JPS6394203A - 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） 本発明は近紫外域波長光線の透光性能の優れたプラスチ
ック光ファイバに関する。更に詳しくは生柿物の育成も
しくは殺菌、滅菌に必要な４００ｎｍ付近波長の光線に
よる透光性能に優れかつ該透過波長光線および熱による
透光性能劣化の少ないプラスデック光ファイバに関する
。

（従来の技術） プラスチック光ファイバは石英などの無機系光ファイバ
に比して可どう性に富むため、大口径にできると共に軽
量でおるために加工性や施工性などに優れていることか
ら、短距離光伝送分野における需要が急速に増大してき
た。例えばコンピュータの端末配線や移動体内伝送など
の情報伝送媒体として利用される他にライトスコープな
どの光エネルギー伝送媒体としても使用されている。特
に光エネルギー伝送媒体としての利用分野においては、
例えば生物、植物の室内育成栽培や、殺菌減菌効果を利
用した生体治療など紫外領域に近い可視光伝送分野の需
要が拡大して来た。

ところが従来のプラスチック光ファイバでは、４０Ｑｎ
ｍ付近波長の透光性能の優れたものが少なく、又初期透
光性能の優れたものでも、近紫外域波長の光線を連続的
に透過することによって、該光線自身もしくは光線透過
時に発生する熱によって透光性能が劣化する問題があっ
た。

例えば特開昭５８−１９３５０２で提案されているよう
な単量体中に含有されている酸素および過酸化物を徹底
的に除去した後、重合体を製造する方法で１ｑられたプ
ラスチック光ファイバは、確かに初期の近紫外域波長の
透光性能は優れているものの該光線を連続的に透過する
ことにより経時的に透光性能が劣化し、ついには該光線
の透光性がほとんど無くなるというような問題があった
。

更には特開昭５７−８１２０５で提案されている遷移金
屈含有ωを低減させた単量体を用いて完全密閉系で重合
したプラスチック光ファイバでも、近紫外域波長光線に
よる初期透光性能は優れているものの該光線の連続透過
による透光性能の耐久性は十分なものではなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らはかかる状況に鑑み、近紫外域波長光線の透
光性能が優れかつ該光線透過にょる透光性能の劣化の小
さいプラスチック光ファイバを開発するべく鋭意研究し
た結果、近紫外域波長光線の透光性能はプラスチック光
ファイバの芯成分をなす重合体中の重合体構成単位二量
体含有量と密接に関係することを見い出し、更に該二量
体を従来にないレベルまで低減させることを見い出すこ
とによって、本発明の目的を達成し１ｑるプラスチック
光ファイバを完成するに至った。

本発明の目的はかかる従来品の欠点を改善し、近紫外域
波長光線の透光性能に優れ、かつ該光線透過による透光
性能の耐久性の良いプラスチック本発明は次の構成を有
する。

芯成分がポリメタクリル酸メチル単位を少なくとも８０
重量％以上有する重合体であり、鞘成分が該芯成分重合
体よりも２％以上屈折率の小さい重合体からなる芯鞘型
複合プラスチック光ファイバにおいて、４００止波長光
線の透過損失が４００ｄＢ／ｋｍ以下であり、かつ芯成
分重合体に含有される重合体構成単位のニ一体が該重合
体に対して２００ｐｐｍ以下であることを特徴とするプ
ラスチック光ファイバ。

以下本発明の構成を詳しく説明する。

本発明における芯成分重合体はメタクリル酸メチル単位
を８０重量％以上含有するものでおれば特に限定される
ものではなく、メタクリル酸メチル単位との共重合体や
ポリメタクリル酸メチルとの混合体であっても良い。そ
の際共重合体としての副単母体としては、メタクリル酸
メチルと共重合し１ｑるものであれば特に限定されるこ
とがないが、透明性、機械特性、耐熱性の点からスチレ
ン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル
酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル
酸ボルニル、メタクリル酸アダマンチルなどのビニル化
合物が好適である。またポリメタクリル酸メチルと混合
する重合体としては透明性の点からポリスチレン、ポリ
カーボネート等の重合体が好適であるが特に限定される
ものではない。

