JPH02228610A - プラスチツク光フアイバ - 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、プラスチック光ファイバに係り、特に耐熱性
に優れたプラスチック光ファイバ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、線材化の容易さから溶融防
止できるように、ポリメチルメタクリレートに代表され
る線形ポリマーをコア材用樹脂として用いるものが大部
分を占めている。しかし、これらのプラスチック光ファ
イバは、１００℃以上の高温化では変形してしまい、耐
熱性が不足しているため、自動車のエンジン等の発熱体
の近くに設置することができなかった。これを改善する
目的で、特開昭５７−４５５０２号公報あるいは特開昭
６２−２５７０６号公報に記載のように、チューブ状の
クラッド材内に架橋性モノマーを充填し１．加熱重合さ
せたコア部が架橋性樹脂からなるプラスチック光ファイ
バが提案されている。

また、クラッド材の改善により耐熱性を向」ニさせる目
的で、特開昭６３−１２７２０５号に記載のように。

クラッド材にα−クロロアクリレートを含む樹脂を用い
たプラスチック光ファイバが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の中でコア材に架橋性樹脂を用いたプラス
チック光ファイバは、短期的な耐熱性の向上に対しては
有効であるが、自動車等のエンジンルーム内での使用に
要求されている１２５〜１３５℃の高温化において１０
００時間以上の長時間使用した場合、樹脂の着色が著し
く、光を伝送するのが困難な状態にまで劣化してしまう
という問題があった。

また、クラッド材にα−クロロアクリレートを含む樹脂
を用いたプラスチック光ファイバは、１２０’ｃ以下で
は１０００時間以上の使用に耐えられるが、基本的にこ
の樹脂は線形ポリマーであるため、１３５℃以上の高温
下においては解重合が起こり、光ファイバに変形が生じ
てしまい、使用できないという問題があった。

本発明の目的は、コア、クラッドともに耐熱性のバラン
スのとれた１５０℃の高温化において１０００時間以上
使用した場合でも、着色の少ない耐熱性に優れた樹脂か
ら構成されるプラスチック光ファイバを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、Ｒは炭素数１〜１０の有機基を示し、Ｘは
Ｆ、Ｃｇ、Ｂｒであるとき、コアが、ＣＨｚ　＝Ｃ−Ｘ ｏｏ−Ｒ で表される七ツマ−から本質的に構成される架橋性樹脂
を用いることにより達成される。

ここで、この成分の含有率が５５重量％以下では耐熱性
の保持が不十分となる。

本発明においては、コア材用樹脂は、架橋性樹脂である
ことが耐熱性向上のために必須であり。

コア材主剤に一官能性モツマーを用いた場合には、副成
分として多官能性上ツマ−を共重合させて架橋化させる
必要がある。主剤に多官能性モノマーを用いた場合には
、−成分のみで用いても他の七ツマ−と共重合させて用
いてもどちらでもさしつかえない。

さらに、耐熱性を向上させるために、重合時に七ツマー
中に酸化防止剤等の安定剤を添加することも可能である
。

また、クラッド材の耐熱性もプラスチック光ファイバの
耐熱性に大きな影響を及ぼす０本発明においては、クラ
ッド材には、耐熱性に優れ、屈折率の低いフッ素樹脂を
用いることにより、バランスのとれたプラスチック光フ
ァイバを得ることが可能となる。

〔作用〕 本発明において、 で表されるモノマーのＲとしては、メチル基、エチル基
、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基。

ｔａｒｔ−ブチル基、シクロヘキシル基、アリル基、グ
リシジル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、フ
ェニル基、ベンジル基あるいは炭素数２〜５の含フツ素
アルコール残基または含塩素アルコール残基または含臭
素アルコール残基等が挙げられる。さらに、Ｒの例とし
て、 ＋ＣＨｚ→ＴＯＣＣＲ’＝ＣＨｚ　　　　　　−（２）
置 ここに、ｎ　；１〜６の整数 Ｒ’；Ｈ，ＣＨａあるいはＦ、Ｃｌ、Ｂｒあるいは、 ＋ｃ　Ｈｚｏ−＋＋Ｉ−ＣＣＲ”＝　ＣＨｚ　　　　　
・＝　（３）■ ここに、ｎ　；１〜６の整数 Ｒ”：Ｈ，ＣＨ３あるいはＦ、Ｃｌ、Ｂｒで表わされる
（１）式のモノマーが二官能性モノマーとなる基あるい
はトリメチロールプロパントリ（α−フルオロアクリレ
ート）、トリメチロールプロパントリ（α−クロロアク
リレート）、トリメチロールプロパントリ（α−ブロモ
アクリレート）等の二官能性モノマーが挙げられる。

