JPS62297805A - 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、耐熱性可撓性にすぐれたプラスチック光ファ
イバに係り、特に、自動車、船舶等の光伝送システムに
利用できる。

〔従来の技術〕

光ファイバは、従来ガラス系材料を基本として製造され
、光信号伝送媒体として広く用いられている。しかし、
ガラス系材料を基材とした光伝送体の場合は、可撓性に
乏しいため、ファイバ径を太くすると折曲性上の問題が
あり、現在はせいぜい１２５μ程度の径である。そのた
め、ファイバ同士、又はファイバと各種デバイスとの接
続が非常に回道であり、結果として、接続のためのコネ
クタがどうしても高精度化するため、伝送システムとし
て高価なものとなる。また、接続技術自身が高度である
ため、汎用には難点がある。たとえば、自動車の伝送シ
ステムに応用した場合について考えてみると、伝送シス
テム関係を修理する場合は、接続技術が高度なために、
通常の修理工場での修理が不可能に近いものとなる。こ
の様な理由から、自動車に光伝送システムを採用すると
多くの利点は期待できても、なかなか採用に到っていな
いのが現状である。

この様な問題を解決するため、プラスチックの利点であ
る可撓性を利用した大口径のプラスチック光ファイバに
対する関心が深まっている。そしてファイバ径を１ｍｍ
程度としたものが現在、市販されるに至っている。従っ
て、接続等、システム組立て作業は容易になり、システ
ム全体のコスト低下、及び、接続の際は特別の技術を要
せず、どこでも可能となり、汎用化のきざしが見えてき
た。

そして、各種装飾分野に広く用いられるに至った。

しかし、現状のものは、熱可塑性樹脂からなるプラスチ
ック光ファイバがほとんどであるため、耐熱性が不充分
であり、やはり、前述の自動車、船舶等の光伝送システ
ムへの実用化が図られていないのが現状である。

従来のプラスチック光ファイバの耐熱性を向上させるた
めのプラスチック透明材料として、特開昭６０−９９１
１号公報に示される一般式、（Ｒ１はＨ又はＣＨｓ基）
を主鎖単位に含有する材料の発明があり、これにより耐
熱性は向上する。

しかし、これは機械的強度の面で不充分であり、上記単
位の他に （ＲｚはＨ又はＣＨａ、Ｒδは炭素数１〜８のアルキル
基、シクロヘキシル基又は芳香族基）を主鎖に含有させ
る必要がある。しかし、充分な機械的強度を付与するま
で後者の含有量を増大させると、耐熱性の低下をもたら
す等の問題がある。

例えば、コア部が架橋型の樹脂を用いた場合、従来の熱
可塑性樹脂をコアにしたプラスチック光ファイバに比べ
、耐熱性が向上しており、温度的には、自動車、船舶の
分野でも使用可能なレベルに達し、かつ、ファイバ径Ｉ
ＩＩｆｌ程度でもガラスとは比較にならない程良好な可
撓性をもつため、接続技術的には容易になり、自動車、
船舶等の光システムとして一応使用可能になったと判断
される。

しかし、実際にシステム組立に関する検討を進めてみる
と次の様な問題が判明した。すなわち、実際の光伝送シ
ステムとしての必要な曲げ半径、及び強度では特に問題
ないが、システム組立工程、又は、不慮の極度な曲げ力
等が加わった場合には破損するという重大な欠点があっ
た。

すなわち、従来技術は、光伝送システムとしての性能は
満足しているものの、システム組立工程時のこと、不慮
の曲げに対する強度的な配慮がされておらず曲げ強度的
な問題があった。

