものとしては、グイエルサーモプラスチック（
ダイキン工業（株）社製）があげられる。

好ましい弗素ゴムとしては、ビニリデンフルオライド−
へキサフルオロプロペン共重合体、ビニリデンフルオラ
イド−ペンタフルオロプロペン共重合体、ビニリデンフ
ルオライド−クロロトリフルオロエチレン共重合体、な
どをあげることができる。ことに好適にはビニリデンフ
ルオライド−へキサフルオロプロペン共重合体である。

本発明において保護層として用いられるエステル系熱可
塑性エラストマーとしてはポリブチレンテレフタレート
をハードセグメントとし、脂肪族ポリエステルをソフト
セグメントにしたポリエステル・ポリエステル型の共重
合体、（例えばペルブレン（東洋紡績■社））や、ポリ
ブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、ポリ
エーテルをソフトセグメントとしたポリエステル・ポリ
エーテル型の共重合体（例えばハイトレル（東し・デュ
ポン（株）社））等があげられる。

これらのエステル系熱可塑性エラストマーの中でも融点
又はガラス転位温度が１２０℃〜２６０℃のものが好ま
しい。さらに好ましくは２００℃〜２６０℃である。

なお保護層成分は光伝送性への影響は認められないので
、必要ならばカーボンブラック、ガラス繊維、タルク、
炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カリウムなどを１〜
８０重量％添加することができる。

１２０℃、２４０時間の乾熱処理における収縮率は５％
以下であることが必要であり、好ましくは８％以下、更
に好ましくは１％以下である。

本発明の光伝送性繊維の製法は従来公知の方法で製造す
ることができる。

芯材層の重合体の場合、懸濁重合法においては、多量の
水を使用するためその中に含まれる異物が重合体中に混
入しやすく、又、その脱水工程においても異物が混入す
る可能性がある。場合により濾過法や蒸製法でゴミなど
の異物を除去したのち重合をおこなう事が好ましい。

また、芯材層の重合体の製造段階と光伝送繊維の製造段
階とを連続した工程でおこない、かつ、芯材層の重合体
を高温度下で連続塊状重合工程およびそれにつづく残存
未反応単量体を主体とする揮発物の連続分離工程の２工
程で製造する方法がある。

芯材層の重合体を塊状重合し、ついで得らましい方法で
ある。鞘材層重合体の場合は、芯材層重合体の場合はど
製造法による光伝送性への影響は認められないので、特
にゴミなどの異物が混入しないようにして、必要ならば
濾過法によりゴミなどの異物を除去して鞘材層重合体の
製造をおこなえばよい。

芯材層、鞘材層および保護層の成分を溶融状態のもとで
、特殊ノズルによって配合しつつ賦形（所ｒＲ１１合紡
糸）する方式は、従来の芯材層成分と鞘材層成分を複合
紡糸により素線とした後、保護層を溶融状態として被覆
する方式（例えば特開昭５９−２２６１０２　）にくら
べ省力、省エネルギーなプロセスであり、さらに広範囲
の太さの光伝送性繊維を製造でき、かつ工程管理が容易
であるため特に好ましい。

かかる複合紡糸では、芯材層成分溶融押出機、鞘材層成
分溶融押出機および保護層成分溶融押出機よりなる複合
紡糸機が用いられる。

芯材層成分は、溶融押出機により溶融され計量ポンプで
定量紡糸ヘッドに供給される。鞘材層成分および保護層
成分も同様にして各々紡糸ヘッドに供給される。紡糸ヘ
ッド内の紡糸口金で８層構造に賦形され吐出され、冷却
後に巻き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。

本発明の光伝送性ｔａｎにおける芯材層、鞘材層および
保護層の厚さおよび太さは、目的に応じて適宜設定され
、紡糸口金において各供給口におけるオリフィスの管径
および管長を変えることにより厚さおよび太さがコント
ロールされる。

ブラステフク光伝送性１ｍ維としては、芯材層および鞘
材層の直径の合計が１００〜１１００μ溝、保護層の厚
みが１００〜１０００　ｔｉＷＬであることが耐熱性及
び機械的特性の点から好ましいＯ 以下実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例中の光伝送性能の評価はハロゲンタングステンラ
ンプを光源として回折格子分光器を用い６５０　ｎｍの
波長における被測定光伝送ｍＩＩｊ１と基準光伝送繊維
の出力強度をシリコンフォトダイオードで読みとり、次
式によりＩ□、１２　　から４１１６Ｌ（ｂ）の導光損
失αを求めた。

