WO2022070869A1 - 樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法 - Google Patents

樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法 Download PDF

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resin
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創 道平
哲平 奥村
隆史 熊野
勇人 永谷
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a nozzle for forming a resin fiber, a resin fiber manufacturing apparatus provided with the nozzle, and a resin fiber manufacturing method.
  • the melt spinning method is known as an example of a method for manufacturing a resin fiber such as a plastic optical fiber (hereinafter referred to as "POF").
  • the melt spinning method for example, the melted resin material is sent to a nozzle, and the resin material is discharged in the form of fibers from the discharge port of the nozzle.
  • a resin fiber is produced by cooling and solidifying the resin material discharged in the form of fibers.
  • the diameter of the internal flow path extending from the vicinity of the discharge port to the discharge port is kept constant, that is, discharge. It is considered desirable that the internal flow path extends linearly so that the inner wall surface of the internal flow path extending from the vicinity of the outlet to the discharge port is substantially perpendicular to the discharge surface of the nozzle.
  • a land extending parallel to the ejection direction is provided at the ejection port of a nozzle used when POF is manufactured by a melt extrusion method in order to stabilize the shape of the fiber. It is provided.
  • the land provided at the discharge port portion of the nozzle is a part of the nozzle. Since the resin material passing through the land is in a molten state and the pressure inside the device is at atmospheric pressure or higher, the molten resin material is discharged to the outside of the nozzle in a state of being in contact with the inner wall of the land. Therefore, the fiber shape of the resin material is determined when it is discharged from the tip of the land to the outside. That is, when a land is provided at the discharge port portion of the nozzle, the tip of the land is substantially the discharge port of the nozzle. Land is sometimes called a guide.
  • the nozzle used when manufacturing a POF by a melt extrusion method disclosed in Patent Documents 2 and 3 has a configuration in which a flow path having a cross-sectional shape of a target POF extends linearly to a discharge port. Have.
  • the present invention provides a resin fiber forming nozzle capable of suppressing fluctuations in the outer diameter of the obtained resin fiber to be smaller than before when used when producing a resin fiber by the melt spinning method.
  • the purpose is.
  • the present inventor has diligently studied the nozzles used in the production of resin fibers, and found that there is room for improvement in the shape of the nozzles, which is conventionally considered to be able to stably obtain the desired outer diameter. rice field. Specifically, the present inventor has found that there is room for improvement in the shape of the flow path that the resin material passes through immediately before being discharged in the internal flow path of the nozzle. Conventionally, in the technical field of resin fiber, the inner wall surface of the internal flow path extending from the vicinity of the discharge port of the nozzle used in the melt spinning method to the discharge port is formed so that the inner wall surface is perpendicular to the discharge surface of the nozzle. Was considered desirable.
  • the resin fiber forming nozzle according to the first aspect of the present invention is A nozzle that discharges molten resin material into fibers.
  • the internal flow path is the diameter of the internal flow path from the position A toward the position B in the region from the position A 5 mm upstream of the internal flow path to the position B of the discharge port.
  • the resin fiber manufacturing apparatus is An extruder having an accommodating portion for accommodating a resin material as a raw material for the resin fiber and an extruding portion for extruding the melted resin material from the accommodating portion.
  • a nozzle that ejects the molten resin material extruded from the extruder into a fiber shape, Equipped with The nozzle is a nozzle for forming a resin fiber according to the first aspect.
  • the method for producing a resin fiber according to a third aspect of the present invention is as follows.
  • the melted resin material is flowed into the internal flow path from the inlet of the resin fiber forming nozzle according to the first aspect, and the resin material is discharged in a fiber form from the discharge port. including.
  • the method for producing a resin fiber according to a fourth aspect of the present invention is as follows. Extruding the resin material that is the raw material of the resin fiber from the extruder of the resin fiber manufacturing apparatus according to the second aspect, The resin material extruded from the extruder is allowed to flow into the internal flow path from the inlet of the nozzle of the manufacturing device, and the resin material is discharged in a fiber form from the discharge port. including.
  • the variation in the outer diameter of the obtained resin fiber is suppressed to be smaller than before. Can be done. Further, according to the resin fiber manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention and the resin fiber manufacturing method according to the third and fourth aspects of the present invention, the outer diameter variation of the manufactured resin fiber can be changed. It can be kept smaller than before.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a resin fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a nozzle for forming a resin fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the nozzle for forming a resin fiber according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a POF manufacturing apparatus, which is another example of the resin fiber manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the outer diameter of the resin fiber produced by using the resin fiber forming nozzle according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a resin fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a nozzle for forming a resin fiber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the resin fiber forming nozzles used in Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the outer diameter of the resin fiber manufactured by using the nozzle for forming the resin fiber according to Comparative Example 1.
  • FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the outer diameter of the resin fiber manufactured by using the nozzle for forming the resin fiber according to Comparative Example 2.
  • the resin fiber manufacturing apparatus of this embodiment is An extruder having an accommodating portion for accommodating a resin material as a raw material for a resin fiber and an extruding portion for extruding a molten resin material from the accommodating portion. A nozzle that ejects the molten resin material extruded from the extruder into a fiber shape, To prepare for.
  • the nozzle provided in the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment is the resin fiber forming nozzle of the present embodiment.
  • the resin fiber forming nozzle of the present embodiment includes an internal flow path, an inlet for flowing the resin material into the internal flow path, and a discharge port for discharging the resin material from the internal flow path to the outside of the nozzle.
  • the internal flow path has a shape in which the diameter of the internal flow path continuously decreases from the position A to the position B in the region from the position A 5 mm upstream of the internal flow path to the position B of the discharge port. Have. By using a nozzle having such a shape, it is possible to suppress fluctuations in the outer diameter of the produced resin fiber to a small extent.
  • a ratio of 3 ⁇ / AVE which is three times the standard deviation of the outer diameter of the resin fiber (3 ⁇ ) to the mean value (AVE) of the outer diameter of the manufactured resin fiber, is used, for example. It can be suppressed to 3% or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a resin fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • the resin fiber manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes an extruder 10 and a nozzle 20.
  • the extrusion device 10 has an accommodating portion 11 for accommodating the resin material 1 which is a raw material for the resin fiber, and an extruding portion 12 for extruding the molten resin material 1 from the accommodating portion 11.
  • the resin material 1 extruded from the extruder 10 flows into the internal flow path 21 from the inflow port 22 of the nozzle 20, and is discharged from the discharge port 23 to the outside of the nozzle 20.
  • the nozzle 20 As the nozzle 20, the nozzle for forming a resin fiber according to the present embodiment is used.
  • FIG. 2 shows an example of a resin fiber forming nozzle according to the present embodiment, which is used as the nozzle 20.
  • the nozzle 20 includes an internal flow path 21, an inlet 22 for flowing the resin material 1 into the internal flow path 21, and a discharge port 23 for discharging the resin material 1 from the internal flow path 21 to the outside of the nozzle 20 in a fiber shape.
  • the diameter of the internal flow path 21 is continuous from the position A to the position B in the region from the position A 5 mm upstream of the internal flow path 21 to the position B of the discharge port 23. It has a shape that is reduced.
  • the internal flow path 21 preferably has a shape in which the diameter is continuously reduced over the entire surface. That is, it is preferable that the internal flow path 21 has a shape in which the diameter continuously decreases from the inflow port 22 toward the discharge port 23.
  • the discharge port 23 of the nozzle 20 is an outlet portion for discharging the fluid from the internal flow path 21 of the nozzle 20 to the outside of the nozzle. Therefore, when the nozzle 20 has a configuration in which a land is provided at the discharge port portion, the discharge port 23 of the nozzle 20 becomes an opening at the tip of the land.
  • the internal flow path 21 of the nozzle 20 preferably has a tapered shape from the position A toward the position B.
  • the internal flow path 21 has the following formula (I): in the region from the position A to the position B. 4 ⁇ tan ⁇ 1 ⁇ 100 ... (I) It is more preferable to satisfy.
  • the tan ⁇ 1 is more preferably 8 or more, and particularly preferably 10 or more.
  • the tan ⁇ 1 is more preferably 90 or less, and particularly preferably 80 or less.
  • tan ⁇ 1 (distance C 1 from position A to position B) /0.5 (diameter D A1 -of internal flow path 21 at position A-diameter D B1 of internal flow path 21 at position B) ... (II)
  • the diameter D B1 of the internal flow path 21 at the position B corresponds to the diameter of the discharge port 23.
  • the distance C 1 from the position A to the position B is 5 mm.
  • the entire internal flow path 21 has a tapered shape. That is, as shown in FIG. 2, the internal flow path 21 preferably has a tapered shape from the inflow port 22 toward the discharge port 23.
  • the internal flow path 21 has the following equation (III): in the region from the inflow port 22 to the discharge port 23. 4 ⁇ tan ⁇ 2 ⁇ 100 ... (III) It is more preferable to satisfy.
  • the tan ⁇ 1 is more preferably 8 or more, and particularly preferably 10 or more.
  • the tan ⁇ 1 is more preferably 90 or less, and particularly preferably 80 or less.
  • the diameter of the discharge port 23 of the nozzle 20 may be appropriately selected according to the outer diameter of the target resin fiber, and is not particularly limited.
  • the discharge port 23 of the nozzle 20 may have a diameter of, for example, 0.3 to 30 mm. Even in the case of producing a resin fiber having such a small diameter, by using the nozzle 20 of the present embodiment, the variation in the outer diameter of the obtained resin fiber can be suppressed to a small value (for example, the ratio 3 ⁇ / AVE is reduced to 3% or less). Can be suppressed).
  • the extruder 1 of the manufacturing apparatus 100 may further have a heating unit (not shown) that heats and melts the resin material 1 in the accommodating unit 11.
  • a heating unit (not shown) that heats and melts the resin material 1 in the accommodating unit 11.
  • a rod-shaped resin material 1 is supplied to the accommodating portion 11 and melted by being heated in the accommodating portion 11, and the resin material 1 melted by the extrusion portion 12 is extruded from the accommodating portion 11. You may.
  • the shape of the internal flow path in the resin forming nozzle according to the present embodiment is not limited to the nozzle 20 shown in FIG.
  • the internal flow path 21 has a shape in which the diameter of the internal flow path continuously decreases from the position A to the position B in the region from the position A to the position B. Just do it. Therefore, the shape of the internal flow path 21 in the region from the inflow port 22 to the position A is not particularly limited.
  • the diameter of the internal flow path 21 is continuous from the inlet 22 toward the position A in the region from the inlet 22 to the position A.
  • the internal flow path 21 may have the same diameter from the inflow port 22 to the position A, for example.
