JP3015814B2 - 光ファイバ用鞘材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ用の鞘
材に関する。 【０００２】 【従来の技術】芯がプラスチックから成る光ファイバは
無機ガラス系のものに比べて光伝送損失、耐熱性に劣る
一方で、大口径で開口数が大きく軽量であって、かつ可
撓性に極めて優れている。中でもポリメチルメタクリレ
ート系樹脂を芯成分とした光ファイバは短距離の光通信
用途に使用されはじめている。芯−鞘構造を有する光フ
ァイバにおいて、これら芯成分の特性を生かす鞘成分の
選択が重要である。 【０００３】特公昭５３−２１６６０号公報には、鞘が
弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重合体か
ら成る光ファイバが記載されている。弗化ビニリデン系
共重合体は芯材との密着性は良好であり、本質的に結晶
性高分子であり、加熱又は冷却により容易に結晶化し
て、球晶を生長せしめ、その結果、芯材を通過する光は
その鞘材の結晶化状態による散乱を受け、光伝送性能が
低下するという欠点がある。一方、例えば特公昭５６−
８３２１号公報に示されるような弗化アルキルメタクリ
レートを主成分とする重合体は、本質的に非晶性高分子
であり、光ファイバの鞘材として用いたとき良好な透明
性を保持するが、芯材との密着性及び屈曲性が劣り、加
工性も劣るという欠点がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】従来開発されてきた鞘
材を用いたプラスチック光ファイバはほぼ直線状で使用
する際には何等問題ないのであるが、データリンクやＯ
Ａ機器接続用光ファイバの如く、曲げて使用されたり、
その接合時に可成り激しい折り曲げを必要とする用途に
利用する場合にはその光伝送特性が急激に低下し、その
回復性が悪いという難点がある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は上述
した如き難点のない光ファイバ用の鞘材を開発すること
を目的として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、（イ）一般式 【０００６】 【化７】 【０００７】（式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わ
される長鎖フルオロアルキルメタクリレート１０〜５０
重量％、（ロ）一般式 【０００８】 【化８】 【０００９】（式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１
〜４の整数を示す）で表わされる短鎖フルオロアルキル
メタクリレート２０〜９０重量％及び（ハ）他の共重合
可能なモノマー０〜５０重量％の共重合体から実質的に
成り、２３０℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍｍ、長さ
８ｍｍのノズルから１０分間に吐出される重合体の量を
示すメルトフローインデックス値が３０以下である共重
合体にて構成されている光ファイバ用鞘材にある。 【００１０】又、本発明の要旨は、（イ）一般式 【００１１】 【化９】 【００１２】（式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わ
される長鎖フルオロアルキルメタクリレート１０〜５０
重量％、（ロ）一般式 【００１３】 【化１０】 【００１４】（式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１
〜４の整数を示す）で表わされる短鎖フルオロアルキル
メタクリレート５０〜９０重量％及び（ハ）他の共重合
可能なモノマー０〜４０重量％の共重合体から実質的に
成り、２３０℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍｍ、長さ
８ｍｍのノズルから１０分間に吐出される重合体の量を
示すメルトフローインデックス値が３０以下である共重
合体にて構成されている光ファイバ用鞘材にある。 【００１５】更に、本発明の要旨は、（イ）一般式 【００１６】 【化１１】 【００１７】（式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わ
される長鎖フルオロアルキルメタクリレート１０〜２
９．９５重量％、（ロ）一般式 【００１８】 【化１２】 【００１９】（式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１
