KR20230034438A - 플라스틱 광 파이버, 플라스틱 광 파이버 케이블, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블, 광 통신 시스템, 및 플라스틱 광 파이버 센서 - Google Patents
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Abstract
제 1 시스와, 상기 제 1 시스의 내측에 제 1 해부를 형성하는 제 1 코어와,상기 제 1 코어의 내측에, 적어도 외주가 상기 제 1 해부보다 굴절률이 낮게 형성된 제 1 도부를 갖고, 상기 제 1 코어가 폴리메타크릴산메틸계 수지를 포함하는, 플라스틱 광 파이버.
Description
본 발명은, 플라스틱 광 파이버, 플라스틱 광 파이버 케이블, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블, 광 통신 시스템, 및 플라스틱 광 파이버 센서에 관한 것이다.
스텝 인덱스형 광 파이버는, 투명체로 이루어지는 코어의 주위를, 상기 투명체보다 저굴절률의 고체로 이루어지는 시스로 둘러싼 구조를 갖고, 고어와 시스의 경계에서 광을 반사시킴으로써, 코어 내에서 광을 전송시키는 매체이다 (예를 들어, 특허문헌 1). 스텝 인덱스형 광 파이버는, 그 소재별로, 석영 유리 광 파이버, 다성분 유리 광 파이버, 폴리머 클래드 실리카 파이버, 플라스틱 광 파이버 등으로 분류되고, 또 구조별로, 코어가 하나인 싱글 코어 파이버와, 코어가 복수 존재하는 멀티 코어 파이버로 분류된다. 스텝 인덱스형 광 파이버는, 종래부터 조명, 광 데이터 통신, 광전 센서, 화상 전송용 등에 널리 사용되고 있는데, 최근 특히 근거리 광 전송 용도로 플라스틱 광 파이버의 수요가 확대되고 있다.
이들 광 파이버를 사용하여 광을 전송시키는 경우, 선 직경이 굵을수록 수광량을 크게 할 수 있어, 보다 장거리의 전송이 가능해지지만, 한편 벤딩 손실이 커져, 특히 소재가 석영이나 유리인 경우에는 구부리는 것조차 곤란해져 버린다. 이들의 과제를 해결하는 방법으로서, 구조를 다심 (멀티 코어) 구조로 함으로써, 벤딩 손실이 저감되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2).
그러나, 특허문헌 2 와 같은 다심 구조를 갖는 광 파이버에서는, 단면적에서 차지하는 시스의 비율이 증대되어, 수광량의 저하를 초래하고, 또한 코어와 시스의 계면의 기계 강도가 약하여, 쉽게 박리되어 버린다는 문제를 갖고 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 접속 손실을 저감시키는 것은 검토되어 있지 않다.
그래서 본 발명에 있어서는, 벤딩 손실의 저감, 접속 손실의 저감, 전송 손실의 저감을 동시에 만족시키는 플라스틱 광 파이버 (예를 들어, 스텝 인덱스형 광 파이버) 를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 서술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 해부 (海部) 를 형성하는 폴리메타크릴산메틸계 수지 (PMMA 계 수지) 로 이루어지는 코어의 내측에, 해부보다 굴절률이 낮은 도부 (島部) 를 형성시킴으로써, 종래 기술의 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 통상, 광 파이버 (예를 들어, 스텝 인덱스형 광 파이버) 의 코어는, 광을 전파하는 부분이기 때문에, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재된 바와 같은 포토닉 결정 파이버가 갖는 공공 (空孔) 을 제외하고, 내부에 이물질은 아무것도 존재시키지 않는 것이 좋다고 되어 있으며, 놀랄 만한 결과였다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
[1]
제 1 시스와, 상기 제 1 시스의 내측에 제 1 해부를 형성하는 제 1 코어와, 상기 제 1 코어의 내측에, 적어도 외주가 상기 제 1 해부보다 굴절률이 낮게 형성된 제 1 도부를 갖고,
상기 제 1 코어가 폴리메타크릴산메틸계 수지를 포함하는, 플라스틱 광 파이버.
[2]
상기 제 1 도부를 복수 갖는, [1] 의 플라스틱 광 파이버.
[3]
상기 제 1 도부가, 제 2 시스와, 상기 제 2 시스의 내측에 제 2 해부를 형성하는 제 2 코어를 갖는, [1] 또는 [2] 의 플라스틱 광 파이버.
[4]
상기 제 2 코어의 내측에 추가로 제 2 도부를 갖는, [3] 의 플라스틱 광 파이버.
[5]
상기 제 2 도부가, 안쪽 방향을 향하여, 시스와 코어가 이 순서로 각각 1 개 이상, 교대로 형성된 구조를 갖는, [4] 의 플라스틱 광 파이버.
[6]
복수의 코어를 갖는 경우, 상기 플라스틱 광 파이버를 구성하는 각 코어가 동일 소재로 형성되어 있는, [1] ∼ [5] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[7]
상기 광 파이버의 단면적 전체에서 차지하는, 상기 플라스틱 광 파이버를 구성하는 코어의 단면적의 합계가, 50 ％ 이상인 것을 특징으로 하는, [1] ∼ [6] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[8]
복수의 시스를 갖는 경우, 상기 플라스틱 광 파이버를 구성하는 각 시스가 동일 소재로 형성되어 있는, [1] ∼ [7] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[9]
상기 플라스틱 광 파이버를 구성하는 시스의 적어도 하나가 불소 수지인, [1] ∼ [8] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[10]
상기 제 1 시스의 외측에 상기 제 1 시스보다 굴절률이 낮은 층을 갖는, [1] ∼ [9] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[11]
왜곡 배선에서 사용되는, [1] ∼ [10] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[12]
다연결 배선에서 사용되는, [1] ∼ [11] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버.
[13]
[1] ∼ [12] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버와, 이 플라스틱 광 파이버를 피복한 수지를 포함하는, 플라스틱 광 파이버 케이블.
[14]
[13] 의 플라스틱 광 파이버 케이블과, 이 플라스틱 광 파이버 케이블의 양단에 장착한 커넥터를 포함하는, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블.