  • the resin fiber manufacturing apparatus 100 further includes a cooling pipe 30.
  • the cooling pipe 30 has an internal space 31 through which the resin material 1 discharged in the form of a fiber is passed from the discharge port 23 of the nozzle 20.
  • the cooling pipe 30 can suppress disturbance due to outside air (air existing outside) to the fiber-like resin material 1 passing through the internal space 31.
  • the fibrous resin material 1 discharged from the nozzle 20 can be cooled without being affected by the outside air.
  • the cooling pipe 30 is provided, for example, connected to the nozzle 20.
  • the cooling pipe 30 has an upper first opening 32 and a lower second opening 33 communicating with the internal space 31.
  • the cooling pipe 30 is connected to, for example, the nozzle 20 and extends downward from the nozzle 20.
  • the first opening 32 of the cooling pipe 30 surrounds, for example, the discharge port 23 of the nozzle 20.
  • the first opening 32, the internal space 31, and the second opening 33 of the cooling pipe 30 are designed so that the resin material 1 discharged from the discharge port 23 of the nozzle 20 does not come into contact with the inner wall 35 of the cooling pipe 30. ..
  • the diameters of the first opening 32, the internal space 31, and the second opening 33 of the cooling pipe 30 are preferably larger than the diameter of the discharge port 23 of the nozzle 20 by 15 mm or more.
  • the cooling pipe 30 may have a tubular body that can form an internal space 31 that is shielded from the outside air, and its structure is not particularly limited.
  • the shape of the cooling pipe 30 is, for example, a cylindrical shape.
  • the length of the cooling pipe 30 is preferably 100 mm or more, more preferably 200 mm or more, and more preferably 300 mm or more.
  • An accommodation space (not shown) capable of accommodating the refrigerant may be further provided between the outer wall 34 of the cooling pipe 30 and the inner wall 35 facing the inner space 31 of the cooling pipe 30.
  • the cooling pipe 30 may further include a mechanism for supplying the refrigerant to the accommodation space (for example, a refrigerant supply path and a refrigerant discharge path).
  • a liquid such as water can be used as the refrigerant.
  • the cooling pipe 30 may further have a mechanism (not shown) for supplying the cooling fluid to the internal space 31.
  • the cooling fluid is, for example, a gas.
  • the gas cooling fluid include air and an inert gas such as helium, and air is preferable.
  • the cooling pipe 30 may further have a cylindrical filter (not shown) that rectifies the cooling fluid. This tubular filter is provided in the internal space 31.
  • the shape of the filter is, for example, a cylinder.
  • the cooling fluid is introduced, for example, into the space between the inner wall 35 of the cooling pipe 30 and the filter.
  • the filter is made of a material that allows the cooling fluid to permeate, such as non-woven fabric, woven fabric, or mesh.
  • the filter extends in the same direction as, for example, the cooling tube 30.
  • the length of the filter may be the same as or different from that of the cooling pipe 30.
  • the fiber-like resin material 1 passes through the internal space surrounded by the filter. That is, the internal space surrounded by the filter can be regarded as a part of the internal space 31 of the cooling pipe 30.
  • the cooling pipe 30 may have a cylindrical wall portion through which the cooling fluid does not permeate.
  • the resin fiber manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 is an example of the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment.
  • the resin fiber manufacturing apparatus 100 is an apparatus for manufacturing resin fibers using one kind of resin material, but the resin fiber manufacturing apparatus is not limited to this.
  • a plurality of types of resin materials are used, and those resin materials laminated concentrically by, for example, multi-layer melt extrusion are flowed into the nozzle 20 and the fibers are flown from the nozzle 20. It may have a structure for discharging in a shape.
  • the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment uses a plurality of types of resin materials, and those resin materials are concentrically laminated by multi-layer melt extrusion and discharged into a fiber shape from the nozzle 20. It is also possible to manufacture fibers.
  • the resin fiber produced in this embodiment may be, for example, POF.
  • the POF includes, for example, a core and a clad located on the outer circumference of the core. Therefore, the resin fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment may be a POF manufacturing apparatus.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the POF manufacturing apparatus 200, which is another example of the resin fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • the device 200 shown in FIG. 4 includes a first extrusion device 10a for core formation, a second extrusion device 10b for clad formation, and a third extrusion device 10c for overclad formation.
  • the device 200 further includes a first chamber 40 and a second chamber 50.
  • the first chamber 40 and the second chamber 50 are arranged in this order downward in the vertical direction.
  • the POF manufacturing apparatus 200 described here includes three types including a first extrusion device 10a for core formation, a second extrusion device 10b for clad formation, and a third extrusion device 10c for overclad formation. This is an example of an apparatus in which the resin material of the above is used.
  • the POF manufacturing apparatus of the present embodiment may be an apparatus using two types of resin materials including a first extrusion device 10a for core formation and a second extrusion device 10b for clad formation.
  • the first extruder 10a first accommodates the first accommodating portion 11a accommodating the first resin material 1a having a composition suitable for the core of the POF and the first resin material 1a accommodating in the first accommodating portion 11a. It has a first extruded portion 12a extruded from the portion 11a.
  • the first accommodating portion 11a and the first extruded portion 12a have the same functions as the accommodating portion 11 and the extruded portion 12 of the apparatus 100 shown in FIG. 1, respectively.
  • the first resin material 1a can be melted in the first accommodating portion 11a, and the melted state can be maintained until the melted first resin material 1a is molded.
  • a heating unit such as a heater may be further provided.
  • the rod-shaped resin material (preform) 1a is inserted into the first accommodating portion 11a through the opening above the first accommodating portion 11a and heated in the first accommodating portion 11a. Is melted by.
  • the first resin material 1a is extruded outward from the first accommodating portion 11a via the first extrusion portion 12a, for example, by gas extrusion.
  • the first resin material 1a extruded so as to form the core 12 through the first extrusion portion 12a then moves downward in the vertical direction and is supplied to each of the first chamber 40 and the second chamber 50 in this order. Will be done.
  • the second extruder 10b has, for example, a second accommodating portion 11b accommodating a second resin material 1b having a composition suitable for clad of POF, and a second accommodating portion 11b accommodating the second accommodating portion 11b. It has a second extrusion portion 12b extruded from the two accommodating portions 11b.
  • the second extruder 10b extrudes the melted second resin material 1b so as to cover the outer periphery of the core 2 formed of the first resin material 1a extruded from the first extruder 10a.
  • the second resin material 1b extruded from the second extruder 10b is supplied to the first chamber 40.
  • the clad 3 covering the outer periphery of the core 2 can be formed.
  • the laminate formed by the core 2 and the clad 3 covering the outer periphery of the core 2 moves from the first chamber 40 to the second chamber 50.
  • the third extruder 10c has, for example, a third accommodating portion 11c accommodating a third resin material 1c having a composition suitable for an overclad (coating layer) of POF, and a screw 13 arranged in the third accommodating portion 11c. It also includes a hopper 14 connected to the third accommodating portion 11c.
  • the pellet-shaped third resin material 1c is supplied to the third accommodating portion 11c through the hopper 14.
  • the third resin material 1c supplied to the third accommodating portion 11c is softened and becomes fluid by being kneaded by the screw 13 while being heated, for example.
  • the softened third resin material 1c is extruded from the third accommodating portion 11c by the screw 13.
  • the third resin material 1c extruded from the third extruder 10c is supplied to the second chamber 50.
  • the overclad 4 covering the outer periphery of the clad 3 can be formed.
  • the laminated body 5 in which the core 2, the clad 3, and the overclad 4 are laminated concentrically moves from the second chamber 50 to the diffusion tube 60 arranged vertically below the second chamber 50.
  • a heater (not shown) for heating the laminated body 5 may be arranged in the diffusion tube 60.
  • the temperature and viscosity of the laminated body 5 passing through the inside are appropriately adjusted.
  • the diffusion tube 60 can diffuse a dopant such as a refractive index adjuster contained in the laminate 5 passing through the inside of the diffusion tube 60 in the laminate 5.
  • the diffusion tube 60 is connected to the internal flow path 21 of the nozzle 20. That is, the opening below the diffusion pipe 60 is connected to the inlet 22 of the nozzle 20, and the laminated body 5 that has passed through the diffusion pipe 60 flows into the internal flow path 21 through the inlet 22 of the nozzle 20. do.
  • the laminated body 5 is reduced in diameter when passing through the internal flow path 21, and is discharged in a fiber shape from the discharge port 23.
  • the shape of the internal flow path 21 of the nozzle 20 is as described above.
  • the laminated body 5 discharged in a fiber shape from the discharge port 23 of the nozzle 20 flows into the internal space 31 from the first opening 32 of the cooling pipe 30, and is cooled while passing through the internal space 31. It is discharged from the second opening 33 to the outside of the cooling pipe 30.
  • the laminate 5 released from the cooling pipe 30 passes between the two rolls 71 and 72 of the nip roll 70, and is further wound onto the take-up roll 76 as a POF 6 via the guide rolls 73 to 75. Be done.
  • a displacement meter 80 for measuring the outer diameter of the POF 6 in the vicinity of the take-up roll 76, for example, between the guide roll 75 and the take-up roll 76 may be provided.
  • the first resin material 1a preferably has a composition suitable for the core 2 of POF6.
  • the first resin material 1a contains, for example, a fluorine-containing polymer (polymer (P)).
  • the polymer (P) preferably contains substantially no hydrogen atom from the viewpoint of suppressing light absorption due to the expansion and contraction energy of the CH bond, and all hydrogen atoms bonded to the carbon atom are fluorine atoms. It is particularly preferable that it is replaced with.
  • the fact that the polymer (P) contains substantially no hydrogen atoms means that the content of hydrogen atoms in the polymer (P) is 1 mol% or less.
  • the polymer (P) preferably has a fluorine-containing aliphatic ring structure.
  • the fluorine-containing aliphatic ring structure may be contained in the main chain of the polymer (P) or may be contained in the side chain of the polymer (P).
  • the polymer (P) has, for example, a structural unit (A) represented by the following formula (1).
  • R ff 1 to R ff 4 independently represent a fluorine atom, a perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms, or a perfluoroalkyl ether group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R ff 1 and R ff 2 may be connected to form a ring.
  • Perfluoro means that all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are replaced by fluorine atoms.
  • the number of carbon atoms of the perfluoroalkyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1.
  • the perfluoroalkyl group may be linear or branched. Examples of the perfluoroalkyl group include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group and the like.
  • the number of carbon atoms of the perfluoroalkyl ether group is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
  • the perfluoroalkyl ether group may be linear or branched chain. Examples of the perfluoroalkyl ether group include a perfluoromethoxymethyl group.