この式よりα値が小さいほど光伝送性はすぐれている。

収縮率は光伝送性繊維を１２０℃、２４０時間乾熱処理
した後、初期と乾熱処理後の繊維長を比較することによ
って求めた。

繰り返し曲げ試験は直径１０１＠の円筒に光伝送性ａ維
を巻きつけ、１８０°の曲げをａｏｏｏ。

回繰返した後、外観を観察した。

実施例１ ａｍ安定剤としてとドロキシエチルセルロース０．５１
１ｔｆｔ％、ポリメタクリル酸ナトリウム０．０２５重
量％およびリン酸二水素ナトリウム０．４重量％を溶解
させた純水（脱イオン水、０．２重ｗｎ濾過）６Ｆ４を
ポアサイズ０．４５μｍのフィルターで濾過した後、撹
拌機を備えた内容積１０１！のステンレス反応器に入れ
た。

別に減圧蒸溜により精製したヌククリル酸メチル７９重
量％、アクリル酸メチル１重ｆ＆９６、メタクリル酸ボ
ルニル２０１［ｆｆｉ％よりなる単量体混合物Ｉｌｌを
調合し、この混合物にｎ−ドデシルメルカプタン０．８
０重量％およびラウロイルパーオキサイド０．８重量％
を加えて溶解させた後、ポアーサイズ０．１０．１７１
１１のフィルターで濾過し反応器へ仕込み、温度８８℃
、撹拌機回転数６５０回転で重合させた。

約１時間で反応温度が上昇し、８６℃に達した。更に１
０５′″Ｃ迄昇温し、８０分間保った後、反応器を冷却
した。

得られた粒子状重合体を水洗脱水し、５１の超純水に投
入し、水洗を繰り返しな後更に周波数２４ＫＨｚ（出力
ａｏｏｗ、日本精機製、ＭＦ−８００−２０型）で超音
波処理を８０分間、８回実施した。この粒子状重合体を
水洗脱水し、減圧下に１１０℃、１０時間乾燥して、ク
ロロホルム溶液中で求めたｔＩｉ限粘度〔η）　−０，
６０（ｉｔ／Ｉ　、屈折率１．４９の重合体を得た。

この重合体を２２０℃に加熱したベント溶゛　融押出機
で、２８５℃に維持された複合紡糸ヘッドに芯材層成分
として供給した。

２８５℃に加熱したα−フルオロアクリル酸２，２，８
．８−テトラフルオロプロピル−メタクリル酸メチル−
アクリル酸メチル共重合体（（共重合体組成−８７：　
１０　：８重量％）、°屈折率１．４１　、溶融粘度８
Ｘ１０８ポイズ（２８５℃））を鞘材層成分として、ま
た２８０℃に加熱したエステル系熱可塑性エラストマー
（ペルプレン■′Ｓ　−８００１、東洋＃（株）！Ｉり
を保護層成分とし、スクリュー溶融押出機で同時に複合
紡糸ヘッドに供給した。

同時に供給された芯材層、鞘材層、保護層の溶融ポリマ
ーは、紡糸口金（ノズル径８ｍ＊）を用いて２８５℃で
吐出され、冷却固化後３　ｆｆＩ／　Ｉｎ　１　ｎの速
度で引き取り、巻き取って芯材層１＋ｍ、鞘材Ｊｉｌｌ
Ｏμｍ、保護層の厚さ０．８咽からなる外径１．６１　
ｍ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、鞘材層および保護層は同心円状に配置し
た真円であり、気泡異物等の存在は認められなかった。

この光伝送性繊維の常温での光伝送損失は６５０　ｎｍ
で２２０　ｄＢ／ＩＩｍと極めて優れていた。更にこの
光伝送性繊維１１２０℃で２４０時間乾熱処理後゛の光
伝送損失は２８０　ｄＢ／―、収縮率は１．１％、くり
返し曲げ試験では割れ等の異状は全く認められず耐熱性
に極めて優れたものであった。

実施例２．８ 実施例１と同様な操作により、表１に示す光伝送性繊維
を得た。

１２０℃で２４０時間乾熱処理後でも光伝送損失、収縮
率、くり返し曲げ試験成績共に良好であり、優れた耐熱
性を示した。

比較例１．２ 実施例１と同様な操作により、芯材層成分、鞘材層成分
および保護層成分の異なる表２に示す光伝送繊維を得た
。

１２０℃で２４０時間乾熱処理した後は、光伝送損失、
収縮率または繰り返し曲げ試験のいずれかの点で劣って
おり耐熱性が不十分であった。

へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）芯材層、鞘材層および保護層の三層構造からなるプ
   ラスチック光伝送性繊維において、該保護層がエステル
   系熱可塑性エラストマーからなり、１２０℃、２４０時
   間乾熱処理した時の収縮率が５％以下であることを特徴
   とするプラスチック光伝送性繊維。 ２）芯材層がエステル部分に炭素数８〜２０個からなる
   脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステル８〜４
   ０重量％を含有するメタクリル酸メチルを主体とする重
   合体からなる特許請求の範囲第１項記載のプラスチック
   光伝送性繊維。