JP2844258B2 - プラスチツク光フアイバ - Google Patents

プラスチツク光フアイバ

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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に係り、更に詳しく
は光フアイバコード、光フアイバケーブルなどに用いる
ことのできるプラスチツク光フアイバに関する。
〔従来の技術〕
従来、光フアイバとしては、広い波長領域に亘つて優
れた光伝送を行なうことができる無機ガラス系光学繊維
が知られているが、この光学繊維は加工性が悪く、曲げ
応力が弱いという難点があり、より加工性のよい光フア
イバとして、プラスチツクを基材とする光フアイバが開
発され、実用化されている。
このプラスチツク光フアイバは、屈折率が大きく、か
つ光の透過性が良好なポリメタクリル酸メチル(以下PM
MAという)、ポリカーボネート(以下PCという)等の重
合体よりなる芯材(コア)と、これよりも屈折率が小さ
くかつ透明な含フツ素ポリマー等の重合体よりなる鞘材
(クラツド)とを基本構成単位としている。これらコア
・クラツド型の光フアイバ(光フアイバ素線)として
は、この光フアイバ素線や光フアイバ素線に機能性保護
層を設けたバルクフアイバ、光フアイバ素線をジヤケツ
ト材にて被覆した光フアイバコード、及びバルクフアイ
バの集合体である集合フアイバ、更にはバルクフアイバ
にテンシヨンメンバーを設けた光フアイバケーブルなど
が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、これらのオールプラスチツク光フアイバは芯
を構成する重合体中に多くのC−H結合が存在し、その
C−H結合の伸縮、振動による光吸収が低波長領域に存
在し、その5〜8倍音が近赤外、可視領域すなわち400n
m以上の波長領域でも存在し、この波長領域での光伝送
損失が増大する原因となつている。例えばポリメチルメ
タクリレートを芯とする光フアイバは650nmの波長で約1
00dB/Km、780nmの波長で約400dB/Kmとなる。またポリメ
チルメタクリレートのH原子を重水素で置き換えたd8
PMMAを芯とする光フアイバの光伝送損失は780nmの波長
領域で50dB/Kmとされているが、この型の光フアイバはd
8−PMMAが高い吸水率を備えておるため、経時的に芯が
吸水し、その光伝送損失が経時的に増大するという難点
があつた。
近赤外領域の発光を行ない、かつ、高出力で高速デー
タ伝送を行ない得るLEDが低コストでかつ、大量に生産
されているが、従来開発されてきたオールプラスチツク
光フアイバはこれらの近赤外発光可能なLEDを使えない
ため、100mを越える光伝送を1本の光フアイバで行なう
ことは難しいためプラスチツク光フアイバを用いたLAN
の開発も遅れている現状にある。
そこで近年、近赤外領域の光の伝送を行ない得るプラ
スチツク光フアイバの開発も検討されており、例えばEP
340557(特開昭1−314206号)公報及びEP 340555(特
開平2−12206号)公報にはα−フルオロアクリル酸の
フルオロアルキルエステル重合体を芯とし、フツ化ビニ
リデン−テトラフルオロエチレン系コポリマを鞘とする
光フアイバの発明が示されている。この光フアイバは近
赤外領域の波長の光の伝送を一応行なうことができる
が、芯形成用重合体と鞘形成用重合体との屈折率差を大
きくとることができないため、低開口角の光フアイバと
なり、大量のデータ伝送を行ない得る光フアイバとして
は十分なものとはいえない。またこの型の低開口角光フ
アイバは折り曲げにより、光フアイバ側面より光が漏れ
ることを防止できないという性質もあり、データ伝送用
光フアイバとしては未だ不十分である。
そこで屈折率の低い透明な鞘材としてパーフルオロ
(2,2−ジメチル−1,3−オキソール)と他の少なくとも
1種のエチレン性不飽和単量体との共重合体が見出され
ている。この鞘材を用いた場合、下記式〔I〕で表され
るα、β−不飽和カルボン酸エステルを主成分とする重
合体とのガラス転移温度と鞘材のガラス転移温度に大き
な差が生じることがある。この芯材はガラス状で硬く光
フアイバとしての強度に問題がある。そのため延伸操作
を行なうことが必要となる。その場合鞘材のガラス転移
