JPH02223905A - プラスチック光ファイバコードの製造法 - 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、低損失で、高温状態に長期間室いていても、
芯材・鞘材の劣化やコードの収縮による伝送損失の増加
、機械的特性の悪化、などのないプラスチック光ファイ
バコードの製造法に関するものである。

（従来の技術） プラスチック光ファイバは、石英系ファイバに比べ、可
撓性に富み、かつ大口径・高開口数であること、端面処
理や接続が容易であることなどから、機器内配線や短距
離通信、センサといった分野への応用が始まっている。

さらに、自動車のエンジンルームなどの、１００　’Ｃ
以上に温度が上昇する場所への適用も、考えられている
。

具体的には、芯材としてメチルメタクリレート系樹脂、
スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などが使用され
、鞘材としてはこれら芯材よりも屈折率の低いフッ素樹
脂が用いられている。

上記のようなプラスチック光ファイバは、さらに外層に
被覆材を被覆した、プラスチック光ファイバコードとし
ても実用化されている。被覆材として、ポリエチレン、
ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
プロピレン、水架橋ポリエチレンなどや、これらのブレ
ンドや共重合体が使用されている。

また、プラスチック光ファイバ裸線の表層に電子線で架
橋された被覆層を設けるということは、特開昭５９−１
１４５０５号公報、特開昭６１−１３７１１２号公報な
どにより公知である。しかし、従来技術では、特開昭６
１−１２８２１５号公報の比較例４に記載されている通
り、６５０　ｒｖで８０００ｄＢ／ｋｍと、伝送損失が
非常に大きく、実用的なものは製造できなかった。

（発明が解決しようとする課題） 低密度ポリエチレンは軟化点が低く、温・度が１１５°
Ｃ〜１３０℃になると被覆材が融けてコードどうしが融
着したり、変形や湾曲を起こしてしまう、また、プラス
チック光フアイバ自体も大きく収縮し、伝送損失が増大
してしまうばかりか、可撓性がなくなって、振動やねじ
り、屈曲によって折れやすくなるので、高温部での使用
には問題がある。

水架橋ポリエチレンは、ポリエチレン鎖にグラフトした
アルコキシシランが水や水蒸気と縮合反応して、−３ｉ
−０−３ｉ−という型の結合をつくり、架橋構造を構成
するものが使用されている。

しかし、値段が非常に高いという欠点がある。

また、電子線照射によって被覆材を架橋するということ
は、特開昭６１−１３７１１２号公報により公知である
。しかし、開示さている方法にそって、加速電圧５００
ｋｖ、照射量１０１１ｒａｄという条件で、メチルメタ
クリレート樹脂を芯材に使用したプラスチック光ファイ
バコードに電子線架橋を行ったところ、６５０ｎ−での
伝送損失が約８０００ｄＢ／ｋｍ、５５０ｎ−での伝送
損失が約１０万ｄＢ／―と、非常に高く、１ｍのコード
に白色光を入射させても暗い赤色光しか透過せず、実用
にはならないものしかできなかった。

（課題を解決するための手段） 上述したような問題点を解決するため鋭意研究を重ねた
結果、プラスチック光ファイバを劣化させないで耐熱性
の高い被覆層を形成できる製造方法を開発し、本発明を
完成させた。

本発明は、溶融押出法やコーティング法などの公知の方
法によって、芯、鞘、被覆層を形成した後、この未架橋
状態のコードに、適度に強度を調節した電子線を照射し
て、被覆層のみ、または、被覆層と鞘との両方を架橋さ
せ、その後、熱処理を施すことによって得られる、低損
失で耐熱性の高いプラスチック光ファイバコードに関す
るものである。

架橋した被覆層は耐熱性が向上し、１００°Ｃ〜１５０
℃でも融解、変形、融着を起こさない、また、長時間高
温状態におかれても被覆層が割れるなどの機械的特性の
劣化はない、さらに、本発明のプラスチック光ファイバ
コードは、芯材にメチルメタクリレート樹脂を使用した
ものであっても、１１５℃程度以下の温度範囲ならば、
伝送損失の増加や、熱収縮は小さく、可撓性、耐屈曲性
などの耐久性はほとんど失われない。

