JPS63115106A

JPS63115106A - プラスチツク光フアイバ−

Info

Publication number: JPS63115106A
Application number: JP61260720A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Matsunaga; 松永　忠與; Tadanori Fukuda; 福田　忠則; Mikio Shin; 新　幹雄
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1988-05-19

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、光伝送特性に優れたプラスチック光ファイバ
ーに関する。

［従来の技術］従来から、プラスチック光ファイバーとしては芯にポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）　、ポリスチレンあ
るいは、ポリカーボネートといった透明性の優れた重合
体を用い、鞘に芯よりも低屈折率のフッ素原子を含有す
る重合体を用い、同心円構造としたものが知られている
。無機系光ファイバーに比べて、可撓性があり、また切
断面の処理が容易であるという利点があるが、Ｃ−Ｈ結
合の撮動吸収が大きいため、伝送損失が大きく、主とし
て可視光域で使用され、近赤外域光に対しては、はとん
ど光が透過せず使用できないという欠点があった。

そこで、可視域から近赤外域にかけて低損失な光ファイ
バーを与える合成高分子材料として、重水素化ＰＭＭＡ
が知られている（特公昭５７−５１６４５号公報、特開
昭５７−８１２０４号公報）。しかし、重水素化ＰＭＭ
Ａは、吸湿し易く、水のＯＨの振動遷移吸収の影響を受
け、可視域から近赤外、特に近赤外では損失値が著しく
変動するという欠点を有していた。

そこで重水素化ＰＭＭＡの吸湿を改善するためにフルオ
ロアルキル重水素化メタクリレートを芯とし、屈折率１
．４０５以下の含フツ素重合体を鞘とする光ファイバー
が提案されている（特開昭６０−２６０９０５号公報）
。

しかしながら、フッ素原子を芯のポリマに導入すること
は、吸収損失の低減と吸湿性の改善に効果はあるものの
、一般的に芯の屈折率が低下するため使用できる鞘材が
限定されること、および光フアイバー内に光を取り込む
ことのできる目安である開口数が低下するという問題点
を有していた。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、可視から近赤外域にかけて低損失でしかも吸
湿などによる光伝送特性の低下が少なく、かつ、芯の屈
折率の高いプラスチック光ファイバーを提供することを
目的とする。

［問題点を解決しようとする手段］本発明は、上記目的を解決するために下記の構成を有す
る。

すなわち、本発明は、芯、鞘構造を有するプラスチック
光ファイバーにおいて一般式（Ｉ）合体または共重合体
を芯とし、式中Ｈ１〜Ｈ３のうち少なくとも１つが重水
素化されていることを特徴とするプラスチック光ファイ
バー。

（式中、ａは１〜５の整数を示す。）に関する。

本発明の芯材料は、一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し
単位を７０モル％以上含む重合体または共重合体である
ことが好ましい。

ここで、構造式［Ｉ］で示される繰り返し単位当り８９
重量％以上、更には、９４重量％以上が重水素化されて
いることが好ましい。

共重合成分としては、共重合可能な、いかなる化合物、
例えば、特開昭５８−１６２６５１号公報、特開昭５８
−９８７０６号公報記載の化合物を用いてもよいが、一
般式［ＩＩ］および［Ｉ［］で示されるものが好ましく
用いられる。

○ （ここで、Ｒ１はＨまたはり、Ｒ２はＨ，Ｄ。

ＣＨ３またはＣＤ３、Ｒ３は炭素数１〜８のアルキル基
、重水素化アルキル基、フルオロアルキル基、または炭
素数３〜２０のシクロアルキル基、重水素化シクロアル
キル基、フルオロシクロアルキル基を示す。）Ｙは、Ｈ，ＣＨ３，Ｄ、ＣＤ３　、Ｆ、ＣＱａよＵＣＦ
３を表わし、ｐおよびｑはＯ〜５までの整数であってｐ
＋ｑ＝５を満足するものである。、）一般式［Ｉ］で示
される構成単位のうち水素全てが重水素化され、ａ＝５
の場合は、重水素化ペンタフルオロフェニルメタアクリ
レート（５ＦＰ５　ＤＭＡ　）のビニル重合により形成
することができ、一般式［Ｉ［］および［Ｉ［］で示さ
れる共重合成分は、対応する（メタ）アクリレートおよ
びスチレン誘導体のビニル重合より形成することができ
る。

