JPH10274716A - 高開口数プラスチック光ファイバ - Google Patents

高開口数プラスチック光ファイバ

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JPH10274716A
JPH10274716A JP9078687A JP7868797A JPH10274716A JP H10274716 A JPH10274716 A JP H10274716A JP 9078687 A JP9078687 A JP 9078687A JP 7868797 A JP7868797 A JP 7868797A JP H10274716 A JPH10274716 A JP H10274716A
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JP
Japan
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clad
numerical aperture
optical fiber
vinylidene fluoride
core
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JP9078687A
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English (en)
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Hisaaki Kobayashi
久晃 小林
Hironobu Maeda
礼信 前田
Seishiro Taneichi
正四郎 種市
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口数が0.52以上と高く、しかも、耐
熱性、耐屈曲性、耐環境性などがバランス良く優れてい
るプラスチック光ファイバを提供する。 【解決手段】 コア、第1クラッドおよび該第1クラ
ッドとは組成が異なる第2クラッドからなるプラスチッ
ク光ファイバにおいて、コアがメチルメタクリレートを
主成分とする(共)重合体からなり、第1クラッドが弗
化ビニリデン単位およびヘキサフルオロプロピレン単位
を含む共重合体からなり、第2クラッドが弗化ビニリデ
ン単位を主成分とする(共)重合体からなり、かつ、開
口数≧0.52と高開口数のプラスチック光ファイバと
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、開口数が0.52
以上と高く、しかも耐熱性、耐屈曲性、耐環境性などが
バランス良く優れたプラスチック光ファイバに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】プラスチック光ファイバ(以下POFと
略記する)は加工性、取り扱い性、製造コストなどの面
でガラス系光ファイバに比べて優れているので、短距離
の光信号伝送、ライトガイドなどに使用されている。
【0003】特にライトガイドの分野では広角な光量あ
るいは絶対的に多くの光量を伝送することが望まれ、開
口数が0.50程度と高いPOFが使用されており、更
なる高開口数のPOFも求められている。なお、開口数
は次式のようにコア、クラッドの屈折率差にて表わされ
る。 開口数=[(コアの屈折率)2 −(クラッドの屈折率)
2 1/2
【0004】このPOFは、コアとクラッドとの2種の
重合体により構成されている。コアには、ポリメチルメ
タクリレート(以下PMMAと略記する)に代表される
ように、透明性に優れ耐候性の良好な重合体が一般に使
用される。一方、クラッドには、コア内部に光を閉じ込
めておくために、コアよりも低屈折率であることが必要
であり、弗素含有重合体が広く使用されている。
【0005】このクラッド用の弗素含有重合体として
は、一般的に下記3種が使用されており、それぞれ長所
・短所を持っているので、開口数、耐熱性、機械特性な
どの観点から使い分けられている。
【0006】(1)弗化ビニリデン/テトラフルオロエ
チレン共重合体(特公昭63−67164号公報)、弗
化ビニリデン/ヘキサフルオロアセトン共重合体(特開
昭61−22305号公報)などの弗化ビニリデン系共
重合体。 (2)フルオロアルキルメタクリレートとメチルメタク
リレートとの共重合体(特公昭43−8978号公
報)。 (3)長鎖フルオロアルキルメタクリレートとメチルメ
タクリレートとの共重合体(特開昭62−265606
号、特開平4−204909号公報)。
【0007】(1)の弗化ビニリデン系共重合体は、P
MMAなどのメチルメタクリレートを主成分とする重合
体との相溶性が良いため、これらをクラッドに用いたP
OFは、コアとの界面密着性が良く機械特性も良好であ
る。しかしながら、これらをクラッドに用いたPOFは
耐熱性が約70℃と低いので用途も限定される。また、
それら弗化ビニリデン系共重合体はいずれも結晶性の重
合体であるため、弗化ビニリデン組成が実質的に70〜