電子線照射直後は、芯材中に発生した活性物質によって
吸収損失が増大し、はとんど光が通らないという状態に
ある。しかし、驚くべきことに、熱処理を施すことによ
り、この活性物質は消滅させることができ、電子線照射
前と同様な低損失のプラスチック光ファイバコードが得
られることを発見し、本発明を完成させた。

以下、本発明のプラスチック光ファイバコードの構成や
製造法について説明する。

芯材に使用できる樹脂には、メチルメタクリレート系樹
脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、六員環
酸無水物単位を含む樹脂、アモルファスポリオレフィン
、メチルペンテン系樹脂、シリコン樹脂、ボリアリレー
ト系樹脂などが挙げられる。

メチルメタクリレート系樹脂としては、メチルメタクリ
レート単独共重合体、または、メチルメタクリレート単
位を５０重量％以上含有する共重合体が使用できる。こ
の共重合体における共重合成分としては、メチルアクリ
レート、エチルアクリレートなどのアルキアクリレート
類、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレートな
どのアルキルメタクリレート類、０−メチルフェニルマ
レイミド、シクロヘキシルマレイミド、フェニルマレイ
ミドなどのマレイミド類や、メタクリル酸、無水マレイ
ン酸、スチレンなどのモノマーがある。

ポリカーボネート系樹脂としては、芳香族ポリカーボネ
ート、特に、ビスフェノールＡ型のポリカーボネートを
用いるのが好ましい。

六員環酸無水物を含む樹脂としては、特開昭６０−１１
５９０２号公報、特開昭６１−２７２７０６号公報、特
開昭６１−２８１２０４号公報に記載のポリマーが挙げ
られる。

鞘材には、芯材よりも屈折率が低く、透明性、耐熱性、
機械的特性に優れた樹脂が使用される。

具体的には、フッ化ビニリデン系共重合体やフッ化メタ
クリレート系共重合体、シリコン樹脂、メチルペンテン
系樹脂、メチルメタクリレート系樹脂、ナイロン樹脂、
六員環酸無水物を含む樹脂などや、これらの共重合体、
ブレンドなどが例として挙げられる。

被覆材には、電子線照射により架橋１〜、しかも、被覆
時にプラスチック光ファイバ裸線を劣化させないものを
使用する。例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ化
ビニリデン系共重合体などが挙げられる。その中でも、
ビカット軟化点（ＡＳＴＭ　０１５２５荷重１ｋｇ）が
、１００〜１６０°Ｃの範囲内にあるものを使用するの
が好ましい。より好ましくは、１１０〜１６０°Ｃ１さ
らに好ましくは、１２０　”Ｃ〜１６０℃である。なぜ
なら、これらの樹脂は耐熱性に優れ、１００°Ｃ以上の
熱処理、高温部での使用にも長時間耐えられるからであ
る。

具体的には、例えば、中密度ポリエチレン（ビカット軟
化点１００〜１１５℃）、高密度ポリエチレン（ビカッ
ト軟化点１１５〜１３０℃）、ポリプロピレン（ビカッ
ト軟化点１３０〜１５２℃）などが挙げられる。

また、上記の熱可塑性樹脂は、電子線照射に対して架橋
型の樹脂であるので、市販のグレードがそのまま使用で
きるが、照射する電子線量を低くするため、エチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ　（
メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ　（
メタ）アクリレートなどの多官能性化合物を添加しても
かまわない、さらに、長期の耐熱性や耐候性、高温での
寸法安定性を向上させるために、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、カーボンブラック、水酸化マグネシウム、タルク
、ガラス繊維などのフィラーなどを充填させることも可
能である。また、難燃性を付与するため、水酸化マグネ
シウム、赤リン、アンチモン、ブロム系難燃剤、その他
の公知の難燃剤を添加することも可能である。

本発明のプラスチック光ファイバコードの製造方法は、
複合紡糸方式、コーティング法などの公知の方法によっ
てプラスチック光ファイバ裸線を紡糸した後、溶融押出
やコーティング法などにより、その表層に被覆層を形成
させ、そして、電子線照射装置に通すことにより、この
プラスチック光ファイバコードの被覆層や鞘を架橋させ
、この後、特定の条件で熱処理を施すという方法をとる
のが好ましい。