次いで本発明における鞘成分重合体としては芯成分重合
体よりも屈折率が２％以上小さいものであれば特に限定
されるものではないが、テトラフルオロエチレン単位、
フッ素化ビニリデン単位等のフッ素化オレフィン化合物
を含む重合体、更にはメタクリル酸トリフルオロエチル
単位、メタクリル酸ペンタフルオロプロピル単位等のメ
タクリル酸フッ素化アルキルエステル化合物を含む重合
体が好適である。

本発明における透光損失とは通常文献［光通信ハンドブ
ック（朝自書店１９８２）Ｊに記載されているような単
色光光源と光検出器との間にプラスデック光ファイバを
８２置し、該プラスチック光ファイバの線路位置を変更
して測定するカット−バック法によって求められたもの
を代表として例示することができる。単色光光源として
は半導体レーザー、液晶ダイオードの他山色光源の回折
格子による単色光でも良く、特に限定するものではない
。更にカット・バック法以外の測定法として後方散乱損
失測定法及び散乱損失強度を利用した非破壊透光損失測
定法等でも良い。

更に本発明におけるニ一体とはプラスチック光フアイバ
製造時の芯成分重合体構成単位の三量化化合物を意味し
、芯成分重合体がポリメタクリル酸メチルの場合には、
該重合体構成単位の二量化化合物として１−ヘキセン−
２，５−ジカルボン酸ジメチルエステルおよび１，２−
ジメチルシクロブタン−１，２−ジカルボン酸ジメチル
エステルなどを例示することができる、芯成分重合体が
二種類以上の重合体構成単位からなる際には該重合体構
成単位からなる三量化化合物であれば、いかなる化合物
でもよく、異種重合体構成単位からなる三量化化合物で
も良い。又該二量体の含有量は芯成分重合体に対する重
合比で規定された量を示す。

続いてプラスチック光ファイバの４００ｎｍ波長光線に
おける透光損失と該プラスチック光ファイバの芯成分重
合体に含有される重合体構成単位二量体量との連結関係
について芯成分がポリメタクリル酸メチルであるプラス
チック光ファイバを例示して説明する。

プラスチック光ファイバの透光損失は芯成分の透光性に
よってほぼ規制される。芯成分重合体であるポリメタク
リル酸メチルは、紫外線劣化防止剤を含有した際には４
００止以下の透光性能は劣悪であるが、該紫外線劣化防
止剤を含有しない際には３００ｎｍ以下での透光性はポ
リメタクリル酸メチル自身の吸収のため劣悪であるもの
の、３００ｎｍ以上の波長ではポリメタクリル酸メチル
の吸収は急激に低下し、透光性能も増大してくることは
よく知られている。本発明者らがポリメタクリル酸メチ
ルを単結晶体とみなして、紫外線吸収の波長による減衰
強度を試算したところ、４００ｎｍにおけるポリメタク
リル酸メチルの紫外吸収の影響はたかだか十数ｄＢ／ｋ
ｍでおり、ポリメタクリル酸メチル固有のレーり散乱損
失を含んだ該プラスチック光ファイバの全透光損失も１
５０ｄＢ／ｋｍ以下であった。

しかるに従来の芯成分がポリメタクリル酸メチルである
プラスチック光ファイバの４００ｎｍ波長光線における
透光損失は数百ｄＢ／ｋｍ以上ときわめて損失の大きい
ものである。

本発明者らがその要因について種々検討したところ、４
００ｎｍ波長光線にあける透光損失はプラスチック光フ
アイバ成型加工時の熱酸化劣化着色物に奇因することが
判明した。更に該着色物は不飽和結合を含有した重合体
構成中位のオリゴマ成分であり、かつ該オリゴマ成分は
重合体構成単位の二量体を出発原料としていることが判
明した。つまりプラスチック光ファイバの４００ｎｍ波
長光線における透光損失と芯成分重合体中に含有される
重合体構成単位二量体との間には密接な関係が存在する
ことを明らかにすることができた。

