JPS62232609A - 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〉 本発明は耐熱性にすぐれた光伝送性繊維に関する。

〈従来の技術〉 従来光伝送性繊維としては、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
く高価でもあることから、プラスチックを基材とする光
学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
つ光透過性が良好な重合体（例えば、メタクリル系重合
体、スチレン系重合体）を芯材層とし、これよりも屈折
率が小さくかつ透明な重合体（含弗素系重合体など）を
鞘材層とした二層構造の繊維が知られている。

メタクリル系重合体を芯材層成分とする光伝送性繊維は
、屈曲性、引張り強度などの機械的性質や耐熱性の点で
十分な特性が得られておらず、自動車のエンジンルーム
等の１１０″Ｃ以上の高温部所に設置した場合、光伝送
性の劣化が大きくなることが知られている。

このため保護層成分としてガラス転移温度または融点が
１２０〜２６０℃である熱可塑性樹脂（例えばナイロン
、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリアセタール）を用
いた三層構造の繊維とすることにより耐熱性を改良する
ことが提案されているが（特開昭５９−２２６８０２号
公報）、高温連続使用時の光伝送性、耐候性、耐油性、
耐摩耗性、耐屈曲性および成形加工性が今だ十分ではな
い。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は耐熱性および機械的性質が優れた、高温
時においても良好な光伝送性を示すプラスチック光伝送
性繊維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の８層構造からな
る光伝送性繊維において、該保護層としてボリア疋ド系
熱可塑性エラストマーを用いたことを特徴とするプラス
チック光伝送性繊維に関するものである。

芯材層にはメタクリレート系樹脂を用いることができる
。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単位を８〜
４０重量％含有する透明なメタクリル系重合体が好まし
い。

エステル部分に炭素数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される。

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−メン
タノール−２，１−７ダマンタノール、８−メチル−１
−アダマンタノール、８．６−シメチルー１−アダマン
Ｊ、ｔ タノール、トリシクロ（５，２，１，Ｏｒ／Ｉｔ〕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。

これらの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ｌ−メンチル、メ
タクリル酸ボルニル、メタクリル酸イソボルニル、メタ
クリル酸８．５−ジメチル−１−アダマンチル、メタク
リル酸アダマンチル、メタクリル酸トリシクロ（６，２
゜１、Ｏｆ７／〕デカ−８−イル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％より少なく含
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
ことが少なく、４０重量％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。

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累基、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”こ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素数１〜４
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社とし、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８〜２ＯＮの脂環炭素基を有する
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。

鞘材層としては、芯材層よりも少なくとも３％小さい屈
折率を有する透明樹脂、又は弗素ゴムを用いることがで
きる。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
材層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、−一フルオロアクリル酸フ
ルオロアルキル、−一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。

ε−フルオロアクリル酸フルオロアルキル重合体、膚−
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’Ｃ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−ヘキ
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、ダイエルサーモプラスチック（
ダイキン工業−社製）があげられる。

また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、ヒニリデンフル
オライドーペンタフルオロブロペン共重合体、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。

本発明の光伝送性繊維の保護層として用いられるポリア
ミド系熱可塑性エラストマーとして、ポリアミドをハー
ドセグメントとしポリエステルをソフトセグメントとし
たポリエステルアミド型の共重合体があり、ダイアミド
−ＰＡＥ（ダイセル・ヒュルス■社製）、ペバックス（
東し■社製）があげられる。また、ポリアミドをハード
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
ポリエーテルアミド型の共重合体として、グリラックス
（大日本インキ■社製）、ＧＲＩＬＡＭＩＤ＠（エムス
・ヘミイ（スイス）社製）があげられる。

本発明の光伝送性ｍ維の製法は従来の公知方法で製造す
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。

場合矛ζより濾過法や蒸溜法でゴ疋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性繊維の製造
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、ついで得られた重合体か
ら芯材層、鞘材層及び保護層の形成を三層押出し法によ
りおこなう製造法も望ましい方法である。

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、特にゴ疋
などの異物が混入しないようにして、必要なら°ば濾過
法によりゴ史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。

なお保護層成分は光伝送性−一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、チタン酸カリなどを１〜８
０ｍｍ％添加することができる。