電子線照射量は、少なすぎると架橋度が低過ぎて、耐熱
性が向上しないし、多すぎると電子線や発生する熱によ
ってプラスチック光ファイバ裸線が劣化して、伝送損失
や機械的特性が悪化してしまう、好ましくは、１〜２　
Ｍｒａｄ、より好ましくは３〜５　Ｍｒａｄである。ま
た、加速電圧はｌＯＯ〜５００ｋｖの範囲内にあること
が望ましい。その他、未架橋のプラスチック光ファイバ
コードの送り出し速度は１＝１００ｍ／分とすることが
可能であり、電子線による架橋反応は非常に速い。

本発明で重要なことは、電子線照射後、熱処理を行って
、芯材中に発生した活性物質を消滅させることである。

ここでいう活性物質とは、電子スピン共鳴によって検出
される物質をさし、具体的には、電子線照射によって発
生したラジカルではないかと考えられる。熱処理をしな
いままだと、コードの伝送損失は、光波長６５０ｎａ＋
で数千ｄＢ　／ｂもあり、太陽光の１ｍ透過光も真っ赤
に色づいてしまうので、とても実用にはならない、また
、この状態は１か月装置しておいても直らない。

本発明者らは、種々の検討を行った結果、驚くべきこと
に、電子線照射後、熱処理を行うことにより、この活性
物質を消滅させることができることがわかった。ここで
熱処理とは、プラスチック光ファイバコードに熱を加え
ることである。熱のかけ方は問わない、温度・時間等は
、使用している芯材、鞘材、被覆材の種類によって適宜
法められる。熱処理する時期はいつでもかまわないが、
好ましくは活性物質による影響の少ない電子線照射後１
か月以内、より好ましくは３日以内である。

処理温度は１００℃以上、より好ましくは芯材のガラス
転移点以上が望ましい、処理時間は、例えば、芯材がメ
チルメタクリレート樹脂の場合、温度１００℃で２０時
間以上、温度１１５℃でｌＯ分程度である。

電子線照射後、熱処理を行うことにより、コードの伝送
損失は大幅に低下する。メチルメタクリレート樹脂を芯
材に使用したコードでは、波長６５０ｎｍでの伝送損失
値は３００ｄＢ／ｋｍ以下に、ポリカーボネート樹脂を
芯材に使用した樹脂では、波長７７０ｎ−での伝送損失
値が１０００ｄＢ／ｌａｌ以下に、激減する。

（実施例） 以下、本発明の具体的実施例を説明する。なお、本発明
は、これらの実施例によってなんら限定されるものでは
ない。

（評価方法） ■　伝送損失 カットバック法を用いて測定した。測定器は■オペレッ
クス製　ファイバー損失分光器　ＰＰ−８８９を使用、
波長は、芯材がメチルメタクリレート樹脂のとき６５０
ｒｖ、ポリカーボネート樹脂のとき、７７０ｎ−での伝
送損失を測定した。

■　密度 ＡＳＴＭ　０１５０５に準拠 実施例１ 芯材にポリメチルメタクルレート樹脂を使用し、鞘材に
、フッ化ビニリデン系共重合体を使用して、外径１■φ
のプラスチック光ファイバ裸線を紡糸した。そして、溶
融押出機を用い、高密度ポリエチレン（密度０．９５３
ｇ／ｃｄ　　ビカット軟化点１２２℃）を、裸線の表層
に被覆し、外径２．２ａφのプラスチック光ファイバコ
ードを製造した。このときのコードの伝送損失は、光波
長６５０ｎｍで１４０　ｄＢ／ｉであった。このコード
を電子線照射装置を用いて、加速電圧５００ｋｖ、照射
線量３　Ｍｒａｄで、電子線照射を行い、被覆層を架橋
させた。この時点での伝送損失は、２６００ｄＢ／Ｉａ
ｅであり、このコード１ｍ透過した太陽光は真っ赤に色
づいて見えた。このコードを室温で放置しておいたが、
１か月たっても伝送損失は低下しなかった。