[15]
상기 커넥터가 용착된 상태로 상기 플라스틱 광 파이버 케이블에 장착되어 있는, [14] 의 커넥터가 부착된 광 파이버 케이블.
[16]
[1] ∼ [12] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버, [13] 의 플라스틱 광 파이버 케이블, 또는 [14] 또는 [15] 의 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블을 포함하는, 광 통신 시스템.
[17]
플라스틱 광 파이버 케이블이 복수의 코어를 갖고, 그들의 코어를 통과하는 광의 광원이 동일한, [16] 의 광 통신 시스템.
[18]
[1] ∼ [12] 중 어느 하나의 플라스틱 광 파이버를 포함하는, 플라스틱 광 파이버 센서.
본 발명에 의하면, 벤딩 손실의 저감, 접속 손실의 저감, 및 전송 손실의 저감을 동시에 만족시키는 플라스틱 광 파이버를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도의 일례를 나타낸다.
도 2 는 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도의 다른 일례를 나타낸다.
도 3 은 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도의 또 다른 일례를 나타낸다.
도 4 는 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블의 개략 단면도의 일례를 나타낸다.
도 5 는 본 실시형태의 실시예 1 내지 3 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
도 6 은 비교예 1 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
도 7 은 비교예 2 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
도 2 는 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도의 다른 일례를 나타낸다.
도 3 은 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도의 또 다른 일례를 나타낸다.
도 4 는 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블의 개략 단면도의 일례를 나타낸다.
도 5 는 본 실시형태의 실시예 1 내지 3 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
도 6 은 비교예 1 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
도 7 은 비교예 2 의 플라스틱 광 파이버의 개략 단면도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태 (이하, 간단히 「본 실시형태」라고 한다.) 에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 본 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명을 이하의 내용으로 한정하는 취지는 아니다. 본 발명은, 그 요지의 범위 내에서 적절히 변형하여 실시할 수 있다.
＜플라스틱 광 파이버＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 (예를 들어, 스텝 인덱스형 광 파이버를 들 수 있다. 이하, 「플라스틱 광 파이버」를 간단히 「광 파이버」라고 하는 경우가 있다.) 는, 제 1 시스와, 제 1 시스의 내측에 제 1 해부를 형성하는 제 1 코어와, 제 1 코어의 내측에, 적어도 외주가 제 1 해부보다 굴절률이 낮게 형성된 제 1 도부를 갖고, 제 1 코어가 폴리메타크릴산메틸계 수지 (PMMA 계 수지) 를 포함한다.
종래, 멀티 코어형 광 파이버에서는, 접속 손실의 값이 큰 경향이 있었다. 이것은, 아무런 논리에 속박되는 것을 의도하지 않지만, 멀티 코어형 광 파이버 끼리를 접속할 때에, 일방의 복수의 코어를, 타방의 복수의 코어에 대하여 접속 위치를 정확하게 대응시키는 것이 곤란하고, 이로써 광 손실이 발생하였기 때문으로 생각된다.
또, 본 실시형태의 구조와 같은 해도 구조형 광 파이버에서는, 본 발명자들에 의해 접속 손실이 개선되는 것을 알아내었다. 특히, 본 발명자들은, 예의 검토하여, 해부로서의 코어가 PMMA 계 수지를 포함함으로써, 광 파이버에 유연성이 부여되어 내구성이 향상되어, 벤딩 손실 및 전송 손실의 저감을 달성할 수 있는 것도 알아내었다.
즉, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버에서는, 이 해도 구조와, PMMA 계 수지의 채용에 의해, 벤딩 손실의 저감, 접속 손실의 저감, 및 전송 손실의 저감을 동시에 만족시킬 수 있다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버는, 예를 들어 조명용, 광 데이터 통신용, 광전 센서 등의 센서용, 및 화상 전송용 등에 적용할 수 있다.
도 1 에 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 일례의 개략 단면도를 나타낸다. 도 1 에 있어서, 플라스틱 광 파이버 (4) (이하, 간단히 「광 파이버 (4)」라고도 한다.) 는, 제 1 PMMA 계 수지로 이루어지는 해부를 형성하는 제 1 코어 (1) 와, 제 1 코어 (1) 의 주위를 둘러싸는 제 1 시스 (2) 와, 제 1 코어의 내측에 형성된 7 개의 제 1 도부 (3) 를 갖는다. 도 1 에 나타내는 플라스틱 광 파이버 (4) 는, 제 1 코어 (1) 에 형성된 제 1 해부와, 제 1 코어의 내측에 형성된 7 개의 제 1 도부 (3) 로 구성된 해도 구조를 갖고 있다.
도 2 에 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 다른 일례의 개략 단면도를 나타낸다. 도 2 에 있어서, 플라스틱 광 파이버 (4A) (이하, 간단히 「광 파이버 (4A) 」라고도 한다.) 는, 제 1 PMMA 계 수지로 이루어지는 해부를 형성하는 제 1 코어 (1) 와, 제 1 코어 (1) 의 주위를 둘러싸는 제 1 시스 (2) 와, 제 1 코어의 내측에 형성된 7 개의 제 1 도부 (7) 를 갖는다. 제 1 도부 (7) 는, 외주측에 제 2 시스 (6) 와, 제 2 시스 (6) 의 내측에 제 2 PMMA 계 수지로 이루어지는 해부를 형성하는 제 2 코어 (5) 로 구성되어 있다. 도 2 에 나타내는 광 파이버 (4A) 도 또한, 도 1 에 나타내는 광 파이버 (4) 와 마찬가지로, 제 1 코어 (1) 에 형성된 제 1 해부와, 제 1 코어의 내측에 형성된 7 개의 제 1 도부 (7) 로 구성된 해도 구조를 갖고 있다.