温度が芯材のガラス転移温度と大きく異なると延伸工程
において、延伸温度が鞘材に適さず光フアイバの性能を
損なうことになる。
〔課題を解決するための手段〕 そこで本発明者等は上記課題を解決し得たオールプラ
スチツク光フアイバを見出すべく検討した結果本発明を
完成したものであり、その要旨とするところは下記式
(1)で表わされるα,β−不飽和モノカルボン酸のフ
ツ化アルキルエステルを主成分とする重合体を芯とし、
パーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキゾール)と
少なくとも1個の他の共重合可能なエチレン系不飽和単
量体との共重合体を鞘とし両重合体のガラス転移温度差
を30℃以内とした光ファイバプレカーサを1.2〜10倍延
伸したことを特徴とする耐折り曲げ特性に優れたオール
プラスチツク光フアイバにある。
本発明を実施するに際して用いる芯材用重合体はガラ
ス状で硬く光フアイバに紡糸賦形した場合、その強度や
可撓性に問題があり、鞘材形成用重合体としてガラス転
移温度の差が芯形成用重合体のガラス転移温度より30℃
以内のパーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソー
ル)系重合体を用いることにより、紡糸した光フアイバ
の光伝送特性が従来開発されてきたプラスチツク系光フ
アイバに比べて著るしく改善されると共に、1.2〜10倍
の延伸を加えることによつてその光伝送特性を損うこと
なく強度、可撓性に優れたオールプラスチツク光フアイ
バが得られることを見出した。
本発明を実施するに際して用いる芯形成用重合体は、
次の一般式(1) (式中X,Y,Rfは前記に同じ) で表わされる単量体を主とするものの単独重合体又は共
重合体である。
式(1)で表わされるモノマーの具体例としてはRfが
フルオロアルキル基又はパーフルオロアルキル基である
フルオロアルキルアクリレート、α−フルオロアクリレ
ート、α−クロロアクリレート又はメタクリレート類で
ある。Rf基としては−(CH2(CF2nZ(式中mは0
〜2の整数、nは1〜12の整数、ZはH又はFを示す)
で表わされる直鎖フルオロアルキル基、−CH2C(CF32
A(式中AはH,D,F,脂肪族又は脂環アルキル基又は芳香
族アルキル基を示す)、或いは−C(CF32A等を挙げ
ることができるが、これらモノマーに限定されるもので
はない。
芯形成用重合体と一般式(1)で示すモノマー単位を
少なくとも30モル%以上、好しくは75モル%以上含むも
のとするのがよい。当該モノマー単位含有量が30モル%
未満の重合体はそこに含まれるC−H結合量が増大し、
かつ吸水率も高くなるため、該重合体を芯とする光フア
イバは光伝送特性の良好な光フアイバとすることが難し
い。
一般式(1)のモノマーと共重合可能な他のモノマー
としてはエステル基かメチルエステル、エチルエステ
ル、ブチルエステル、t−ブチルエステル、シクロヘキ
シルエステル、フエニルエステル、イソボルニルエステ
ル等であるメタクリレート類又はアクリレート類、マレ
イミド、フエニルマレイミド、アクリル酸、メタクリル
酸、イタコン酸、スチレン、α−メチルスチレン、p−
クロルスチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニルなどを
挙げることができる。
本発明を実施するに際して用いる芯形成用重合体の屈
折率Naは1.33〜1.46と比較的低いものである。そこで本
発明を実施するに際して用いる鞘形成用重合体の屈折率
Nbは1.29〜1.35の範囲にあり、かつ、Na−Nb≧0.01好し
くは0.03以下なる条件を満足する重合体である必要があ
る。
本発明を実施するに際して好しく用い得る鞘形成用重
合体はパーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソー
ル)と他の共重合可能なエチレン性不飽和単量体との共
重合体である。本発明を実施するに際して用いるパーフ
ルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)は例えば
米国特許第3865845号公報に記載された方法によつて合
成することができる。また、その共重合体は、例えば米
国特許第3978030号公報に記載された方法によつて製造
することができる。
パーフルオロ(2,2−ジメチルオキソール)と共重合
