JPS6377007A - 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〕 本発明は口径が１　ｍｍ以上の比較的大口径の形状であ
っても広い使用温度領域で柔軟性と形状保持性が優れ、
かつ接着の容易な耐溶剤性の優れたプラスチック光ファ
イバーを提供することを目的とするものである。

〔従来の技術〕

従来よりプラスチック光ファイバーは、石英系ファイバ
ーに比較して、光の伝送損失は大きいが、柔軟性に優れ
、加工が容易であり、さらに光源として可視光を用いる
ことから、取り扱いが容易でかつコストが安いというメ
リットがあり、短距離通信用あるいは照光用の光ファイ
バーとして大きな期待が寄せられている。

現在、プラスチック光ファイバーのコア材料としては、
可視光の透過性が優れており、屈折率が高いという理由
から、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、
ポリスチレン、ＡＳ樹脂、硬質塩化ビニル樹脂などの多
くの材料が検討されており、実用に供されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

プラスチック光ファイバーのコア材料には、上記のよう
な種々の材料が検討されているが、材料の柔軟性の尺度
の一つとしてセカンドモジュラスヲ選ぶと（ＡＳＴＭ　
　Ｄ８８２）、セカンドモジュラスは、５０ｋｔｙ／ｍ
ｍ　　以上のものが多く、プラスチ。

り光ファイバーのメリットである柔軟性については、用
途によっては必ずしも満足のゆくものではなかった。

昨今、プラスチック光ファイバーは、医療用機器の照光
用ライトガイドや、ＯＡ機器、デジタルオーディオ機器
などの産業用、民生用電子機器の機器内光通信、照光用
途としての需要が高まりつつあり、このような用途では
、ファイバー径が、１．０Ｍψ　以上の比較的大口径の
プラスチック光ファイバーが必要となることが多く、ま
た、限られたスペースでの配線、引き回わしの容易な柔
軟性の優れたプラスチック光ファイバーが必要となる場
合が多い。

例えば、従来よりプラスチック光ファイバーのコア材料
として広く使用されているポリｎ−メチルメタクリレー
トをコアに用いたプラスチック光ファイバーでは、セカ
ンドモジュラス約２００にり／印であり、ファイバー径
が１．０ｍｍψ　以上になると、１０Ｒ曲げで容易に破
断してしまうため、例えば同一平面内の間隔２０＋ｎｍ
以内の２点間を接続できないという問題が生じるという
問題があった。

さらに、上記のような電子機器内での配線時には、プラ
スチック光ファイバーどうしの接着や、プラスチック光
ファイバーとコネクター間、電子部品間の接着を要求さ
れることも多くなってきている。ところが、接着剤には
エステル系あるいはケトン系の有機溶剤が多量に含まれ
ていることが多いために従来のプラスチック光ファイバ
ーは、接着剤の塗布によってクラッド層あるいは、コア
層の溶解が見られ、一般の接着剤を使用できないという
問題もあった。

この問題を解決するために、クラッド層に物理的あるい
は化学的に架橋せしめた構造を有する材ト料を用いるな
どの方法が種々検討されている。しかし一般に樹脂に架
橋構造を持たせると樹脂の柔軟性は低下する傾向があり
、ポリメチルメタクリレートのような従来のコア材料と
上記の架橋したクラッド材料を組み合わせたプラスチッ
ク光ファイバーは一層柔軟性の乏しいものとなり、特に
０°Ｃ以下の低温条件下では機械的衝撃によって容易に
破損してしまうため実使用に耐えないという問題があっ
た。

柔軟性の優れたプラスチック光フアイバーヲ得るには、
ガラス転移温度が室温以下の材料をコア材料を使用すれ
ばファイバー径が１ｍｍψ以上の場合も極めて柔軟性の
優れたプラスチック光ファイバーが得られる。