システム組立及び不慮の曲げに対する強度として種々調
べた結果、光ファイバを半径１０ｒ程度まで曲げること
ができれば、実用上問題ないという結論に達した。

本発明の目的は、架橋型樹脂コア材の優れた耐熱性をも
ちつつ、優れた曲げ強度をもつ架橋型樹脂のコア材を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プラスチック光フアイバ用コア材として、 器 ＣＨｔ−ＣＨｘ　ＯＣＯＣＨｚ　ＣＨ＝ＣＨｚ。　　　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）ＣＨｚ−
ＣＨｘ　ＯＣＯＣＨｘ　ＣＨ＝ＣＨｚ〇 で示される単量体（ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネート：以外ＣＲ−３９と略す）を必須成分とした
単量体組成分からなる架橋型共重合体を見出すことによ
り、曲げ強度を向上し、目的を達成した。

本発明者らは、上記目的を達成するため、以下に示す種
々の検討の結果、上記技術を完成したものである。その
検討経過について以下説明する。

熱可塑性樹脂からなるコア材料の場合は、強度的に特に
問題ないが、熱硬化型にしてその問題が生じたものであ
る０両者の差異について考えてみると、熱可塑性材料の
場合は、ファイバ紡糸時に樹脂材料を熱溶融し、ダイス
で押出し紡糸するが、この際に延伸して分子を配向させ
ることにより、強度向上を図っている。実際に光フアイ
バ用コア材料について延伸の有無によって、曲げ強度を
調べて見ると、延伸効果が非常に大きいことが確認でき
た。しかし、熱硬化性樹脂の場合は、当然のことである
が、延伸効果を期待することができない、しかし、プラ
スチック光ファイバの応用分野を広げるには、現状の熱
可塑型のコア材からなる光ファイバより３０〜４０℃高
い１３０℃程度の耐熱性をもたせることが第一の重要課
題であることも明確である。しかし、熱可塑型の樹脂で
、光損失の少ない材料で１３０℃の耐熱を付与すること
は、非常に困難である０例えば特開昭６０−９９１１号
公報に示される材料は耐熱性のすぐれた熱可塑性樹脂で
あるが、機械的強度が低く、熱可塑性材料の特徴である
延伸を行っても充分な強度は得られず、結局 の量を増大することになり、耐熱性が低下する。

一方、曲げ強度的には、現状の熱可塑性の場合程に強度
がなくとも十分に応用分野が広がることが期待される。

従って、熱硬化型のコア材をもつプラスチック光ファイ
バを中心に検討し、熱硬化型の樹脂の強度上向を進める
方が近道であると判断して、以下、熱硬化型の組成につ
いて鋭意検討を進めた。熱硬化型のプラスチック光ファ
イバのコア材は、−官能性モノマと多官能性モノマから
成る単量体組成物の共重合体であるが、このうち、まず
、−官能性モノマについて種々検討した。その結果、可
塑性の良い重合体を得るモノマを用いると、強度は確実
に向上するが、逆に、耐熱性を低下させるという相反す
る性質が生じ、耐熱性と強度を両立するに到達し得なか
った。

次に、多官能性モノマの種類について、ジアクリレート
系、トリアクリレート系、ジメタクリレート系、トリメ
タクリレート系、トリアリルシアヌレート、トリアリル
イソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルイソ
フタルレート、等多くの多官能性モノマについて、その
種類及び配合量について詳細な検討を行ったが、結果的
には、多少の向上が見られる場合もあったが結局は目標
値を満足するには到らなかった。しかし、上記の様な多
くの多官能性モノマのうち、次の構造式で示される 菖 ＣＨｘ−ＣＨｚ　ＯＣＯＣＨｘ　ＣＨ＝ＣＨｘＣＨｘ−
ＣＨｚ　ＯＣＯＣＨｚ　ＣＨ＝ＣＨｚ舊 ジエチレングリコールビスアリルカーボネート：ＣＲ−
３９のみが、特異な性能を示すことが発見できた。すな
わち、ＣＲ−３９をモノマ成分中に含有させることによ
り、曲げ強度が著しく向上することを見出した。そして
、ＣＲ−３９は、共重合する相手の単量体を限定するこ
となく、いかなる単量体との組合せの場合でも、曲げ強
度が著しく向上し、その効果が大きいことがわかった。

