JPS6296908A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、芯−鞘構造を有する光伝送性繊維に関する。

〔従来の技術〕

芯がプラスチックから成る光伝送性繊維は無機ガラス系
のものに比べて光伝送損失、耐熱性に劣る一方で、大口
径で開口数が大きく軽量であって、且つ可撓性に極めて
優れている。中でもポリメチルメタクリレート系樹脂を
芯成分とした光伝送性繊維は短距離の光通信用途に使用
されはじめている。

芯−鞘構造を有する光伝送性繊維において、これら芯成
分の特性を生かす鞘成分の選択が重要である。

特公昭５３−２１６６０号には、鞘がフッ化ビニリデン
とテトラフルオロエチレンの共重合体から成る光伝送性
繊維が記載されている。

しかしながら、フン化ビニリデン系共重合体は芯材との
密着性は良好であり、加工性もすぐれているが、本質的
に結晶性高分子であり、加熱または冷却により容易に結
晶化して、球晶を生長せしめ、その結果芯材を通過する
光はその鞘の結晶化状態による散乱を受け、光伝送性能
が低下するという欠点がある。

一方、例えば特公昭５６−８３２１号に示されるような
フッ化アルキルメタクリレートを主成分とする重合体は
本質的に非品性高分子であり、光伝送性繊維の鞘材とし
て用いたとき良好な透明性を保持するが、芯材との密着
性が劣り、また加工性も劣るという欠点がある。

前述した様に、従来の光伝送性繊維の鞘材には一長一短
があり、それぞれ改良すべき点を有していた。そこで、
本発明は従来技術にない新規な組成によって、芯材との
密着性、加工性に優れ、しかも透明性並びに光伝送性能
の保持が良好な鞘材を用いた光伝送性繊維を提供すべく
なされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明によって提供される光伝送性繊維は、フン
化ビニリデンとヘキサフルオロアセトンを主構成単位と
する共重合体（以下、本発明に係る共重合体という）を
鞘構成とする芯−鞘構造を有することを特徴とするもの
である。

〔発明の詳細な説明及び実施例〕

本発明に係る共重合体は、フン化ビニリデンとヘキサフ
ルオロアセトンを主構成単位として、適宜の組成を有す
ることができ、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロアセ
トンの量比、必要に応じて加えられる他の共重合可能な
七ツマ−の種類及び配合量は、所望により選択すること
ができる。

鞘成分としての本発明に係る共重合体の好ましいモノマ
ー組成は、以下のとおりである。

フッ化ビニリデン　　　　５０〜９９．９モル％ヘキサ
フルオロアセトン　　５０〜０．１モル％他の共重合可
能なモノマー　　０〜２０モル％フン化ビニリデンが５
０モル％未満では、本発明に係る共重合体の融点が低く
なり、またゴム状となり、鞘成分として好ましくなくな
る。又、ヘキサフルオロアセトンが０．１モル％未満で
は、本発明に係る共重合体の結晶化度が高く、透明性が
充分でなくなるため好ましくない。

前記他の共重合可能なモノマーとしては、例えばテトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロ
トリフルオロエチレン等、ｌｌ［単位となるフッ化ビニ
リデン及びヘキサフルオロアセトンと共重合可能なモノ
マーのなかから１種又は２種以上を適宜任意に選択した
モノマーを使用することができる。

本発明に係る共重合体のより好ましい組成は、以下のと
おりである。

フッ化ビニリデン　　　　　７０〜９９モル％ヘキサフ
ルオロアセトン　　　３０〜１モル％本発明に係る共重
合体は、通常のラジカル触媒の存在下、溶液重合法又は
塊状重合法によって得ることができる。共重合体の分子
量は、本発明の光伝送性繊維の製造を、溶融複合紡糸で
行なうか、溶液コーティングで行なうか等製造法の違い
により、それぞれに適した粘度をなす様な分子量であれ
ばよく、特に制限されない。