なお、プラスチック光ファイバを成型加工する際の加熱
条件や雰囲気条件によって該二量体含有２と４００ｎｍ
波長光線における透光損失との間の相関係数に差異があ
るものの、いかなる条件においても、二量体含有量の多
いもの程４００ｎｍ波長光線における透光損失が大きく
、更にいかなる条件にて製造した際にも該二量体含有量
と４００ｎｍ波長光線の連続透過時におけるプラスチッ
ク光ファイバの透光性能の劣化度との相関が完全に一致
するという現象を確認した。

これによりプラスチック光ファイバにお（プる４００ｎ
ｍ波長光線の透光性能が良く、かつ該透光性能を維持す
るには芯成分重合体に含有される重合体構成単位二量体
を軽減させる必要がおると結論づけることができる。

なお重合体構成単位二量体の生成を抑制する要因として
は、重合体構成単位の精製から重合、未反応重合体構成
単位の該重合体からの分離精製、およびプラスチック光
ファイバへの成型加工の各行程に至るまでの熱履歴や、
重合の際の触媒種及び重合から未反応重合体構成単位の
分離精製工程に至るまでの酸素濃度が重要であるが、本
発明においてはその具体的製造条件に関しては特に限定
されるものではない。

しかしながら、芯成分重合体に含有される重合体構成単
位の二量体量としては４００ｎｍ波長光線における透光
損失を４００ｄＢ／ｋｍ以下にするには２００ｐｐｍ以
下が望ましく、さらに好ましくは１５０ｐｐｍ以下が好
適である。

以下実施例をもって本発明の効果を更に詳しく述べる。

（実施例） 実施例１ メタクリル酸メヂルを酸素含有量が０．ｌｐｐｍ以下で
ある窒素にてバブル処理した俊、雰囲気圧が２０Ｔｏｒ
ｒの下で蒸溜精製した。引き続き、該メタクリル酸メチ
ルにラジカル重合開始剤として予め蒸溜精製された？、
２°アゾビスオクタンを１．５　ｘｌｏ’ｍ。

１／フイ一ドメタクリル酸メチル１ｍｏｌ　と連鎖移動
剤として予め蒸溜精製されたノルマルブチルカプタン２
．　Ｏｘ　１０’ｎｏ！／フイ一ドメタクリル酸メチル
１ｍｏｌを混合させて重合温度１２５℃の完全混合反応
域に連続供給した。反応域での滞留時間を４時間として
重合を実施した後１２５℃から２１０　”Ｃまでほぼ直
線的に温度上昇した脱モノマ型押し出し機に重合生成物
を連続的に供給し、ＩＴｏｒｒ以下の高真空下で未反応
メタクリル酸メチルを脱揮分離精製した。得られたポリ
メタクリル酸メチルは引き続き成型加工工程に導かれト
リフルオロメチルメタクリレートとメタクリル酸メチル
との共重合体からなる鞘成分重合体と２１０℃の紡糸温
度にて複合紡糸され、プラスチック光ファイバとした。

得られたプラスチック光ファイバの芯成分であるポリメ
タクリル酸メチルを分析したところ、分子ω（Ｈｗ）が
７８０００　、残存上ツマ含有率０．１２％でかつ二量
体ｇ何重が７０ｐｐｍと二量体含有率の極めて少ないも
のであった。このプラスチック光ファイバの透光］ｌ失
は、４００ｎｍ波長光線で１８０ｄＢ／ｋｍと極めて低
損失なものであった。更に５７０止、６５０ｎｍ　。

６６０ｎｍの各波長における損失もそれぞれ７０ｄＢ／
ｋｍ　。

１３０ｄＢ／ｋｍ、　１８０ｄＢ／ｋｍと極めて透光性
能の優れたものであった。又、４００ｎｍ波長の光線を
ｉｍｗ強度にて連続１０００時間プラスチック光フアイ
バに透過させた後の透光損失を測定したところ、４００
ｎｍ波長にて２００ｄＢ／ｋｍとわずか２０ｄＢ／ｋｍ
のｊΩ失増大しか認められず、近紫外域波長光線の連続
透過においても損失増大の極めて小さいものであった。