可能なエチレン系不飽和単量体としては、例えばエチレ
ン、プロピレン、イソブチレン、ブテン−1、メチルビ
ニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニル
エーテル、ブチルビニルエーテル、CF2=CF2、CHF=C
F2、CH2=CF2、CH2=CHF、CCl=CF2、CHCl=CF2、CCl2
=CF2、CClF=CClF、CHF=CCl2、CH2=CClF、CCl2=CCl
F等、フルオロプロピレン系化合物例えばCF3CF=CF2、C
F3CF=CHF、さらに官能基を有する単量体、例えばパー
フルオロ(アルキルビニルエーテル)、メチル−3−
〔1−〔ジフルオロ〔(トリフルオロエテニル)オキ
シ〕メチル〕−1,2,2,2−テトラフルオロエトキシ〕−
2,2,3,4−テトラフルオロプロパノエート、2−{1−
(ジフルオロ〔(トリフルオロエテニル)オキシ〕メチ
ル)−1,2,2,2−テトラフルオロエトキシ}−1,1,2,2−
テトラフルオロエタンスルホニルフルオライト等をその
具体例として挙げることができる。
上記鞘形成用重合体は屈折率が1.29〜1.35で非晶性で
高い透明性を有する重合体であることが必要である。こ
のような特性を備えた鞘形成用重合体とするには、パー
フルオロ〔2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール〕の重合
割合は20〜100モル%、好しくは25〜99.7モル%の範囲
とするのがよい。
またガラス転移温度はパーフルオロ(2,2−ジメチル
ジオキソール)の重合割合により例えば第1図に示す如
く変化し芯材のガラス転移温度に応じてその重合割合を
調整することで目的とするガラス転移温度の重合体が得
られる。
また高いガラス転移温度を有する重合体を用いた場合
そのガラス転移温度に改良するには数平均分子量1.5万
以上のパーフルオロ〔2,2−ジメチル−1,3−ジオキソー
ル〕の重合体に対し、可塑効果を有する数平均分子量1
0,000以下の可塑剤、すなわちパーフルオロアルキルエ
ーテルを重合体に対し1〜50重量%好しくは5〜30重量
%の割合で加えるのがよい。この可塑剤は浸み出し現象
の極めて少ないものであり、本発明の実施に当つては好
しいものである。パーフルオロアルキルエーテルの具体
例としては 等を挙げることができ市販品としてはダイキン工業
(株)製:商標Demnum,デユポン(株)製:商標Kryfox
がある。この場合可塑剤の加える割合によりガラス転移
温度が第2図に示す如く変化し、芯材のガラス転移温度
に応じた鞘形成用重合体混合物が得られる。
本発明の光フアイバを作るには芯−鞘型複合紡糸法、
ラム押出し成形法、或いは鞘材の溶融コーテイング法、
ソルベントコーテイング法などを用い得るが、これらの
光フアイバ形成は出来るだけダストフリーな状態で行な
うよう留意することが必要である。
とくに、芯−鞘型複合紡糸法にて光フアイバを作るこ
とが好しいが、このとき、芯形成用重合体と鞘形成用重
合体のメルトフローレシオ〔MFR1〕と〔MFR2〕とは、
〔MFR1〕≦〔MFR2〕なる関係を満足することが好しい。
この関係を満足しない芯重合体と鞘重合体との組合せに
より複合紡糸法にて光フアイバを作ると芯−鞘構造に乱
れを生じ光伝送特性の良好なものとすることができな
い。
ポリマーのMFRはJIS K−7210−76の方法Aに準拠した
方法にて測定した。5gのポリマーをダイ長8mm、内径2.0
mmのダイ中に充填し、230℃で5Kgの荷重をかけたときダ
イノズルの先端より10分間に吐出されるポリマのg数に
て表わされる値である。このようにして得られたフアイ
バを延伸する場合、温度は芯材のガラス転移温度よりも
5〜50℃好ましくは10〜30℃高いことが必要である。延
伸倍率も1.2〜10倍好ましくは1.5〜5倍に延伸すること
により強じんで可撓性に優れた光フアイバとなる。
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 使用するモノマー類はすべて常法に従がい充分に精製
し、蒸留後すぐに使用した。
α−フルオロ1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピルアクリレートに対してn−オクチルメルカプタン0.