又、鞘成分として、本発明に係る共重合体以外の成分を
所望により用いることができ、例えば他のフン化ビニリ
デン系樹脂をブレンドすることができる。この様なフン
化ビニリデン系樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニ
リデン、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共
重合体、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン
共重合体、フッ化ビニリデン／トリクロロエチレン共重
合体等が挙げられる。尚、他の鞘成分を用いる場合にも
、本発明に係る共重合体を鞘成分総量の７０重量％以上
用いることが好ましい。

本発明の光伝送性繊維において、芯は、多成分ガラス、
石英ガラス等の蕪機材料を成分として構成することがで
きるし、あるいは、ポリメチルメタクリレート系樹脂、
ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ−
４−メチルペンテン−１、重水素化されたポリメチルメ
タクリレート及びポリスチレン等で代表される透明有機
高分子材料を成分として構成することができる。透明有
機高分子材料のなかでは、ポリメチルメタクリレート系
樹脂が特に光伝送性能の面から好ましく、ポリメチルメ
タクリレート、メチルメタクリレート単位を主成分とし
て、好ましくは少なくとも７０重量％含有する共重合体
、乃至はこれらを重水素化した樹脂を用いることができ
る。メチルメタクリレートとの共重合成分としては、例
えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロ
ピルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルへ
キシルアクリレート等のアクリル酸エステル、シクロへ
キシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、エチ
ルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメ
タクリレート等のメタクリル酸エステルなどが挙げられ
る。ポリメチルメタクリレート系樹脂としては、例えば
特公昭５３−４２２６０号に示される様な連続塊状重合
方法により製造されたものを使用するのが好ましい。

本発明の光伝送性繊維は、常法によって鞘材を酢酸エチ
ル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
溶媒に溶解して浸漬法乃至溶液コーティング法で予め賦
形された芯の表面に鞘材を被覆する方法、あるいは芯−
鞘型複合紡糸ノズルを使用して芯成分重合体を紡糸する
と同時に鞘部を押出賦形する方法等により製造すること
ができる。紡糸温度は芯成分、鞘成分の溶融温度を考慮
して適宜設定すればよいが２３０〜２５０℃の間が好ま
しい。。

本発明に係る共重合体を鞘成分として、芯−鞘紡糸口金
を用いて芯成分とともに溶融共押出成型して複合フィラ
メントを製造した場合には、成形温度が１８０〜２７０
℃の広い範囲において鞘成分に発泡、白化等の異常な現
象は認められず、かつ光伝送繊維において鞘と芯の界面
状態によって左右される重要な測定値である開口数が芯
と鞘の屈折率で決定される理論開口数に近くなるという
極めて優れた特長がある。この事実は本発明に係る共重
合体を鞘成分として用いると、密着性、透明性、耐熱性
ともに向上し、芯−鞘界面の乱れを抑制しているからと
考えられる。

また、本発明の光伝送性繊維は、芯−鞘構造のまま利用
できるほか、所望により有機重合体を用いた保護層乃至
は被覆層を組合せ、更には例えばポリエステル繊維、ポ
リアミド繊維、金属繊維、炭素繊維等のテンションンメ
ンバーを併用して、光フアイバ心線、光フアイバコード
、光フアイバケーブル等の製品形態として利用すること
も可能である。

以下、実施例、比較例により本発明を更に具体的に説明
する。

ここで、実施例および比較例において得られた光伝送性
繊維の性能の評価は次の方法で行なった。

（１）光伝送損失の評価 得られた光伝送性繊維の伝送損失は第１図に示す装置に
よって測定した。

安定化電源１０１によって駆動されるハロゲンランプ１
０２から出た光はレンズ１０３によって平行光線にされ
た後、干渉フィルター１０４によって単色化され、光伝
送繊維１００と等しい開口数を持つレンズ１０５の焦点
に集められる。