例えば、ポリｎ−ブチルメタクリレート、ポリｎ−へキ
シルメタクリレート、ポリｎ−オクチルメタクリレート
、ポリｎ−ブチルアクリレート、ポリｎ−ドデシルメタ
クリレートなどをコア材料に使用すれば、柔軟性の良い
ファイバーが得られる。

しかし、プラスチック光ファイバーが通常使用される温
度範囲を一２０℃から８０°Ｃとした場合上記ノコア材
料のうち、ポリｎ−へキシルメタクリレート、ポリｎ−
ブチルアクリレート、ポリｎ−オクチルメタクリレート
などの材料では、高温領域でプラスチック光ファイバー
の形状保持をすることは困難となり、まな、プラスチッ
ク光ファイバーの成形方法として、生産性と製造コスト
の点から一般によく用いられる熔融共押出を採用した場
合、これらの材料は、粘度が低すぎてクラッドと一体成
形ができない場合や押出中に解重合が起きる場合がある
といった問題がある。ポリマーの粘度を上げるためには
、ポリマーの平均分子量を上げればよいことは容易に推
定できるが、これらのポリマーの高平均分子量体は総じ
てゴム状となり一層、熔融共押出によるクラッドとの一
体成り光ファイバーはクラッド層に架橋構造を持つ樹脂
を用いた場合でも高温使用条件下では、ファイバ一端末
よりコア層が体積膨張して吐出してしまう場合があると
いった問題を抱えていた。

ガラス転移温度が室温より大きい材料であっても、樹脂
中に可塑剤を添加する方法で見掛けのガラス転移温度を
室温以下にすることが可能であるが、可塑剤の移行や、
長期性能の安定性などについて考慮した場合好ましい方
法とはいい難い。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、大口径であっても広い使用温度領域で柔軟性
と形状保持性を確保し、しかも柔軟性を損なうことなく
耐溶剤性の優れた接着を容易に行なえることを目的とし
てコア材料にポリｎ−ブチルメタクリレート、クラッド
材料に架橋構造を持つフッ化ビニリデンと四フッ化エチ
レンあるいは六フッ化プロピレンの共重合体を用いたの
である。

〔作　用〕

本発明においては、ガラス転移温度が室温付近のポリｎ
−ブチルメタクリレートを用いることにより、口径が１
ｍｍψ以上の比較的大口径の形状のプラスチック光ファ
イバーであっても柔軟性に優れ、しかも熔融共押出法で
クラッドとの一体成形が容易に行なえるというメリット
がある。

さらに、ファイバーのクラッド材料として架橋構造を持
つフッ化ビニリデンと四フフ化エチレンあるいは六フッ
化プロピレンの共重合体を用いることにより、高温使用
条件下でのプラスチック光７アイパーの形状保持を可能
にし、また、非架橋体の場合に比べ耐溶剤性が格段に向
上するので接着作業も極めて容易に行なえる工うになる
。従って本発明によれば柔軟性、耐溶剤性の向上の結果
配線時の作業性が極めて良く、さらに使用条件の広範性
をも具備したプラスチック光ファイバーを得られるよう
になる。しかもこのプラスチック光ファイバーは熔融共
押出などごく一般的な方法で容易かつ効率的な生産が可
能であり、コス的にも極めて有利である。

本発明のプラスチック光ファイバーの具体的製造方法と
してはフッ化ビニリデンと四フフ化エチレンあるいは六
フッ化プロピレンの共重合体と分子内に複数個の不飽和
結合を有するモノマーの混合物をクラッドとしてポリｎ
−ブチルメタクリレートコアと熔融共押出で一体成形し
た後、紫外線照射、電子線照射、ガンマ−線照射などの
電離放射線照射による架橋を行なえばよい。

分子内に複数個の不飽和結合を有するモノマーとしては
トリメチロールプロパントリアクリレート、１，４−ブ
タンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールペ
ンタアクリレート、あるいはこれらのメタクリレート体
、トリアリルシアヌレートなどのシアヌレート系、イン
シアヌレート系化合物などを挙げることができる。紫外
線架橋の場合にはこれらに、ベンゾフェノンなどの光増
感剤を微量添加してもよい。