  • the ring When R ff 1 and R ff 2 are connected to form a ring, the ring may be a 5-membered ring or a 6-membered ring. Examples of this ring include a perfluorotetrahydrofuran ring, a perfluorocyclopentane ring, and a perfluorocyclohexane ring.
  • structural unit (A) include the structural units represented by the following formulas (A1) to (A8).
  • the structural unit (A) is preferably a structural unit (A2) among the structural units represented by the above formulas (A1) to (A8), that is, a structural unit represented by the following formula (2).
  • the polymer (P) may contain one or more constituent units (A).
  • the content of the structural unit (A) is preferably 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, based on the total of all the structural units.
  • the structural unit (A) tends to have higher heat resistance.
  • the structural unit (A) is contained in an amount of 40 mol% or more, the polymer (P) tends to have higher transparency and higher mechanical strength in addition to high heat resistance.
  • the content of the structural unit (A) is preferably 95 mol% or less, more preferably 70 mol% or less, based on the total of all the structural units.
  • the structural unit (A) is derived from, for example, a compound represented by the following formula (3).
  • R ff 1 to R ff 4 are the same as in equation (1).
  • the compound represented by the formula (3) can be obtained by a production method already known, for example, the production method disclosed in JP-A-2007-504125.
  • Specific examples of the compound represented by the above formula (3) include compounds represented by the following formulas (M1) to (M8).
  • the polymer (P) may further contain other structural units in addition to the structural unit (A).
  • other structural units include the following structural units (B) to (D).
  • the structural unit (B) is represented by the following formula (4).
  • R 1 to R 3 independently represent a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R 4 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group may have a ring structure. A part of the fluorine atom may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom. A part of the fluorine atom in the perfluoroalkyl group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • the polymer (P) may contain one or more constituent units (B).
  • the content of the structural unit (B) is preferably 5 to 10 mol% with respect to the total of all the structural units.
  • the content of the structural unit (B) may be 9 mol% or less, or may be 8 mol% or less.
  • the structural unit (B) is derived from, for example, a compound represented by the following formula (5).
  • R 1 to R 4 are the same as the formula (4).
  • the compound represented by the formula (5) is a fluorine-containing vinyl ether such as perfluorovinyl ether.
  • the structural unit (C) is represented by the following formula (6).
  • R 5 to R 8 each independently represent a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group may have a ring structure.
  • a part of the fluorine atom may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • a part of the fluorine atom in the perfluoroalkyl group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • the polymer (P) may contain one or more constituent units (C).
  • the content of the structural unit (C) is preferably 5 to 10 mol% with respect to the total of all the structural units.
  • the content of the structural unit (C) may be 9 mol% or less, or may be 8 mol% or less.
  • the structural unit (C) is derived from, for example, a compound represented by the following formula (7).
  • R 5 to R 8 are the same as the formula (6).
  • the compound represented by the formula (7) is a fluorine-containing olefin such as tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene.
  • the structural unit (D) is represented by the following formula (8).
  • Z represents an oxygen atom, a single bond, or -OC (R 19 R 20 ) O-
  • R 9 to R 20 are independently fluorine atoms and perfluoro having 1 to 5 carbon atoms.
  • a part of the fluorine atom may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • a part of the fluorine atom in the perfluoroalkyl group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • a part of the fluorine atom in the perfluoroalkoxy group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • s and t independently represent integers of 0 to 5 and s + t of 1 to 6 (where Z is -OC (R 19 R 20 ) O-, s + t may be 0).
  • the structural unit (D) is preferably represented by the following formula (9).
  • the structural unit represented by the following formula (9) is a case where Z is an oxygen atom, s is 0, and t is 2 in the above formula (8).
  • R 141 , R 142 , R 151 , and R 152 each independently represent a fluorine atom, a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a perfluoroalkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. ..
  • a part of the fluorine atom may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • a part of the fluorine atom in the perfluoroalkyl group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • a part of the fluorine atom in the perfluoroalkoxy group may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom.
  • the polymer (P) may contain one or more constituent units (D).
  • the content of the structural unit (D) is preferably 30 to 67 mol% with respect to the total of all the structural units.
  • the content of the structural unit (D) is, for example, 35 mol% or more, 60 mol% or less, or 55 mol% or less.
  • the structural unit (D) is derived from, for example, a compound represented by the following formula (10).
  • Z, R 9 to R 18 , s and t are the same as in formula (8).
  • the compound represented by the formula (10) is a fluorine-containing compound having two or more polymerizable double bonds and capable of cyclization polymerization.
  • the structural unit (D) is preferably derived from the compound represented by the following formula (11).
  • R 141 , R 142 , R 151 , and R 152 are the same as in formula (9).
  • the polymer (P) may further contain other structural units other than the structural units (A) to (D), but substantially includes other structural units other than the structural units (A) to (D). It is preferable not to include it. It should be noted that the fact that the polymer (P) does not substantially contain other structural units other than the structural units (A) to (D) means that the structural unit (A) is relative to the total of all the structural units in the polymer (P). )-(D) means that the total is 95 mol% or more, preferably 98 mol% or more.
  • the polymerization method of the polymer (P) is not particularly limited, and for example, a general polymerization method such as radical polymerization can be used.
  • the polymerization initiator for polymerizing the polymer (P) may be a fully fluorinated compound.
  • the glass transition temperature (Tg) of the polymer (P) is not particularly limited, and may be, for example, 100 ° C to 140 ° C, 105 ° C or higher, or 120 ° C or higher. As used herein, Tg means the midpoint glass transition temperature (T mg ) determined in accordance with JIS K7121: 1987.
  • the first resin material 1a may contain the polymer (P) as a main component, and it is preferable that the first resin material 1a is substantially composed of only the polymer (P).
  • the first resin material 1a may further contain an additive such as a refractive index adjusting agent.
  • the first resin material 1a is, for example, a solid at room temperature (25 ° C.).
  • the second resin material 1b preferably has a composition suitable for the clad 3 of POF6.
  • the refractive index of the second resin material 1b forming the clad 3 is preferably lower than the refractive index of the first resin material 1a forming the core 2.
  • the resin material contained in the second resin material 1b include fluororesins, acrylic resins such as methyl methacrylate, styrene resins, carbonate resins and the like.
  • Examples of the resin material contained in the third resin material 1c forming the overclad 4 of POF6 include polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polycarbonate, various engineering plastics, cycloolefin polymers, and polytetrafluoro. Examples thereof include ethylene (PTFE), modified PTFE, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA).
  • polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polycarbonate, various engineering plastics, cycloolefin polymers, and polytetrafluoro.
  • examples thereof include ethylene (PTFE), modified PTFE, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA).
  • a method of using a nozzle for forming a resin fiber of the present embodiment such as a nozzle 20.
  • the method of this first example is The molten resin material is flowed into the internal flow path from the inflow port of the resin fiber forming nozzle of the present embodiment such as the nozzle 20, and the resin material is discharged in the form of fibers from the discharge port. including.
  • the resin fiber manufacturing method of the present embodiment there is a method using the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment such as the above-mentioned manufacturing apparatus 100 and 200.
  • the method of this second example is Extruding the resin material that is the raw material of the resin fiber from the extruder of the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment such as the manufacturing apparatus 100 and 200, and The resin material extruded from the extruder is flowed into the internal flow path from the inlet of the nozzle, and the resin material is discharged in a fiber form from the discharge port. including.
  • the method for producing the resin fiber of the present embodiment there is a method using the resin fiber manufacturing apparatus of the present embodiment such as the above-mentioned POF manufacturing apparatus 200.
  • the method of this third example is The first resin material housed in the first container of the first extruder of the resin fiber manufacturing device of the present embodiment, such as the POF manufacturing device 200, is subjected to the first extrusion so as to form a core. Extruding from the first containment
  • the second resin material accommodated in the second accommodating portion of the second extrusion device of the resin fiber manufacturing apparatus covers the outer periphery of the core formed by the first resin material extruded from the first extruder.
  • the laminate containing the core and the clad extruded from the second extruder is flowed into the internal flow path from the inlet of the nozzle and discharged in a fiber form from the discharge port.
  • the variation in the outer diameter of the manufactured resin fiber can be suppressed to be small.
  • Example 1 the POF was manufactured using the POF manufacturing apparatus 200 shown in FIG.
  • the nozzle 20 shown in FIG. 2 was used as the nozzle for forming the resin fiber. That is, a nozzle provided with an internal flow path having a tapered shape from the inlet to the discharge port was used as a nozzle for forming a resin fiber.
  • the nozzle of Example 1 has a taper angle ⁇ 2 ( ⁇ 1 ) of 84.6 °, an inlet diameter D A 2 of 12.5 mm, an outlet diameter D B 2 of 3 mm, and a distance C from the inlet to the outlet. 2 was 50 mm and tan ⁇ 2 (tan ⁇ 1 ) was 10.53.
  • the nozzle of Example 1 was made of Hastelloy.
  • Amorphous all-fluororesin was used as the first resin material for core formation.
  • Amorphous all-fluororesin was used as the second resin material for clad formation.
  • Polycarbonate was used as the third resin material for forming the overclad.
  • a laminated body in which the core, the clad, and the overclad are concentrically laminated by multi-layer melt extrusion using the manufacturing apparatus 200 is produced.
  • the laminate was flowed from the inlet of the nozzle into the internal flow path of the nozzle.
  • the fiber-like laminate discharged from the discharge port of the nozzle was allowed to flow into the cooling pipe to be cooled, and then the obtained fiber was wound with a take-up roll to obtain POF.
  • the heating temperature and flow rate of each resin material at the time of melt extrusion were as follows.
  • First resin material (core): temperature 250 ° C, flow rate 3.6 ⁇ 10 -9 m 3 / s
  • Second resin material (clad) temperature 260 ° C, flow rate 3.5 ⁇ 10 -9 m 3 / s
  • the diameter of the core of the obtained POF was 50 ⁇ m
  • the outer diameter of the clad was 70 ⁇ m
  • the outer diameter of the overclad was 260 ⁇ m.
  • the outer diameter of the fiber was measured in the vicinity of the take-up roll, and the obtained measured value was regarded as the outer diameter of the POF.
  • the measurement cycle of the outer diameter was 0.1 seconds, and the measurement points were 409 6 points.
  • the measurement result of the outer diameter is shown in the graph of FIG. Moreover, the ratio 3 ⁇ / AVE was calculated based on the obtained result.
