JPS6378109A - プラスチツク製マルチ光フアイバ−の製法 - 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〕 本発明は画素数が１０００〜３００００なる高画素数の
プラスチック製光ファイバでアリ、従来開発されてきた
マルチ光ファイバに比べ柔軟性が良好でその取扱い性に
優れたプラスチック製マルチ光ファイバの製法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

画素径２００μ以下なる石英系光ファイバを配列度よく
整列し繊維同士を接着剤にて接合し九マルチ光７アイパ
は画像伝送性を備えていることから、胃カメラをはじめ
とする内視鏡として医療機器分野を中心にその利用が進
められている。

ガラス系光ファイバは剛く、折り曲げ試験を繰返すと容
易に折損し易いため、光ファイバ製のマルチ光ファイバ
は画像伝送性に優れてはいるものの、その取扱い性が未
だ不十分なものといわれている。

そこで、従来ようプラスチック系光ファイバを用いたマ
ルチ光ファイバを開発するための試みもなされ、例えば
米国特許第３，５５６，６５５号公報や特公昭５９−１
４５７０号公報及び特開昭５６−１４５７０号公報に示
された如きグラスチック製マルチ光ファイバが知られて
いる。

米国特許第３，５５６，６３５号に示された方法は、特
異な構造を備えた海島型複合紡糸ノズルを用Ａてグラス
チック製マルチ光ファイバを作るものであるがこ＼にて
用いられている複合紡糸ノズルはノズル内の溶融ポリマ
ー流れにプントスペースが生じ易い構造となっているた
め、画像伝送性の良好なマルチ光ファイバを作るには幾
多の困難が伴う。また、この方法によって作られたマル
チ光ファイバは柔軟性に乏しいという難点もあり、更に
これら緒難点を解決し得たマルチ光ファイバの出現が待
たれている。

また、特公昭５９−１４５７０号公報には、海鳥型多成
分系繊維でちゃ、海成分の重量割合が１０重量％未満で
あり外周形状が略円形で、かつ、海鳥構造繊維の最外周
に位置する島成分の断面形状が４角〜５角形状となって
いるマルチ光ファイバが示されているが画素の断面形状
が多角形状であシ、画像伝送特性が十分なものとはいえ
ず、かつ、マルチ光ファイバの柔軟性も十分なものとは
いえない。

特開昭５６−３９５０５号公報には、海鳥構造ヲ有する
ウルトラファインファイバオプチカルエレメントが示さ
れており、このオプチカルエレメントの島の数は最高１
０万程度のものとすることができ、島成分の断面専有率
は５０〜９８ＸＫもなるヒポされている。しかし、当該
技術によって得られるオプチカルエレメントの島の断面
形状は不均一であり、異型断面構造となるため、その画
像伝送性及びその柔軟性はいま一歩の改良が必要である
といわれている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

上述した如く、従来開発されてきたプラスチック製マル
チ光ファイバは、面密度画素のマルチ光ファイバとする
と、各画素断面が異形断面化されるため、その画像伝送
特性が不十分なものとなり易く、理由は不明であるが剛
直なものとなｐｌその取扱い性が十分なものとはいえな
い現状にある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者等は高画素密度でちシながらも各画素が
はソ円形断面形状全保持しており、かつ、柔軟性に優れ
たグラスチック製マルチ光ファイバを得ることを目的と
して検討した結果本発明を光取した。

本発明の要旨とするところは、海部に、光伝送性を備え
た芯−鞘構造の島成分を配したプラスチック製マルチ光
ファイバを製造するに際し各成分をノズルに供給し式（
１）で規定する紡糸ドラフトがＳＯＯ以上となるような
条件にて溶融紡糸し、画素径５〜１００μ、画素数１０
００〜３ｏｏｏｏ各画素が俵積み配置とされ、かつ外周
形状が略矩形のプラスチック製マルチ光ファイバとする
ことを特徴とするマルチ光ファイバの製法及び 海部に、光伝送性を備えた芯−鞘構造の島成分を配した
プラスチック製マルチ光ファイバを製造するに際し、各
成分をノズルに供給し、式（１）で規定する紡糸ドラフ
トＤが５００以上となるような条件にて溶融紡糸した後
、１００〜２００Ｃで熱緩和処理し、画素径５〜１００
μ、画素数１０００〜３００００で各画素が俵積み配置
とされ、かつ外周形状が略矩形のグラスチック製マルチ
光ファイバとすることを特徴とする特ルチ光ファイバの
製法にある。