85モル%と限られた範囲内でしか無色透明性を示さな
い。そのため、この場合の従来PMMA系POFの開口
数は0.50前後であり、これ以上の開口数アップは望
めない。
【0008】(2)のフルオロアルキルメタクリレート
系共重合体は、透明性に優れガラス転移温度が高い。従
って、これらをクラッドに用いたPOFは、耐熱性は約
85℃と優れるが、脆くメチルメタクリレートを主体と
する重合体との相溶性が良くないため、耐屈曲性などの
機械特性に劣っている。しかもフルオロアルキルメタク
リレートの組成比が増大するに伴い機械特性が劣る傾向
にあるので、この場合の従来PMMA系POFの開口数
は0.47前後であり、これ以上の開口数アップは望め
ない。
【0009】一方、(3)の長鎖フルオロアルキルメタ
クリレート系共重合体は、(2)よりも機械特性が改善
され、弗素含有が高く屈折率を低くできる可能性がある
が、その共重合組成を高くすると白濁したり熱安定性が
劣って発泡して透光性を悪化する問題が生じるため、こ
の場合の従来PMMA系POFの開口数は0.49前後
であり、これ以上の開口数アップは望めない。
【0010】以上のことより、開口数の高いPOFとす
るためには、さらに屈折率の低い弗素含有率の高いモノ
マーを共重合する必要があり、その一つとして、弗化ビ
ニリデン系共重合体の透明性を向上すべく、第3成分と
してヘキサフルオロプロピレンを共重合させて非結晶性
とした重合体をクラッドに用いたPOFが特公昭62−
3401号で提案されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このPOFは開口数が
高く透光性に優れるが、その共重合により耐屈曲性が悪
化し、またガラス転移温度が使用温度範囲内にあり耐環
境性が劣るという問題があるため実用化が困難であっ
た。そこで、本発明の主な目的は、開口数が0.52以
上と高く、しかも、耐熱性、耐屈曲性、耐環境性などが
バランス良く優れているPOFを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目標を達成するため
には、クラッドを2層とし、かつ、そのクラッド用ポリ
マの組合せを特定することが有効であって、上記課題を
総合的に解決することができる。
【0013】すなわち、本発明の高開口数POFは、コ
ア、第1クラッドおよび該第1クラッドとは組成が異な
る第2クラッドからなるプラスチック光ファイバにおい
て、コアがメチルメタクリレートを主成分とする(共)
重合体からなり、第1クラッドが弗化ビニリデン単位お
よびヘキサフルオロプロピレン単位を含む共重合体から
なり、第2クラッドが弗化ビニリデン単位を主成分とす
る(共)重合体からなり、かつ、開口数≧0.52であ
ることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明のコアをなすメチルメタク
リレートを主成分とする(共)重合体は、PMMA、メ
チルメタクリレート主体の共重合体(例えば(メタ)ア
クリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、置換スチレ
ン、N−置換マレイミドなどを共重合)、あるいはそれ
らを高分子反応したグルタル酸無水物、グルタルイミド
などの変性重合体などが挙げられる。なお、(メタ)ア
クリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチ
ルメタクリレート、ブチルメタクリレート、t−ブチル
メタクリレート、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、フェニルメタクリレート、ボルニ
ルメタクリレート、アダマンチルメタクリレートなど
が、置換スチレンとしては、スチレン、メチルスチレ
ン、α−メチルスチレンなどが、N−置換マレイミドと
しては、N−イソプロピルマレイミド、N−シクロヘキ
シルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマ
レイミド、N−o−メチルフェニルマレイミドなどが挙
げられる。これら共重合成分は、複数で用いてもよく、
これら以外の成分を少量使用してもよい。また、耐酸化
防止剤などの安定剤が透光性に悪影響しない量だけ含ま
れていても構わない。これらの重合体の中で、実質的に
PMMAであることが、生産性、透光性、耐環境性など
の点から最も好ましい。
【0015】本発明の第1クラッドは弗化ビニリデンお
よびヘキサフルオロプロピレンを必須単位とする共重合
体、第2クラッドは弗化ビニリデン単位を主成分とする
(共)重合体からなり、開口数≧0.52であることが
必要である。なお、第2クラッドとは、第1クラッドと
は異なる無色透明な組成物を第1クラッドの周辺に密接
して被せたものであり、第1・第2クラッドの2層によ
りその径を通常のクラッド径としたものである。
【0016】本発明の第1クラッドおよび第2クラッド
いずれも弗化ビニリデン単位を必須とするのは、クラッ