  • the ratio of POF of 3 ⁇ / AVE obtained in Example 1 was 0.6%.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, a nozzle 90 as shown in FIG. 6 was used as the nozzle for forming the resin fiber.
  • the nozzle 90 includes an internal flow path 91, an inflow port 92 for flowing the resin material into the internal flow path 91, and a discharge port 93 for discharging the resin material from the internal flow path 91 to the outside of the nozzle 90 in a fiber shape.
  • the internal flow path 91 is provided with a land 94 extending linearly in the discharge direction in the vicinity of the discharge port 93.
  • the region of the internal flow path 91 other than the land 94 had a tapered shape as a whole, similar to the nozzle used in the first embodiment.
  • the nozzle of Comparative Example 1 has an inlet diameter D A 2 of 12.5 mm, a discharge port diameter D B 2 of 3 mm, and a distance C 2 from the inlet to the discharge port (that is, the tip of the land from the inlet) of 60 mm.
  • the land length L was 10 mm.
  • the taper angle of the tapered portion was 84.6 °, as in the nozzle of Example 1.
  • the nozzle of Comparative Example 1 was made of the same material as the nozzle of Example 1.
  • a POF was prepared by the same method as in Example 1 except that the nozzle 90 of Comparative Example 1 was used, and the outer diameter of the POF was measured. The measurement result of the outer diameter is shown in the graph of FIG. The POF ratio of 3 ⁇ / AVE obtained in Comparative Example 1 was 9.5%.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a nozzle 90 having the same shape as that of Comparative Example 1 was used except that the land length L and the distance C 2 were different. In the nozzle 90 of Comparative Example 2, the distance C 2 from the inlet to the discharge port (that is, the tip of the land from the inlet) was 53 mm, and the land length L was 3 mm.
  • a POF was prepared by the same method as in Example 1 except that the nozzle 90 of Comparative Example 2 was used, and the outer diameter of the POF was measured. The measurement result of the outer diameter is shown in the graph of FIG.
  • the POF ratio of 3 ⁇ / AVE obtained in Comparative Example 2 was 5.5%.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the apparatus used in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 in which the cooling pipe was removed from the POF manufacturing apparatus was used. That is, in Comparative Example 3, the fiber-like laminate discharged from the discharge port of the nozzle was cooled without flowing into the cooling pipe, and then the obtained fiber was wound up with a winding roll to obtain POF. In Comparative Example 3, the POF was prepared by the same method as in Comparative Example 2 except that a device not provided with a cooling pipe was used.
  • the nozzle used is the same as the nozzle 90 used in Comparative Example 2, the distance C 2 from the inlet to the discharge port (that is, the tip of the land from the inlet) is 53 mm, and the land length L of the nozzle 90 is L. Was 3 mm.
  • the outer diameter of the POF was measured by the same method as in Example 1.
  • the ratio of POF of 3 ⁇ / AVE obtained in Comparative Example 3 was about 12%.
  • Example 1 Comparing the results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the nozzle of the present invention in which the diameter of the internal flow path is reduced in the region from the vicinity of the discharge port to the discharge port in the internal flow path is used.
  • the fluctuation of the outer diameter of the obtained POF it is possible to suppress the fluctuation of the outer diameter of the obtained POF to be smaller than that of using a conventional nozzle in which the internal flow path is not reduced in diameter in the region from the vicinity of the discharge port to the discharge port. rice field.
  • Example 2 to 8 In Examples 2 to 8, the nozzle 20 shown in FIG. 2 was used.
  • the inflow port diameter D A2 the discharge port diameter D B2 , the distance C 2 from the inflow port to the discharge port, the tan ⁇ 2 (tan ⁇ 1 ), and the taper angle ⁇ 2 ( ⁇ 1 ). ), Is shown in Table 1.
  • the nozzles of Examples 2 to 8 were also made of the same material as the nozzles of Example 1.
  • a POF was prepared by the same method as in Example 1 except that the nozzles of Examples 2 to 8 were used.
  • the resin fiber having a small outer diameter fluctuation and higher strength can be obtained. It turned out that it can be manufactured.
  • the POFs of Examples 1 and 4 to 8 produced using nozzles having tan ⁇ 2 of 4 or more are less likely to be cut than the POFs of Examples 2 and 3 produced using nozzles having tan ⁇ 2 of less than 4. , Had a sufficiently high strength.
  • the POF of Example 8 produced by using a nozzle having a tan ⁇ 2 of more than 100 had a slightly larger outer diameter variation than the POF of Examples 1 to 7. This is because the nozzle used in Example 8 has a taper angle of 89.7 deg. Therefore, it is difficult to machine with high precision, and the taper angle is 90 deg. It is probable that it has become close to.
  • the resin fiber forming nozzle and the resin fiber manufacturing apparatus of this embodiment are suitable for manufacturing POF.

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Abstract

本発明の樹脂ファイバー形成用ノズル２０は、溶融した樹脂材料をファイバー状に吐出するノズルである。ノズル２０は、内部流路２１と、内部流路２１に前記樹脂材料を流入させる流入口２２と、内部流路２１からノズル２０の外に前記樹脂材料を吐出する吐出口２３と、を備える。内部流路２１は、吐出口２３から内部流路２１の上流側５ｍｍの位置Ａから、吐出口２３の位置Ｂまでの領域において、位置Ａから位置Ｂに向かって内部流路２１の直径が連続的に減少する形状を有する。

Description

樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法
　本発明は、樹脂ファイバー形成用ノズルと、それを備えた樹脂ファイバーの製造装置と、樹脂ファイバーの製造方法とに関する。
　プラスチック光ファイバー（以下、「ＰＯＦ」と記載する。）などの樹脂ファイバーを製造する方法の一例として、溶融紡糸法が知られている。溶融紡糸法では、例えば、溶融した樹脂材料をノズルに送り、当該ノズルの吐出口から樹脂材料をファイバー状に吐出させる。ファイバー状に吐出させた樹脂材料を冷却して固化させることによって、樹脂ファイバーが作製される。
