JP2787772B2 - プラスチック光ファイバーの製造法 - Google Patents

プラスチック光ファイバーの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチツク光フアイバの製造方法に係り、
特に芯部及び鞘部が光硬化性樹脂で構成されているプラ
スチツク光フアイバの製造方法に関する。 〔従来の技術〕 芯体とその外周に設けたクラツド層とより成る芯−鞘
型光伝送性の光フアイバを情報伝達手段に利用すること
は古くから知られており、現在、ガラスを材質とする無
機系の光フアイバ並びに樹脂を材質とするプラスチツク
系の光フアイバが実用化されている。このうち、プラス
チツク系光フアイバは現時点ではガラス製のものに比し
て光伝送性において多少劣る弱点がある反面、光フアイ
バ間同士の結合あるいは光源と光フアイバ端面との結合
が比較的簡便であること、軽量であること、可撓性に優
れており、その取扱い性が良好なこと、比較的安価なこ
と等の実用上有利な特長を有し、このため最近多方面に
おいて利用され始めている。 従来、斯かるプラスチツク光フアイバの製造方法とし
てはポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリシ
クロヘキシルメタクリレート、ポリフエニルメタクリレ
ート等の透明性が高くかつ非晶質の重合体若しくは共重
合体を得、これを押出成形等により加熱熔融させて成形
することにより芯体とし、この芯体の外周を覆うように
鞘層を形成する方法が例えば特公昭53−42261号公報、
特公昭53−42260号公報に報告されている。 しかしながら、以上の如き従来の製造方法において
は、芯体を溶融成形によつて製造するため、その材質で
ある重合体は溶融成形性に優れたものでなければなら
ず、このためその分子量を小さくして溶融粘度を低下さ
せる等その耐熱性不足をきたすことはさけられなかつ
た。 ところが情報技術の多様化に伴いプラスチツク光フア
イバに要求される性能も多様化してきており、例えば熱
変形温度が高いもの、高温における耐熱性や耐久性が高
いもの等が要求されるようになつてきているが、従来の
方法ではそのような材質で芯体を構成させることができ
ない。 また、耐熱性プラスチツク光フアイバ製法の一つとし
て、テトラフルオロエチレン系の透明な重合体の中空チ
ユーブに重合性シリコン系単量体を充填しシリコン単量
体を架橋重合することによつて耐熱性プラスチツク光フ
アイバを作る試みもなされるようになつている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、重合性単量体を用いた上記した耐熱性
プラスチツク光フアイバの製法はチユーブ状鞘中に充填
した単量体が重合体に体積収縮を生ずるため、鞘材の内
部において芯体となるべき重合体に部分的な切断が生じ
たり、重合性単量体の体積収縮に伴うチユーブ状鞘材の
内部圧力の減少によつて鞘材が変形し、得られる光学繊
維の断面が偏平になり真円とならなくなつたり、芯−鞘
界面はく離が生じたりするという不都合を伴うことはさ
けられない。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで本発明者らは上述した如き不都合のない耐熱性
プラスチツク光フアイバを得るべく検討した結果芯−鞘
構造からなるプラスチツク光フアイバであり、粘度が10
3〜105ポイズの光硬化性樹脂で、かつ、その硬化物の屈
折率がn1なる光硬化性樹脂と、硬化物の屈折率がn2なる
光硬化性樹脂とを芯−鞘構造に吐出せしめた糸条物を光
硬化処理し、n2−n2≧0.01なる関係を満足したプラスチ
ック光ファイバとしたことを特徴とするプラスチツク光
フアイバの製法にある。 本発明を実施するに際して用いる粘度が103〜105ポイ
ズの光硬化性樹脂は単量体混合物を予備重合してシラツ
プ状の光硬化性樹脂とするか或いは重合性単量体に増粘
性を有する重合体及び重合開始剤を適宜混合溶解し紡糸
に適した粘度103〜105ポイズの光硬化性樹脂とする。こ
の光硬化性樹脂の粘度が103ポイズよりも小さい粘度し
か有していないときは、紡糸,とくに、芯−鞘構造の複
合紡糸を行なうのに十分な粘度のものとはいえず、芯径
コントロール性が低くなり,このような光硬化性樹脂か
らは糸径斑の少ない糸条物を形成することが難しい。一
方粘度が105ポイズを越えて大きな光硬化性樹脂はその
粘度が高すぎるために糸条形成用ノズル孔よりの吐出性
に劣り、やはり糸径斑の小さな糸条を形成することが難
しい。 光硬化性樹脂の組成は該組成物を硬化処理した後の樹
脂が透明なものであればいかなるものをも使用すること
ができる。 光硬化性樹脂を作るに際して用い得る単量体として
は、例えばメチル(メタ)アクリレート、ブチル(メ
タ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、
フエニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メ
タ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、ス
チレン、α−メチルスチレン、ヒドロキシアルキル(メ
タ)アクリレート、トリブロモフエニル(メタ)アクリ
レート、(メタ)アクリロキシジエトキシトリブロモベ
ンゼンなどの単官能単量体類、エチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メ
タ)アクリレート、2,2−ビス〔4−(メタ)アクリロ
キシエトキシフエニル〕プロパン、トリメチロールプロ
パンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン
トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ
−、ジ−、トリ−又はテトラ(メタ)アクリレート、ジ
グリセリンモノ−、ジ−、トリ−又はテトラ(メタ)ア