도 3 에 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 또 다른 일례의 개략 단면도를 나타낸다. 도 3 에 있어서, 플라스틱 광 파이버 (4B) (이하, 간단히 「광 파이버 (4B) 」라고도 한다.) 는, 제 1 해부를 형성하는 PMMA 계 수지로 이루어지는 제 1 코어 (1) 와, 제 1 코어 (1) 의 주위를 둘러싸는 제 1 시스 (2) 와, 제 1 코어의 내측에 형성된 1 개의 제 1 도부 (8) 와, 제 1 도부 (8) 의 내측에 형성된 제 2 도부 (11) 를 갖는다. 제 1 도부 (8) 는, 외주측에 제 2 시스 (9) 와, 제 2 시스 (9) 의 내측에 PMMA 계 수지로 이루어지는 제 2 해부를 형성하는 제 2 코어 (10) 를 갖는다. 제 2 도부 (11) 는, 제 2 코어 (10) 의 내측으로부터, 제 2 도부 (11) 의 안쪽 방향을 향하여, 제 3 시스 (12), 제 3 코어 (13), 제 4 시스 (14), 및 제 4 코어 (15) 가 이 순서로 교대로 형성되어 있다. 또한, 도 3 에 나타내는 광 파이버 (4B) 의 제 2 도부 (11) 에는, 2 개의 시스와 2 개의 코어로 구성되어 있는데, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버에서는, 이 형태에 한정되지 않으며, 제 2 도부 (11) 가, 1 개의 시스와 1 개의 코어로 구성되어 있고, 플라스틱 광 파이버 전체로서, 3 개의 시스와 3 개의 코어로 구성되어 있어도 되고, 제 2 도부 (11) 가 3 개 이상의 시스와 3 개 이상의 코어로 구성되어 있고, 플라스틱 광 파이버 전체로서, 5 이상의 시스와 5 개 이상의 코어로 구성되어 있어도 되고, 제 2 도부 (11) 가 형성되지 않고, 플라스틱 광 파이버 전체로서, 2 개의 시스와 2 개의 코어로 구성되어 있어도 된다.
＜코어＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 코어란, 예를 들어 광을 전송시키는 부분으로, 코어보다 굴절률이 낮은 시스에 주위를 둘러싸인 광학적으로 투명한 부분이다. 코어의 형태에 특별히 규정은 없지만, 단면이 원 형상인 형태가 효율적으로 광을 반사시킬 수 있으므로 바람직하다. 코어가, 내주와 외주를 갖는 구조인 경우, 외주만 시스에 둘러싸여 있으면 된다.
코어로서 사용할 수 있는 재료는, 투명성, 유연성을 겸비한 재료일 필요가 있으며, PMMA 계 수지가 바람직하다. PMMA 계 수지이면 광 통신 용도에 적합한 저전송 손실의 플라스틱 광 파이버로 할 수 있다.
코어로서 사용할 수 있는 PMMA 계 수지란, 메틸메타크릴레이트의 단독 중합체, 또는 메틸메타크릴레이트 유래의 단위를 50 질량％ 이상 포함한 공중합체를 말한다. PMMA 계 수지는, 메틸메타크릴레이트 유래의 단위와, 메틸메타크릴레이트와 공중합 가능한 성분 유래의 단위를 포함하는 공중합체여도 된다. 메틸메타크릴레이트와 공중합 가능한 성분으로는, 특별히 한정되지 않으며, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸 등의 아크릴산에스테르류, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산시클로헥실 등의 메타크릴산에스테르류, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, 디메틸아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드 등의 아크릴아미드류, 메타크릴아미드, 메틸메타크릴아미드, 디메틸메타크릴아미드 등의 메타크릴아미드류, 이소프로필말레이미드와 같은 말레이미드류, 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌 등을 들 수 있고, 이들 중에서 2 종 이상 선택해도 된다. PMMA 계 수지의 중량 평균 분자량은, 멜트 플로우 (성형하기 용이함) 의 관점에서, 폴리스티렌 환산으로, 8 만 ∼ 20 만인 것이 바람직하고, 특히 10 만 ∼ 12 만이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버가 복수의 코어를 갖는 경우, 각 코어가 동일 소재이면, 각 코어를 전파하는 광의 속도가 동일해지므로, 광 파이버의 대역이 향상되기 때문에, 각 코어가 동일 소재로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 해부를 형성하는 코어의 수에 특별히 제한은 없으며, 1 개여도 되고, 복수여도 되지만, 제 1 시스에 접하는 해부 (코어) 의 수는, 도 1 의 광 파이버 (4) 및 도면의 광 파이버 (4A) 와 같이, 1 개이면 수광 면적이 커지기 때문에 바람직하다.
본 실시형태의 광 파이버의 단면적 전체에서 차지하는, 광 파이버를 구성하는 코어의 단면적의 합계는, 50 ％ 이상인 것이 바람직하다. 코어의 단면적의 합계가 50 ％ 이상임으로써, 수광 면적이 충분히 커지기 때문에, 예를 들어 보다 장거리의 전송이 가능해진다. 동일한 관점에서, 단면적의 합계는, 60 ％ 이상, 65 ％ 이상, 70 ％ 이상, 75 ％ 이상, 또는 80 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 85 ％ 이상, 87 ％ 이상, 89 ％ 이상, 90 ％ 이상, 91 ％ 이상, 92 ％ 이상, 93 ％ 이상, 94 ％ 이상, 또는 95 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 광 파이버의 단면적 전체에서 차지하는, 광 파이버를 구성하는 코어의 단면적비는, 후술하는 폴리머의 유량비로 표현할 수도 있다.
＜시스＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 시스란, 예를 들어 코어 내를 전파하는 광을 반사시키기 위해서 형성된, 코어보다 굴절률이 낮은 부분이다. 시스는, 코어를 둘러싸도록 배치될 뿐만 아니라, 해부로서의 코어의 내측에 도부로서 존재하고 있어도 된다.
시스로서 사용할 수 있는 재료는, 예를 들어 그 시스의 내측에 형성되는 코어보다 굴절률이 낮은 재료이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 유리, 수지 등을 들 수 있다. 그것들 중에서도 바람직하게는, 사용하는 광에 대한 투과율이 높은 관점에서, 불소 수지가 바람직하게 사용된다. 시스의 재료로서, 불소 수지를 사용함으로써, 전송 손실을 보다 한층 억제할 수 있다.
