JPH01193701A - 合成樹脂光ファイバ - 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】 ［発明の対象］ 本発明は、合成樹脂光ファイバに関するものである。

［従来の技術］ 近年、情報化社会の進歩とともに、情報の大容轡化高速
化処理の要求が高まっている。その中で、光ファイバを
用いた光通信システムが注目され、石英ガラスのｔｒｒ
純度化、低損失化、半導体レーザの高出力化、長寿命化
技術の飛躍的進歩により大容量長距離光通信システムが
確立されている。

−・方、合成樹脂光ファイバは現在の光通信の中心を占
める石英系ファイバに比較して　（１）伝送損失が大き
いと言う欠点を有してはいるが（２）大口径化が可能で
あり、　（３）開口数（ＮＡ）が大きくとれる　（４）
柔軟性があり取り扱い性に優れている等の利点を有して
いる。そのため、合成樹脂光ファイバは、デイスプレィ
等の装飾分野及びオ°ノイスＡ−トメーシ］ン、フ？り
トリオ−１・ターシュ１ン、自動１ｒＩ内通信等の短距
離通信への応用が期待されている。

第４図は従来の合成樹脂光ファイバを示す横断面図であ
り、この光ファイバは、透明性にきわめて優れた樹脂か
らなる芯材層１と、イれよりし屈折率が低い合成樹脂か
らなる鞘材層２０から構成されている。しかし、このま
までは鞘材層２０が透明なため、外部からの光が芯材層
１まで達して、Ｘｉ　Ｍが増加してしまう。そこで外部
からの光を遮蔽する目的、更に外部側り一等の機械的強
度を向−卜させるために、鞘材１ｉ４２０の上に顔料等
の光吸収物質を含む保護層３が設けられて使用８れる場
合が多い。この保護層３１ま、通常芯、鞘構造を形成さ
れた後に、押出成形等の方法で形成される。

このような保護層３を設けた場合、″ＩＪ造１］稈が増
加し、より］スト＾となる。又、フン・イバがより多く
の材料で、構成されるため、加熱等の際ＩＪ各構成Ｉ４
料の熱膨張率や弾性率の差から住しる応力がファイバに
生じ光伝送特性に大きく影響りるという問題点があった
。

［発明の目的１ 本発明の目的は、前記の従来技術の欠点を解消し、より
製造工程を簡単にし、加熱等の際に構成材料の熱膨張率
や弾性率の差から生じる応力が光ファイバの光伝送特性
に大きく影響することがなく、更に、外部光を遮断して
安定した光伝送を行うことができる合成樹脂光ファイバ
を提供することにある。

［発明の構成］ 本発明の要旨は、合成樹脂光ファイバにおいて、鞘材層
に顔料を含有させたものを用いることにより、外部から
のられ光を遮断する機能を有する合成樹脂光ファイバの
製造工程を簡単にし、かつ、低熱ひずみ化されたもので
ある。

［作　　用１ 光ファイバにおいて、光は芯Ｎ層内を鞘材層との界面で
鞘材層内に若干にじみ込みながら屈折伝搬して行り１．
従って、芯材層の透明性は勿論のこと、鞘材層の透明性
も要求される。

しかし、大口径である合成樹脂光ファイバにおいては、
芯、鞘界面で光が反射される際に鞘層内ににじみ込む厚
さは１ミクロン以下と言われており、このにじみ込み層
内に顔料等の光吸収物質粒子が存在しなければ光伝送特
性を悪化させることはないことになる。第１図は本発明
の−・実施例ぐある合成樹脂光ファイバを示す横断面図
ぐある。

１は芯材層、２は鞘材層であり、鞘材層２にはカーボン
ブラック等の光吸収物質が添加されている。。

ところで、鞘材層２を形成する際に顔料等の光吸収物質
をＱ、５ｗｔ％含んだ樹脂を押出成形Ｊる実験を行った
ところ、押出層の両側の表面例近には樹脂リッチな層が
形成され、６祠との界面イ・１近の光を伝搬するために
必要な鞘材層２としＣのｊ９さの範囲内（即ら１μｍ以
内）には顔料等の光吸収物質を殆ど含まない部分を形成
することがでさることを児い出した。この結果、顔料等
の光吸収物質を含む鞘材層２を押出被覆することにより
、鞘材層としての機能と外部からの光を鴻Ｉｇｉ’Ｊる
ための機能どを兼ね備えた層を同時に形成することがで
きることを見い出した。