ドを薄層の2層とすることによる耐屈曲性などの機械特
性を低下させないためである。
【0017】さらに第1クラッドには、屈折率を下げ開
口数≧0.52とすべくヘキサフルオロプロピレンを共
重合することが必要である。さらに、その他の共重合成
分として、弗化ビニルエーテル、弗化ポリエーテル、テ
トラフルオロエチレン、ヘキサフルオロアセトン、トリ
フルオロエチレン、弗化ビニル、エチレンなどを共重合
させてもよい。
【0018】その好ましい組成物としては、弗化ビニリ
デン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピ
レン3元共重合体、弗化ビニリデン/ヘキサフルオロア
セトン/ヘキサフルオロプロピレン3元共重合体などが
挙げられるが、前記した如き他の共重合成分を微量(5
モル%程度以下)含んでもよい。特に好ましい組成とし
ては、 ヘキサフルオロプロピレン 5〜25モル% テトラフルオロエチレン 15〜45モル% 弗化ビニリデン 50〜75モル% が挙げられる。この範囲外の組成では、低屈折率化、低
結晶化(低透光損失)が達成できなかったり、コアのメ
チルメタクリレート主体の(共)重合体への密着性が劣
ったり、耐屈曲性などの機械特性が大幅に低下したりす
る。
【0019】なお、本発明の第1クラッドの屈折率は、
コアがPMMAの場合開口数≧0.52とするために
は、屈折率<1.40であることが好ましい。
【0020】また、本発明の第2クラッドは、耐屈曲性
などの機械特性を高くするためには、弗化ビニリデン/
テトラフルオロエチレン共重合体、弗化ビニリデン/ヘ
キサフルオロアセトン共重合体のように、ヘキサフルオ
ロプロピレンも前記第1クラッド成分において重合可能
成分として挙げたその他の成分も実質的に含まない(5
モル%程度未満)弗化ビニリデン系共重合体、およびこ
れらのPMMAとのブレンドなどが好ましく挙げられ
る。さらに耐屈曲性など機械特性を良くするためにはテ
トラフルオロエチレン15〜30モル%、弗化ビニリデ
ン70〜85モル%からなる実質的に2元共重合体であ
ることが好ましい。
【0021】本発明のPOFは一般的な製造法と同様に
して製造すればよい。例えば、コア材と第1、第2クラ
ッド材とを加熱溶融状態下で、同心円状複合用の複合口
金から吐出してコア/第1クラッド/第2クラッドの3
層芯鞘構造を形成させる複合紡糸法が好ましく用いられ
る。続いて、機械特性を向上させる目的で1.2〜3倍
程度の延伸処理が一般的に行なわれPOFとなる。この
POFの外径は通常0.1〜3mm程度であり、目的に
応じて適宜選択すればよいが、取扱性などの面から0.
5〜1.5mmのものが好ましい。
【0022】本発明のPOFには、更に、ポリエチレ
ン,ポリプロピレンあるいはそれらの共重合体,ブレン
ド品,有機シラン基を含有するオレフィン系ポリマー,
エチレン−酢酸ビニル,ポリ塩化ビニル,ポリ弗化ビニ
リデン,ナイロン樹脂,ポリエステル樹脂,ナイロンエ
ラストマー,ポリエステルエラストマーあるいはウレタ
ン樹脂、弗素樹脂といった樹脂を被覆し、コードとする
ことができる。これらの被覆材には、難燃剤の他、耐酸
化防止剤、耐老化剤、UV安定剤などの安定剤などを含
んでもよい。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明する。
【0024】屈折率: 測定装置としてアッベ屈折率計
を使用して室温25℃雰囲気にて測定した。
【0025】透光性: ハロゲン平行光(波長650n
m)を使用して30/2mカットバック法により測定し
た。
【0026】連続屈曲破断回数: ファイバの一端に5
00gの荷重をかけ、直径30mmφのマンドレルで支
持し、その支持点を中心にファイバの他端を角度90°
で連続的に回転させて、ファイバが切断するまでの回数
を測定した(n=5の平均値)。
【0027】耐熱性: 高温オーブン(タバイエスペッ
ク社製PHH−200)内に試長28mのファイバ(両
末端各1mはオーブン外)を85℃、500時間投入
し、試験前後の光量を測定してその変化量を指標とした
(n=3の平均値。マイナスは光量ダウンを示す)。
【0028】ヒートショック:複合環境試験機内に試長
28mのファイバ(両末端各1mはオーブン外)を投入
し、−40℃と85℃(5分で昇温あるいは降温、24
0分保持)の変化50サイクル前後の光量を測定してそ
の変化量を指標とした(n=3の平均値。マイナスは光
量ダウンを示す)。
【0029】[実施例1]第1クラッド材として表1の
2F/4F/6F共重合体(屈折率1.378)、第2
クラッド材として表1の2F/4F共重合体(屈折率
1.402)をそれぞれ複合紡糸機に供給した。さら
に、連続魂状重合によって製造したPMMA((屈折率
1.492)をコア材として複合紡糸機に供給して、コ
ア、第1クラッドおよび第2クラッドを3層芯鞘複合溶
融紡糸し、ファイバ径1000μm(コア径980μ
m、第1/第2クラッド厚5.0/5.0μm)のベア
ファイバを得た。さらに、ポリエチレンを被覆して2.