この焦点に光伝送性繊維の入射端面１０６が位置するよ
う調節して光伝送繊維１００に光を入射させる。入射端
面１０６から入射した光は減衰して出射端面１０７から
出射する。この出射光は十分に広い面積のフォトダイオ
ード１０８によって電流に変換され、電流−電圧変換型
の増幅器１０９によって増幅された後、電圧計１１０に
より、電圧値として読み取られる。

伝送損失の測定は次の手順により行なう。まず光伝送繊
維１００を１０の長さになるように、両端面を繊維軸に
直角に切断し、平滑な面に仕上げ、前記の装置に入射端
面１０６および出射端面１０７が測定中動かないように
装着する。暗室にして電圧計の支持値を読取る。この電
圧値を１１とする。

次に、室内灯を点灯し、出射端面１０７を装置からはず
し、この端面から長さｌの点１１１で光伝送性繊維１０
０を切り取る。そして、装置に装着されている方の光学
繊維の端面を最初と同じように繊維軸に直角な面に仕上
げ、これを新しい出射端面として装置に装着する。これ
らの作業中、入射光量を一定に保つため、入射端面１０
６は動かないように注意する。再び暗室にして、電圧計
の支持値を読み取り、これをＩ２とする。光伝送損失（
α）は次式により計算する。

ここで　ｌ：光学繊維の長さくｋｍ） ＩＩ、１２：光量（電圧計読取値） なお、本発明での測定条件は次の通りである。

干渉フィルター（主波長）　　　：　　６４６ｎｍＸａ
　　（光学繊維の全長さ）：１５ｍ１　（光学繊維の切
断長さ）：　　　１０ｍＤ　（ボビンの直径）　　　　
　：　　１９０Ｂここでボビンは装置をコンパクトにす
るために使用し、入射端面１０６と出射端面１０７間の
距離が１ｍ程度になるようにして、残余の光伝送性繊維
をボビン（図示せず）に巻いておく。

（２）光伝送性繊維の開口数の測定 光伝送性繊維の開口数の測定は第２図に示す測定装置を
用いて行なった。１はハロゲンランプを内蔵した平行光
線光源である。外光源の出力光を中心波長６５０ｆｌ、
半値幅３ｎの干渉フィルター２に通して単色化した後、
開口数が光伝送性繊維のそれよりも大きいレンズ３によ
り平行光線を集束して、光伝送性繊維４の一方の端面５
に入射させる。該端面５は光伝送性繊維の繊維軸と直角
に切断して平滑に仕上げ、固定具６により、繊維軸と光
軸７が一致するように固定する。入射光は全長１５ｍの
光伝送繊維を通過した後、もう一方の端面８より出射す
る。繊維軸と直角な平滑面に仕上げられた端面８を固定
軸９の中心軸に一致さ、せ、且つ、繊維軸と前記中心軸
が直交するように固定具１０により固定軸９に固定する
。１１は回転腕で固定軸９の中心軸のまわりを回転し、
回転角度θを読取ることができる。１２は光を検出する
光電子増倍管であり、ケース１３の中に取付けられ、孔
１４を通過した光量を電流として測定する。該孔１４は
直径が１．５　ｍ＋＊で中心軸から１２５龍の位置にあ
る。第２図のような構成の装置により出射光の分布は回
転腕の回転角度θと光電子増倍管の電流との関係で測定
され、−例を示すと第３図のようになる。最大電流Ｉ　
ｍａｘとすると、Ｉ　ｗａｘが１／２に減少する角度幅
２θＷと０式から開口数（ＮＡ）を求めることができる
。

ＮＡ’＝ｓｉｎ　　０ｗ　　　・・・・・・・・・・・
・・・・■実施例１ １．１．２−１−リクロローＬ２．２−）リフルオロエ
タンを溶媒とし、ヘプタフルオロブチリルパーオキシド
を重合開始剤とした溶液重合法により２３０”Ｃ５ｋｇ
荷重でメルトインデックス値が１０、屈折率が１．３９
０のフン化ビニリデン（９１モル％）／ヘキサフルオロ
アセトン（９モル％）共重合体を得た。