불소 수지로는, 예를 들어 불화메타크릴레이트계 중합체나 폴리비닐리덴플로라이드계 수지, 에틸렌-테트라플로로에틸렌계 공중합체 등을 들 수 있다. 불화메타크릴레이트계 중합체로는, 특별히 한정되지 않지만, 투과율이 높고 내열성이나 성형성이 우수하다는 관점에서, 플루오로알킬메타크릴레이트, 플루오로알킬아크릴레이트, α-플로로-플루오로알킬아크릴레이트 등의 불소를 함유하는 아크릴레이트 모노머 또는 메타크릴레이트 모노머가 바람직하다. 또, 불소를 함유하는 (메트)아크릴레이트 모노머 유래의 단위와, 이들과 공중합 가능한 다른 성분 유래의 단위를 포함하는 공중합체여도 되고, 메틸메타크릴레이트 등의 공중합 가능한 탄화수소계의 모노머 유래의 단위와의 공중합체가 바람직하다. 불소를 함유하는 (메트)아크릴레이트 모노머 유래의 단위와, 이것과 공중합 가능한 탄화수소계의 모노머 유래의 단위의 공중합체로 함으로써, 굴절률을 컨트롤할 수 있기 때문에 바람직하다.
한편, 폴리비닐리덴플로라이드계 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 내열성이나 성형성이 우수하다는 관점에서, 비닐리덴플로라이드의 단독 중합체 ; 비닐리덴플로라이드와, 테트라플로로에틸렌, 헥사플로로프로펜, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로아세톤, 퍼플로로알킬비닐에테르, 클로로트리플로로에틸렌, 에틸렌, 프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류 이상의 모노머와의 공중합체 ; 이들 비닐리덴플로라이드 성분 유래의 단위를 포함하는 중합체와 PMMA 계 수지의 얼로이가 바람직하다.
나아가서는, 내열성의 관점에서 폴리비닐리덴플로라이드, 헥사플로로프로펜 및 테트라플로로에틸렌의 공중합체가 바람직하고, 보다 바람직하게는 비닐리덴플로라이드 성분이 40 ∼ 62 몰％, 테트라플로로에틸렌 성분이 28 ∼ 40 몰％, 헥사플로로프로펜 성분이 8 ∼ 22 ％ 로 이루어지는 공중합체가 바람직하고, 나아가서는 상기 중합체의, 나트륨 D 선으로 20 ℃ 에서 측정한 굴절률이 1.35 ∼ 1.37, 23 ℃ 에 있어서의 쇼어 D 경도 (ASTMD2240) 의 값이 38 ∼ 45, 240 ℃ 에 있어서의 멜트 플로우 레이트 (MFR) (ASTM D1238, 하중 10 ㎏, 오리피스의 직경 2 ㎜, 길이 8 ㎜ 노즐로부터 10 분 동안에 흐르는 수지의 g 수) 가 15＜MFR＜(5/9)×240-100 인 관계를 만족시키는 수지가 광 파이버의 제조가 용이하기 때문에 바람직하다. 상기 폴리비닐리덴플로라이드, 헥사플로로프로펜 및 테트라플로로에틸렌의 공중합체는, 상기 성분비 내이면, 트리플로로에틸렌, 헥사플로로아세톤, 퍼플로로알킬비닐에테르, 클로로트리플로로에틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등과의 공중합체여도 된다.
에틸렌-테트라플로로에틸렌계 공중합체로는 특별히 제한은 없지만, 150 ∼ 200 ℃ 의 범위에 융점을 갖고, 나트륨 D 선으로 20 ℃ 에서 측정한 굴절률이 1.37 ∼ 1.41 이고, 멜트 플로우 레이트 (230 ℃, 하중 3.8 ㎏, 오리피스의 직경 2 ㎜, 길이 8 ㎜) 가 5 ∼ 100 g/10 분이며, 반응성 관능기 말단을 갖는, 변성 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 수지가 바람직하다. 상기 변성 불소 수지란, 전부 또는 일부의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 에틸렌성 모노머 (염소 등의 불소 이외의 할로겐 원자를 포함하고 있어도 된다. 이하, 「함불소 모노머」라고도 한다.) 의 중합체, 또는 그 함불소 모노머와 공중합 가능한 단량체의 공중합체로서, 주사슬 혹은 측사슬에 반응성 관능기 (예를 들어, 카보네이트기 (카르보닐디옥시기), 에스테르기, 할로포르밀기, 카르복실기 등) 를 도입하여, 변성시킨 것을 말한다. 여기서, 「반응성 관능기 말단을 갖는다」란, 주사슬 및/또는 측사슬의 말단에 반응성 관능기를 갖는 것을 말한다.
상기 반응성 관능기를 도입함으로써, 내약품성이나 내열성 등이 우수한 파이버가 된다. 내약품성과 내열성의 관점에서, 반응성 관능기 중에서도 카보네이트기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 카보네이트기를 갖는 반응성 관능기를 도입한 변성 불소 수지는, 변성 불소 수지의 중합시에 중합 개시제로서 퍼옥시카보네이트를 사용함으로써 용이하게 도입할 수 있다.
이들 반응성 관능기의 도입은 공지된 방법에 의해 실시할 수 있는데, 중합 개시제로서 공중합체에 도입하는 것이 바람직하고, 얻어지는 공중합체 100 질량부에 대하여, 그 중합 개시제 0.05 ∼ 20 질량부인 것이 바람직하다.
상기 변성 불소 수지는, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체를 주골격으로 한다. 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체에 있어서의, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌의 몰비는, 특별히 한정되지 않지만, 성형성과 내약품성의 밸런스의 관점에서, 70/30 ∼ 30/70 인 것이 바람직하다.
또한, 테트라플루오로에틸렌, 및 에틸렌과 함께, 이들과 공중합 가능한 다른 단량체 (예를 들어, 헥사플루오로프로필렌, 헥사플루오로이소부텐, 프로필렌, 1-부텐, 2-부텐, 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐리덴, 클로로트리플루오로에틸렌, 불화비닐, 헥사플루오로이소부텐, 퍼플루오로(알킬비닐에테르) 등의 올레핀을 공중합시킨 것이어도 된다.
이 경우, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌/공중합 가능한 다른 단량체의 몰비는, 특별히 한정되지 않지만, 성형성과 내약품성의 밸런스의 관점에서, (10 ∼ 80)/(20 ∼ 80)/(0 ∼ 40) 인 것이 바람직하다.