しかし、光吸収物質が５俳ぎたり或いは少＜’Ｌすぎた
つづると、上記のような効果は１１１られない、。

実際に、６−フッ化プロピレン４−フッ化エヂレン共重
合体に粒径１０〜３０ｎｍのカーボンブラックを０〜５
ｗｔ％の範びｌで添加して内径１５朧、外径２．２ｍに
押出成形したチューブ状の鞘材に、メチルメタクリレ−
１−１００重品部、ラーク［１イルパーＡ１−サイド０
．５小開部からなる芯材層用の七ツマ組成物を圧入して
車台させた合成樹脂光ファイバを作成し、伝送損失と外
部光の遮断特性を測定した。尚、伝送■失は、先ず４ｍ
の光ファイバに光を入射してその受光量を測り、更に１
ｍをカットして３　ｍの光フフイバの受光片を測定する
４　ｎｌ　−３ｍカットバック法にＪ：り測定した。又
、外部光の遮断特性は、第２図にその原理を示しである
ように、１ｍの光ファイバ７の両端４５」ずつを完全に
光へ遮る黒色箱５で覆って光ノアイバ７の中央部１０ｃ
ｍを露出さｕｌこの中央部に光源４か６２０ルクスの白
色光を照ひ１し、鞘４４Ｂ＠透過して人ｔｌ）Ｊ　！ｊ
る光を光パワーメータ（シリ：１ン半導体ヒン号）６に
より検出するようにした。

先ず、伝送損失について検問したところ、カーボンブラ
ックの添加ｍが０ｗｔ％の時で約１ｄＢで・あるが、０
．１〜０．５ｗｔ％で約２〜２．５ｄ１３．１ｗｔ％で
約３ｄＢ、３ｗｔ％で約５ｄＢ、５ｗｔ％で約７〜１０
ｄＢに達っし更にカーボンブラックが５ｗｔ％より多く
なると鞘材層表面に樹脂リッチな層を形成り゛ることが
困難になり、伝送損失が１数ｄＢ以上になってしまうこ
とが確認された。従って、鞘材層に対するカーボン量は
、伝送損失が１０ｄ［３以下となる５１１Ｔｔ％が限度
であると考えられる。好ましくは、伝送１失が３ｄＢ以
下となる１ｗｔ％以下が望ましい。

次に、上述した第２図の測定法により外部光の′ａ屯時
特性測定したところ、第３図に示すような結果が得られ
た。第３図は鞘材層中のカーボン量と外部光が芯材層中
に達っした光間との関係を示Ｊ説明図であり、横軸にカ
ーボンｍ、縦軸に光パワーメータで測定した受光Ｎをと
っている。

図から明らかなように、外部光の遮断効果が顕著に現れ
るのは０．０３ｗｔ％からであり、０．２ｗｔ％になる
と、外部光ははば完全に遮断される。

Ｑ、２ｗｔ％より多い場合には、外部光は完全に遮断さ
れる。−・般に光伝送における光源のパワーはμＷのレ
ベルであるが、特に受光器側の高い検出感度が要求され
る場合の許容雑８レベルは少なくとも１０−２以下のオ
ーダ即ち１０　ｎ　Ｗ以下であり、従ってカーボン量は
０．０３ｗｔ％以上、好ましくはＱ、２ｗｔ％以［が必
要である。

よって、上）／！の伝送損失及び外部光の遮断特性の両
面から検討祷ると、鞘１層に添加するカーボンのｉｔｌ
　ｌよ０．０３〜５ｗｔ％、好ましくは、０．２へ・１
冑ｔ％が適量であることが確認８れた。

ここで、鞘材層に含まれる顔料等の光吸収物質としては
、着色性及び光の遮蔽性を右するものであれば特に限定
されないが、−上述のカーボンブラック以外には、例え
ばグラファイト、酸化チタン、酸化］バルト、硫化力ド
ミニウ１１等の無機系顔料、シアニン、ペリレン等の有
機系顔料がある。これらについても、添加ｍ１よ０．０
３〜５ｗｔ％、好ましくは０．２〜１ｗｔ％が適ｆｆｌ
である。しかし、鞘材の材料等ににって適当なものを選
ぶ必要がある。

例えば、鞘材がＦ［ＥＰの場合には、その押出温度が４
００℃付近であるため、その温度では分解してしまうシ
アニン等の有機系顔料を使用づることはできない。

また顔料等の光吸収物質の粒径としても、光の遮蔽性及
び着色性の機能を有りる粒径ｒあれば、特に限定されな
いが、芯材との界面に樹脂リッチ層を形成するためには
、ｆｉｎｎ＋〜数μの粒径のｆ：＞　ｌ／）が望ましい
。

ここで合成樹脂光ファイバの芯材層の材ＩＩとしては、
光ファイバとして光伝送特性を有する透明な合成ｈ４脂
であれば特に限定凸れない。例えばポリメチルメタクリ
レートに代表されるアル−１゛ルメタクリレート系重合
体、ポリスチレンに代表されるスブレン系重合体、ポリ
カーボネート、ポリ（チメチル１ベンゾン）等の透明性
プラスチックが考えられる。