　従来、溶融紡糸法に用いられる上記ノズルでは、目的の外径を有するファイバーを安定して作製するために、吐出口近傍から吐出口まで延びる内部流路の直径を一定とすること、すなわち、吐出口近傍から吐出口まで延びる内部流路の内壁面がノズルの吐出面に対してほぼ垂直となるように、内部流路が直線的に伸びることが望ましいと考えられている。例えば、特許文献１に開示されているように、ＰＯＦを溶融押出法で製造する際に用いられるノズルの吐出口には、ファイバーの形状を安定化させるために、吐出方向に平行に延びるランドが設けられている。なお、ノズルの吐出口部分に設けられるランドは、ノズルの一部である。ランドを通過する樹脂材料は溶融状態であり、装置内は大気圧以上の圧力となっている為、溶融した樹脂材料はランドの内壁に接した状態でノズルの外に吐出される。したがって、ランドの先端から外部に放出される際に樹脂材料のファイバー形状が決定されることになる。すなわち、ノズルの吐出口部分にランドが設けられている場合は、実質的にランドの先端がノズルの吐出口となる。なお、ランドは、ガイドと呼ばれることもある。
　また、例えば特許文献２及び３に開示されている、ＰＯＦを溶融押出法で製造する際に用いられるノズルは、目的のＰＯＦの断面形状を有する流路が直線的に吐出口まで延びた構成を有している。
特開２０００－３５６７１６号公報 特開２００６－１６３００７号公報 特開２０１１－２５３００５号公報
　目的の外径を安定して得ることができると考えられている従来のノズルを用いて、溶融紡糸法によって樹脂ファイバーを製造した場合であっても、製造される樹脂ファイバーの外径変動を十分に抑制することは困難であった。
　そこで、本発明は、溶融紡糸法によって樹脂ファイバーを製造する際に用いられた場合に、得られる樹脂ファイバーの外径変動を従来よりも小さく抑えることが可能な、樹脂ファイバー形成用ノズルを提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような樹脂ファイバー形成用ノズルを用いて、製造される樹脂ファイバーの外径変動を従来よりも小さく抑えることができる樹脂ファイバーの製造装置及び製造方法を提供することも目的とする。
　本発明者は、樹脂ファイバーの製造に用いられるノズルについて鋭意検討を行い、従来、目的の外径を安定して得ることができると考えられているノズルの形状に改善の余地があることを見出した。具体的には、本発明者は、ノズルの内部流路において、樹脂材料が吐出される直前に通過する流路形状に改善の余地があることを見出した。従来、樹脂ファイバーの技術分野においては、溶融紡糸法において用いられるノズルの吐出口近傍から吐出口まで延びる内部流路の内壁面について、当該内壁面がノズルの吐出面に垂直となるように形成されることが望ましいと考えられていた。しかし、本発明者は、鋭意検討の結果、樹脂材料が吐出される直前に通過する内部流路の直径が、吐出口に到達するまで縮径されていることが、樹脂ファイバーの外径変動をより小さく抑えるために重要であることを、新たに見出した。
　上記のような知見に基づき、本発明者は、以下の本発明のノズルに到達した。
　本発明の第１の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルは、
　溶融した樹脂材料をファイバー状に吐出するノズルであって、
　内部流路と、
　前記内部流路に前記樹脂材料を流入させる流入口と、
　前記内部流路から前記ノズルの外に前記樹脂材料を吐出する吐出口と、
を備え、
　前記内部流路は、前記吐出口から前記内部流路の上流側５ｍｍの位置Ａから、前記吐出口の位置Ｂまでの領域において、前記位置Ａから前記位置Ｂに向かって前記内部流路の直径が連続的に減少する形状を有する。
　本発明の第２の態様に係る樹脂ファイバーの製造装置は、
　前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した前記樹脂材料を前記収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
　前記押出装置から押し出された溶融した前記樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
を備え、
　前記ノズルが、上記第１の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルである。
　本発明の第３の態様に係る樹脂ファイバーの製造方法は、
　溶融した樹脂材料を、上記第１の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
を含む。
　本発明の第４の態様に係る樹脂ファイバーの製造方法は、
　上記第２の態様に係る樹脂ファイバーの製造装置の前記押出装置から、前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
　前記押出装置から押し出された前記樹脂材料を前記製造装置の前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
を含む。
　本発明の第１の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルによれば、溶融紡糸法によって樹脂ファイバーを製造する際に用いられた場合に、得られる樹脂ファイバーの外径変動を従来よりも小さく抑えることができる。また、本発明の第２の態様に係る樹脂ファイバーの製造装置、並びに、本発明の第３及び第４の態様に係る樹脂ファイバーの製造方法によれば、製造される樹脂ファイバーの外径変動を従来よりも小さく抑えることができる。
図１は、本発明の実施形態による樹脂ファイバー製造装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、本発明の実施形態による樹脂ファイバー形成用ノズルの一例を示す概略断面図である。 図３は、本発明の実施形態による樹脂ファイバー形成用ノズルの別の例を示す概略断面図である。 図４は、本発明の実施形態による樹脂ファイバー製造装置の別の例である、ＰＯＦの製造装置の概略断面図である。 図５は、実施例１による樹脂ファイバー形成用ノズルを用いて製造された樹脂ファイバーについて、外径の測定結果を示すグラフである。 図６は、比較例１及び２で用いられた樹脂ファイバー形成用ノズルを示す概略断面図である。 図７は、比較例１による樹脂ファイバー形成用ノズルを用いて製造された樹脂ファイバーについて、外径の測定結果を示すグラフである。 図８は、比較例２による樹脂ファイバー形成用ノズルを用いて製造された樹脂ファイバーについて、外径の測定結果を示すグラフである。
　本発明の樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法の実施形態について説明する。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置は、
　樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した樹脂材料を収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
　押出装置から押し出された溶融した樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
を備える。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置に設けられる上記ノズルは、本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズルである。本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズルは、内部流路と、内部流路に樹脂材料を流入させる流入口と、内部流路からノズルの外に樹脂材料を吐出する吐出口と、を備える。内部流路は、吐出口から内部流路の上流側５ｍｍの位置Ａから、吐出口の位置Ｂまでの領域において、位置Ａから位置Ｂに向かって内部流路の直径が連続的に減少する形状を有する。このような形状のノズルが用いられることにより、製造される樹脂ファイバーの外径変動を小さく抑えることができる。例えば、本実施形態によるノズルが用いられる場合、製造される樹脂ファイバーの外径の平均値（ＡＶＥ）に対する樹脂ファイバーの外径の標準偏差の３倍値（３σ）の比率３σ／ＡＶＥを、例えば３％以下に抑えることが可能である。
　図１は、本実施形態による樹脂ファイバー製造装置の一例を示す概略断面図である。
　図１に示す樹脂ファイバー製造装置１００は、押出装置１０およびノズル２０を備える。押出装置１０は、樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料１を収容する収容部１１と、溶融した樹脂材料１を収容部１１から押し出す押出部１２とを有する。押出装置１０から押し出された樹脂材料１は、ノズル２０の流入口２２から内部流路２１に流入し、吐出口２３からノズル２０の外に吐出される。
　ノズル２０には、本実施形態による樹脂ファイバー形成用ノズルが用いられる。
　図２に、ノズル２０として用いられる、本実施形態による樹脂ファイバー形成用ノズルの一例の構成を示す。ノズル２０は、内部流路２１と、内部流路２１に樹脂材料１を流入させる流入口２２と、内部流路２１からノズル２０の外に樹脂材料１をファイバー状に吐出する吐出口２３と、を備える。内部流路２１は、吐出口２３から内部流路２１の上流側５ｍｍの位置Ａから、吐出口２３の位置Ｂまでの領域において、位置Ａから位置Ｂに向かって内部流路２１の直径が連続的に減少する形状を有する。内部流路２１は、全体に渡って直径が連続的に減少する形状を有することが好ましい。すなわち、内部流路２１は、流入口２２から吐出口２３に向かって直径が連続的に減少する形状を有することが好ましい。
　ここで、ノズル２０の吐出口２３は、ノズル２０の内部流路２１から流体をノズル外に出す出口部分である。したがって、ノズル２０が、吐出口部分にランドが設けられた構成を有する場合は、ノズル２０の吐出口２３はランドの先端における開口部となる。
　ノズル２０の内部流路２１は、図２に示されているように、位置Ａから位置Ｂに向かってテーパー形状を有していることが好ましい。この場合、内部流路２１は、位置Ａから位置Ｂまでの領域において、以下の式（Ｉ）：
　４≦ｔａｎθ1≦１００　　…（Ｉ）
を満たすことがより好ましい。ｔａｎθ1は、８以上であることがさらに好ましく、１０以上であることが特に好ましい。ｔａｎθ1は、９０以下であることがさらに好ましく、８０以下であることが特に好ましい。
　ここで、上記式（Ｉ）において、θ1はテーパー角度を示し、ｔａｎθ1は以下の式（II）によって求められる。
　ｔａｎθ1＝（位置Ａから位置Ｂまでの距離Ｃ1）／０．５（位置Ａにおける内部流路２１の直径ＤA1－位置Ｂにおける内部流路２１の直径ＤB1）　　…（II）
　なお、位置Ｂにおける内部流路２１の直径ＤB1は、吐出口２３の直径に相当する。位置Ａから位置Ｂまでの距離Ｃ1は、５ｍｍである。
　内部流路２１は、その全体がテーパー形状を有することが好ましい。すなわち、内部流路２１は、図２に示されているように、流入口２２から吐出口２３に向かってテーパー形状を有していることが好ましい。この場合、内部流路２１は、流入口２２から吐出口２３までの領域において、以下の式（III）：
　４≦ｔａｎθ2≦１００　　…（III）
を満たすことがより好ましい。ｔａｎθ1は、８以上であることがさらに好ましく、１０以上であることが特に好ましい。ｔａｎθ1は、９０以下であることがさらに好ましく、８０以下であることが特に好ましい。
　ここで、上記式（III）において、θ2はテーパー角度を示し、ｔａｎθ2は以下の式（IV）によって求められる。
　ｔａｎθ2＝（流入口２２から吐出口２３までの距離Ｃ2）／０．５（流入口２２の直径ＤA2－吐出口２３の直径ＤB2）　　…（IV）
　ノズル２０の吐出口２３の直径は、目的とする樹脂ファイバーの外径に応じて適宜選択すればよく、特には限定されない。例えば、樹脂ファイバーとしてＰＯＦが製造される場合、ノズル２０の吐出口２３は、例えば０．３～３０ｍｍの直径を有していてもよい。このような小さい直径を有する樹脂ファイバーを製造する場合でも、本実施形態のノズル２０を用いることにより、得られる樹脂ファイバーの外径変動を小さく抑えること（例えば、比率３σ／ＡＶＥを３％以下に抑えること）ができる。
　製造装置１００の押出装置１は、収容部１１内の樹脂材料１を加熱して溶融させる加熱部（図示せず）をさらに有していてもよい。例えば、樹脂材料１としてロッド状のものが収容部１１に供給されて、当該収容部１１内で加熱されることによって溶融され、押出部１２によって溶融された樹脂材料１が収容部１１から押し出されてもよい。
　本実施形態による樹脂形成用ノズルにおける内部流路の形状は、図２に示されたノズル２０に限定されない。本実施形態による樹脂形成用ノズルでは、内部流路２１が、位置Ａから位置Ｂまでの領域において、位置Ａから位置Ｂに向かって内部流路の直径が連続的に減少する形状を有していればよい。したがって、流入口２２から位置Ａまでの領域における内部流路２１の形状は、特には限定されない。例えば、図３に示された別の例の樹脂ファイバー形成用ノズル２０Ａのように、流入口２２から位置Ａまでの領域において、流入口２２から位置Ａに向かって内部流路２１の直径が連続的に減少していなくてもよく、例えば流入口２２から位置Ａまで内部流路２１が同一の直径を有していてもよい。