鞘重合体としては、芯型合体より低屈折率の重合体が使
用できるが屈折率で２％以上低い重合体が好ましい。５
ＦＰ５ＤＭＡ単独重合体の屈折率は１．４８　（５８９
ｎｍ、２０℃）であり、ＰＭＭＡの１．４９とほぼ同等
である。５ＦＰ５ＤＭＡ重合体はフッ素原子を含むが、
屈折率がＰＭＭＡと同等となるのはフェニル基があるた
めである。

そのため、ＰＭＭＡ系光ファイバーに使用できる鞘材を
ほぼ使用することができる。これは鞘材を選択する上で
、現在ＰＭＭＡ系光ファイバーに使用されている鞘重合
体がそのまま使用でき、特に鞘材を設計する必要がない
という実際上の有利さがある。

本発明の芯型合体の分子量は、浸透圧法で測定した数平
均分子量で２万〜７０万の範囲が好ましく使用できる。

数平均分子量２万以下であると、得られたファイバーの
機械強度が充分でない。数平均分子量が７０万以上にな
ると、重合体の溶融粘度が高くなりすぎるため、分解あ
るいは熱変性を伴わずに紡糸することがむずかしくなる
。

芯型合体の製造は、ラジカル重合によって製造すること
ができる。その際、重合開始剤および分子量調節剤を添
加することが好ましい。重合開始剤としては、アゾビス
ｔｅｒｔ−オクタン、アゾビスｔｅｒｔ−ブタン、アゾ
ビス−イソプロパン、アゾビスシクロヘキサン等のアル
キルアゾ化合物、アゾビスインブチロニトリル、アゾビ
スシクロヘキサンカルボニトリルなどのアルキルアゾニ
トリル類、ジーｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ア
セチルパーオキサイド等の有機過酸化物を使用すること
ができる。分子量調節剤には、ブチルメルカプタン、ヘ
キシルメルカプタンタンプトエチルアセテートのようなアシル基を含むメルカプ
タン類を使用することができる。

重合方法として、塊状重合法あるいは溶液重合法が好ま
しく使用できる。重合装置内、単量体、添加剤あるいは
溶剤の塵埃や酸素は極力除去することが好ましく、単量
体、添加剤および溶剤中の塵埃の除去は、蒸留あるいは
一過によって取り除くことができる。

重合工程を終えた重合体混合物は、残存モノマあるいは
、溶剤等の揮発成分を減圧下で除去し、製糸工程に供給
することが好ましい。

製糸は、複合口金を用いて芯型合体および鞘重合体を同
時に押出して、同心円構造にすることが好ましいが、芯
型合体を押出してから低粘度の鞘重合体混合液あるいは
溶液をコートすることもでき、ＵＶあるいは電子線キュ
アなどの手段で後処理することもできる。

また、５ＦＰ５ＤＭＡ重合体のガラス転移温度（Ｔｑ）
は、１３０℃であり、ＰＭＭＡあるいは重水素化ＰＭＭ
Ａの１１９℃より１１℃も高いものであった。芯型合体
のＴＯは光ファイバーの耐熱性に関係するものであり、
より高い温度での使用が可能である。これも本発明の光
ファイバーの特徴の１つである。

該芯型合体は、可視域から近赤外にかけて優れた透明性
を有するため、様々な形態をした光学用素子、例えば、
先導波路、光分岐路、レンズあるいはフィルムといった
ものにも使用できる。

［実施例コ以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例中の透明性の評価は次のようにして行なった。タ
ングステンランプの光を回折格子で分波し、レンズで集
光した後２０〜３０ｍの光ファイバーの一端から入射す
る。他の一端から出射した光をフォトダイオードで光電
力として検出する。

次に入射端を固定したまま入射端から約２ｍの所で切断
し、同様に測定を繰り返す、いわゆるカットバック法を
用いて測定し次式に従って光ファイバーの損失値を求め
た。

損失値（ｄＢ／ｋｍ）＝（Ｐｓ−Ｐｒ）／（Ｌｓ−Ｌｒ
）　−　１　０　３・・・・・・［Ｎ］Ｌ：ファイバー長（ｍ＞Ｐ：光電力値（ｄａｍ）Ｓ：サンプルファイバーｒ：カットバックしたリファレンスファイバー実施例１ＣＤ３ ■ ＣＤ　２　＝　Ｃ［Ｖ　］Ｃ＃０グ構造式［Ｖ］で示される重水素化ペンタフルオロフェニ
ルメタクリレート、アゾビスｔｅｒｔ−ブタン（０，１
モル％）およびｎ−ブチルメルカプタン（０．１モル％
）を実質上、塵埃と酸素のない状態で混合し、密閉系で
１３０℃で２４時間重合を行なった。ざらに減圧下で未
反応単量体を除去した後、複合口金を用いて鞘重合体と
同時に溶融押出しし、光ファイバーを作製した。紡糸温
度は２２０℃、鞘材には、ヘキサフルオロイソプロピル
メタクリレート／ＭＭＡの共重合体を使用した。