第１図に本発明を実施する際に用いる紡糸装置を示した
。芯ポリマーは溶融供給装置１よｐ１鞘ポリマーは溶融
供給装置ｔ２より、海成分ポリマーを溶融供給装置３よ
り紡糸頭４に供給し、海部に芯−鞘構造の島成分を配し
之マルチファイバ構造を形成させ、クエンチ装置５によ
り冷却し、構造を固定して引取りローラー７によシ引取
シ光伝送性を供えたグラスチック製マルチ光ファイバを
製造するものである。

第２図は本発明の熱緩和処理工程を実施する際に用いる
装Ｒを示したもので、フィードローラー８から供給され
たマルチファイバは熱処理引取ρローラー１０で伸長さ
れた状態で加熱装置９により熱緩和処理されて巻取り機
１１Ｖｃより巻取られる。この際第１図に示した紡糸工
程と第２図に示した熱緩和工程を連結し、連続的にマル
チ光ファイバを製造することＫより更に光伝送性良好な
マルチ光ファイバとすることができる。

第３図に本発明を実施する際に用いる紡糸ノズルを示し
た。第１図の紡糸頭４に挿着された紡糸ノズルに１２よ
シ芯ポリマーが供給され、口金板１６によシ、各ノズル
孔１６ａに分配される。鞘ポリマーは１３よｐ供給され
て口金板１７で各ノズル孔１７１ＬＶｃ分配され、ここ
で芯−鞘構造が形成される。海成分ポリマーは１４より
供給されて口金板１８で各ノズル孔１８１Ｌに分配され
、ここで芯−鞘構造の島成分を包み込む。このようにし
て形成された単位画素ファイバを集合して引取ることに
より、海部に、芯−鞘構造の島成分を配したプラスチッ
ク製マルチ光ファイバを製造するものである。

本発明者らが鋭意検討した結果、海部に芯−鞘構造の島
成分を配した、画素径５〜１００μ、画素数１０００〜
３００００で、各画素が俵積み配置されかつ外周が略矩
形のグラスチック製マルチ光ファイバを製造するに際し
、該マルチ光ファイバに柔軟性をもたせ、海部の断面形
状を略円形で均一で光伝送性に優れた海部を形成させる
ためには、式（１）で規定する紡糸ドラフトＤが５００
以上の条件で紡糸することが有効であることを見出し、
本発明に到ったものである。

画素径５〜１００μ、画素数１０００〜３００００で各
画素が俵積み配置され、かつ外周形状が略矩形のグラス
チック製マルチ光ファイバを紡糸ドラフトがＳＯＯ未満
の条件で紡糸すると折れ易くなる。

マルチ光ファイバに要求されるもう一つの重要な特性は
透光性である。本発明により得られたマルチ光ファイバ
は柔軟性の優れたものでちるが、特に高ドラフトで紡糸
し次マルチ元ファイバは伝送損失にや＼もすると増大す
る傾向があるが、このような傾向を防止するには次の如
くすればよい。

すなわち、海部に芯−鞘構造の島成分を配した画素径５
〜１００μ、画素数１０υ０〜３００００で各画素が俵
積み配置され、かつ外周形状が略矩形のプラスチック製
マルチ光ファイバ’ｅ　式ｆｕで規定する紡糸トラフ）
Ｄが５００以上の条件で紡糸した後、該マルチ光ファイ
バに優れた透光性を賦与するために、１００〜２ｏｏＣ
で熱緩和処理することが有効である。