　樹脂ファイバー製造装置１００は、冷却管３０をさらに備えていることが好ましい。冷却管３０は、ノズル２０の吐出口２３からファイバー状に吐出された樹脂材料１を通過させる内部空間３１を有する。冷却管３０は、内部空間３１を通過するファイバー状の樹脂材料１に対する外気（外部に存在する空気）による外乱を抑制できる。これにより、ノズル２０から吐出されたファイバー状の樹脂材料１が、外気の影響を受けることなく冷却され得る。その結果、製造されるファイバーの外径変動をさらに小さく抑えることが可能となる。
　冷却管３０は、図１に示されるように、例えばノズル２０と接続されて設けられる。冷却管３０は、内部空間３１に連通する上方の第１開口部３２及び下方の第２開口部３３を有する。冷却管３０は、例えば、ノズル２０に接続され、かつノズル２０から下方に向かって延びている。冷却管３０の第１開口部３２は、例えば、ノズル２０の吐出口２３を囲んでいる。ノズル２０の吐出口２３から吐出された樹脂材料１が冷却管３０の内壁３５に接触しないように、冷却管３０の第１開口部３２、内部空間３１、及び第２開口部３３が設計される。冷却管３０の第１開口部３２、内部空間３１、及び第２開口部３３の直径は、ノズル２０の吐出口２３の直径よりも１５ｍｍ以上大きいことが好ましい。
　冷却管３０は、外気から遮断された内部空間３１を形成し得る筒状体を有していればよく、その構造は特には限定されない。冷却管３０の形状は、例えば、円筒状である。
　冷却管３０の長さは、１００ｍｍ以上が好ましく、２００ｍｍ以上がより好ましく、３００ｍｍ以上がより好ましい。
　冷却管３０の外壁３４と、冷却管３０の内部空間３１に面している内壁３５との間に、冷媒を収容し得る収容空間（図示せず）がさらに設けられていてもよい。この場合、冷却管３０は、冷媒を収容空間に供給するための機構（例えば、冷媒供給経路及び冷媒排出経路等）をさらに備えていてもよい。冷媒としては、例えば、水などの液体を用いることができる。
　また、冷却管３０は、内部空間３１に冷却流体が供給される機構（図示せず）をさらに有していてもよい。冷却流体は、例えば、気体である。気体の冷却流体としては、空気及びヘリウムなどの不活性ガスなどが挙げられ、好ましくは空気である。冷却管３０は、冷却流体を整流する筒状のフィルタ（図示せず）をさらに有していてもよい。この筒状のフィルタは、内部空間３１に設けられる。フィルタの形状は、例えば、円筒状である。冷却流体は、例えば、冷却管３０の内壁３５とフィルタとの間の空間に導入される。フィルタは、例えば、不織布、織布、またはメッシュ等の冷却流体が透過可能な材料によって形成されている。フィルタは、例えば、冷却管３０と同じ方向に延びている。フィルタの長さは、冷却管３０と同じであってもよく、異なっていてもよい。この場合、ファイバー状の樹脂材料１は、フィルタで囲まれた内部空間を通過する。すなわち、フィルタで囲まれた内部空間は、冷却管３０の内部空間３１の一部とみなすことができる。冷却管３０は、フィルタに代えて、冷却流体が透過しない筒状の壁部を有していてもよい。
　図１に示す樹脂ファイバー製造装置１００は、本実施形態の樹脂ファイバー製造装置の一例である。樹脂ファイバー製造装置１００は、１種類の樹脂材料を用いて樹脂ファイバーを製造する装置であるが、樹脂ファイバー製造装置はこれに限定されない。例えば、本実施形態の樹脂ファイバー製造装置は、複数種の樹脂材料が用いられ、それらの樹脂材料が例えば多層溶融押出しによって同心円状に積層されたものをノズル２０に流入させて、ノズル２０からファイバー状に吐出させる構成を有していてもよい。このように、本実施形態の樹脂ファイバー製造装置は、複数種の樹脂材料を用いて、それらの樹脂材料が多層溶融押出しによって同心円状に積層されたものをノズル２０からファイバー状に吐出させて樹脂ファイバーを製造することも可能である。
　本実施形態において製造される樹脂ファイバーは、例えばＰＯＦであってもよい。ＰＯＦは、例えば、コアと、コアの外周に配置されたクラッドとを含む。したがって、本実施形態による樹脂ファイバー製造装置は、ＰＯＦの製造装置であってもよい。
　図４は、本実施形態による樹脂ファイバー製造装置の別の例である、ＰＯＦの製造装置２００の概略断面図を示す。
　図４に示された装置２００は、コア形成用の第１押出装置１０ａ、クラッド形成用の第２押出装置１０ｂ、及びオーバークラッド形成用の第３押出装置１０ｃを備える。装置２００は、第１室４０及び第２室５０をさらに備えている。第１室４０及び第２室５０は、鉛直方向下方にこの順で並んでいる。なお、ここで説明するＰＯＦの製造装置２００は、コア形成用の第１押出装置１０ａ、クラッド形成用の第２押出装置１０ｂ、及びオーバークラッド形成用の第３押出装置１０ｃを備えた、３種類の樹脂材料が用いられる装置例である。しかし、本実施形態のＰＯＦの製造装置は、コア形成用の第１押出装置１０ａ及びクラッド形成用の第２押出装置１０ｂを備えた、２種類の樹脂材料が用いられる装置であってもよい。
　第１押出装置１０ａは、ＰＯＦのコアに適した組成を有する第１樹脂材料１ａを収容する第１収容部１１ａと、第１収容部１１ａに収容されている第１樹脂材料１ａを第１収容部１１ａから押し出す第１押出部１２ａとを有する。第１収容部１１ａ及び第１押出部１２ａは、図１に示された装置１００の収容部１１及び押出部１２とそれぞれ同じ機能を有する。第１押出装置１０ａには、第１収容部１１ａで第１樹脂材料１ａを溶融させることができるように、さらに溶融された第１樹脂材料１ａが成形されるまで溶融状態を保つことができるように、ヒーター等の加熱部（図示せず）がさらに設けられていてもよい。この場合、例えば、ロッド状の樹脂材料（プリフォーム）１ａが、第１収容部１１ａの上方の開口部を通じて第１収容部１１ａ内に挿入されて、第１収容部１１ａ内で加熱されることによって溶融される。
　第１押出装置１０ａにおいては、第１樹脂材料１ａは、例えばガス押出によって、第１押出部１２ａを介して第１収容部１１ａからコア２を形成するように外に押し出される。第１押出部１２ａを介してコア１２を形成するように押し出された第１樹脂材料１ａは、その後鉛直方向下方に移動し、第１室４０及び第２室５０のそれぞれに、この順で供給される。
　第２押出装置１０ｂは、例えば、ＰＯＦのクラッドに適した組成を有する第２樹脂材料１ｂを収容する第２収容部１１ｂと、第２収容部１１ｂに収容されている第２樹脂材料１ｂを第２収容部１１ｂから押し出す第２押出部１２ｂとを有する。第２押出装置１０ｂは、溶融した第２樹脂材料１ｂを、第１押出装置１０ａから押し出された第１樹脂材料１ａで形成されたコア２の外周を被覆するように押し出す。具体的には、第２押出装置１０ｂから押し出された第２樹脂材料１ｂは、第１室４０に供給される。第１室４０内において、第１樹脂材料１ａで形成されるコア２を第２樹脂材料１ｂで被覆することによって、コア２の外周を覆うクラッド３を形成することができる。コア２と、コア２の外周を被覆するクラッド３とで形成された積層体は、第１室４０から第２室５０に移動する。
　第３押出装置１０ｃは、例えば、ＰＯＦのオーバークラッド（被覆層）に適した組成を有する第３樹脂材料１ｃを収容する第３収容部１１ｃ、第３収容部１１ｃ内に配置されたスクリュー１３、及び、第３収容部１１ｃに接続されたホッパー１４を備えている。第３押出装置１０ｃでは、例えばペレット状の第３樹脂材料１ｃが、ホッパー１４を通じて、第３収容部１１ｃに供給される。第３収容部１１ｃに供給された第３樹脂材料１ｃは、例えば、加熱されながらスクリュー１３によって混錬されることによって、軟化して流動可能となる。軟化した第３樹脂材料１ｃは、スクリュー１３によって第３収容部１１ｃから押し出される。
　第３押出装置１０ｃから押し出された第３樹脂材料１ｃは、第２室５０に供給される。第２室５０内において、コア２及びクラッド３で形成された積層体の表面を第３樹脂材料１ｃで被覆することによって、クラッド３の外周を覆うオーバークラッド４を形成することができる。
　コア２、クラッド３、及びオーバークラッド４が同心円状に積層された積層体５は、第２室５０から、第２室５０の鉛直方向下方に配置された拡散管６０に移動する。拡散管６０には、例えば、この積層体５を加熱するためのヒーター（図示せず）が配置されていてもよい。拡散管６０において、例えば、内部を通過する積層体５の温度及び粘度が適切に調整される。拡散管６０は、拡散管６０の内部を通過する積層体５に含まれる屈折率調整剤等のドーパントを、積層体５において拡散させることができる。
　拡散管６０は、ノズル２０の内部流路２１に連結している。すなわち、拡散管６０の下方の開口部は、ノズル２０の流入口２２と連結しており、拡散管６０を通過した積層体５が、ノズル２０の流入口２２を介して内部流路２１に流入する。積層体５は、内部流路２１を通過する際に縮径されて、吐出口２３からファイバー状に吐出される。ノズル２０の内部流路２１の形状は、上述のとおりである。本実施形態によるノズル２０が用いられることにより、吐出口２３から吐出されるファイバー状の積層体５の外径変動を小さく抑えることができる。これにより、目的の外径を有するＰＯＦを安定して製造することができる。
　ノズル２０の吐出口２３からファイバー状に吐出された積層体５は、例えば、冷却管３０の第１開口部３２から内部空間３１内に流入し、内部空間３１内を通過しながら冷却されて、第２開口部３３から冷却管３０の外へ放出される。冷却管３０から放出された積層体５は、例えば、ニップロール７０が有する２つのロール７１及び７２の間を通過し、さらにガイドロール７３～７５を経由して、ＰＯＦ６として巻き取りロール７６に巻き取られる。巻き取りロール７６の近傍、例えばガイドロール７５と巻き取りロール７６との間、においてＰＯＦ６の外径を測定する変位計８０をさらに備えていてもよい。
　第１樹脂材料１ａは、ＰＯＦ６のコア２に適した組成を有することが好ましい。第１樹脂材料１ａは、例えば、含フッ素重合体（重合体（Ｐ））を含む。重合体（Ｐ）は、Ｃ－Ｈ結合の伸縮エネルギーによる光吸収を抑制する観点から、実質的に水素原子を含んでいないことが好ましく、炭素原子に結合している全ての水素原子がフッ素原子に置換されていることが特に好ましい。本明細書において、重合体（Ｐ）が実質的に水素原子を含んでいないとは、重合体（Ｐ）における水素原子の含有率が１モル％以下であることを意味する。
　重合体（Ｐ）は、含フッ素脂肪族環構造を有することが好ましい。含フッ素脂肪族環構造は、重合体（Ｐ）の主鎖に含まれていてもよく、重合体（Ｐ）の側鎖に含まれていてもよい。重合体（Ｐ）は、例えば、下記式（１）で表される構成単位（Ａ）を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　式（１）中、Ｒff 1～Ｒff 4は各々独立に、フッ素原子、炭素数１～７のパーフルオロアルキル基、又は炭素数１～７のパーフルオロアルキルエーテル基を表す。Ｒff 1及びＲff 2は、連結して環を形成してもよい。「パーフルオロ」は、炭素原子に結合している全ての水素原子がフッ素原子に置換されていることを意味する。式（１）において、パーフルオロアルキル基の炭素数は、１～５が好ましく、１～３がより好ましく、１であることがさらに好ましい。パーフルオロアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。パーフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基などが挙げられる。
　式（１）において、パーフルオロアルキルエーテル基の炭素数は、１～５が好ましく、１～３がより好ましい。パーフルオロアルキルエーテル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。パーフルオロアルキルエーテル基としては、パーフルオロメトキシメチル基などが挙げられる。
　Ｒff 1及びＲff 2が連結して環を形成している場合、当該環は、５員環であってもよく、６員環であってもよい。この環としては、パーフルオロテトラヒドロフラン環、パーフルオロシクロペンタン環、パーフルオロシクロヘキサン環などが挙げられる。
　構成単位（Ａ）の具体例としては、例えば、下記式（Ａ１）～（Ａ８）で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　構成単位（Ａ）は、上記式（Ａ１）～（Ａ８）で表される構成単位のうち、構成単位（Ａ２）、すなわち下記式（２）で表される構成単位であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ａ）を１種又は２種以上含んでいてもよい。重合体（Ｐ）において、構成単位（Ａ）の含有量は、全構成単位の合計に対し、２０モル％以上であることが好ましく、４０モル％以上であることがより好ましい。構成単位（Ａ）が２０モル％以上含まれることにより、重合体（Ｐ）は、より高い耐熱性を有する傾向がある。構成単位（Ａ）が４０モル％以上含まれる場合、重合体（Ｐ）は、高い耐熱性に加えて、より高い透明性及び高い機械的強度も有する傾向がある。重合体（Ｐ）において、構成単位（Ａ）の含有量は、全構成単位の合計に対し、９５モル％以下であることが好ましく、７０モル％以下であることがより好ましい。