コア材の重合に使用する重合開始剤は、３，５゜５−ト
リメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパー
オキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス
（ｔ−ブチルパーオキシ）３゜３．５−トリメチルシク
ロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリ
メチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエ
ート、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオ
キサイド等の過酸化物系のラジカル開始剤が使用できる
。

耐熱性向上のため用いる酸化防止剤としては、特に制限
されるものではなく、公知のものを用いるようにした。

酸化防止剤の例としては、ヒンダードフェノール系、ホ
スファナイト系、チオエーテル系化合物等が適している
。

重合開始剤と酸化防止剤の量は、得られる光ファイバの
耐熱性及び光伝導性に寄与し、成形温度、七ツマー組成
のバランスから決定される。成形温度が５０〜１５０℃
で、重合開始剤は全七ツマー量の０．０１〜５重量％、
酸化防止剤は０〜５重量％で使用するのが好ましい、こ
れ以上及びこれ以下の場合、得られる光ファイバの耐熱
性及び光伝送性は悪化する。

本発明におけるプラスチック光ファイバのクラッド材と
しては、耐熱特性の点から考え、含フツ素オレフィン系
樹脂であることが好ましい、特に好適な樹脂としては、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）　、四フッ化
エチレンー六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四
フッ化エチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレンーエチレン共重
合体（ＥＴＦＥ）　、ポリ三フッ化塩化エチレン（ＰＣ
ＴＦＥ）、ボリア”／化ビニリゾ：、／　（ＰＶｄＦ）
等が挙げられる。

本発明のプラスチック光ファイバの製造法は、従来公知
の方法で製造することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図〜第４図を用いて詳細に説
明する。

第１図は本発明のプラスチック光ファイバの一実施例を
示す構造図、第２図は本発明のプラスチック光ファイバ
のチューブ充填法による製造装置説明図、第３図は本発
明のプラスチック光ファイバのコア材の製造装置説明図
、第４図は本発明のプラスチック光ファイバを使用した
回転計用光センサを示す説明図で、（ａ）は概観図、（
ｂ）は側面図である。

本発明のプラスチック光ブアイバは、第１図に示すよう
に、含フツ素オレフィン系樹脂製クラッド１及び架橋性
含ハロゲン化アクリレート系樹脂製コア２から構成され
ている。第１図に示す実施例において、光ファイバの諸
特性は以下の方法で測定した。

く伝送損失〉 光伝送性能の評価は、４５０〜８５０ｎｍの波長領域で
長さＬｉ（ｍ）の光ファイバの伝送光量Ｐｒ（ｎＷ）を
測定後、長さＬｚ（ｍ）まで切断し、この長さし２．の
光ファイバの伝送光量Ｐｚ（ｎＷ）を測定し、その差よ
り計算して伝送損失を求めるカットバック法を用いた。

伝送損失α（ｄＢ／ｍ）は、次式で求められる。

この式から、α値が小さいほど光伝送性は優れているこ
とがわかる。

く耐熱性〉 耐熱性の評価は、実際の使用状態に近い方法として、１
５０’Ｃの空気恒温槽を用いて行った。この中で長さ２
ｍの光ファイバの評価サンプルを加熱し、１０００時間
後に取り出して伝送損失を測定した。アクリレート系プ
ラスチック光ファイバは波長６６０ｎｍのＬＥＤを光源
として用いることが多いため、耐熱性の評価は、波長６
６０ｎｍにおける光量保持率で比較した。光量保持率Ｋ
（％）は、波長６６０ｎｍにおける加熱前の伝送損失を
αｏ　（ｄ　Ｂ／ｍ）　、加熱後の伝送損失をα１（ｄ
Ｂ／ｍ）とすれば、次式で求められる。

実施例１（チューブ充填法） メチル−α−ブロモアクリレート７５ｇ、メチルメタク
リレート５ｇ、エチレンゲルコールジメタクリレート２
０ｇからなる場合モノマーに重合開始剤としてベンゾイ
ルパーオキサイド０．５ｇを加えてコア材用試料とし、
第２図の七ツマータンク５に注入した０次に、四フッ化
エチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体（ＰＦＡ）製の外径１．５ｍａ、内径１．Ｏｎｍの樹
脂チューブ３をモノマータンク５に接続後、樹脂チュー
ブ３内にモノマータンク５からコア材用試料を注入し充
填した。樹脂チューブ３の他端を封じた後、ガイドロー
ル６を通り、巻取りロール７で巻取ることにより、樹脂
チューブ３をｉｏａｍ／分の速度で順次オイルバス４中
で加熱部を移、動させながら９０℃で重合し、長さ２０
ｍのプラスチック光ファイバ８を得た。この得られたプ
ラスチック光ファイバを１５０℃で１０００時間加熱す
る耐熱試験を行った。波長６６Ｑｎｍにおける初期伝送
損失は１．１ｄＢ／ｍ、加熱後の伝送損失は１　、５　
ｄＢ／ｍであった。この光ファイバの光量保持率は９１
％であり、耐熱性が極めて優れていた。