又、耐熱性向Ｌｍの目的で、三次元架橋構造を有してい
るものでもよく、例えばエポキシ、ポリジメチルシロキ
サンに代表されるシリコーン樹脂及びアルキリメタアク
リレ−１−系１ｌｆｆｉ体に、トすメチロールプロパン
１〜リメタクリレート愚の多官能性モノマを共重合させ
た樹脂、スヂレン系樹脂にジビニルベンゼン等の多官能
性モノマを共重合さじた樹脂が考えられる。

鞘材層の材料としては、上記芯材層にりも屈折率がａ（
＜かつ、光ファイバ鞘材層として、光伝送Ｍ能を右する
だけの透明性をイ１するらのであればよく特に限定され
ない。

例えば、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル系重
合体、特公昭４３−８９７８月、特公昭５６−８３２１
号、特公昭５６−８３２２号、特公昭５６〜８３２３号
及び特開昭５３−６０２４３号等に開示されている様な
メタクリル酸とフッ素化アルコール類からなるエステル
類を重合させたしの等の使用が可能である。また、４フ
ッ化エブレン」合体、４フッ化丁チレン６フッ化プ「ｌ
ピレン共重合体、エチレン−４フッ化エヂレン共１合体
゛、フッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデン−４フ
ッ化エチレン共重合体等の使用も可能であり、エチレン
酢酸ビニル共重合体、ポリ（４−メチル１−ペンテン）
等も考えられる。

尚、ここで合成樹脂光ファイバを製造する方法も、本発
明の特徴である鞘材層に顔料等の光吸収物質を含イイす
るものであれば特に限定されない。

例えば、合成樹脂光ファイバを製造引る方法としては、
芯材料を押出機により溶融紡糸した（す、顔料を含む鞘
材料を押出機により溶融被覆する方法、複合口金を用い
て芯、鞘材料を同時に溶融成形する方法、特開昭５７−
４５５０２号にある鞘材デユープをあらかじめ成形した
後に、芯材前駆体である１ｌｆｆｉ体を注入侵芯材を小
倉硬化さＵる方法等が考えられる。

次に、本発明の具体的実圧例及び参考例について説明す
る。

［実施例１］ ポリスチレンを押出機により直径１＃に溶融押出し、こ
れを芯材層とし、イの上にカーボンブラック粒径１０ｎ
Ｉ１１〜３０ｎｌｌのものを０．０８ｗｔ％含有させた
ポリメチルメタクリレ−１・を鞘材層として、０．３ａ
ｇ＋厚で被覆した。この得られた合成樹脂光ファイバの
光伝送特性は良好であり、かつ鞘材層に含まれる顔料（
カーボンブラック）によって外部からの光を遮蔽してい
ることを確認した。

この光ファイバを８０℃の加温状態に置いた場合にも、
光伝送特性に変化は見られなかった。

［実施例２１ 粒子径１０ｎ−〜３Ｑｎｌｌのカーボンブラックをｏ、
ｏａｗｔ％含イ１させた６フッ化プロピレン４フッ化エ
チレン共１合体を押出機により外径１．８履内径１．０
＃ａのチューブ体として押出した。−方、メチルメタク
リレート（ＭＭＡ）を９０ｍｆｄ部、■チレングリコー
ルジメタクリレート２０虫昂部、重合開始剤としてラフ
１」イルパーオキサイドを０．５重量部の組成の七ツマ
組成物を先に作成したチューブ内に１［入し、一端を封
じた。このヂ１−ブのもう一端からモノマ組成物を圧入
しながら封じた片端り向から８０℃の加熱渇水槽におい
で、巻取り、合成樹脂光ファイバを得た。この光ファイ
バは光伝送特性が良好であり、かつ鞘材層に含まれる、
顔料（カーボンブラック）によって外部からの光を遮蔽
していることをＴｉｔ１認した。

この光ファイバを８０℃の加温状態に置いた場合にも、
光伝送特性に変化は見られｌｚかった。

［実施例３］ 粒子径０．１μ〜１μの酸化チタンを１ｗｔ％含右さ往
た６フッ化プロピレン４フッ化１ブレン共重合体のデユ
ープを実施例２と同様の方法で成形し、実施例２とｌｌ
ｊｌ組成のモノマ組成物を用いて実施例２と同様の方法
で小合し合成樹脂光ファイバを得た。この光ファイバは
光伝送特性が良Ｑｆであり、かつ鞘材層に含まれる顔料
（酸化チタン）によって外部からの光を′、ａ蔽し゛（
いることを確認した。この光ファイバを８０℃の加温状
態に冒いた場合にも、光伝送特性に変化は見られなかっ
た。