　構成単位（Ａ）は、例えば、下記式（３）で表される化合物に由来する。式（３）において、Ｒff 1～Ｒff 4は、式（１）と同じである。なお、式（３）で表される化合物は、例えば特表２００７－５０４１２５号公報に開示された製造方法をはじめ、すでに公知である製造方法によって得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　上記式（３）で表される化合物の具体例としては、例えば、下記式（Ｍ１）～（Ｍ８）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ａ）以外に、他の構成単位をさらに含んでいてもよい。他の構成単位としては、以下の構成単位（Ｂ）～（Ｄ）が挙げられる。
　構成単位（Ｂ）は、下記式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　式（４）中、Ｒ1～Ｒ3は各々独立に、フッ素原子、又は炭素数１～７のパーフルオロアルキル基を表す。Ｒ4は、炭素数１～７のパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基は、環構造を有していてもよい。フッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルキル基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ｂ）を１種又は２種以上含んでいてもよい。重合体（Ｐ）において、構成単位（Ｂ）の含有量は、全構成単位の合計に対し、５～１０モル％が好ましい。構成単位（Ｂ）の含有量は、９モル％以下であってもよく、８モル％以下であってもよい。
　構成単位（Ｂ）は、例えば、下記式（５）で表される化合物に由来する。式（５）において、Ｒ1～Ｒ4は、式（４）と同じである。式（５）で表される化合物は、パーフルオロビニルエーテル等の含フッ素ビニルエーテルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　構成単位（Ｃ）は、下記式（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　式（６）中、Ｒ5～Ｒ8は各々独立に、フッ素原子、又は炭素数１～７のパーフルオロアルキル基を表す。パーフルオロアルキル基は、環構造を有していてもよい。フッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルキル基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ｃ）を１種又は２種以上含んでいてもよい。重合体（Ｐ）において、構成単位（Ｃ）の含有量は、全構成単位の合計に対し、５～１０モル％が好ましい。構成単位（Ｃ）の含有量は、９モル％以下であってもよく、８モル％以下であってもよい。
　構成単位（Ｃ）は、例えば、下記式（７）で表される化合物に由来する。式（７）において、Ｒ5～Ｒ8は、式（６）と同じである。式（７）で表される化合物は、テトラフルオロエチレン及びクロロトリフルオロエチレン等の含フッ素オレフィンである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　構成単位（Ｄ）は、下記式（８）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　式（８）中、Ｚは、酸素原子、単結合、又は－ＯＣ（Ｒ19Ｒ20）Ｏ－を表し、Ｒ9～Ｒ20は各々独立に、フッ素原子、炭素数１～５のパーフルオロアルキル基、又は炭素数１～５のパーフルオロアルコキシ基を表す。フッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルキル基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルコキシ基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。ｓ及びｔはそれぞれ独立に０～５でかつｓ＋ｔが１～６の整数（ただし、Ｚが－ＯＣ（Ｒ19Ｒ20）Ｏ－の場合、ｓ＋ｔは０であってもよい）を表す。
　構成単位（Ｄ）は、好ましくは下記式（９）で表される。なお、下記式（９）で表される構成単位は、上記式（８）においてＺが酸素原子、ｓが０、かつｔが２の場合である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　式（９）中、Ｒ141、Ｒ142、Ｒ151、及びＲ152は各々独立に、フッ素原子、炭素数１～５のパーフルオロアルキル基、又は炭素数１～５のパーフルオロアルコキシ基を表す。フッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルキル基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。パーフルオロアルコキシ基におけるフッ素原子の一部は、フッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい。
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ｄ）を１種又は２種以上含んでいてもよい。重合体（Ｐ）において、構成単位（Ｄ）の含有量は、全構成単位の合計に対し、３０～６７モル％が好ましい。構成単位（Ｄ）の含有量は、例えば３５モル％以上であり、６０モル％以下であってもよく、５５モル％以下であってもよい。
　構成単位（Ｄ）は、例えば、下記式（１０）で表される化合物に由来する。式（１０）において、Ｚ、Ｒ9～Ｒ18、ｓ及びｔは、式（８）と同じである。式（１０）で表される化合物は、２個以上の重合性二重結合を有し、かつ環化重合し得る含フッ素化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
　構成単位（Ｄ）は、好ましくは下記式（１１）で表される化合物に由来する。式（１１）において、Ｒ141、Ｒ142、Ｒ151、及びＲ152は、式（９）と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　式（１０）又は式（１１）で表される化合物の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦＣｌＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＣｌ2ＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＯＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣ（ＣＦ3）2ＯＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ（ＯＣＦ3）ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2ＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2ＯＣＦ2ＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦＣｌＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2ＣＣｌ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ＝ＣＦＣｌ
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）ＣＣｌ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＯＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＦＯＣＣｌ2ＯＣＦ＝ＣＦ2
ＣＦ2＝ＣＣｌＯＣＦ2ＯＣＣｌ＝ＣＦ2
　重合体（Ｐ）は、構成単位（Ａ）～（Ｄ）以外の他の構成単位をさらに含んでいてもよいが、実質的に構成単位（Ａ）～（Ｄ）以外の他の構成単位を含まないことが好ましい。なお、重合体（Ｐ）が実質的に構成単位（Ａ）～（Ｄ）以外の他の構成単位を含まないとは、重合体（Ｐ）における全構成単位の合計に対し、構成単位（Ａ）～（Ｄ）の合計が９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上であることを意味する。
　重合体（Ｐ）の重合方法は、特に限定されず、例えば、ラジカル重合などの一般的な重合方法を利用できる。重合体（Ｐ）を重合するための重合開始剤は、全フッ素化された化合物であってもよい。
　重合体（Ｐ）のガラス転移温度（Ｔｇ）は、特に限定されず、例えば１００℃～１４０℃であり、１０５℃以上であってもよく、１２０℃以上であってもよい。本明細書において、Ｔｇは、ＪＩＳ　Ｋ７１２１：１９８７の規定に準拠して求められる中間点ガラス転移温度 (Ｔmg)を意味する。
　第１樹脂材料１ａは、重合体（Ｐ）を主成分として含んでいてもよく、実質的に重合体（Ｐ）のみからなることが好ましい。第１樹脂材料１ａは、屈折率調整剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。第１樹脂材料１ａは、例えば、常温（２５℃）で固体である。
　第２樹脂材料１ｂは、ＰＯＦ６のクラッド３に適した組成を有することが好ましい。クラッド３を形成する第２樹脂材料１ｂの屈折率は、コア２を形成する第１樹脂材料１ａの屈折率よりも低いことが好ましい。第２樹脂材料１ｂに含まれる樹脂材料としては、例えば、含フッ素樹脂、メチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、カーボネート系樹脂等が挙げられる。
　ＰＯＦ６のオーバークラッド４を形成する第３樹脂材料１ｃに含まれる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、各種エンジニアリングプラスチック、シクロオレフィンポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ＰＴＦＥ、及びテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造方法の第１例として、ノズル２０のような本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズルを用いる方法が挙げられる。この第１例の方法は、
　溶融した樹脂材料を、ノズル２０のような本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口から樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
を含む。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造方法の第２例として、上述の製造装置１００及び２００のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置を用いる方法が挙げられる。この第２例の方法は、
　製造装置１００及び２００のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置の押出装置から、樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
　押出装置から押し出された樹脂材料をノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口から樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
を含む。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造方法の第３例として、上述のＰＯＦの製造装置２００のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置を用いる方法が挙げられる。この第３例の方法は、
　ＰＯＦの製造装置２００のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置の第１押出装置の第１収容部に収容されている第１樹脂材料を、コアを形成するように第１押出部によって前記第１収容部から押し出すことと、
　樹脂ファイバーの製造装置の第２押出装置の第２収容部に収容されている第２樹脂材料を、第１押出装置から押し出された第１樹脂材料によって形成されたコアの外周を被覆するように第２押出部によって第２収容部から押し出して、クラッドを形成することと、
　第２押出装置から押し出されたコア及びクラッドを含む積層体を、ノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口からファイバー状に吐出させることと、
を含む。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造方法の第４例として、上記第１例～第３例のいずれかの方法において、
　ノズルの吐出口からファイバー状に吐出された樹脂材料を、冷却管に通過させて冷却すること、
をさらに含む方法が挙げられる。
　本実施形態の樹脂ファイバーの製造方法によれば、製造される樹脂ファイバーの外径変動を小さく抑えることができる。