本発明で用いるマルチ光フアイバ型棒レンズの芯成分及
び鞘成分形成用プラスチックの具体例としては次の如き
ものが挙げられる。

ポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９）およびメチ
ルメタクリレートを主成分とするコポリマー（ｎ＝＝１
．４７〜１．５　ｏ　）、ポリスチレン（ｎ＝＝１．５
８）およびスチレンを主成分とするコポリ？−（ｎ＝　
＋、５０〜１．５８　）、スチレンアクリロニトリルコ
ポリマー（ｎ　＝　１．５６　Ｌポリ４−メチルペンテ
ン＋（ｎ＝１．４６）、エチレン／酢ピコボリア　−（
ｎ＝　１．４６〜１５０　）、ポリカーボネート（ｎ＝
１．ｓｏ〜１．５　ｙ　）、ポリクロロスチレン（ｎ＝
　１．６１）、ポリ塩化ビニリデン（ｎ＝１．６３）、
ポリ酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）、メチルメタクリレー
ト／スチレン、ビニルトルエン又はα−メチルスチレン
／無水マレイン酸三元コポリマー又は四元コポリマー（
ｎ＝ｊ、５０〜ｔ、Ｓ　ａ　）、ポリジメチルシロキサ
ン（ｎ　＝　１．ａ　ｏ　）、ポリアセタール（ｎ＝１
．４８）、ポリテトラフルオロエチレン（ｎ＝１．５　
ｓ　）、ポリフッ化ビニリデン（ｎ＝１．４２）、ポリ
トリフルオロエチレン（ｎ＝１．４０）、パーフルオロ
プロピレン（ｎ＝１．３４）、およびこれらフン化エチ
レンの二元系又は三元系コポリマー（ｎ＝Ｌ３５〜１．
４０　）、ポリ７フ化ビニリデン／ポリメチルメタクリ
レート・ブレンドポリマー（ｎ＝１．４２〜１．４６　
）、一般式ＣＨ２＝　Ｃｊ（Ｃ，Ｈ，）ＣＯＯＲｔで表
わされるフッ化メタクされる２−フルオロアクリレート
を主成分とするポリマーおよびコボ１７　？　−（ｎ　
＝　１．５７〜１．４２　）、但しＲ’ｒ　：　ＣＨ３
、（ａＨ２）ｍ（ｃＦ２）ｎｙ　％（ＣＨ２）Ｉ！１（
ＯＦ２）ｎＨ５ＣｊＨ２０Ｆ２０ＨＦＣＦ、、Ｃ（ＯＦ
３）、など、含フツ素アルキルフマル酸エステルポリマ
ー（ｎ＝１．３０〜１．４２　）などを挙げることがで
きる。

実施例において柔軟性と透光性の評価は次の方法で行っ
た。

＊柔軟性の評価 第４図に示した装ｆＩ！を用いてマルチ光ファイバの繰
返し屈曲性を測定した。第４図において曲げ半径は２５
ｓｎ、曲げ角度は１８０°でマルチ光ファイバを繰返し
屈曲させ、透過光量保持率が初期値の８０％未満になっ
た場合の繰返し数を測定した。

実施例において透光性の評価は次の方法で行なった。

畳光伝送損失の評価 得られた光伝送性ファイバの伝送損失は第５図に示す装
置によって測定した。

安定化電源（１ｏ１）によって駆動されるハロゲンラン
プ（１０２）から出た光はレンズ（１０３）Ｋよって平
行光線にされた後、干渉フィルター（１ｏ　４）Ｋ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
光伝送繊維の入射端面（ｔｏ６）が位置するよう調節し
て光伝送性繊維（１００）に光を入射させる。入射端面
（１０６）から入射し九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（１ｏｅ）Ｋよって電流に変換され、電流−
電圧変換型の増幅器（１０９）によって増幅され念後、
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）ｉｌｏ　　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指示値
を読′取る。この電圧値を工、とする。次に、室内灯を
点灯し、出射端面（ｔｏ７）を装置からはずし、この肩
面から長さｌの点（１１１）で光伝送繊維（１００）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（１ｏ６
）は動かないように注意する。再び暗室にして、電圧計
の指示値を読み取り、これをＩ２　　とする。光伝送損
失（α）は次式により計算する。