クリレート、ジペンタエリスリトールモノ−、ジ−、ト
リ−、テトラ−、ヘキサ−、又はヘプタ(メタ)アクリ
レート、2,2−ビス〔4−(メタ)アクリロキシエトキ
シ−3,5−ジブロモフエニル〕プロパン、ジビニルベン
ゼン、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、
ジエチレングリコールジアリルフタレート、トリアリル
イソシアヌレート、トリフルオロエチルアクリレート、
ペンタフルオロアルキルアクリレート、ヘキサフルオロ
アルキルアクリレートなどをその具体例として挙げるこ
とができる。 プラスチツク光フアイバ芯を形成するのに用いる光硬
化性樹脂を粘度103〜105ポイズに調製するには上述した
如き単量体単独又は混合物に重合開始剤を加え熱処理す
る方法又は上記単量体に増粘性を付与しうる樹脂、例え
ばポリメチルメタクリレート、弗化ビニリデン/テトラ
フルオロエチレン共重合体など混合し次いで架橋処理し
た後に透明なものであればいずれのものをも用いること
ができ、とくにポリメチルメタクリレート系重合体とメ
チルメタクリレートとの混合物、ポリメチルメタクリレ
ートと弗化ビニリデン/テトラフルオロエチレンコポリ
マー及びメチルメタクリレートとの混合物、2−ヒドロ
キシエチルメタクリレート/2,2,2−トリフルオロエチル
メタクリレート系コポリマーとメチルメタクリレートと
の混合物などを好しい混合系として挙げることができ
る。これらのポリマーと単量体との混合物は糸条に付形
後モノマー蒸発処理を施すことによりこの糸条物の断面
方向にその中心から外周へ向つて屈折率が連続的に変化
した糸条物とすることができ、この糸条物を硬化処理す
ることによつて屈折率分布型形成用芯体とすることがで
きる。また、増粘性を付与するのに用いる樹脂中に重合
性基を導入しておくことにより、硬化処理工程で単量体
と架橋構造を形成できるため、耐熱性に優れた芯体とす
ることができる。 粘度103〜105ポイズの光硬化性樹脂は第1図に示した
如き紡糸装置により糸条物に吐出された後光により硬化
樹脂に変換せしめることが必要である。このようにする
ためには硬化性樹脂中に光重合触媒を加えておくことが
必要である。用い得る光重合開始剤としてはベンゾフエ
ノン、ベンゾイソイソブチルエーテル、4′−イソプロ
ピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフエノ
ン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフエノン、
α,α−シクロロ−4−フエノキシアセトフエノン、1
−ヒドロキシシクロヘキシルフエニルケトン、ベンジル
メチルチタール、2,2−ジエトキシアセトフエノン、ク
ロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサント
ン、カヤキユア−DITx(日本化薬株式会社製チオキサン
トン系化合物)、カヤキユア−MBP(同社製ベンリフエ
ノン系化合物、ユベクリルP36(UCB社製ベンゾフエノン
系化合物)などをラジカル重合用光増感剤としては4−
ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安
息香酸イソアミル、4,4′−ビスジエチルアミノベンゾ
フエノン、ユベクリルP104(UCB社製第3級アミノ系化
合物)、N−メチルジエタノールアミン、ジエチルアミ
ノメタクリレート、トリエチルアミンなどを挙げること
ができる。 重合触媒は光硬化性樹脂に対し0.01〜10重量%、好し
くは0.1〜5重量%なる割合で加えて用いるのがよい。 光重合に用いる光源としては150〜600nmの波長の光を
発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧
水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、レーザ光等
を用いることができる。また場合によつては電子線を照
射する方法も併用できる。 本発明の光フアイバの芯体となる硬化樹脂中に多量の
単量体が残存することは好ましいことではなく、その残
存量は5%以下好しくは3%以下さらに好しくは1.5%
以下となるように硬化処理することが必要である。 次に本発明の光フアイバの製造法について説明する。
第1図は本発明の光フアイバを製造するのに有効に利用
しうる紡糸製造装置の一例であり同図中11はシリンダー
部を、12は硬化性樹脂混練部を、13はヒーターであり、
14はピストン、15は複合紡糸ノズル部を、16は糸状の硬
化性樹脂、17は糸条の硬化処理部、18は光源、19は不活
性ガス導入孔、20はニツプローラ、21は巻取ドラム、22
は光フアイバ芯体である。まず粘度103〜105ポイズに調
製した芯、鞘形成用光硬化性樹脂をそれぞれ別個に設け
たシリンダー部11より樹脂混練部12を通過せしめた後複
合紡糸ノズル部15で一体化し、10μm〜5mm径となるよ
うに吐出して糸条16となし、硬化処理部17にて、必要に
より糸条物より単量体を揮散せしめながら18部に紫外線
ランプ等の光源を設置し、糸条物に光を照射することに
より硬化処理する。 硬化処理を終了した芯体本発明の光ファイバは引取り
ロール20により糸条22として引取られ巻取り部21に巻取
る。 〔本発明の効果〕 本発明によれば耐熱性が良好で、芯−鞘界面の密着性
が優れた光ファイバを得ることができる。 〔実施例〕 実施例1 (イ) 芯成分を形成する光硬化性樹脂 ポリメチルメタクリレート45重量部、メチルメタクリ
レート55重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエニ
ルケトン0.1重量部、ハイドロキノン0.1重量部を80℃に
加熱し、混練部を通した後第2図の同心円状の複合ノズ
ルの(24)から芯成分を押し出すとともに、ポリ−(2,