更に５７ｏｎｍ　、　６５０ｎｍ　１６６０ｎｍ波長で
の損失増大は全く認められなかった。

比較例１ 実施例１において重合工程において得られた重合生成物
を１２５℃から１９０℃までほぼ直線的に温度上弄した
膜上ツマ型押し出し機に連続的に供給し未反応メタクリ
ル酸メチルを脱揮分離精製し成型加工工程における紡糸
温度を１９０℃とした以外は実施例１と同法によりプラ
スチック光ファイバを１ｑだ。得られたプラスチック光
ファイバの芯成分であるポリメタクリル酸メチルの分子
１（ＭＷ）は７８０００、残存モノマ率０．４５％、二
足体含有率６００ｐｐｍであった。プラスチック光ファ
イバの透光損失は４００ｎｍ　、　５７０ｎｍ　、　６
５０ｎｍ　、　６６０ｎｍの各波長光線でそれぞし１７
５ｄＢ／ｋｍ１７３ｄＢ／ｋｍ　１１３５ｄＢ／ｋｍ、
　１８２ｄＢ／ｋｍと極めて透光性能の優れたものが１
１られた。

しかしながら実施例１と同様の方法によりｄｏｏｎｍ波
長の光線を連続１０００時間透過したところ４００ｎｍ
波長光線での透光損失は９８０ｄＢ／ｋｍまでに増大し
た。

比較例２ ラジカル重合開始剤として、２，２°アゾビス（２メチ
ルブ０／マン）を１．０５ｘｌＯ−３ｍｏｌ／フィード
メタクリル酸メチル１ｍｏｌ　とした以外は実施例１と
同様の方法によりプラスチック光ファイバを製造した。

ポリメタクリル酸メチルの分子ｆｆ１（）ＩＷ）７８０
００１残存モノマ率０．１２％二倒体含有最ｔ２ｏｏｐ
ｐｍであった。得られたプラスチック光ファイバの４０
０ｎｍ、５７０ｎｍ　、　６５０ｎｍ　、　６６０ｎｍ
の各波長における透光損失はそれぞれ５００ｄＢ／Ｋｍ
、　２ｄＯｄＢ／ｋｍ、　２５０ｄＢ／ｋｍ１３００ｄ
Ｂ／ｋｍと損失の大きいものであった。更に４００ｎｍ
波長光線を連続１０００時間透過させたところ４００ｎ
ｍ波長光線での透光損失は１５００ｄＢ／ｋｍにまで増
大していた。又５７０ｎｍ　、　６５０ｎｍ　、６６０
ｎｍの各波長での損失も７８０ｄＢ／ｋｍ、　７４０ｄ
Ｂ／ｋｍ、　７９０ｄＢ／ｋｍとそれぞれ増大して劣悪
なものであった。

（発明の効果） 本発明のプラスチック光ファイバの効果をまとめると次
の通りである。

■波長４００止付近の近紫外域での透光性能がきわめて
優れている。

■又、二ｉ体含有口が少ないため、近紫外域波長の光線
を連続的に透過しても光劣化や熱劣化による着色物の生
成が少なく、透光性能の劣化も極めて小さい。

■更に近紫外波長以外の可視域波長においても透光性能
が優れている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯成分がポリメタクリル酸メチル単位を少なくと
   も８０重量％以上有する重合体であり、鞘成分が該芯成
   分重合体よりも２％以上屈折率の小さい重合体からなる
   芯鞘型複合プラスチック光ファイバにおいて、４００ｎ
   ｍ波長の光線の透光損失が４００ｄＢ／ｋｍ以下であり
   、かつ芯成分重合体に含有される重合体構成単位の二量
   体が、該重合体に対して２００ｐｐｍ以下であることを
   特徴とするプラスチック光ファイバ。