2μのコードとした。
【0030】こうして得られたPOFを前記の評価方法
により評価し、その結果を表1に示した。表1からわか
るように、透光性、繰り返し屈曲性、耐熱性、耐ヒート
ショック性が良好であり、高開口数POFとして好適な
ものであった。
【0031】[実施例2〜4および比較例1〜4]第1
クラッド材および第2クラッド材の共重合体を表1のと
おりに変更した以外は実施例1と同様にしてPOFを得
た。また、第2クラッドを設けないPOFも同様にして
得た(比較例1、2)。これらのPOFを使用して実施
例1と同じ評価を行い、その結果を表1に示した。
【0032】本発明の実施例2〜4は透光性、繰り返し
屈曲性、耐熱性、耐ヒートショック性がいずれも優れて
いた。これに対し、比較例1のように第2クラッドのな
いものは耐屈曲性および耐環境性に劣り、また、比較例
2のように開口数≧0.52となる2F/4F共重合体
では透光性、耐熱性、耐ヒートショック性に劣った。
【0033】また、比較例3のように第2クラッドにフ
ルオロメタクリレート共重合体を用いた場合は、耐屈曲
性が極めて劣り、比較例4のように第1クラッドに長鎖
フルオロメタクリレート共重合体を用いた場合は、透光
性、耐屈曲性が劣った。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明は、特定のクラッド材用ポリマを
組合せて2層のクラッドとすることにより、開口数が
0.52以上と高く、しかも、耐熱性、耐屈曲性、耐環
境性などがバランス良く優れたPOFとすることができ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア、第1クラッドおよび該第1クラ
    ッドとは組成が異なる第2クラッドからなるプラスチッ
    ク光ファイバにおいて、コアがメチルメタクリレートを
    主成分とする(共)重合体からなり、第1クラッドが弗
    化ビニリデン単位およびヘキサフルオロプロピレン単位
    を含む共重合体からなり、第2クラッドが弗化ビニリデ
    ン単位を主成分とする(共)重合体からなり、かつ、開
    口数≧0.52であることを特徴とする高開口数プラス
    チック光ファイバ。
  2. 【請求項2】 コアが実質的にポリメチルメタクリレ
    ートのみからなり、第1クラッドが屈折率<1.40で
    実質的に弗化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘ
    キサフルオロプロピレン3元共重合体又は弗化ビニリデ
    ン/ヘキサフルオロアセトン/ヘキサフルオロプロピレ
    ン3元共重合体のみからなり、第2クラッドが実質的に
    弗化ビニリデン/テトラフルオロエチレン2元共重合体
    又は弗化ビニリデン/ヘキサフルオロアセトン2元共重
    合体のみからなることを特徴とする請求項1記載の高開
    口数プラスチック光ファイバ。
  3. 【請求項3】 第1クラッドが、ヘキサフルオロプロ
    ピレン5〜25モル%、テトラフルオロエチレン15〜
    45モル%及び弗化ビニリデン50〜75モル%からな
    る3元共重合体であることを特徴とする請求項2記載の
    高開口数プラスチック光ファイバ。
  4. 【請求項4】 第2クラッドが、テトラフルオロエチ
    レン15〜30モル%及び弗化ビニリデン70〜85モ
    ル%からなる2元共重合体であることを特徴とする請求
    項2記載の高開口数プラスチック光ファイバ。
JP9078687A 1997-03-31 1997-03-31 高開口数プラスチック光ファイバ Pending JPH10274716A (ja)

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