JPH0451206A - プラスチック光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光フアイバコード、光フアイバケーブルなどに
用いられるプラスチック光ファイバに関するものであり
、さらに詳しくは、光伝送特性に優れ、柔軟性を有し、
なおかつ外層材として軟質塩化ビニル被覆層を設けた場
合においても光ファイバ芯への可塑剤の移行による機械
的強度の劣化を起しにくい優れた光伝送特性を備えた光
ファイバに関するものである。

［従来の技術及び解決すべき課題］ 従来、光ファイバとしては、広い波長にわたって優れた
光伝送性を有する無機ガラス系光フアイ式が知られてい
るが、加工性が悪く、曲げ応力が弱いばかりでなく高価
であることから、プラスチックを基材とする光ファイバ
が開発されている。プラスチック系光ファイバは、ポリ
メタクリル酸メチル、ポリカーボネート、あるいはポリ
スチレンのような屈折率が大きく、かつ光の透過性が良
好な重合体を芯材とし、これよりも屈折率が小さく、か
つ透明な重合体を鞘材とした芯−鞘構造を有する繊維を
製造することによって得られる。

この鞘材としてはフッ素系ポリマーが用いられているが
、このフッ素系ポリマーは芯成分重合体との密着性、耐
屈曲性、耐熱性等の点で問題があり、しかし高価である
という難点がある。

この難点を改良するために、たとえば、特開昭６２−２
０４２０９号公報には芯の外周に第１の鞘材層と、第２
の鞘材層を設けた３層構造を有したプラスチック光ファ
イバが提案されている。しかしながらここに提案された
光ファイバは鞘材の柔軟性に問題がある為、第１鞘屡の
厚さを３〜４２に限定せざるをえなくなっている。

また特開平１−１０５２０５号公報にはフッ化メタクリ
レート系共重合体を鞘材としたプラスチック光ファイバ
が提案されており、この光ファイバは高度なレベルで光
伝送性能と、芯−軸間の密着性が優れており、耐屈曲性
を達成し得たものとなっているが、未だすべての面で満
足のいくレベルでなくまた塩化ビニル重合体を外層材と
して被覆した光フアイバコードあるいは光フアイバケー
ブルとした場合その長期の使用により軟質塩化ビニル中
に含まれる可塑剤が光フアイバ内へ移行し芯材重合体を
アタックするため光ファイバの機械的強度が低下すると
いう問題がある。

また特開昭６３−１１３５１１号公報にはコード化剤と
して軟質塩化ビニルの可塑剤の芯材への移行を阻止のた
めの保護層を設けたプラスチック光ファイバが提案され
ているがこの光ファイバの鞘材はフッ化ビニリデン系重
合体にて構成されれいることから湿熱下の結晶化が進行
し白濁する為光伝送損失が経時的に著しく増加するとい
う難点がある。

本発明者らはこのようなプラスチック光ファイバの問題
点に着目し鋭意検討を行い、さらに光伝送特性、耐屈曲
性に優れたなおかつ耐可塑剤性に良好な本発明のプラス
チック光ファイバを見出した。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者等はこのような課題を解決することを目
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、芯層／鞘層／保護層の三層構造
を有するプラスチック光ファイバにおいて、鞘材層を構
成する重合体として、（イ）一般式 （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１０〜７０重量％、（ロ
）一般式 （式中Ｘは水素原子又は弗素原子、霧は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）他の共重合可能な七ツマ
ー０〜５０重量％の共重合体から実質的に成り、２３０
°Ｃで５ｋｇの荷重下に直径２腫、長さ８■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５０以下である重合体を用い、保護材に
フッ化ビニリデンを主成分とする共重合体を用いた光フ
ァイバにある。

本発明の光ファイバの芯材層（コア）の基材としては、
非品性の透明重合体が好適であり、例えばメタクリル酸
メチルの単独重合体又は共重合体が用いられる。メタク
リル酸メチルの共重合体としては、出発上ツマ−の７０
重量％以上がメタクリル酸メチル、３０重量％以下がメ
タクリル酸メチルと共重合可能な七ツマ−であることが
好ましい、メタクリル酸メチルと共重合可能なモノマー
としては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル
等のビニルモノマーがあげられる。コアの基材として用
いられるその他の重合体としては例えばメタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸−ｔ−ブチル、メタクリル
イソボルニル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル
酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフ
チル等のメタクリル酸エステルとこれらと共重合可能な
モノマーとの共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレ
ン、スチレン−メタクリル酸エステル系共重合体、ある
いはこれらポリマーの水素原子の全部又は一部が重水素
原子で置換された重水素化重合体等があげられる。