この電子線照射直後のコードを、乾燥１００℃の恒温槽
で２０時間熱処理したのち、伝送損失を測定すると１４
５ｄＢ／−であり、大幅な低損失化が実現できた。

第１図に、電子線照射直後の伝送損失スペクトルと、電
子線照射後、乾燥１００℃で２０時間熱処理を施したコ
ードの伝送損失スペクトルとを示す。

また、電子線照射直後のコードを、乾熱１１５℃恒温槽
で１０分熱処理したのち、伝送損失を測定したところ、
１４８ｄＢ／に１であり、短時間で大幅な低損失化が実
現できた。

その他、本実施例と同じ構成で、電子線を照射していな
いプラスチック光ファイバコードと、上記した電子線照
射と熱処理を施したプラスチック光ファイバコードとを
、乾熱１１５℃の恒温槽に長期量大れておいた。すると
、電子線を照射していない方のコードは、５００時間経
過したところで被覆に亀裂が入ったが、電子線照射と熱
処理を施した方のコードは、２０００時間後でも被覆に
亀裂は入らないし、伝送損失や機械的特性の低下もなく
、優れた耐熱性を示した。

実施例２ 芯材にポリカーボネート樹脂を用い、鞘材に、フッ化ビ
ニリデン系共重合体を使用して、外径ｌ鋪φのプラスチ
ック光ファイバ裸線を紡糸した。

そして、溶融押出機を使用して、高密度ポリエチレン（
密度０．９５２ｇ／ＣＩ＆　　ビカット軟化点１２５°
Ｃ）を裸線の表層に被覆し、未架橋状態のプラスチック
光ファイバコードを得た。このときの伝送損失は、光波
長７７０ｎ−で６７０ｄＢ／−であった、この未架橋状
態のコードを電子線照射装置を用いて、加速電圧３００
ｋｖ、照射線量５　Ｍｒａｄで、電子線照射を行い、被
覆層を架橋させた。この時点での伝送損失は非常に高く
、１ｍでも光は全く通らなかった・ このコードを乾熱１４５’Ｃの恒温槽を使用して、２０
時間熱処理を施した。熱処理後の伝送損失は７５０ｄＢ
／ｋｍに低下した。

この架橋済みのコードを、乾熱１２０　’Ｃの恒温槽に
入れ、３０００時間後の伝送損失を測定したところ、７
８０ｄＢ／ｈであり、また、機械的特性の劣化もなく、
優れた耐熱性を示した。

（発明の効果） 電子線架橋に続いて特定の条件で熱処理を行うことによ
り、本発明のコードの伝送損失は大幅に低下した６例え
ば、メチルメタクリレート系樹脂を芯材に使用したコー
ドでは、波長６５０ｒｖでの伝送損失値が３００ｄＢ／
ｋｍ以下、ポリカーボネートを芯材に使用したコードで
は波長７７０ｎｍでの伝送損失値が１０００ｄＢ／ｈ以
下と、従来の電子線架橋方法では実現できなかった低損
失化が可能となった。

また、本発明のプラスチック光ファイバコードは耐熱性
にも優れ、１００〜１３０°Ｃといった高温下で長期間
使用していても、被覆材が割れたりすることはなかった
。また、メチルメタクリレート系樹脂を芯材に使用した
コードの場合は、乾熱１１５℃で長時間使用していても
、機械的特性や伝送特性の悪化はないし、ポリカーボネ
ートを芯材に使用したコードの場合でも、乾熱１２０　
’Ｃで３０００時間熱処理したあとでも、伝送損失の増
加はわずかであり、機械的特性の劣化もなかった。

このように、本発明のプラスチック光ファイバは低損失
で耐熱性に優れ、自動車のエンジンルームやランプのそ
ばといった苛酷な条件下でも性能の低下がなく、様々な
場所で、あらゆる用途に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子線照射直後の伝送損失スペクトルと、電
子線照射後、乾熱１００°Ｃで２０時間熱処理を施した
コードの伝送損失スペクトルを示したものである。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 芯、鞘、被覆層からなるプラスチック光ファイバコード
   に電子線を照射した後、熱処理を施すことを特徴とする
   、低損失で耐熱性にも優れたプラスチック光ファイバコ
   ードの製造法