〜４の整数を示す）で表わされる短鎖フルオロアルキル
メタクリレート２０．０５〜９０重量％及び（ハ）他の
共重合可能なモノマー０〜５０重量％の共重合体から実
質的に成り、２３０℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍ
ｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間に吐出される重合
体量を示すメルトフローインデックス値が３０以下であ
る共重合体にて構成されている光ファイバ用鞘材にあ
る。 【００２０】本発明の光ファイバ用鞘材は、従来用いら
れてきた鞘材用重合体であるフルオロアルキルメタクリ
レート系重合体の特色である良好な透明性及び耐熱性を
有し、しかも従来のフルオロアルキルメタクリレート系
重合体に欠けていた良好な屈曲性及び加工性が付与され
ている。 【００２１】本発明の鞘材用を作るのに用いられる長鎖
フルオロアルキルメタクリレートとしては、１，１，
２，２−テトラハイドロパーフルオロオクチルメタクリ
レート、１，１，２，２−テトラハイドロパーフルオロ
デカニルメタクリレート、１，１，２，２−テトラハイ
ドロパーフルオロドデカニルメタクリレート、１，１，
２，２−テトラハイドロパーフルオロテトラデカニルメ
タクリレート等が挙げられる。これら化合物は単独で用
いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。 【００２２】長鎖フルオロアルキルメタクリレートは１
０〜５０重量％好ましくは１０〜２９．９５重量％の範
囲で用いられる。この量が１０重量％未満である場合
は、十分な機械的特性を有する重合体が得られない。ま
た５０重量％を超える場合は、重合体のガラス転移温度
が低くなり、十分な耐熱性が得られない。なお、後述す
るように、短鎖フルオロアルキルメタクリレートが５２
〜９０重量％の範囲で用いられる場合は、短鎖フルオロ
アルキルメタクリレート及び他の共重合可能なモノマー
との合計量が１００重量％を超えないように、長鎖フル
オロアルキルメタクリレートは２０〜４８重量％の範囲
で用いることが好ましい。 【００２３】短鎖フルオロアルキルメタクリレートとし
ては、トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，
３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，
２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレー
ト、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ
ペンチルメタクリレート等が好ましい。これら化合物は
単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いても
よい。 【００２４】短鎖フルオロアルキルメタクリレートは２
０〜９０重量％好ましくは５０〜９０重量％より好まし
くは５２〜９０重量％の範囲内で用いられる。この量が
２０重量％より低くなると、重合体中の長鎖フルオロア
ルキルメタクリレートの割合が増え、ガラス転移温度が
下がり、十分な耐熱性が得られないか、又は第三成分の
モノマーの割合が増え、屈折率が高くなるおそれがあ
る。なお、長鎖フルオロアルキルメタクリレートが１０
〜２９．９５重量％の範囲で用いられる場合は、長鎖フ
ルオロアルキルメタクリレート及び他の共重合可能なモ
ノマーとの合計量が１００重量％に達するように、短鎖
フルオロアルキルメタクリレートは２０．０５〜９０重
量％の範囲で用いることが好ましい。 【００２５】他の共重合可能なモノマーとしては、鎖状
アルキル（メタ）アクリレート、環式炭化水素基を有す
るメタクリル酸エステル、親水性単独重合体を形成しう
るビニル単量体が用いられる。 【００２６】鎖状アルキル（メタ）アクリレートとして
は、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エ
チル、（メタ）アクリル酸−ｎ−プロピル、（メタ）ア
クリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチ
ル、（メタ）アクリル酸二級ブチル等が挙げられる。メ
タクリル酸メチルが好ましい。環状炭化水素基を有する
メタクリル酸エステルとしては、フエニルメタクリレー
ト、シクロヘキシルメタクリレート、アダマンチルメタ
クリレート、（イソ）ボルニルメタクリレート、メタク
リル酸トリシクロ〔５．２．１．０^2.6 〕−デカ−８−
イル等が用いられる。親水性単独重合体を形成しうるビ