また、ＣＲ−３９は、多官能性モノマであり、架橋型の
樹脂となるため、耐熱性の低下は全く生じず、むしろ、
この配合により向上する傾向にある。

この様に、ＣＲ−３９との共重合を行うことにより、耐
熱性の低下を引き起こすことなく、曲げ強度を向上させ
ることができた。

しかし、ＣＲ−３９の強度向上に大きな効果を引き起こ
す理由については、種々推察されるが、現在のところは
、明確な理由が不明であり、その解明は今後の課題であ
る。

本発明における一官能性単量体（Ａ）には、以下に示す
ような、アクリル系、メタクリル系、スチレン系及びア
リル系単量体等の透明な重合体を得るもので、−官能性
の単量体であれば特に限定されない。

以下その例を示す、。

メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、プ
ロピルメタアクリレート、ブチルメタアクリレート、イ
ソブチルメタアクリレート、２−エチルへキシルメタア
クリレート、ラウリルメタアクリレート、トリデシルメ
タアクリレート、ステアリルメタアクリレート、シクロ
ヘキシルメタアクリレート、ジメチルアミノエチルメタ
アクリレート、ジエチルアミノエチルメタアクリレート
。

２−ヒドロキシエチルメタアクリレート、グリシジルメ
タアクリレート、メタクリル酸、メチルアクリレート、
エチルアクリレート、アリルメタクリレート、ベンジル
メタクリレート、α−０−クロロフェニルエチルメタク
リレート、シクロヘキシルシクロへキシルメタクリレー
ト、ペンヅヒドリルメタクリレート、０−クロロベンヅ
ヒドリルメタクリレート、ｐ−シクロヘキシルフェニル
メタクリレート、α−ｐ−ジフェニルエチルメタクリレ
ート、メンチルメタクリレート、メタクリリックアンハ
ライド、ｍ−ニトロベンヅイルメタクリレート、２−ニ
トロ−２−メチル−プロピルメタクリレート、α−フェ
ニル−アリルメタクリレート、α−フェニル−ｎ−アミ
ルメタクリレート。

α−フェニルエチルメタクリレート、β−フェニルエチ
ルメタクリレート、テトラハイドロフルフリルメタクリ
レート、ビニルメタクリレート、フェニルセロソルブメ
タクリレート、ｐ−メトキシベンヅイルメタクリレート
、エチレンクロロヒドリンメタクリレート、ペンタクロ
ロフェニルメタクリレート、フェニルメタクリレート、
オイゲノルメタクリレート２ｍ−タレジルメタクリレー
ト。

ジアセチンメタクリレート、エチレングリコールベンゾ
エートメタクリレート、エチルグリコレートメタクリレ
ート、ボルニルメタクリレート、トリエチルカルビニル
メタクリレート、ブチルメルカプチルメタクリレート、
０−クロロベンジルメ、タクリレート、Ｔθｒ−ブチル
メタクリレート。

α−メタリルメタクリレート、β−メタリルメタクリレ
ート、α−ナフチルメタクリレート、シンナミルメタク
リレート、０−クレジルメタアクリレート、フルフリル
メタクリレート、β−アミノエチルメタクリレート、メ
チルα−ブロモアクリレート、リードメタクリレート、
２−クロロシクロへキシルメタクリレート、１−フェニ
ルシクロへキシルメタクリレート、トリエトキシシリコ
ルメタクリレート、ｐ−ブロモフェニルメタクリレート
、２−８−ジブロモプロピルメタクリレート。

１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ｎ−へキシ
ルメタクリレート、β−ブロモエチルメタクリレート、
メチルα−クロロアクリレート、β−ナフチルメタクリ
レート、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリルアミド、メタクリル
メチルサリシレート。