［実施例４］ 粒子径０．１〜１μの硫化カドミニウムをＱ、５ｗｔ％
含むエチレン−４フッ化Ｔヂレン共重合体のデユープを
実圧例２と同様の方法で成形し、実施例２と同様の方法
で同様の七ツマ組成物を芯材料とする合成樹脂光フ２イ
バを得た。この光フフィバは、光伝送特性が良好であり
、かつ外部からの光を顔料により遮蔽していることを確
認した。

この光ファイバを８０℃の加温状態に置いた場合にも、
光伝送特性に変化は見られなかった。

［実施例５］ 実施例１において、カーボンブラックに代えて粒径０．
０３〜０．３μｍのシアニン（銅フタＬ］シアニンブル
ー）を０．０５ｗｔ％添加した以外は同一条件ぐ合成樹
脂光ファイバを作成したところ、光伝送１）性は良好で
あり、外部からの光を遮断していることを確認した。

この光ファイバを８０℃の加温状態に置いた場合にし、
光伝送特性に変化は見られなかった。

［参考例１］ ４−フッ化エヂレンー６フッ化プロピレン共重合体を実
施例２の方法でチューブに成形し、透明な鞘材デユープ
を得た。このチューブに実施例２と同じ組成の［ツマ組
成物を注目し、実施例２と同様の方法でΦ合を行い、合
成樹脂光ファイバを得た。得られた合成樹脂光ファイバ
の光伝送特性は良好であるが、光フアイバ外部からの光
も導光することが確認された。

［参考例２１ 参考例１で得られた合成樹脂光）フィバに粒径１０ｎＩ
ｌ〜３０ｎｌｌｌのカーボンブラックをＱ、１ｗｔ％含
有さけたエブレン　４フッ化エチレン共小合体を０．３
ｍの厚さで被覆し合成樹脂光ファイバを得た。得られた
ファイバは光伝送特性が良好であり、光フアイバ外部か
らの光も′ａ蔽しているが、８０℃の加温状態に置いた
場合に、被覆層が収縮し光伝送特性能が悪化することが
確認された。

［発明の効果］ 本発明によって、従来多かった装造■稈が簡略になり、
著しく生産コストを低減Ｃき、かつ格別の保護層が不要
なＩこめ、加温状態においてし、光伝送特性の悪化しな
いｆｉ頼性の高い合成樹脂光ファイバを得ることができ
る。

又、伝送特性を悪化させずに外部光を遮断でき、光伝送
を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成樹脂光ファイバの横断面図、第２
図は外部光の遮断特性を測定するための装「マの説明図
、第３図は第２図の装置により測定された鞘材中のカー
ボンｔｉ１と外部光が芯材層に遅つした光Ｎｌの関係を
示す説明図、第４図は従来の合成樹脂光ファイバの横断
面図である。 １：芯材層、 ２：鞘材層、 ４：光源、 ５：黒色箱、 ６：光パワーメータ、 ７：光ファイバ。 第　１　口　　　　　　　　第　４１ 蕩　２１ ′Ｉ：たフフイハー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芯材層及びそれよりも屈折率の低い鞘材層を基本構
   成単位とする合成樹脂光ファイバにおいて、前記鞘材層
   に顔料等の光吸収物質が添加されていることを特徴とす
   る合成樹脂光ファイバ。 ２、前記光吸収物質がカーボンブラック、グラフアイト
   、金属酸化物、金属硫化物或いは有機顔料であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の合成樹脂光フ
   ァイバ。 ３、前記鞘材層に対する前記光吸収物質の量が０．０３
   〜５ｗｔ％の範囲内であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項若しくは第２項に記載の合成樹脂光ファイバ
   。 ４、前記鞘材層に対する前記光吸収物質の量が０．２〜
   １ｗｔ％の範囲内であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の合成樹脂光ファイバ。 ５、前記光吸収物質が添加された前記鞘材層の前記芯材
   層との界面から少なくとも１μｍの深さまでには、前記
   光吸収物質が殆ど存在しないことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の合成樹脂光
   ファイバ。 ６、前記鞘材層の樹脂が、６フッ化エチレン４フッ化プ
   ロピレン共重合体、エチレン−４フッ化エチレン共重合
   体、フッ化ビニリデン重合体、もしくはフッ化ビニリデ
   ン−４フッ化エチレン共重合体フッ化ビニル重合体、４
   −フッ化エチレン重合体、テトラフルオロエチレン〜パ
   ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロ３
   フッ化エチレン重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体
   、４−メチル−１ペンテン重合体、メチルメタクリレー
   ト重合体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の合成樹脂光ファイバ。