ニル単量体としては（メタ）アクリル酸、グリシジルメ
タクリレート、メチルグリシジルメタクリレート、アク
リルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が
挙げられる。メタクリル酸が好ましい。 【００２７】これらの共重合可能なモノマーは０〜５０
重量％好ましくは０〜２０重量％の範囲で用いられる。
この量が５０重量％を超えると、重合体の屈折率が高く
なるおそれがある。なお、短鎖フルオロアルキルメタク
リレートが５０〜９０重量％の範囲で用られる場合は、
長鎖フルオロアルキルメタクリレート及び短鎖フルオロ
アルキルメタクリレートとの合計量が１００重量％を超
えないように、他の共重合可能なモノマーは０〜４０重
量％の範囲で用いることが好ましい。また、短鎖フルオ
ロアルキルメタクリレートが５２〜９０重量％の範囲で
用られる場合は、長鎖フルオロアルキルメタクリレート
及び短鎖フルオロアルキルメタクリレートとの合計量が
１００重量％を超えないように、他の共重合可能なモノ
マーは０〜３８重量％の範囲で用いることが好ましい。 【００２８】本発明の鞘材は、懸濁重合法、塊状重合法
などの公知の方法で製造することができる。重合に用い
られるラジカル重合開始剤としては、例えば２，２′−
アゾビス（イソブチロニトリル）、１，１′−アゾビス
（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２′−アゾビ
ス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、アゾビスイソ
ブタノールジアセテートアゾ−三級ブタン等のアゾ化合
物ならびにジ三級ブチルパーオキサイド、ジクミルパー
オキサイド、ジ三級ブチルパーフタレート、ジ三級ブチ
ルパーアセテート、ジ三級アミルパーオキサイド等の有
機過酸化物が挙げられる。重合開始剤の添加割合は単量
体に対して０．００１〜１モル％であることが好まし
い。 【００２９】本発明の鞘材は、メルトフローインデック
ス値が３〜３０のものであることが必要である。メルト
フローインデックス値が３０を超える場合は、それを用
いた光ファイバの屈曲性及び加工性が著しく低下する。
また、メルトフローインデックス値が３未満であると、
重合体の形成性が低下する。メルトフローインデックス
値が３〜２５の重合体は形成性が特に優れている。なお
メルトフローインデックス値は、重合体が２３０℃で５
ｋｇの力を受けたとき、直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズ
ルから１０分間に吐出される量のｇ数で示した。 【００３０】メルトフローインデックス値が３０以下の
重合体は、重合開始剤及び／又は連鎖移動剤の添加割
合、重合反応温度を調節することにより得られる。連鎖
移動剤としては例えばｎ−ブチルメルカプタン、三級ブ
チルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ド
デシルメルカプタン等が用いられ、単量体に対して約１
モル％以下の割合で添加することが好ましい。 【００３１】本発明の鞘材は、極限粘度（メチルエチル
ケトン中、２５℃）が０．４ｄｌ／ｇ以上であることが
好ましい。また粘弾性測定のＥ″のピークより求めたガ
ラス転移温度（Ｔｇ）が７５℃以上であることが好まし
い。 【００３２】本発明の鞘材を用いて光ファイバを製造す
る場合、芯成分としては、ポリメチルメタクリレート系
樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、
ポリ−４−メチルペンテン−１、重水素化されたポリメ
チルメタクリレート及びポリスチレン等の透明有機高分
子材料を用いることができる。透明有機高分子材料とし
ては、ポリメチルメタクリレート系樹脂が特に光伝送性
能の面から好ましく、ポリメチルメタクリレート、メチ
ルメタクリレート単位を主成分とし、好ましくは少なく
とも７０重量％含有する共重合体、あるいはこれらを重
水素化した樹脂を用いることができる。メチルメタクリ
レートとの共重合成分としては、例えばメチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブ
チルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等
のアクリル酸エステル、シクロヘキシルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、エチルメタクリレート、
プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のメ