3重量%、ジターシヤリブチルパーオキサイド18ppmを添
加した単量体混合物を膜厚0.02μのテトラフルオロエチ
レン製膜フイルターにて濾過し、150℃にてN2加圧下3
時間重合し、重合率54%のシラツプを得、このシラツプ
を連続的に脱揮押出機に供給し、残存モノマー量0.5%
以下なるポリマーとし、このポリマーを180℃に加熱し
た紡糸器の芯材供給部に供給した。得られたポリマーは
ガラス転移温度103℃、屈折率1.356であつた。一方、パ
ーフルオロ(2,2−ジメチル1,3−ジオキソール)/テト
ラフルオロエチレン=50/50mol%の共重合体(ガラス転
移温度120℃を溶融押出機により溶融し、上記紡糸器の
鞘材供給部に供給した。
紡糸器内の複合紡糸ノズルにて芯−鞘構造とし、外径
1.41φの光フアイバを得た。この光フアイバを135℃に
て2倍延伸を行ない外径1mmφの光フアイバを得た。伝
送損失は650nmにて87dB/Km、770nmにて112dB/Km 950nm
にて223dB/Kmであつた。
この光フアイバをr=10mmのコーナーにおいて左右夫
々90゜の繰り返し屈曲評価を行なつたところ12000回ま
で切断しなかつた。
比較例1 実施例1と同じ重合体を用い複合溶融紡糸法にて外径
1mmφの光フアイバを得た。延伸せずにこの光フアイバ
を実施例1と同様にして屈曲評価したところ、伝送損失
は650nmにて93dB/Km、770nmにて122dB/Km、950nmにて21
7dB/Kmであつた。1000回の繰り返し屈曲で切断した。
実施例2〜4 表−1に示す芯形成用重合体及び鞘形成用重合体を用
い実施例1と同様にして光フアイバを得た。その特性を
評価した結果を表−1に示す。
実施例5 実施例1と同じ芯材を用い、鞘材としてパーフルオロ
(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)/テトラフルオ
ロエチレン=60/40mol%の共重合体(ガラス転移温度14
5℃)80重量部とFCF2−CF2−CF2−OCF2CF3(数平
均分子量8,000のパーフルオロアルキルエーテル、ダイ
キン工業社製 商標デムナムS−200)20重量部とより
なる樹脂組成物(屈折率1.307、ガラス転移温度100℃)
を用いて複合紡糸により1.41mmφの光フアイバを得、13
5℃にて2倍延伸を行つた。伝送性能は650nmにおいて85
dB/Kmであり、実施例1と同様にして繰り返し屈曲評価
を行つたところ11000回まで切断しなかつた。
比較例2 鞘材に可塑剤を加えないものを用いた他は実施例5と
同様にして外径1mmφの光フアイバを得た。
伝送性能は650nmにおいて1000dB/Km以上で繰り返し屈
曲は7000回で切断した。
実施例6 使用するモノマー類はすべて常法に従がい充分に精製
し、蒸留後すぐに使用した。
トリフルオロエチルメタクリレート70mol%、メチル
メタクリレート30mol%よりなる単量体混合物100部に対
してn−オクチルメルカプタン0.15重量%、ジターシヤ
リブチルパーオキサイド30ppmを添加した混合物を膜厚
0.02μのテトラフルオロエチレン製膜フイルターにて濾
過し、150℃でN2加圧下5時間重合し、重合率47%のシ
ラツプを得、このシラツプを連続的に脱揮押出機に供給
し、残存モノマー量0.5%以下ポリマーとした。210℃に
加温した紡糸器の芯材供給部に供給した。得られたポリ
マーはガラス転移温度96℃(DSCにて測定)、屈折率1.4
24であつた。
一方、パーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソ
ール)/テトラフルオロエチレン=50/50molφの共重合
体ガラス転移温度120℃を溶融押出機により溶融し、上
記紡糸器の鞘材供給部に供給した。
紡糸器内の複合紡糸ノズルにて芯−鞘構造とし、外径
1.41mmφの光フアイバを得た。この光フアイバを135℃
にて2倍に延伸し1mmφの光フアイバを得た。得られた
光フアイバの伝送損失は650nmにて110dB/Km、770nmにて
378dB/Km、950nmにて820dB/Kmであつた。また繰り返し
屈曲断線は8000回まで切断しなかつた。
【図面の簡単な説明】
第1図はパーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソ
ール)/テトラフルオロエチレン共重合体の組成とその
ガラス転移温度との関係を示した図であり、第2図はパ
ーフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)/テ
トラフルオロエチレン重合体(60/40mol%)に可塑剤を
加えた場合のガラス転移温度との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 隆 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイ ヨン株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 平1−302303(JP,A) 特開 昭61−123803(JP,A) 特開 昭61−62009(JP,A) 特公 昭52−699(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式[I]で示される単量体を主単量体
    として得たガラス転移温度Tg1の重合体を芯とし、パー
    フルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)を主単
    量体としたガラス転移温度Tg2の重合体を鞘とし、|Tg1
    −Tg2|≦30℃なるような条件を満足せしめた光ファイバ
    プレカーサを1.2〜10倍延伸することを特徴とするプラ
    スチック光ファイバ。 (式中XはH、CH3、D、F、Cl、又は−CF3を、Yは
    H、又はDを、Rfは直鎖状又は分岐状フルオロアルキル
    基を示す)
  2. 【請求項2】鞘形成用重合体が、パーフルオロ(2,2−
    ジメチル−1,3−ジオキソール)の共重合体50〜99重量
    部とパーフルオロアルキルエーテル1〜50重量%との混
    合物にて形成されていることを特徴とする請求項第1項
    記載のプラスチック光ファイバ。
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