この共重合体を鞘成分とし、連続塊状重合方法により得
たポリメチルメタクリレートを芯成分とし芯−鞘紡糸口
金を有する複合溶融紡糸機を用いて、２３０℃で押し出
し、８ｍ／分の速度で巻き取り、芯の直径９８０μｍ、
鞘の厚み１０μｍの光伝送性繊維を得た。顕微鏡によ４
観察では芯−鞘界面は真円で気泡や異物の存在は認めら
れなかったＯ この光伝送性繊維の光伝送損失は２５０ｄＢ／１ｏｎ（
測定光波長６５０ｎｍ）であり、開口数の実測値は０．
５１であり、芯の屈折率ｎ、＝１．４９２及び鞘の屈折
率ｎｚ＝１．３９０から計算される理論量ｏｎ　（Ｎ−
Ａ−＝　　ｎ＋　”　　ｎｚ　”　）　０．５４２ニ近
イ値であった。

即ち、開口数の（実測値）／（理論値）は０．９４と１
．０に非常に近い値となった。

実施例２〜６、比較例１ 実施例１における鞘成分共重合組成を変更した以外は、
実施例１と同じ光伝送性繊維を得た。光伝送損失及び開
口数の実測（！／理論値を評価した。

結果をまとめて第１表に示した。

第１表 実施例７ 実施例１で得られた鞘成分重合体を、酢酸エチルに溶解
し、石英光ファイバ裸線にコーティングした後、乾燥し
、鞘層を形成させた。この光伝送性繊維の光伝送損失は
、測定光波長６５０ｎｒａで３０ｄＢ／ｋｍであった。

実施例８ 実施例１において芯成分重合体をポリカーボネートに変
えた以外は同様にして光伝送性繊維を得た。光伝送損失
は６５０ｎｍで１４００ｄＢ／ｋｍであった。

比較例２ フッ化ビニリデン８０モル％、テトラフルオロエチレン
２０モル％からなる共重合体を鞘成分とし、実施例１と
同様にして光伝送性繊維を得た。

この光伝送性繊維の伝送損失は６５０ｎｍ、２７０ｄＢ
／ｌｕａで、開口数の（実測値）／（理論値）は０．７
８であった。

実施例９ 実施例１で得られた光伝送性繊維と、比較例２で得られ
た光伝送性繊維とを８０℃で１００時間加熱暴露テスト
した結果、本発明の実施例１の光伝送性繊維は損失変化
を全く起さなかったが、比較例２の光伝送性繊維は光伝
送損失が１００ｄＢ／ｉ増加した。

〔発明の効果〕

本発明の光伝送性繊維によれば、鞘成分である本発明に
係る共重合体の、芯材との密着性、加工性に優れ、しか
も透明性並びに光伝送性能の保持が良好であり、また耐
熱性が向上すると共に、理論開口数に極めて近い開口数
を示すという優れた性質を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は光伝送性繊維の光伝送損失を測定する装置の概
略図、第２図は光伝送性繊維の開口数の測定装置の概略
図、第３図は開口数測定の一例を示す説明図である。 １・・・光源、３・・・レンズ、４・・・光伝送性繊維
、５．８・・・光伝送性繊維の端面、１２・・・光電子
増倍管、１００・・・光伝送性繊維、１０６・・・入射
端面、１０７・・・出射端面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フッ化ビニリデンとヘキサフルオロアセトンを主
   構成単位とする共重合体を鞘成分とする芯−鞘構造を有
   することを特徴とする光伝送性繊維。
2. （２）共重合体が、フッ化ビニリデン単位５０〜９９．
   ９モル％、ヘキサフルオロアセトン単位５０〜０．１モ
   ル％の組成を有する特許請求の範囲第（１）項記載の光
   伝送性繊維。
3. （３）メチルメタクリレート単位を少なくとも７０重量
   ％含有するポリメチルメタクリレート系樹脂を芯成分と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の光
   伝送性繊維。