タクリル酸エステルなどが挙げられる。ポリメチルメタ
クリレート系樹脂としては、例えば特公昭５３−４２２
６０号公報に示されるような連続塊状重合法により製造
されたものを使用することが好ましい。その他に、一般
式 【００３３】 【化１３】 【００３４】（式中Ｒは脂肪族又は脂環式炭化水素基を
示す）で表わされる環構造単位２重量％以上とメタクリ
ル酸メチルを主成分とする単量体単位９８重量％とから
なる重合体を芯成分とすることもできる。 【００３５】本発明の光ファイバ用鞘材は、酢酸エチ
ル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
溶媒に溶解して有機重合体からなる芯成分の繊維表面に
コーティングする方法或いは、芯−鞘型複合紡糸法によ
って芯−鞘型プラスチック光ファイバとすることもでき
る。 【００３６】上記の如くして作った芯−鞘型プラスチッ
ク光ファイバは次の如き特性を備えていることが好まし
い。すなわち、その平均直径を１０００μｍとし、波長
６５０ｎｍの平行光をその一端から入射し他端から出射
せしめたときの光の透過光量をＩ_o 、この光ファイバを
直径１０ｍｍのマンドレルに１００回巻付けた状態で同
様にして測定した光の透過光量Ｉ_a 、この巻付けをほど
き同様にして透過光量を測定したときの巻付け光回復量
Ｉ_b としたとき 【００３７】 【数１】 【００３８】であり、更に好ましくは 【００３９】 【数２】 【００４０】なる条件を満足していることである。 【００４１】Ｉ_b ／Ｉ_o ×１００の値が８０％未満であ
る場合はプラスチック光ファイバの屈曲性が良好でな
く、このような光ファイバは加工特性良好なプラスチッ
ク光ファイバとすることはできない。又Ｉ_a ／Ｉ_o ×１
００が２０％未満である場合は、光ファイバの屈曲時に
光の透過性が著るしく低下することを示しており、この
点からも取扱い性の良好な光ファイバとすることができ
ない。 【００４２】 【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 【００４３】実施例１ メタクリル酸−２，２，２−トリフルオロエチル６３重
量％、メタクリル酸−１，１，２，２−テトラハイドロ
パーフルオロデシル２０重量％及びメタクリル酸メチル
１７重量％、更にこれらの単量体に対してｎ−オクチル
メタカプタン０．０５％及び２，２′−アゾビスイソブ
チロニトリル０．１％を添加した単量体混合物を酸素不
在下で調合し、７０℃に維持された反応槽で８時間重合
させたのち、１２０℃で２時間重合させた。得られたポ
リマーの屈折率は１．４１９５、直径２ｍｍ、長さ８ｍ
ｍのノズルを用い、２３０℃で荷重５ｋｇで１０分間に
吐出されるポリマー量（メルトフローインデックス値）
は５．４であり、メチルエチルケトン中、２５℃におけ
る極限粘度は０．６８であった。またバイブロン測定の
Ｅ″のピークから求めたガラス転移温度（Ｔｇ）は９
５．４℃であった。このポリマーを鞘とし、芯をポリメ
タクリル酸メチルとし、芯−鞘紡糸口金を有する複合溶
融紡糸機により、芯の直径９８０μｍ、鞘の厚さ１０μ
ｍの光ファイバを得た。 【００４４】この光ファイバの光伝送損失は、５９０ｎ
ｍにおいて９２ｄＢ／ｋｍ、６５０ｎｍにおいて１５４
ｄＢ／ｋｍであった。また８５℃の空気中に１００時間
放置したのちの光伝送損失は、５９０ｎｍにおいて９５
ｄＢ／ｋｍ、６５０ｎｍにおいて１５９ｄＢ／ｋｍであ
った。また屈曲性を調べるため、直径１０ｍｍのマンド
レルに１５ｍの光ファイバを繰り返し巻き付けたときの
巻付光量保持率の評価を行った。その結果、１００回巻
き付けたときの光量保持率は３１．４％であった。また
その巻き付けをほどいたのちの光量回復率は８９．１％
であった。 【００４５】実施例２〜５及び比較例１〜３ 鞘材のモノマー組成を変え、また重合開始剤及び連鎖移
動剤の添加量、重合反応温度を調節し、実施例１と同様
に操作して光ファイバを得た。この光ファイバを用いて
実施例１と同じ特性評価を行った。その結果を表１に示
した。 【００４６】表中の記号は下記の化合物を意味する。 【００４７】 【化１４】 【００４８】 ＭＭＡ：メタクリル酸メチル ＭＡＡ：メタクリル酸 【００４９】 【表１】 【００５０】実施例６ 芯成分としてポリカーボネートを用い、鞘成分として実
施例１と同じ重合体を用いて実施例１と同様の操作で光
ファイバを得た。この光ファイバの７７０ｎｍの波長に
おける伝送損失は７０４ｄＢ／ｋｍであった。また巻付
光量保持率は６９．２％、巻付光量回復率は９６．２％
であった。 【００５１】実施例７ 芯成分として外径１５０μｍの石英ガラスからなるコア