鞘材層（クラッド）を構成する重合体としては（イ）一
般式 （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１０〜７０重量％、（ロ
）一般式 （式中Ｘは水素原子又は弗素原子、−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５ｋｇの荷重下で直径２■、長さ８閣のノズルから
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５０以下である重合体を用いる。

本発明の光フアイバ鞘材用重合体は、従来のフルオロア
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メタクリレ
ート系重合体に欠けていた屈曲性及び加工性が付与され
ている。

この鞘材を作るのに用いられる一般式ＣＩ）で示される
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
ロデシルメタクリレート、１，４．２．２−テトラハイ
ドロパーフルオロドデシルメタクリレート、１，１．２
．２−テトラハイドロパーフルオロテトラデシルメタク
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られてもよい。

長鎖フルオロアルキルメタクリレートは１０〜７０重量
％の範囲で共重合される。当該成分の共重合量が１０重
量％未滴の重合体では、十分な機械的特性を有する重合
体が得られず鞘材としての適性に欠ける。また当該成分
の共重合量が７０重量％を超えた共重合体は、この重合
体のガラス転移温度が鞘材として用いるには低くなり、
十分な耐熱性を備えた鞘材とすることができない。

一般式（ｎ）で示される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を代表例として示す
ことができる。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。

短鎖フルオロアルキルメタクリレートは鞘材用重合体中
に２０〜９０重量％好ましくは５０〜９０重量％の範囲
内で共重合される。この共重合量が２０重置％より低い
重合体は、重合体中の長鎖フルオロアルキルメタクリレ
ートの共重合を増やすことが必要となり、そのガラス転
移温度が下がり、鞘材として要求される十分な耐熱性が
得られないか、又は第三成分のモノマーの共重合割合を
増やす必要があり、得られる共重合体の屈折率が高くな
り、鞘材として適したものとはならない。

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、親水性重合体を形成しうるビニル単量体が
用いられる。

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’））Ｌ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、フェ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”・６〕−デカ−８−イル等
が用いられる。親水性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
が、メタクリル酸が好ましい。

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％の範囲で共重合される。この量が５
０重量％を超えた重合体はその屈折率が高くなるので好
ましくない。

本発明で用いる鞘成分重合体は、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０重合に用
いられるラジカル重合開始剤としては、例えは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、ジ三級ブチルパーオキサイド
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。

本発明で用いる鞘材形成用重合体は、メルトフローイン
デックス値が５０以下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５０を超える重合体は、
鞘材とした場合その屈曲性及び加工性が著しく低下する
。メルトフローインデックス値が３〜３５の重合体は成
形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、重合体を２３０℃で５ｋｇの荷重下に直径２ｍ、
長さ８閣のノズルから１０分間に吐出される量のｇ数で
示した。

メルトフローインデックス値が５０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。

保護材としては鞘の屈折率に関係なく、フッ化ビニリデ
ンを主成分とした重合体が好ましい。

フッ化ビニリデンを主成分とする重合体とはフッ化ビニ
リデンを５０重量％以上含むもので例えばポリフッ化ビ
ニリデン、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレン
との共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレ
ンとの共重合体等があげられるが、これに限定されるも
のではない。

鞘材層、保護層の厚みは任意に選択することができるが
、本発明の光ファイバの光伝送特性を良好に保つため鞘
材層の厚みは２μ以上とするのが望ましい。

本発明のプラスチック光ファイバを作るための製造法と
しては、公知の複合紡糸法、すなわち芯／鞘／保護材を
溶融状態の下に同心円状に配した複合紡糸口金から吐出
し芯・鞘・保護層の３層構造を形成させる方法が好まし
く用いられる。

本発明の光ファイバは良好な光伝送特性を備えており、
その屈曲特性も良好であり、屈曲加工した状態でも良好
な光伝送性を発揮する。また従来用いられてきた光ファ
イバはエレクトロニクス分野、メカトロニクス分野等で
使用する場合、難燃性付与のため、ケーブル化材として
軟質塩化ビニルの被覆層を設けて使用されてきたが、こ
のような難燃化光フアイバケーブルは軟質塩化ビニル中
に含まれる可塑剤が芯材ポリマーを攻撃し、その光伝送
特性の低下をきたしたのであるが、本発明の光ファイバ
は芯材の外周に鞘材層と、保護層とを設けているため、
このような不都合の発生をほとんど防ぐことができた。