보다 바람직한 변성 불소 수지로는, 테트라플루오로에틸렌 62 ∼ 80 몰％, 에틸렌 20 ∼ 38 몰％, 및 이들과 공중합 가능한 단량체 0 ∼ 10 몰％ 로 이루어지는 단량체 성분으로부터 얻어지는 폴리머 사슬을 갖는 카르보닐디옥시기 함유 공중합체 ; 테트라플루오로에틸렌 20 ∼ 80 몰％, 에틸렌 10 ∼ 80 몰％, 헥사플루오로프로필렌 0 ∼ 30 몰％, 및 이들과 공중합 가능한 단량체 0 ∼ 10 몰％ 로 이루어지는 단량체 성분으로부터 얻어지는 폴리머 사슬을 갖는 카르보닐디옥시기 함유 공중합체를 들 수 있다. 상기 변성 불소 수지는 특히 내약품성이나 내열성이 우수하므로 바람직하다.
변성 불소 수지의 융점은 150 ℃ 내지 200 ℃ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 융점이 이러한 온도 범위임으로써, 폴리메틸메타크릴레이트계 수지의 열분해를 허용할 수 있는 300 ℃ 이하의 성형 온도에서 성형 가능하므로 바람직하다. 융점의 측정은, 시차 주사 열량 측정에 의해 실시할 수 있다. 예를 들어, 세이코 인스트루먼트사 제조의 시차 주사 열량계 (EXSTAR DSC6200) 를 사용하여, 샘플을 승온 속도 20 ℃/분으로 승온시킴으로써 측정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 변성 불소 수지가, 반응성 관능기 말단을 갖는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 수지인 것이 바람직하다. 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 수지는, 테트라플루오로에틸렌, 및 에틸렌과 함께, 프로필렌 등의 모노머를 공중합시킨 것이어도 지장 없다. 이들 중에서도 융점이 150 ℃ 내지 200 ℃ 인 범위에서, 멜트 플로우 인덱스 (230 ℃, 하중 3.8 ㎏, 오리피스의 직경 2 ㎜, 길이 8 ㎜) 가 5 ∼ 100 g/10 분이면, 폴리메틸메타크릴레이트계 수지의 열분해를 허용할 수 있는 300 ℃ 이하의 성형 온도에서 성형 가능하므로 바람직하다. 그 수지는, 통상, 23 ℃ 에 있어서의 쇼어 D 경도 (ASTM D2240) 의 값이 60 ∼ 80 의 범위에 있다. 쇼어 D 경도는 높아지지만, 시스 수지에 반응성 관능기를 도입함으로써 코어와의 접착성이 생겨, 단단한 시스 수지라도 코어로부터 쉽게 잘 박리되지 않고, 코어가 시스로부터 튀어나오거나 한다는 문제는 생기지 않는 것으로 생각된다.
이와 같은 변성 불소 수지로는, 시판품으로서 다이킨 공업사 제조의 네오프론 EFEP RP5000 및 RP4020, 그리고 아사히 가라스사 제조의 플루온 LM-ETFE AH2000 등을 들 수 있다. 이 중, 네오프론 EFEP RP5000 및 RP4020 은, 반응성 관능기로서 카르보닐디옥시기를 함유하는 카보네이트 변성 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체이다.
시스의 두께에 특별히 제한은 없지만, 얇으면 광이 충분히 반사되지 않을 우려가 있고, 지나치게 두꺼우면 수광 면적을 저하시킬 우려가 있다. 제 1 시스는, 본 실시형태의 광 파이버의 기계 강도를 유지하기 위해, 1 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 바람직하고, 5 ㎛ ∼ 50 ㎛ 가 보다 바람직하다. 제 1 시스 이외의 시스 (n) 에 대해서는, 기계 강도에 영향이 없기 때문에, 1 ㎛ ∼ 20 ㎛ 가 바람직하고, 나아가서는 1 ㎛ ∼ 10 ㎛ 가 보다 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 시스의 수에 특별히 제한은 없으며, 1 개여도 되고, 복수여도 된다. 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버가, 복수의 시스를 갖는 경우, 각 도부의 하기 식 (1) 에 의해 산출되는 NA 를 동일하게 한다는 관점에서, 각 시스는 동일 소재로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 NA 란 하기 식 (1) 로 계산되는 값으로, 광의 반사 특성을 결정한다.
광의 반사 특성을 각 도 (島) 에서 맞춤으로써, 도가 복수 존재하는 파이버라도 전체적으로 균질한 특성이 되므로 바람직하다.
NA = (Ncore 2-Nclad 2)0.5 …(1)
Ncore 코어의 굴절률
Nclad 시스의 굴절률
＜도부＞
본 실시형태에 있어서의 플라스틱 광 파이버는, 해부로서의 코어의 내부에 도부가 존재하는 것을 특징으로 한다. 본 실시형태의 도부는, 예를 들어 해부를 형성하는 코어를 전파하는 광을 반사시키는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 제 1 도부는, 적어도 외주에 있어서, 제 1 코어에 형성되는 제 1 해부보다 굴절률이 낮아지도록 형성되어 있으면 되고, 전체에 걸쳐, 굴절률이 낮아지도록 형성되어 있어도 된다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버는, 도부를 가짐으로써, 플라스틱 광 파이버가 구부려졌을 때에도 코어 내부를 전파하는 광이 상기 플라스틱 광 파이버 외부로 누설되는 것을 억제하여, 벤딩 손실을 저감시킨다. 도부의 수는, 하나 이상 있으면 특별히 제한은 없지만, 도부의 수는 복수 (2 이상) 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 500 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 300 인 것이 보다 바람직하고, 나아가서는 3 내지 100, 3 내지 40 이 보다 바람직하다. 도부의 수가 많으면, 벤딩 손실을 보다 한층 저감시킬 수 있지만, 광 파이버 전체의 단면적에서 차지하는 코어의 비율이 줄어들기 때문에, 수광량이 저하된다. 이와 같은 관점에서, 본 실시형태에 있어서의 도부의 수는, 상기 범위 내인 것이 바람직하다.