−ファイバを用い、鞘成分として実施例２で用いた重合
体を１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオ
ロエタンに溶解して芯成分の表面上に被覆したのち、乾
燥してプラスチッククラッド石英コア光ファイバを得
た。この光ファイバは外径約２００μｍであり、８５０
ｎｍの波長における光伝送損失は１０ｄＢ／ｋｍと良好
なものであった。 【００５２】 【発明の効果】本発明の鞘材を用いた光ファイバは上述
した如き優れた耐屈曲性、加工性を備えており、その信
頼性および光伝送特性は極めて良好なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．（イ）一般式 【化１】 （式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わされる長鎖フ
   ルオロアルキルメタクリレート１０〜５０重量％、
   （ロ）一般式 【化２】 （式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１〜４の整数を
   示す）で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレー
   ト２０〜９０重量％及び（ハ）他の共重合可能なモノマ
   ー０〜５０重量％の共重合体から実質的に成り、２３０
   ℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズ
   ルから１０分間に吐出される重合体の量を示すメルトフ
   ローインデックス値が３〜３０である共重合体にて構成
   されている光ファイバ用鞘材。 ２．極限粘度（メチルエチルケトン中、２５℃）が０．
   ４ｄｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載
   の鞘材。 ３．粘弾性測定のＥ″のピークより求めたガラス転移温
   度（Ｔｇ）が７５℃以上であることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の鞘材。 ４．（イ）一般式 【化３】 （式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わされる長鎖フ
   ルオロアルキルメタクリレート１０〜５０重量％、
   （ロ）一般式 【化４】 （式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１〜４の整数を
   示す）で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレー
   ト５０〜９０重量％及び（ハ）他の共重合可能なモノマ
   ー０〜４０重量％の共重合体から実質的に成り、２３０
   ℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズ
   ルから１０分間に吐出される重合体の量を示すメルトフ
   ローインデックス値が３〜３０である共重合体にて構成
   されている光ファイバ用鞘材。５．長鎖フルオロアルキルメタクリレートの含有量が１
   ０〜４８重量％であり、短鎖フルオロアルキルメタクリ
   レートの含有量が５２〜９０重量％であり、他の共重合
   可能なモノマーの含有量が０〜３８重量％であることを
   特徴とする請求項４に記載の鞘材。 ６．（イ）一般式 【化５】 （式中ｎは５〜１１の整数を示す）で表わされる長鎖フ
   ルオロアルキルメタクリ レート１０〜２９．９５重量
   ％、（ロ）一般式 【化６】 （式中Ｘは水素原子又は弗素原子、ｍは１〜４の整数を
   示す）で表わされる短鎖フルオロアルキルメタクリレー
   ト２０．０５〜９０重量％及び（ハ）他の共重合可能な
   モノマー０〜５０重量％の共重合体から実質的に成り、
   ２３０℃で荷重５ｋｇの条件で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ
   のノズルから１０分間に吐出される重合体の量を示すメ
   ルトフローインデックス値が３〜３０である共重合体に
   て構成されている光ファイバ用鞘材。 ７．極限粘度（メチルエチルケトン中、２５℃）が０．
   ４ｄｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項４〜請求
   項６のいずれかに記載の鞘材。 ８．粘弾性測定のＥ″のピークより求めたガラス転移温
   度（Ｔｇ）が７５℃以上であることを特徴とする請求項
   ４〜請求項７のいずれかに記載の鞘材。