エチレングリコールモノメタクリレート、Ｎ−ベンジル
メタクリルアミド、β−フェニルスルフォンエチルメタ
クリレート、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−アリル
メタクリルアミド、メタクリルフェニルサリシレートｔ
ＮＰ−メトキシエチルメタクリアルアミド、Ｎ−β−フ
ェニルエチルメタクリルアミド、シクロヘキシルα−エ
トキシアクリレート、１−８−ジクロロプロピル２−メ
タクリレート、２−メチルシクロヘキシルメタクリレー
ト、３−メチルシクロへキシルメタクリレート、４−メ
チルシクロへキシルメタクリレート。

トリメチル−３，３，５−シクロヘキシルメタクリレー
ト、フルオレニルメタクリレート、α−ナフチルカルビ
ニルメタクリレート、スチレン、０−クロロスチレン、
ビニルフォルメート、ビニルナフタレン、ビニルチオフ
ェン、０−メチル−ｐ−メトキシスチレン、０−メトキ
シスチレン、０−メチルスチレン、ビニルカルバゾール
−ジクロロスチレン、ビニルフェニルスルフィド。

メチルイソプロペニルケトン、Ｎ−ビニルフタルイミド
、イソジアリルフタレート、アリルアセテート、ｐ−イ
ソプロピルスチレン、アリルシンナメート、ｐ−メトキ
シスチレン、ビニルフラン。

ビニルベンゾエート、フェニルビニルケトン、トリシク
ロデカンメタクリレート、分子内に二ヶ以上の重合性官
能基をもつ架橋性単量体（Ｂ）は、第２表に示したよう
な、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレ
ート、トリメタクリレート、テトラメタクリレート、ト
リアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、
ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリ
ルマレエート、ジアリルフマレートなどの多価アリル化
合物、たとえば、ヘキサメチレングリコールジメタクリ
レート、デカメチレングリコールジメタクリレート、エ
チルスルフィドジメタクリレートｅ　ｐ−ｐ’　−キシ
リエニルジメタクリレート。

シクロヘキサンジオール１，４−ジメタクリレート、エ
チリチンジメタクリレート、トリメチロールプロパント
リメタアクリレート、ペンタエリストールテトラメタア
クリレート、ｐ−ジビニルベンゼン、ジアリルフタレー
ト、エチレングリコールジメタアクリレート、ジエチレ
ングリコールジメタクリレート、トリエチレングリニー
ルジメタクリレート、トリス２アクリロキシエチルイソ
シアヌレート又は、１，３．５−トリメタアクリロイル
へキサヒドロ−５−トリアジン、１，３，５゜−トリア
クリロイルーへキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、トリス（
２−とドロキシエチル）イソシア′　　ヌル酸メタアク
リル酸エステル、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソ
シアヌル酸アクリル酸エステルなどから選ばれた多価ア
クリル化合物などの交叉結合剤として作用するものであ
れば、上記以外のものでも特に限定しない。

上記−官能性単量体を一種以上と、上記多官能性単量体
及びＣＲ−３９単量体の一種以上から成る単量体組成を
任意に組合せることができる。ただし多官能性単量体の
中には必須成分としてＣＲ−３９を含有する単量体組合
せとなる。

ＣＲ−３９の配合量は、全体に対して、２〜５０重量％
が好ましい、２％以下に場合は、曲げ強度の向上効果が
少なく、５０％以上の場合は、反応速度が遅くなる等の
欠点がある。

また、重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド
、ラウロイルパーオキサイドを始めとするジアシルパー
オキサイド類、ケトンパーオキサイド類、パーオキシケ
タール類、ハイドロパーオキサイド類、シアキルパーオ
キサイド類、パーオキシジカーボネート類、パーオキシ
エステル類。