これらの分子内に複数個の不飽和結合を有するモノマー
の添加量およびクラッドの架橋度は特に限定の必要はな
いが、添加量としては０．１ないしは１０重量部が望ま
しい範囲であり、架橋度はゲル分率で４０ないしは７０
％の範囲が望ましい範囲である。

〔実施例〕

実施例１ コア材料にポリｎ−ブチルメタクリレート（数平均分子
量４，８万）、クラッド材料にフッ化ビニリデンと四フ
ッ化エチレンの共重合体（四フフ化エチレンのモル分率
６％、ＭＩ値（１２０℃）＝６、５）−１００重量部に
対し、トリメチロールプロパントリアクリレートを２重
量部をロール混合した材料を用いて、熔融共押出法でコ
ア径が１．０　ｍｍψ、クラッド肉厚０．２ｍｍとなる
ようにコアとクラッドを線速６５ｍ／分　で一体成形し
に後、電子線（加速電圧３００ＫＶ）を１５Ｍｒａｄ照
射してクラッド層を照射架橋しプラスチック光フアイバ
ーヲ得り。

このプラスチック光ファイバーのクラッド層のゲル分率
は６４％で、光伝送損失は波長６５０　ｎｍで４５０ｄ
Ｂ／ｋｍであり、２Ｒ曲げが容易に行なえる柔軟性に富
むものであった。また、−２０°Ｃでも５Ｒ曲げで破断
せず柔軟性を保っていると同時に８０°Ｃの恒温槽中で
６０分放置後も形状変化は全くなかった。さらに、４０
°Ｃのメチルエチルケトン中に３０分浸漬後もクラッド
層の溶解は全くなかった。

実施例２ コア材料にポリｎ−ブチルメタクリレート（数平均分子
量６．７万）、クラッド材料にフッ化ビニリデンと六フ
フ化プロピレンの共重合体（六フッ化プロピレンのモル
分率４％、Ｍ　Ｉ　値（１２０°Ｃ）＝３．５）１００
重量部に対し、トリアリルイソシアヌレートを１重量部
をロール混合した材料を用いて、熔融共押出法でコア径
が１．０　ｍｍψ、クラッド肉厚０．２　ｍｒｎとなる
ようにコアとクラッドを線速３３ｍ７分で一体成形した
後、電子線（加速電圧３００ＫＶ）を２０Ｍｒａｄ照射
してクラッド層を照射架橋しプラスチック光ファイバー
を得た。

このプラスチック光ファイバーのクラッド層のゲル分率
は５６％で光伝送損失は波長６５０ｎｍで５６０ｄＢ／
ｋｍであり、２Ｒ曲げが容易に行なえる柔軟性に富むも
のであった。また、−２０°Ｃでも５Ｒ曲げで破断せず
柔軟性を保っていると同時に８０°Ｃの恒温槽中で６０
分放置後も形状変化は全くなかった。さらに、４０°Ｃ
の酢酸エチル中に３０分浸漬後もクラッド層の溶解は全
くなかった。

比較例１ コア材料にポリｎ−ブチルメタクリレート（数平均分子
量４．８万）、クラッド材料にフッ化ビニリデンと四フ
ッ化エチレンの共重合体（四フッ化エチレンのモル分率
６％、ＭＩ値（１２０’Ｃ）＝６．５）を用いて、熔融
共押出法でコア径が１．０　ｍｍψクラッド肉厚０．２
Ｍとなるようにコアとクラッドを線速５８ｍ／分　で一
体成形し、プラスチック光ファイバーを得な。