比較例１ メチルメタクリレート８０ｇ、エチレングリコールジメ
タクリレート２０ｇからなる混合上ツマ−を用い、実施
例１と同様にしてプラスチック光フ、アイバを得て、実
施例１と同様の耐熱試験を行ったところ、波長６６０ｎ
ｍにおける初期伝送損失は０．９ｄＢ／ｍ、加熱後の伝
送損失は８．７ｄ　Ｂ　／　ｍであった。この光ファイ
バの光量保持率は１６％であり、はとんど光を伝送でき
ない状態まで劣化していた。

実施例２（熱収縮チューブ法） メチル−α−クロロアクリレート７５ｇ、メチルメタク
リレート５ｇ、エチレングリコールジアクリレート２０
ｇからなる混合モノマーに重合開始剤としてベンゾイル
パーオキサイド０．５　ｇ　　を加えてコア材用試料と
し、第３＠のモノマータンク１０に注入し、このコア材
用試料９は、内部をテフロンコーティングした内径１．
５＋＋ｎ、長さ１ｍのステンレス管１１内に送入し、ゲ
ル作製用ヒータ１２により５５℃で管内重合しながら１
〜５ｋｇｆ／−程度の窒素加圧によって１国／分の速度
で押出し、転化率約３０％のゲル状コア形状物１４とし
た。このゲル状コア形状物１４は、管外で硬化用ヒータ
１３により９０℃で重合し、直径的１．５■のコア材用
樹脂１５とした。コア材用樹脂１５は１巻取りロール１
６で巻取られる。また、温度を制御するために、製造装
置は断熱材１７で覆われている。これにポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）製の収縮曲内径２．０ｍｍの
熱収縮チューブをかぶせ、ホットエアーガンにて１５０
℃で順次加熱、被覆し、長さ８ｍのプラスチック光ファ
イバを得た。この光ファイバを実施例１と同様の耐熱試
験を行ったところ、波長６６０ｎｍにおける初期伝送損
失は１．１　ｄ　Ｂ／ｍ、加熱後の伝送損失は１　、７
　ｄ　Ｂ　／　ｍであった。

また、光量保持率は８７％と良好であった。

比較例２ メチルメタクリレート８０ｇ、エチレングリコールジア
クリレート２０ｇからなる混合上ツマ−を用い、実施例
２と同様にしてプラスチック光ファイバを得た。実施例
１と同様の耐熱試験を行ったところ、波長６６０ｎｍに
おける初期伝送損失は１．０ｄＢ／ｍ、加熱後の伝送損
失は９．２　ｄ　８７ｍであった。光量保持率は１５％
であり、光を伝送できなかった。

実施例３（酸化防止剤添加） 実施例１において、重合前の混合モノマーを酸化防止剤
としてトリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロ
キシベンジル）−イソシアネートを全モノマー量１００
ｇに対し０．３ｇ　を添加し、以下同様にしてプラスチ
ック光ファイバを得た。

耐熱試験を行ったところ、波長６６０ｎｍにおける初期
伝送損失は１．３ｄＢ／ｍ、加熱後の伝送損失は１．４
ｄＢ／ｍであった。従って、光量保持率は９８％と極め
て優れたものが得られた。

実施例４〜１８ 実施例１と同様にチューブ状クラッド材中にコア用モノ
マーを充填して成形する方法にて、実施例４〜１８まで
のモノマー組成、クラッド材についてプラスチック光フ
ァイバを作製した。伝送損失と耐熱性評価の測定結果を
第１表〜第３表に示す、なお、ここで耐熱性は１５０℃
で１０００時間加熱した後の波長６６０ｎｍでの光量保
持率で、伝送損失は波長６６０ｎｍでの初期の測定値を
示した。

実施例１９〜２３ 実施例２と同様にクラッド被覆に熱収縮チューブを用い
る方法にて、実施例１９〜２３までのモノマー組成、ク
ラッド材についてプラスチック光ファイバを作製した。