得られたファイバーの損失スペクトルを図面に示スカ、
７８０ｍｍｒ５９ｄＢ／ｋｍ　１８５０ｍｍで５０ｄＢ
／ｋｍ　、　１　０００ｍｍから１１００ｍｍにかけて
も１７５〜２　２　０ｄＢ／ｋｍという優れた光伝送性
能を示した。同ファイバーを２５℃の水に４８時間浸漬
した後同様に損失スペクトルを測定した。吸湿による損
失値の増加は、７８０ｍｍおよび８５０ｍｍでは損失値
はほとんど変化せず、１１００ｍｍで３１ｄＢ／ｋｍの
増加に止まった。得られた芯型合体は、プロトンＮＭＲ
で測定しＩＱあたり、０．８ｍ（ｌの水素を含んでいた
。第１表に、光ファイバーの吸収率および吸湿による損
失値の増加を示す。

実施例２重水素化ペンタフルオロフェニルメタクリレーート（８
０モル％）、ペンタフルオロスチレン（２０モル％）、
アゾビスｔ−ブタン（０．１モル％）およびｎ−ブチル
メルカプタン（０．１モル％）を混合し、実施例１と同
様に重合・紡糸を行なった。鞘材には、テトラフルオロ
エチレン／ビニリデンフルオライド共重合体を使用した
。得られたファイバーの光伝送性能は、７８０止で９Ｑ
ｄＢ／ｋｍ，８５０ｍｍで、１　２　５　ｄＢ／ｋｍの
優れた光伝送性能を示した。２５℃の水に４８時間浸漬
し同様に光伝送性能を測定したところ、７８０１ｍで１
ｄＢ／ｋｍ，８５０止でＱ　ｄＢ／ｋｍの損失値の増加
にとどまり、実用上全く問題なかった。得られた芯型合
体は、プロトンＮＭＲで測定し１ｇあたり、３ｍａの水
素を含んでいた。

比較例１重水素化ＭＭＡ、アゾビスｔ−ブタン（０．１モル％）
およびｎ−ブチルメルカプタン（０．２モル％）を実施
例１と同様にして重合を行なった。残存単量体を減圧下
で除去した後、複合口金を用いて鞘重合体と同時に溶融
押し出しし、光ファイバーを作製した。紡糸温度は２２
０℃、鞘材にはへキサプロピルメタクリレート／ＭＭＡ
の共重合体を使用した。得られたファイバーの損失スペ
クトルを第１図（点線）に示す。光伝送特性は、優れた
ものであったが、吸湿しやすく、光伝送特性も、２５℃
、４８時間水浸漬すると、６５０〜６８０ｍｍで５　０
ｄＢ／ｋｍ　、　　７　８　０ｍｍで１　２　０ｄＢ／
ｋｍ　、８５Ｑｎｍで５　６　０　ｄＢ／ｋｍの損失値
の増大が認められた。第１表に、光ファイバーの吸収率
および吸湿による損失値の増加を示す。

［発明の効果］本発明には、次のような効果が認められた。

（１）可視域から近赤外域まで優れた光伝送性能を示す
プラスチック光ファイバーが得られる。

（２）　　吸湿による光伝送性能の変動が実用上問題の
ないプラスチック光ファイバーが得られる。

（３）芯の重合体の屈折率が１．４８と高いため、比較
的開口数の大きなプラスチック光ファイバーが得られる
。

（４）　　芯の重合体のガラス転移温度は、１３０℃と
高く耐熱性に優れたプラスチック光ファイバーが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は、実施例１の５ＦＰ５ＤＭＡと、比較例１の重水
素化ＰＭＭＡの導光損失スペクトルを示す。実線が実施
例１、点線が比較例１のスペクトルを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）芯、鞘構造を有するプラスチック光ファイバーに
おいて一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）で表わされる繰り返し単位を主体に構成される重合体ま
たは共重合体を芯とし、式中Ｈ＾１〜Ｈ＾３のうち少な
くとも１つが重水素化されていることを特徴とするプラ
スチック光ファイバー。（式中、ａは１〜５の整数を示す。）
（２）重水素化が、構造式［ I ］で示される繰り返し
単位あたり８９重量％以上なされていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック光ファ
イバー。
（３）重水素化が、構造式［ I ］で示される繰り返し
単位当り９４重量％以上なされていることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載のプラスチック光ファイ
バー。