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（所謂複合紡糸
）する方式では、基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
機によりプラスチック光伝送性繊維が製造される。芯材
周成分は、溶融押出機により溶融され計量ポンプで定電
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３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。

また、芯材周成分と鞘材層成分を複合紡糸により素線と
した後、保護層を溶融状態下に被覆してやってもよい。

本発明の光伝送性繊維における芯材層、鞘材層および保
護層の厚さおよび太さは、目的（こ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。

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６５０ｎｍの
波長における被測定光伝送繊維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ｈ　−Ｉｓから１１４１ｍ　Ｌ　Ｃｋｘ＞の導光損失
ａを求めた。

この式よりε値が小さいほど光伝送性はすぐれているこ
とがわかる。

収縮率は、光伝送性ｍ維を熱処理したのち、初期と熱処
理後のａＨＡ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１０ｗｒ１１の円筒に光伝送性
ｉａ維を巻きつけ、１８０°の曲げをａ　ｏ　ｏ　ｏ。

回繰返した後、外観を観察した。

実施例１ 懸濁安定剤としてヒドロキシエチルセルロース０．５重
置％、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、０．２ｉｔｍ濾過）　５　ｋｇ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。

別に減圧蒸留により精製したメタクリル酸メチル７９重
量％、アクリル酸メチル１重量％、メタクリル酸ボルニ
ル２０重量％よりなる単量体混合物８　ｋｑを調合し、
この混合物にｎ−ドデシルメルカプタン０．８０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
溶解後、ポアサイズ０．１０μｍのフィルターで濾過し
反応器へ仕込み、温度８３°Ｃ１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“
Ｃに達した。更に１０５°Ｃまで昇温し、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、必要に応じて周波数２４ＫＨｚ
（出力ａｏｏｗ、　　日本精機、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１１０°Ｃ１１０時間乾燥し
て、クロロホルム溶液中で求めた極限粘度〔η〕＝０．
６０ｄｌ／ｆ、屈折率１．４９の重合体を得た。

この重合体を２２０　’Ｏに加熱したベント付溶融押出
機で２８５°Ｃに維持された複合紡糸ヘッドに芯材周成
分として供給した。２８５℃（こ加熱した１−フルオロ
アクリル酸２．２゜８．３−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
重合組成＝８７：１０：８重量％）、屈折率１．４１、
溶融粘度３×１０　ボイズ（２３５°Ｃ））を鞘材層成
分とし、また２２０°Ｃに加熱したポリアミド系熱可塑
性エラストマー（ダイアミド−ＰＡＥ％Ｅ　６２ＭＳ　
８、ダイセルーヒュルス鱒社製）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８ｆｌφ）を用いて、２８５
’Ｃで吐出され、冷却固化後３ｍ／ｍｉｎの速度で引き
取り、巻き取って芯材層１ｆｆｊ１鞘材屑１０μｍ、保
護層の享みＱ、　３　ｍｍからなる外径１．６１０の三
層構造の光伝送性繊維を得た。

顕微鏡１こよる観察では、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＆１維の常温での光伝送損失は、６５０ｎｍ
で２２０ｄＢ／ｋＭ　と極めて優れたものであった。更
にこの光伝送性繊維を１２０°Ｃで２４０時間熱処理後
の光伝送損失は２８０ｄＢ／ｋＭ、収縮率は１．１％、
くり返し曲げ試験はｇｏ、ｏｏｏ回くり返しても、ひび
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、ポリアミド系熱可塑性エ
ラストマーを保護層成分として光伝送性繊維を得た。い
ずれも優れた耐熱性を示した。結果を表１に示す。

比較例１〜８ 比較のために、実施例１と同様の操作により、芯材層成
分または保護層の異なる光伝送性繊維を得た。

熱処理後は、いずれも伝送損失、収縮率又は繰り返し曲
げ試験のいずれかの点で劣っており、耐熱性は不十分で
あった。結果を表２に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）芯材層、鞘材層および保護層の３層構造からなる光
   伝送性繊維において、該保護層としてポリアミド系熱可
   塑性エラストマーを用いたことを特徴とするプラスチッ
   ク光伝送性繊維。 ２）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を芯
   材層として用いたことを特徴とす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。