2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート) 50重量部、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリ
レート50重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエニ
ルケトン0.1重量部、ハイドロキノン0.1重量部を80℃に
加熱混練部を通し第2図の同心円状複合ノズルの(23)
から鞘成分を芯成分と同時に押し出した。この時押し出
し時の粘度は芯成分が2.5×104ポイズ、鞘成分が4.0×1
04ポイズであつた。 ついで6本の円状の等間隔に設置した400W高圧水銀灯
の中心にフアイバを通過させ、約5分間光を照射し、20
cm/分の速度でニツプローラーで引き取つた。得られた
フアイバは、芯−鞘構造を有するプラスチツク光フアイ
バであり、芯成分の屈折率は1.490、鞘成分の屈折率は
1.400であつた。またこの光フアイバの光伝送損失は590
nmにおいて569dB/Km、650nmにおいて613dB/Kmであつ
た。 実施例2 末端メタクリロキシ変性ポリメチルメタクリレート
(M5500〜6500、東亜合成化学工業(株)製アロンマ
クロモノマーMM−5M)60重量部、メチルメタクリレート
38重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート
10重量部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエニルケト
ン0.2重量部、ハイドロキノン0.1重量部を芯成分とし、
メタクリロキシ変性ポリ−(2,2,3,3−テトラフルオロ
プロピルメタクリレート)45重量部(2,2,3,3−テトラ
フルオロプロピルメタクリレートとメタクリル酸の共重
合体をグリシジルメタクリレートと反応して得た。)、
2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート45重
量部、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート10重量
部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエニルケトン0.15
重量部、ハイドロキノン0.1重量部を鞘成分として、実
施例1と同様にして芯−鞘構造を有するプラスチツク光
フアイバを得た。このフアイバの直径は950μmであつ
た。 このプラスチツク光フアイバにおいて芯成分の屈折率
は1.492、鞘成分の屈折率は1.420であつた。 またこのプラスチツク光フアイバの伝送性能は590nm
において890dB/Km、650nmにおいて903dB/Kmであつた。 またこの光フアイバを130℃で4時間加熱処理を行な
つたところ収縮量は1%以下であつた。 またこの光フアイバの温度依存性を調べたところ150
℃まで光量の変化はなかつた。 実施例3 メチルメタクリレート90重量部、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート10重量部に2,2′−アゾビス
(2,4,4−トリメチルペンタン)0.007重量部を加えN2
換下で145℃4時間重合した。重合が約50%進行した状
態の重合体と単量体の混合物を得た。この組成物100重
量部に、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエニルケトン
0.2重量部及びハイドロキノン0.1重量部を加えた光硬化
性樹脂を芯成分とし、2,2,2−トリフルオロエチルメタ
クリレート90重量部と、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート10重量部をさや成分とした未硬化の樹脂と
し、実施例1と同様の操作で芯−鞘構造を有するプラス
チツク光フアイバを得た。 この光フアイバの直径は1050μmであつた。また芯成
分の屈折率は1.495、鞘成分の屈折率は1.422であつた。 この光フアイバの光伝送損失は590nmで306dB/Km、650
nmにおいて355dB/Kmであつた。 またこの光フアイバは150℃で4時間加熱処理を行つ
たところ収縮率は1%以下であつた。 またこの光フアイバの温度依存性を調べたところ160
℃まで光量の変化はなかつた。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のプラスチツク光伝送繊維の製造法を実
施するための装置の一例を示す模式図であり、第2図は
紡糸孔の他の態様の一例を示す断面図である。 11……シリンダ、12……混練部、13……ヒータ、14……
ピストン、15……複合紡糸ノズル、16……ストランドフ
アイバ、17……揮発部、18……活性光線照射部、19……
ガス導入孔、20……ニツプローラ、21……巻取ドラム、
22……光伝送繊維、23……鞘ポリマー供給ライン、24…
…芯ポリマー供給ライン
フロントページの続き (72)発明者 島田 勝彦 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社内 (72)発明者 三品 義彦 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−273504(JP,A) 特開 昭61−262707(JP,A) 特開 昭62−192702(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.粘度103〜105ポイズの光硬化性樹脂で、その硬化物
    の屈折率n1なる芯成分と、硬化物の屈折率がn2なる鞘形
    成用光硬化性樹脂とを複合紡糸して得た糸条物を硬化処
    理し、n1−n2≧0.01なる条件を満足したプラスチック光
    ファイバとすることを特徴とするプラスチック光ファイ
    バの製造法。
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