など、通常のラジカル重合開始剤を用いることができ、
単量体の種類及び重合温度等によって任意に選択できる
。

さらに１分子量調整をし、光フアイバ用のコアとして歪
の少ないものを得る等をするために、ターシャリドデシ
ルメルカプタン、ノルマルドデシルメルカプタン、ター
シャリオクチルメルカプタン、ノルマルオクチルメルカ
プタン、ターシャリヘキシルメルカプタン、ノルマハへ
キシルメルカプタンターシャリブチルメルカプタン、ノ
ルマルブチルメルカプタン等のメルカプタン類等の連鎖
移動剤を用いることができる。

以上これらの材料を組み合せて重合し、性能評価を行っ
た実施例を用いて説明する。

〔実施例１〕 （１）組成 ・メチルメタクリレート　　　　　７．０ｇ・エチレン
グリコールジメタクリレート２．０ｇ ・ジエチレングリコールアリルビスカーボネート（ＣＲ
−３９）　　　　　　　　１．０　ｇ・ラウロイルパー
オキサイド　　０．０５　ｇ（２）架橋性樹脂すなわち
コア部の作製水温を８０℃に調節した恒温水槽中に、内
径１■φのテフロンチューブを沈めておき、このテフロ
ンチューブを小型プランジャーポンプに接続し、このポ
ンプにてテフロンチューブ中に上記（１）の単量体組成
物を送り込み、チューブの先端より流出させて、気泡を
十分に追い出す、その後、ポンプの送り速度を極度に小
さくし、チューブの先端を折り曲げて封止する。

この様にして、テフロンチューブ中で、８０℃で重合す
る。単量体は、重合の進展により体積収縮が起こり、テ
フロンチューブ内で“ひけ”が生じ、重合体、すなわち
、コアの表面が平滑性を失うと共に、真円度がくずれる
。この現象を防ぐためポンプで極度に小さな速度で送る
、又は、加圧するという目的でポンプを稼動し続ける。

この様にして、８０℃二時間加熱重合し、次にポンプよ
り重合したコア部分となるものが内容されているまま、
テフロンチューブを切り離す、テフロンチューブと一体
になっているコア部を、Ｎｘガスをパージした恒温槽で
、１００℃、十五時間、さらに、１３０℃十五時間加熱
重合しコア部分の重合を完結した。最後にテフロンチュ
ーブからコアとなる部分のみを取り出し、コアを作製し
た。

（３）クラッド層の形成 上記（２）で作製したコア部分を、トリフロロエチルメ
タクリレート樹脂の１０％の溶液、（溶媒は、酢酸エチ
ルとトルエンの混合溶媒使用）で、ｄｉｐミルコーティ
ングクラッド層を形成した。

（４）特性評価 （ｉ）耐熱性評価法として、（３）で得られたプラスチ
ック光ファイバの光伝送特性の変化により耐熱温度を評
価した。すなわち、５℃間隔差の各恒温槽を設けそれぞ
れに千時間放置し、初期の値より１０％伝送損失が増大
した温度をもって、そのファイバの耐熱温度とした。

（五）曲げ強度 （２）で得られたコア部分を、種々の半径の円柱状のス
テンレス丸棒の周にそって曲げ破く破断するときの半径
を調べた。

その結果、本実施例１で得られたコアの曲げ強度半径は
、６ｍφ以上であった。また、耐熱温度は、１３０℃〜
１３５℃であった。

（実施例２〜９〕 実施例１と同様の方法で、実施例２〜１０までの単量体
組成について実施し、その結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＣＲ−３９の配合により架橋型樹脂（
熱硬化型）の優れた耐熱性を損なうことなく、曲げ強度
を著しく向上することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コア・クラッド構造からなるプラスチック光ファイ
   バにおい て、 ▲数式、化学式、表等があります▼…（１） （１）式で示される単量体を必須成分とした単量体組成
   からなる共重合体をコアとし、これより屈折率の低い樹
   脂をグラッドとすることを特徴とするプラスチック光フ
   ァイバ。