以下実施例により本発明を更に詳細に説、明する。

［実施例］ 実施例１ スパイラルリボン型撹拌機を備えた反応槽及び２軸スク
リユ一ベント型押出機からなる揮発物分離装置を用い、
連続塊状重合法によりメタクリル酸メチル１００部、ｔ
−ブチルメルカプタン０．４０部及びジ−ｔ−ブチルパ
ーオキサイド０．０００７部からなる単量体混合物を重
合温度１５５℃、平均滞留時間４．０時間で反応させ、
次いでベント押出機の温度をベント部２６０℃、押出部
２５０″Ｃ、ベント部真空度４■ａｇとして揮発部を分
離し、コア成分重合体として２３０℃に保たれたギヤポ
ンプ部を経て２３０℃の芯／鞘／保護層３成分複合紡糸
ヘッドを供給した。

一方、２．２．２−　）リフルオロエチルメタクリレー
ト（３ＰＭ）　５１重量部と１．１．２．２テトラヒド
ロパーフルオロデシルメタクリレート（１７部Ｍ）　３
０重量部、メチルメタクリレート１９重量部との共重合
体よりなるクラッド成分重合体を２２０℃に設定したス
クリュー溶融押出機でギヤポンプを経て２３０℃の複合
紡糸ヘッドに供給した。

また保護層として弗化ビニリデン−テトラフルオロエチ
レン＝８０／２０モル％の共重合体ヲ２４０℃に設定し
たスクリュー溶融押出機でギヤポンプを経て２３０℃の
複合紡糸ヘッドに供給した。

同時に供給されたコア、クラッド及び最外層の溶融ポリ
マーを紡糸口金（ノズル孔径３ｍ）を用いて２３０℃で
吐出し、冷却して固化させたのち、３−７分の速度で引
き取り、巻取り、芯材部径９８０　ｔｔｘａ、鞘材部厚
み５−１最外層厚み５μのプラスチック光フアイバ心線
を得た。

こうして得られた光ファイバを下記評価方法により評価
した。結果を第１表に示す。

■　光伝送損失 特開昭５８−７６０２号公報に記載の方法により測定し
た。測定波長は６５０ｎｓ＋　、ファイバ入射光は開口
数が０．６の光を用いた。

■　巻付は光量保持率 巻付光量保持率は、ファイバの一端に６５０ｎ園乎行光
を入射し、固定し、マンドレルに巻き付ける前の出射光
量（Ａ）、直径１０■のマンドレルに１００回巻き付け
たときの出射光量（Ｂ）を測定し、次式により算出した
。

光ファイバを直径３０Ｉｌｌｌｌに曲げ固定し５０゛Ｃ
の（軟質塩化ビニル用可塑剤）　ＤＯＰに浸漬し光ファ
イバが切断する迄の時間を指標とした。

実施例２〜３及び比較例１〜４ 鞘成分構成上ツマ−を表−１に示した組成に変え、また
重合開始側及び連鎖移動剤の添加量は、実施例１と同様
に操作して光ファイバを得た。また保護層のない光ファ
イバも同様にして得た。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に示す。

■　繰り返し屈曲 繰り返し屈曲はファイバの１端に１００ｇの荷重をかけ
直径１０論の円管にて支持し、その点を中心としてファ
イバの１端を角度９０°で回転させ切断する迄の回数を
指標とした。

■　耐ドデシルオクチルフタレート（ＤＯＰ）特性実施
例４ 実施例１で作製した光フアイバ心線上にクロスヘツドグ
イケーブル加工機により被覆材として軟質塩化ビニル樹
脂を被覆し、外径２．０閣の光フアイバコードを得た。

被覆材に用いた軟質塩化ビニル樹脂の配合組成は塩化ビ
ニル１００部、ＤＯＰ　５０部、ジオクチルスズメルカ
プト２部、ブチルステアレート０．５部及びステアリル
アルコール０．３部である。こうして得られた光フアイ
バコードを８０℃の高温下に１００時間暴露し、繰り返
し屈曲性及び光伝送損失を評価した。結果を表−２に示
した。

比較例５ 実施例４と同様にして比較例２で作製した光フアイバ心
線をコード化し評価した。結果を表２に示した。

表−２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯、鞘、保護層の三層構造を有するプラスチック
   光ファイバであり、鞘材が（イ）一般式▲数式、化学式
   、表等があります▼〔 I 〕 （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１０〜７０重量％、（ロ
   ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 （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５ｋｇの荷重下で直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズル
   から１０分間に吐出される重合体量を示すメルトフロー
   インデックス値が５０以下である重合体にて構成されて
   おり、保護材としてフッ化ビニリデンを主成分とする共
   重合体を用いたプラスチック光ファイバ。
2. （２）保護層の外層に軟質塩化ビニル樹脂の被覆層を設
   けたことを特徴とする請求項第１項に記載のプラスチッ
   ク光ファイバ。