このプラスチック光ファイバーの光伝送損失は波長６５
０　ｎｍで３９０　ｄ　Ｂ／ｋｍであり、ＩＲ曲げが容
易に行なえる柔軟性に富むものであった。

このプラスチック光ファイバーは一２０°Ｃでも５Ｒ曲
げで破断せず柔軟性を保っていたが、８０°Ｃの恒温槽
中では１０分間放置するだけでクラッドとコアの熱変形
が一部進行した。また、４０°Ｃのメチルエチルケトン
中に３０分浸漬したものではクラッド層が部分的に溶解
し一部はコア層にも溶解が達していた。

比較例２ コア材料にポリメチルメタクリレート（数平均分子量１
１万）、クラッド材料にフッ化ビニリデンと四フッ化エ
チレンの共重合体（四フッ化エチレンのモル分率６％、
ＭＩ値（１８０°Ｃ）＝１．２）１００重量部に対し、
トリメチロールプロパントリアクリレートを２重量部を
ロール混合した材料を用いて、熔融共押出法でコア径が
１．０　ｍｍψ、クラッド肉厚０．２　ｍｍとなるよう
にコアとクラッドを線速５８ｍ／分　で一体成形した後
、電子線（加速電圧３００ＫＶ）を１２Ｍｒａｄ照射し
てクラッド層を照射架橋しプラスチック光フアイバーヲ
得り。

このプラスチック光ファイバーのクラッド層のゲル分率
は３３％で、光伝送損失は波長６５０　ｎｍで３８０ｄ
Ｂ／ｋｍであった。しかし、室温で８Ｒ曲げで破断して
しまい、また、−２０’Ｃでは４０Ｒ曲げで破断し、柔
軟性を殆ど示さなかった。

比較例３ コア材料にポリｎ−へキシルメタクリレート（数平均分
子量１８万）、クラッド材料にフッ化ビニリデンと四フ
ッ化エチレンの共重合体（四フフ化エチレンのモル分率
７％、ＭＩ値（１２０’Ｃ）＝４５）１００重量部に対
し、トリアリルイソシアヌレートを１重量部をロール混
合した材料を用いて熔融共押出法を行なったが、クラッ
ド層のメルトフラクチュアが激しく一体成形が困難であ
った。

そこでフッ化ビニリデンと四フッ化エチレンの共重合体
（四フッ化エチレンのモル分率４％、ＭＩ値（１２０°
Ｃ）＝５）１００重量部に対し、トリアリルイソシアス
レートを１重量部をロール混合した材料を内径０．８ｍ
ｍ、肉厚０．１　ｍｍのチューブ状に成形した後、電子
線（加速電圧３００ＫＶ）を２４Ｍｒａｄ照射して照射
架橋し、この架橋したチーーブ内にｎ−ヘキシルメタク
リレートモノマート過酸化ヘンゾイルの９９．７５１０
．２５混合物（重量比）を注入し、モノマーを熱重合（
チーーブ末端を封止後５０°Ｃの水槽中２４時間放置）
する方法でプラスチック光ファイバーを得た。

このプラスチック光ファイバーのクラッド層（チューブ
層）のゲル分率は６６％で、３Ｒ曲げが容易に行なえる
柔軟性に富むものであったが、６０°Ｃの恒温槽中では
３分間放置するだけでコア層が熱膨張し、端末からコア
材料が吐出した。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ファイバー径が１
．０　ｍｍψ　以上の比較的大口径のプラスチック光フ
ァイバーであっても低温領域で極めて柔軟性が良く、か
つ高温使用でも形状変化のなく、さらに、接着作業を容
易に行なえるプラスチック光ファイバーが得られ、電子
機器分野の光通信、照光用途における利用価値は非常に
高い。

代理人　弁理士　上　代　哲　司“□＋１．″、ｙ、、
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コアとその上に設けられたクラッドからなるプラ
   スチック光ファイバーにおいて、コア材料がポリｎ−ブ
   チルメタクリレート、クラッド材料が架橋構造を有する
   フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンあるいは六フッ化
   プロピレンの共重合体であるプラスチック光ファイバー
   。