제 1 도부는, 예를 들어 도 2 에 나타내는 제 1 도부 (7), 도 3 에 나타내는 제 1 도부 (8) 와 같이, 제 2 시스와, 제 2 시스의 내측에 제 2 해부를 형성하는 제 2 코어를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 도부가, 제 2 시스와 제 2 코어를 가짐으로써, 도부도 광을 전파하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 도부가 제 2 시스를 갖는 경우, 반드시 제 2 코어를 형성할 필요는 없다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버는, 예를 들어 도 3 에 나타내는 제 2 도부 (11) 와 같이, 제 2 코어의 내측에 추가로 제 2 도부를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 코어의 내측에 제 2 도부를 가짐으로써, 제 2 도부를 전파하는 광의 벤딩 손실을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태의 제 2 도부는, 예를 들어 도 3 에 나타내는 제 2 도부 (11) 와 같이, 안쪽 방향을 향하여, 시스와 코어가 이 순서로 각각 1 개 이상, 교대로 형성된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 도부가 이와 같은 구조를 가짐으로써, 보다 효과적으로 벤딩 손실을 저감시킬 수 있다.
시스와, 시스의 내측에 해부를 형성하는 코어는, 직접 접촉하고 있어도 되고, 시스와 코어의 사이에 다른 중간층이 형성되어 있어도 된다. 중간층은, 광학적으로 투명한 것이 바람직하고, 이 경우, 중간층은 실질적으로 코어의 일부로 간주할 수 있다.
본 실시형태의 광 파이버는, 벤딩 손실을 가능한 한 저감시키기 위해서, 제 1 시스의 외측에 제 1 시스보다 굴절률이 낮은 층 (저굴절률층) 을 갖는 것이 바람직하다. 제 1 시스로부터 누설된 광을 저굴절률층이 반사시키는 것이 가능해지기 때문에, 상기 효과를 기대할 수 있다. 저굴절률층의 재료는, 제 1 시스의 재료보다 굴절률이 낮은 재료이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 본원 명세서 중에 있어서 「굴절률」이란, JIS K7142 2014 에 기초하여 산출된 값을 의미한다.
＜플라스틱 광 파이버 케이블＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버와, 이 플라스틱 광 파이버를 피복한 수지를 포함한다. 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블에서는, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버가 수지로 구성된 피복층으로 피복되어 있다.
＜피복층＞
본 실시형태에 있어서 피복층은, 상기한 플라스틱 광 파이버의 외주에 피복 형성되는 것이다. 도 4 에 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블의 일례의 개략 단면도를 나타낸다. 도 4 에 있어서, 플라스틱 광 파이버 케이블 (17) 은, 도 2 에 나타내는 플라스틱 광 파이버 (4A) 의 제 1 시스 (2) 의 외측에 피복층 (16) 이 형성된 구성을 취한다. 피복층으로서 사용되는 수지는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 폴리에틸렌계 수지, 가교 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리아미드 6, 폴리아미드 6T, 폴리아미드 66, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12 등의 폴리아미드계 수지, 염화비닐계 수지, 불화비닐리덴, PFA 등의 불소 수지, 폴리이미드 수지 등이 사용된다.
＜외피복층＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 피복층을 최표면층으로서 사용할 수도 있지만, 그 외주에 폴리아미드 12, 소프트 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 불소 수지 등의 열가소성 수지로 이루어지는 외피복층 (「외재킷」이라고도 한다.) 을 실시하여, 보다 보강한 플라스틱 광 파이버 케이블로서 사용할 수도 있다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 1 개의 플라스틱 광 파이버를 피복한 것이어도 되고, 2 개 이상을 묶어, 외피복층 등에 의해 피복된 것이어도 된다. 나아가서는 1 개의 플라스틱 광 파이버를 피복한 케이블을 복수 묶어 추가로 피복해도 된다. 추가로 필요에 따라 피복층은, 3 층 이상이어도 된다.
플라스틱 광 파이버는, 굴곡성이 우수하기 때문에, 왜곡 배선에서 사용되는 것이 바람직하다. 왜곡 배선으로 함으로써, 사용하는 기기 내의 간극에 부설 (敷設) 하는 것이 가능해져, 배선 설계의 자유도가 증가한다. 또, 기기의 간극에 부설할 때에, 다연결 배선으로 함으로써, 부설이 용이해지기 때문에 바람직하다.
＜커넥터가 부착된 광 파이버 케이블＞
본 실시형태의 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블은, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블과, 이 플라스틱 광 파이버 케이블의 양단에 장착한 커넥터를 포함한다. 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 단독으로 사용해도 되는데, 특히 광 전송 용도에서는, 적절한 커넥터를 양단에 장착함으로써 기기 사이의 접속이 용이해진다. 사용할 수 있는 커넥터에 특별히 제한은 없고 공지된 것을 사용할 수 있다. 특히, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 피복층에 레이저 용착으로 커넥터를 장착하는 것이 가능하다. 이 경우, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 커넥터가 용착된 상태로 플라스틱 광 파이버 케이블에 장착되어 있다. 이와 같은 형태에서는, 커넥터는 레이저 용착됨으로써 강고하게 플라스틱 광 파이버 케이블에 장착되기 때문에 특히 바람직하다.
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버, 또는 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블은, 스텝 인덱스형 플라스틱 광 파이버로서 우수하여, 광 통신 시스템이나 플라스틱 광 파이버 센서에 바람직하게 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에는, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 케이블을 갖는 광 통신 시스템, 및 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버를 갖는 플라스틱 광 파이버 센서를 포함한다. 광 통신 시스템에서는 통신 데이터를 확실하게 전송한다는 관점에서, 플라스틱 광 파이버 케이블의 각 코어를 통과하는 광은, 동일 광원으로부터 발해지는 광인 것이 바람직하다. 각 코어에 상이한 광, 즉 상이한 데이터를 통신하는 것도 가능하지만, 다연결 배선시에, 각 코어의 위치맞춤을 정확하게 할 필요가 있어, 결과적으로 다연결 접속이 매우 곤란해진다.