　以下に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　（実施例１）
　実施例１では、図４に示されたＰＯＦの製造装置２００を用いて、ＰＯＦが製造された。樹脂ファイバー形成用ノズルとして、図２に示されたノズル２０が用いられた。すなわち、流入口から吐出口に向かってテーパー形状を有する内部流路が設けられたノズルが、樹脂ファイバー形成用ノズルとして用いられた。実施例１のノズルは、テーパー角度θ2（θ1）が８４．６°、流入口の直径ＤA2が１２．５ｍｍ、吐出口の直径ＤB2が３ｍｍ、流入口から吐出口までの距離Ｃ2が５０ｍｍ、ｔａｎθ2（ｔａｎθ1）が１０．５３、であった。実施例１のノズルはハステロイで形成されていた。
　コア形成用の第１樹脂材料として、非晶性の全フッ素樹脂が用いられた。クラッド形成用の第２樹脂材料として、非晶性の全フッ素樹脂が用いられた。オーバークラッド形成用の第３樹脂材料として、ポリカーボネートが用いられた。
　第１樹脂材料、第２樹脂材料、及び第３樹脂材料を用い、製造装置２００を用いて多層溶融押出しによって、コア、クラッド、及びオーバークラッドが同心円状に積層された積層体を作製し、この積層体をノズルの流入口からノズルの内部流路に流入させた。ノズルの吐出口から吐出されたファイバー状の積層体を冷却管に流入させて冷却し、その後、得られたファイバーを巻き取りロールで巻き取ってＰＯＦを得た。溶融押出時の各樹脂材料の加熱温度及び流量は、以下のとおりであった。
第１樹脂材料（コア）：温度２５０℃、流量３．６×１０-9ｍ3／ｓ
第２樹脂材料（クラッド）：温度２６０℃、流量３．５×１０-9ｍ3／ｓ
第３樹脂材料（オーバークラッド）：温度２５０℃、流量９．０×１０-8ｍ3／ｓ
　得られたＰＯＦのコアの直径は５０μｍ、クラッドの外径は７０μｍ、オーバークラッドの外径は２６０μｍであった。
　変位計（キーエンス社製のＬＳ－９００６Ｍ）を用いて、巻き取りロールの近傍においてファイバーの外径を測定し、得られた測定値をＰＯＦの外径とみなした。外径の測定周期は０．１秒であり、測定箇所は４０９６点であった。外径の測定結果が、図５のグラフに示されている。また、得られた結果に基づいて比率３σ／ＡＶＥを算出した。実施例１で得られたＰＯＦの比率３σ／ＡＶＥは０．６％であった。
　（比較例１）
　比較例１では、樹脂ファイバー形成用ノズルとして、図６に示されているようなノズル９０が用いられた。ノズル９０は、内部流路９１と、内部流路９１に樹脂材料を流入させる流入口９２と、内部流路９１からノズル９０の外に樹脂材料をファイバー状に吐出する吐出口９３と、を備えていた。内部流路９１には、吐出口９３近傍に、吐出方向に直線状に延びるランド９４が設けられたていた。内部流路９１のランド９４以外の領域は、実施例１で用いられたノズルと同様に、全体がテーパー形状を有していた。比較例１のノズルは、流入口の直径ＤA2が１２．５ｍｍ、吐出口の直径ＤB2が３ｍｍ、流入口から吐出口（すなわち、流入口からランドの先端）までの距離Ｃ2が６０ｍｍ、ランド長Ｌが１０ｍｍ、であった。テーパー形状部分のテーパー角度は、実施例１のノズルと同様、８４．６°であった。比較例１のノズルは、実施例１のノズルと同様の材料で形成されていた。
　比較例１のノズル９０を用いた点以外は、実施例１と同様の方法でＰＯＦを作製し、ＰＯＦの外径を測定した。外径の測定結果が、図７のグラフに示されている。また、比較例１で得られたＰＯＦの比率３σ／ＡＶＥは９．５％であった。
　（比較例２）
　比較例２では、ランド長Ｌと距離Ｃ2が異なる点を除き、比較例１と同様の形状を有するノズル９０が用いられた。比較例２のノズル９０では、流入口から吐出口（すなわち、流入口からランドの先端）までの距離Ｃ2が５３ｍｍ、ランド長Ｌが３ｍｍであった。
　比較例２のノズル９０を用いた点以外は、実施例１と同様の方法でＰＯＦを作製し、ＰＯＦの外径を測定した。外径の測定結果が、図８のグラフに示されている。また、比較例２で得られたＰＯＦの比率３σ／ＡＶＥは５．５％であった。
　（比較例３）
　比較例３では、実施例１、比較例１、及び比較例２で用いられたＰＯＦの製造装置から冷却管を除いた装置が用いられた。すなわち、比較例３では、ノズルの吐出口から吐出されたファイバー状の積層体を冷却管に流入させずに冷却し、その後、得られたファイバーを巻き取りロールで巻き取ってＰＯＦを得た。比較例３では、冷却管が設けられていない装置を用いた点以外は、比較例２と同様の方法でＰＯＦを作製した。すなわち、用いられたノズルは比較例２で用いられたノズル９０と同じであり、流入口から吐出口（すなわち、流入口からランドの先端）までの距離Ｃ2が５３ｍｍ、ノズル９０のランド長Ｌが３ｍｍであった。
　実施例１と同様の方法で、ＰＯＦの外径を測定した。比較例３で得られたＰＯＦの比率３σ／ＡＶＥは約１２％であった。
　実施例１及び比較例１～３の結果を比較すると、内部流路において吐出口近傍から吐出口に到達するまでの領域で内部流路の直径が縮径されている本発明のノズルを用いることにより、吐出口近傍から吐出口に到達するまでの領域で内部流路が縮径されていない従来のノズルを用いるよりも、得られるＰＯＦの外径変動を小さく抑えることができるという結果が得られた。
　（実施例２～８）
　実施例２～８では、図２に示されたノズル２０が用いられた。各実施例で用いられたノズルについて、流入口の直径ＤA2、吐出口の直径ＤB2、流入口から吐出口までの距離Ｃ2、ｔａｎθ2（ｔａｎθ1）、及びテーパー角度θ2（θ1）、が、表１に示されている。実施例２～８のノズルも、実施例１のノズルと同様の材料で形成されていた。実施例２～８のノズルを用いた点以外は、実施例１と同様の方法で、ＰＯＦを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　実施例２～８のノズルを用いた場合でも、実施例１と同様に、外径変動が小さく抑えられたＰＯＦが製造された。
　実施例１～８の樹脂ファイバーを比較すると、内部経路が４≦ｔａｎθ2≦１００を満たすテーパー形状を有するノズルを用いることにより、外径変動が小さく抑えられ、かつより高い強度を有する樹脂ファイバーを製造できることがわかった。ｔａｎθ2が４以上であるノズルを用いて作製された実施例１、４～８のＰＯＦは、ｔａｎθ2が４未満であるノズルを用いて作製された実施例２及び３のＰＯＦよりも切れにくく、十分に高い強度を有していた。ｔａｎθ2が１００を超えるノズルを用いて作製された実施例８のＰＯＦは、実施例１～７のＰＯＦと比較すると、外径変動がやや大きかった。これは、実施例８で用いられたノズルはテーパー角度が８９．７ｄｅｇ．と高いため、高精度に機械加工することが難しく、実際に加工された際にテーパー角度が９０ｄｅｇ．に近くなってしまったためと考えられる。
　本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズル及び樹脂ファイバーの製造装置は、ＰＯＦの製造に適している。

Claims (16)

  1. 　溶融した樹脂材料をファイバー状に吐出するノズルであって、
    　内部流路と、
    　前記内部流路に前記樹脂材料を流入させる流入口と、
    　前記内部流路から前記ノズルの外に前記樹脂材料を吐出する吐出口と、
    を備え、
    　前記内部流路は、前記吐出口から前記内部流路の上流側５ｍｍの位置Ａから、前記吐出口の位置Ｂまでの領域において、前記位置Ａから前記位置Ｂに向かって前記内部流路の直径が連続的に減少する形状を有する、
    樹脂ファイバー形成用ノズル。
  2. 　前記内部流路は、前記位置Ａから前記位置Ｂに向かってテーパー形状を有する、
    請求項１に記載のノズル。
  3. 　前記内部流路は、前記位置Ａから前記位置Ｂまでの前記領域において、以下の式（Ｉ）：
    　４≦ｔａｎθ1≦１００　　…（Ｉ）
    を満たす、請求項２に記載のノズル。
    　ここで、前記式（Ｉ）において、θ1はテーパー角度を示し、ｔａｎθ1は以下の式（II）によって求められる。
    　ｔａｎθ1＝（位置Ａから位置Ｂまでの距離Ｃ1）／０．５（位置Ａにおける内部流路の直径ＤA1－位置Ｂにおける内部流路の直径ＤB1）　　…（II）
  4. 　前記内部流路は、前記流入口から前記吐出口に向かってテーパー形状を有する、
    請求項１～３のいずれか１項に記載のノズル。
  5. 　前記内部流路は、前記流入口から前記吐出口までの領域において、以下の式（III）：
    　４≦ｔａｎθ2≦１００　　…（III）
    を満たす、請求項４に記載のノズル。
    　ここで、前記式（III）において、θ2はテーパー角度を示し、ｔａｎθ2は以下の式（IV）によって求められる。
    　ｔａｎθ2＝（流入口から吐出口までの距離Ｃ2）／０．５（流入口の直径ＤA2－吐出口の直径ＤB2）　　…（IV）
  6. 　前記吐出口は、０．３～３０ｍｍの直径を有する、
    請求項１～５のいずれか１項に記載のノズル。
  7. 　樹脂ファイバーの製造装置であって、
    　前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した前記樹脂材料を前記収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
    　前記押出装置から押し出された溶融した前記樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
    を備え、
    　前記ノズルが、請求項１～６のいずれか１項に記載のノズルである、
    樹脂ファイバーの製造装置。
  8. 　前記押出装置は、前記収容部内の前記樹脂材料を加熱して溶融させる加熱部をさらに有する、
    請求項７に記載の樹脂ファイバーの製造装置。
  9. 　前記樹脂ファイバーが、コアおよび前記コアの外周に配置されたクラッドを含むプラスチック光ファイバーであり、
    　前記押出装置は、第１押出装置及び第２押出装置を含み、
    　前記第１押出装置は、前記コアを形成するための第１樹脂材料を収容する第１収容部と、溶融した前記第１樹脂材料を、前記コアを形成するように前記第１収容部から押し出す第１押出部とを有し、
    　前記第２押出装置は、前記クラッドを形成するための第２樹脂材料を収容する第２収容部と、溶融した前記第２樹脂材料を、前記第１押出装置から押し出された前記第１樹脂材料によって形成された前記コアの外周を被覆するように押し出す第２押出部とを有し、
    　前記ノズルは、前記第２押出装置から押し出された前記コア及び前記クラッドを含む積層体を、ファイバー状に吐出する、
    請求項７又は８に記載の樹脂ファイバーの製造装置。
  10. 　前記押出装置と前記ノズルとの間に設けられた拡散管をさらに備え、
    　前記拡散管は、当該拡散管の内部を通過する前記積層体に含まれるドーパントを、前記積層体において拡散させる、
    請求項９に記載の樹脂ファイバーの製造装置。
  11. 　前記ノズルからファイバー状に吐出された前記樹脂材料を通過させる内部空間を有する冷却管をさらに備える、
    請求項７～１０のいずれか一項に記載の樹脂ファイバーの製造装置。
  12. 　前記冷却管は前記ノズルと接続されている、
    請求項１１に記載の樹脂ファイバーの製造装置。
  13. 　溶融した樹脂材料を、請求項１～６のいずれか１項に記載の樹脂ファイバー形成用ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
    を含む、
    樹脂ファイバーの製造方法。
  14. 　請求項７～１２のいずれか１項に記載の樹脂ファイバーの製造装置の前記押出装置から、前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
    　前記押出装置から押し出された前記樹脂材料を前記製造装置の前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
    を含む、
    樹脂ファイバーの製造方法。
  15. 　前記製造装置が、請求項９又は１０に記載の製造装置であり、
    　前記製造装置の前記第１押出装置の前記第１収容部に収容されている前記第１樹脂材料を、前記コアを形成するように前記第１押出部によって前記第１収容部から押し出すことと、
    　前記製造装置の前記第２押出装置の前記第２収容部に収容されている前記第２樹脂材料を、前記第１押出装置から押し出された前記第１樹脂材料によって形成された前記コアの外周を被覆するように前記第２押出部によって前記第２収容部から押し出して、クラッドを形成することと、
    　前記第２押出装置から押し出された前記コア及び前記クラッドを含む積層体を、前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口からファイバー状に吐出させることと、
    を含む、
    請求項１４に記載の樹脂ファイバーの製造方法。
  16. 　前記ノズルの前記吐出口からファイバー状に吐出された前記樹脂材料を、冷却管に通過させて冷却すること、
    をさらに含む、
    請求項１３～１５のいずれか１項に記載の樹脂ファイバーの製造方法。
     
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