伝送損失と耐熱性評価の測定結果を第４表に示す。

なお、ここで耐熱性は１５０℃で１０００時間加熱した
後の波長６６０ｎｍでの光量保持率で、伝送損失は波長
６６０ｎｍでの初期の測定値を示した。

比較例３ メチル−α−クロロアクリレートモノマー１００ｇ中に
ベンゾイルパーオキサイド０．５ｇを加え、以下実施例
１と同様にしてコアポリマーが架橋樹脂でないプラスチ
ック光ファイバを得て実施例１と同様の耐熱試験を行っ
たところ、１５０℃で１００時間加熱後では、すでにコ
アポリマーが蒸発しており、ＰＦＡチューブのみが残さ
れた状態であった。

第４図に本発明のプラスチック光ファイバを回転計用光
センサ部品として用いた例を示す。回転を測定または制
御しようとする装置のシャフト１８に円板１９を固定し
、円板１９の周辺にスリット２０を設けておく、ＬＥＤ
２１と光ファイバ２２からなる光学部品と、フォトダイ
オード２３と光ファイバ２２からなる光学部品をそれぞ
れ治具２４に先端を固定し、ＬＥＤ２１より出射した光
がシャフト１８の回転により円板１９に設けられたスリ
ット２０を通してフォトダイオード２３に入射される。

フォトダイオード２３に入射される光のパルスからカウ
ンタ２５により回転数が測定でき、表示部２６に表示さ
れる。その結果１回転数のコントロールが可能となる。

上記回転数の測定及び制御については、円板１９にスリ
ット２０の代わりに反射部を設け、反射光をフォトダイ
オード２３に入射する反射タイプにも同様に応用できる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、１５０℃の空気
中で１０００時間以上光量保持率９０％以上を保つこと
ができ、極めて優れた耐熱性を有するプラスチック光フ
ァイバが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック光ファイバの一実施例を
示す構造図、第２図は本発明のプラスチック光ファイバ
のチューブ充填法による製造装置説明図、第３図は本発
明のプラスチック光ファイバのコア材の製造装置説明図
、第４図は本発明のプラスチック光ファイバを使用した
回転計用センサを示す概観図と側面図である。 １・・・含フツ素オレフィン系樹脂製クラッド、２・・
・架橋性含ハロゲン化アクリレート系樹脂製コア、３・
・・樹脂チューブ、４・・・オイルバス、Ｓ・・・干ツ
マータンク、８・・・プラスチック光ファイバ、９・・
・コア材試料、１０・・・モノマータンク、１１・・・
ステンレス管、１２・・・ゲル作製用ヒータ、１３・・
・硬化用ヒータ、１４・・・ゲル状コア形状物、１５・
・・コア材用樹脂、１６・・・巻取りロール。 ■ 伝り偽吸フ７ 塔４図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コア及びクラッドから構成されるプラスチック光フ
   ァイバにおいて、Ｒは炭素数１〜１０の有機基を示し、
   ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒであるとき、コアが、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるモノマーから本質的に構成される架橋性樹脂
   であることを特徴とするプラスチック光ファイバ。 ２、前記コアに酸化防止剤を０．０１〜５重量％含有さ
   せてあ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。 ３、クラッド材としてフッ素樹脂を用いることを特徴と
   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。 ４、コア及びクラッドから構成されるプラスチック光フ
   ァイバにおいて、Ｒが炭素数１〜１０の有機基を示し、
   ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒであるとき、コアが、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるモノマーから本質的に構成される架橋性樹脂
   からなり、クラッド層を形成するフッ素樹脂からなる中
   空系状のクラッド材中に前記コア材用重合性モノマーを
   充填し、重合条件下一方の端から順次移動重合せしめて
   コア部を形成し、コア−クラッド一体化構成としたこと
   を特徴とするプラスチック光ファイバ。 ５、コア及びクラッドから構成されるプラスチック光フ
   ァイバにおいて、Ｒが炭素数１〜１０の有機基を示し、
   ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒであるとき、コアが、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるモノマーから本質的に構成される架橋性樹脂
   からなり、前記コア材用重合性モノマーを管内に送入し
   、徐々に管内重合させながら加圧により押出してゲル状
   コア形成物を形成せしめ、管外で重合を完結させてコア
   部を形成後クラッド樹脂を被覆した構成としてあること
   を特徴とするプラスチック光ファイバ。 ６、光センサ構成部品として用いる特許請求の範囲第１
   項または第４項または第５項記載のプラスチック光ファ
   イバ。