＜본 실시형태의 플라스틱 광 파이버의 제조 방법＞
본 실시형태의 플라스틱 광 파이버 및 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하는 경우, 예를 들어 공지된 복합 방사법에 의해 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태의 플라스틱 광 파이버를 구성하는 각 구성 요소 (시스, 코어, 및 도부) 의 재료 (예를 들어, 수지) 를, 소정의 구조로 형성하기 위한 복합 방사 다이에 동시에 도입하여, 플라스틱 광 파이버 (플라스틱 광 파이버 소선 (素線)) 를 얻는다. 이 플라스틱 광 파이버 소선의 외주를, 크로스 헤드 다이에 의해, 열 용융시킨 피복 수지로 피복시킴으로써, 플라스틱 광 파이버 케이블을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 단면적비 (폴리머의 유량비) 의 조정 방법은, 공지된 방법을 채용하는 것이 가능하고, 예를 들어 코어 및 시스 수지를 보내는 각각의 송액 펌프의 속도를 바꾸어, 코어 및 시스 수지의 합계 유량에서 차지하는 코어 수지의 유량의 비율 (유량비) 을 조정할 수 있다.
실시예
이하, 본 실시형태에 대하여 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 설명하지만, 본 실시형태는 후술하는 실시예에 한정되지 않는다. 우선, 평가 항목에 대하여 설명한다.
＜벤딩 손실＞
각 실시예 및 비교예에 대하여, 90 도로 반경 5 ㎜ 의 원주를 따르게 하여 구부렸을 때의 광량 저하율을 측정하였다. 측정치가 0.5 dB 이하인 것을 합격으로 하였다.
＜접속 손실＞
각 실시예 및 비교예에 대하여, 광 파이버 2 m 의 양단에 F07 커넥터를 장착하여, 광 파워미터 (그레이테크노스 제조 Photom205A) 로 광량을 측정하였다. 그 후, 광 파이버의 축 방향의 중앙에서 2 분할하고, 분할부에 F07 커넥터를 장착하였다. 단면을 입도 30 ㎛, 9 ㎛, 및 1 ㎛ 의 랩핑 필름으로 순차 연마하여 평탄하게 마무리하였다. 그 후, 중계 어댑터로 접속하고, 다시 광량을 측정하였다. 분할 전후에서의 광량차가 1.5 dB 이하인 경우, 합격으로 하였다.
＜전송 손실＞
각 실시예 및 비교예에 대하여, 광원으로서 입사 NA 0.15, 파장 650 ㎚ 의 광을 이용하여, 22 m - 2 m 의 컷백법으로 측정하였다. 전송 손실이 300 dB/km 이하인 것을 합격으로 하였다.
(실시예 1)
제 1 코어 및 제 2 코어를 구성하는 재료로서 폴리메틸메타크릴레이트 (굴절률 1.491), 제 1 시스 및 제 2 시스를 구성하는 재료로서, 비닐리덴플로라이드, 테트라플로로에틸렌, 및 헥사플로로프로펜 (굴절률 1.37) 의 공중합체를, 각각 1 해 19 도 복합 방사 다이의 코어 수지 분배실과 시스 수지 분배실에 유량비가 코어/시스 = 90/10 이 되도록 넣고, 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 소선을 복합 방사에 의해 제조하였다. 제조한 플라스틱 광 파이버 소선 폴리에틸렌 (아사히 화성 제조 산텍-LD M1920) 으로 피복 (피복 직경 2.2 ㎜) 하고, 플라스틱 광 파이버 케이블로 하였다. 단면을 디지털 현미경 (키엔스 제조 VHX-5000) 으로 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 도 5 에 나타내는 플라스틱 광 파이버 (30) 는, 제 1 해부를 형성하는 제 1 코어 (21) 와, 제 1 코어 (21) 의 주위를 둘러싸는 제 1 시스 (22) 와, 제 1 코어 (21) 의 내측에 형성된 19 의 제 1 도부 (27) 를 갖고, 제 1 도부 (27) 는, 외주측에 제 2 시스 (26) 와, 제 2 시스 (26) 의 내측에 제 2 해부를 형성하는 제 2 코어 (25) 로 구성되어 있다. 전송 손실에 대해서는, 154 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.0 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 2)
제 1 시스 및 제 2 시스로서 불화메타크릴레이트계 중합체를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 실시예 1 과 동일하게 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 제 1 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 148 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 0.9 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 3)
제 1 시스 및 제 2 시스로서 에틸렌, 테트라플로로에틸렌, 헥사플로로프로펜의 공중합체를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 161 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.1 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 4)
제 1 시스 및 제 2 시스로서 반응성 관능기 말단을 갖는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 수지를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 159 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 0.9 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 5)
유량비를 코어/시스 = 85/15 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 162 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.4 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.2 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 6)
유량비를 코어/시스 = 80/20 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 160 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.4 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.3 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 7)
유량비를 코어/시스 = 50/50 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 직경 1 ㎜ 의 1 해 19 도 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 제 1 도부 전부에 제 2 시스가 형성되어 있고, 해부인 제 1 코어, 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 160 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.4 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.4 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(실시예 8)
사용하는 복합 다이스를 2 종 9 층 복합 다이스로 하고, 코어와 시스가 교대로 3 층씩 동심원상으로 구성된 다이스를 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 플라스틱 광 파이버를 방사하여, 도 3 에 나타내는 바와 같은 단면을 갖는 플라스틱 광 파이버를 제조하였다. 전송 손실에 대해서는, 152 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.4 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.0 dB 로 합격이었다. 또한, 시스의 굴절률은, 코어의 굴절률보다 낮았다.
(비교예 1)
코어 수지로서 폴리메틸메타크릴레이트 (굴절률 1.491), 시스 수지로서 비닐리덴플로라이드와 테트라플로로에틸렌과 헥사플로로프로펜의 공중합체 (굴절률 1.37) 를, 각각 19 도 복합 방사 다이의 코어 수지 분배실과 시스 수지 분배실에 넣고, 직경 1 ㎜ 의 19 도 플라스틱 광 파이버 소선을 복합 방사에 의해 제조하였다. 제조한 광 파이버 소선을 실시예 1 과 동일하게 플라스틱 광 파이버 케이블로 하였다. 단면을 관찰한 결과, 19 의 도부 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 6 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 도 6 에 나타내는 광 파이버 (31) 는, 시스 (29) 와, 시스 (29) 의 내측에 형성된 19 의 코어 (28) 로 구성되어 있다. 전송 손실에 대해서는 161 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.8 dB 로 불합격이었다. 또한, 유량비는 코어/시스 = 90/10 이었다.