こ＼で！＝光学績維の長さくｋｍ） Ｉ、、Ｉ２：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）　：　６４６　ｎｍ１０（光
学繊維の全長さ）　　：　　１５ｍ／（１の切断長さ）
：　　１ｏｒＩＬ Ｄ（ボビンの直径）　　　　：１９０ｍ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（１ｏ
６）と出射端面（１０７）間の距離が１ｍ程度になるよ
うにして、残余の光学横維をボビン（図示せず）に巻い
ておく。

以下実施側により本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ 第１図に示した紡糸設備に第３図に示した紡糸ノズルを
挿着し、芯成分形成用ポリマーとしてポリメチルメタク
リレート、鞘成分形成用ボ。

リマーとしてポリフン化メタクリレート、海成分形成用
ポリマーとしてフン化ビニリデンコポリマーを用いて第
１表に示した紡糸条件によりマルチ光ファイバを得た。

このようＫして得られたマルチ光ファイバの繰返し屈曲
による柔軟性と伝送損失による透光性を測定し第１表に
示した。

式（１；で規定した紡糸ドラフトが５００以上の条件で
紡糸したファイバは柔軟性があり、特に紡糸ドラフトが
１０００以上の条件で紡糸したファイバは非常に柔軟性
がちった。

紡糸ドラフトが５００以上のファイバの伝送損失を測定
し九ところ、紡糸ドラフトが高くなるにつれて透光性が
悪くなる傾向がみられた。

比較例１ 実施例１と同じ装置で、芯成分形成用ポリマー、鞘成分
形成用ポリマー、海成分形成用ポリマーを夫々実施例１
と同じものを用いてマルチ光ファイバを製造した。この
マルチ光ファイバの紡糸条件および性能を表２に示した
。

式（１）で規定した紡糸ドラフトが５００未満の条件で
紡糸したファイバは柔軟性がなく折れ易かった。

第２表 実施例２ 実施例１で紡糸したマルチ光ファイバを第２図に示した
熱緩和処理装置を用いて熱緩和処理した。熱緩和処理条
件及び得られたファイバの特性を第３表に示した加熱温
度１００〜２００Ｃで伸長下に熱緩和処理をしたマルチ
光ファイバの伝送損失は減少し透光性の優れた製品が得
られ友。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマルチ光ファイバを製造するための製
造工程模式図であり、第２図は熱緩和処理工程図を、第
３図はノズルの断面図であり、第４図はマルチ光ファイ
バの繰返し折シ曲げ試験工程を示す図であり、第５図は
光ファイバの光伝送損失測定装置の概略図である。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社 代　理　人　弁理士田村武敏 第１図 第２図 第３図 第４図 紳返し屈印試駿 ↓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）海部に、光伝送性を備えた芯−鞘構造の島成分を
   配したプラスチック製マルチ光ファイバを製造するに際
   し、各成分をノズルに供給し、式（１）で規定する紡糸
   ドラフトＤが５００以上となるような条件にて溶融紡糸
   し、画素径５〜１００μ、画素数１，０００〜３０，０
   ００で各画素が俵積み配置とされ、かつ外周形状が略矩
   形のプラスチック製マルチ光ファイバとすることを特徴
   とするマルチ光ファイバの製法。 Ｄ＝（紡糸ノズル孔径）＾２／（マルチ光ファイバの画
   素径）＾２（１）
2. （２）海部に、光伝送性を備えた芯−鞘構造の島成分を
   配したプラスチック製マルチ光ファイバを製造するに際
   し、各成分をノズルに供給し、式（１）で規定する紡糸
   ドラフトＤが５００以上となるような条件にて溶融紡糸
   した後、１００〜２００℃で熱緩和処理し、画素径５〜
   １００μ、画素数１０００〜３００００で各画素が俵積
   み配置とされ、かつ外周形状が略矩形のプラスチック製
   マルチ光ファイバとすることを特徴とするマルチ光ファ
   イバの製法。 Ｄ＝（紡糸ノズル孔径）＾２／（マルチ光ファイバの画
   素径）＾２（１）