(비교예 2)
코어 수지로서 폴리메틸메타크릴레이트 (굴절률 1.491), 시스 수지로서 비닐리덴플로라이드와 테트라플로로에틸렌과 헥사플로로프로펜의 공중합체 (굴절률 1.37) 를, 각각 단심 복합 방사 다이의 코어 수지 분배실과 시스 수지 분배실에 넣고, 직경 1 ㎜ 의 단심 플라스틱 광 파이버 소선을 복합 방사에 의해 제조하였다. 제조한 플라스틱 광 파이버 소선을 실시예 1 과 동일하게 플라스틱 광 파이버 케이블로 하였다. 단면을 관찰한 결과, 해부인 제 1 코어가 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 7 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 도 7 에 나타내는 플라스틱 광 파이버 (34) 는, 시스 (33) 와, 시스 (33) 의 내측에 형성된 코어 (32) 로 구성되어 있다. 전송 손실에 대해서는 139 dB/km 으로 합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.7 dB 로 불합격이었다. 접속 손실에 대해서는 0.6 dB 로 합격이었다. 또한, 유량비는 코어/시스 = 90/10 이었다.
(비교예 3)
코어 수지로서 폴리카보네이트를 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 플라스틱 광 파이버 케이블을 제조하였다. 해부인 제 1 코어, 제 1 도부의 내부에 존재하는 제 2 코어 모두에 도광하고 있는 것을 확인하였으며, 도 5 의 개략 단면도에 나타내는 구조였다. 전송 손실에 대해서는 1100 dB/km 으로, 불합격이었다. 벤딩 손실에 대해서는 0.3 dB 로 합격이었다. 접속 손실에 대해서는 1.2 dB 로 합격이었다.
본 출원은, 2017년 8월 31일 출원된 일본 특허출원 (특허출원 2017-167847) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
1, 21…제 1 코어,
2, 22…제 1 시스,
3, 7, 8, 27, 31, 34…제 1 도부,
4, 4A, 4B, 30…플라스틱 광 파이버,
5, 10, 25…제 2 코어,
6, 9, 26…제 2 시스,
11…제 2 도부,
12…제 3 시스,
13…제 3 코어,
14…제 4 시스,
15…제 4 코어,
16…피복층,
17…플라스틱 광 파이버 케이블,
28, 32…코어,
29, 33…시스.
2, 22…제 1 시스,
3, 7, 8, 27, 31, 34…제 1 도부,
4, 4A, 4B, 30…플라스틱 광 파이버,
5, 10, 25…제 2 코어,
6, 9, 26…제 2 시스,
11…제 2 도부,
12…제 3 시스,
13…제 3 코어,
14…제 4 시스,
15…제 4 코어,
16…피복층,
17…플라스틱 광 파이버 케이블,
28, 32…코어,
29, 33…시스.
Claims (15)
- 제 1 시스와, 상기 제 1 시스의 내측에 제 1 해부 (海部) 를 형성하는 제 1 코어와, 상기 제 1 코어의 내측에, 적어도 외주가 상기 제 1 해부보다 굴절률이 낮게 형성된 제 1 도부 (島部) 를 갖고,
상기 제 1 코어가 폴리메타크릴산메틸계 수지를 포함하고,
상기 제 1 도부가, 제 2 시스와, 상기 제 2 시스의 내측에 제 2 해부를 형성하는 제 2 코어를 갖고,
광 파이버를 구성하는 상기 제 1 코어 및 상기 제 2 코어가 동일 소재로 형성되어 있고,
상기 제 2 코어의 내측에 추가로 제 2 도부를 갖고,
상기 제 2 도부가, 안쪽 방향을 향하여, 시스와 코어가 이 순서로 각각 1 개 이상, 교대로 형성된 구조를 갖고,
상기 광 파이버의 전체에 있어서, 안쪽 방향을 향하여, 시스와 코어가 이 순서로 각각 4 개 이상, 교대로 형성된 구조를 갖고,
상기 제 1 시스, 상기 제 1 코어, 상기 제 1 도부 및 상기 제 2 도부의 단면은 동심원 형태로 이루어져 있는,
플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 파이버의 단면적 전체에서 차지하는, 상기 광 파이버를 구성하는 코어의 단면적의 합계가, 50 ％ 이상인 것을 특징으로 하는, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 파이버를 구성하는 각 시스가 동일 소재로 형성되어 있는, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 파이버를 구성하는 시스의 적어도 하나가 불소 수지인, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 시스의 외측에 상기 제 1 시스보다 굴절률이 낮은 층을 갖는, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
왜곡 배선에서 사용되는, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항에 있어서,
다연결 배선에서 사용되는, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 시스 이외의 시스의 두께가 1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 시스의 두께가 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인, 플라스틱 광 파이버. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 광 파이버와, 이 플라스틱 광 파이버를 피복한 수지를 포함하는, 플라스틱 광 파이버 케이블.
- 제 10 항에 기재된 플라스틱 광 파이버 케이블과, 이 플라스틱 광 파이버 케이블의 양단에 장착한 커넥터를 포함하는, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블.
- 제 11 항에 있어서,
상기 커넥터가 용착된 상태로 상기 플라스틱 광 파이버 케이블에 장착되어 있는, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 광 파이버;
상기 플라스틱 광 파이버와, 이 플라스틱 광 파이버를 피복한 수지를 포함하는 플라스틱 광 파이버 케이블; 및
상기 플라스틱 광 파이버 케이블과, 이 플라스틱 광 파이버 케이블의 양단에 장착한 커넥터를 포함하는, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블을 포함하는, 광 통신 시스템. - 제 13 항에 있어서,
플라스틱 광 파이버 케이블이 복수의 코어를 갖고, 그들의 코어를 통과하는 광의 광원이 동일한, 광 통신 시스템. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 플라스틱 광 파이버를 포함하는, 플라스틱 광 파이버 센서.
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