JPH0359601A - プラスチック光伝送性繊維の製造方法およびその製造装置 - 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］ この発明はプラスチ−２り光伝送性繊維およびその製造
装置に関する．さらに詳しくは光通信手段として好適に
利用することができる直径変動の少ない、かつ伝送損失
の低いプラスチー，り光伝送性繊維の製造方法およびそ
のように優れた光伝送性ｍ維を製造することのできる簡
単な構成の製造装置に関する。

［従来技術と発明が解決しようとする課題］近年、光伝
送用光ファイバとしては，従来から広く用いられてきた
無機ガラス系光学繊維に比較して曲げ応力に強く、取り
扱いが容易であるとともに安価なプラスチック光伝送性
繊維の開発が進み実用化されている。

このプラスチック光伝送性繊維は、光透過性に優れた重
合体からなる芯材層と，この芯材層よりも小さな屈折率
を有し、かつ透明性に優れた重合体からなる鞘材層とで
構成されるのが一般的であり，この両材料を複合紡糸機
を用いて二層構造の繊維にして押し出して製造される。

このような製造方法において重要なことは、芯材層と鞘
材層との直径変動を如何に低く押えて複合紡糸を達成す
るかである。

このような工夫を凝らした技術として、特開昭８ｌ−１
（５２Ｈ号公報には、芯材層、鞘材層および保護層を基
本構成単位とし、複合紡糸方法により前記基本構成単位
の各層成分を押出した後、冷却することにより賦形され
たプラスチック形光伝送性繊維であって、前記保護層が
前記芯材層を構成するポリマーのガラス転移温度よりも
高いガラス転移温度を有するポリマーで形成され、かつ
前記冷却が、保護層ポリマーのガラス転移温度および芯
材層ポリマーのガラス転移温度を含む温度領域において
は１０−１００００℃／　Ｓ　ｅ　Ｃ（７）冷却速度で
行なわれることを特徴とするプラスチック系光伝送性繊
維が開示されている。その公報においては、好ましい冷
却手段として、空気、窒素ガス。

アルゴンガス、炭酸ガス等の気体吹き付けが開示され、
具体的な冷却手段として０．５ｍ／ｓｅａの空気流が開
示されている。

また、特開昭６３−３０３３０４号公報には、一定の条
件下でプラスチックファイバーを加熱延伸する技術が提
案されている。そして、この公報には、冷却風速０．４
ｍ１ｓｅｃで冷却する紡糸方法が開示されている。

しかしながら、プラスチック光伝送性！ａ雄においては
、複合紡糸機の紡糸口金の出口において気流等で強制冷
却すると繊維の直径および真円度に変動が生じ易く、均
一な優れたｍ＃１の得難いことが知見されている。この
問題は強制冷却を用いないで２通常の大気放冷の方法を
採っても走行する繊維の周辺に気流が生じるので依然と
して解消することができない。

この発明の目的は、前記の問題を解消し、直径の変動の
少ない、かつ真円度に優れたプラスチック光伝送性ａｒ
ｔｓの製造方法とこの方法を実施するための装置を提供
することである。

［前記目的を達成するための手段］ 前記課題を解決するための本発明は、基材層用のプラス
チックとこの芯材層よりも低い屈折率を有する鞘材層用
のプラスチックとな、複合紡糸方法により、実質的に気
流のない冷却された案内筒内に、紡糸口金から共押出し
して冷却することを特徴とするプラスチック光伝送性繊
維の製造方法であり、 また本発明は複合紡糸機の紡糸口金の出口に。

気密に連結された中空の冷却式案内筒を設けてなること
を特徴とする前記プラスチック光伝送繊維の製造ｉｌ！
である。

次に本発明装置と共に本発明方法を詳細に説明する。

一製造装置一 本発明の製造装置は、複合紡糸機の紡糸口金の出口に、
気密に連結された中空の冷却式案内筒を設けてなる。

前記冷却式案内筒は５両端に開口部を有する冷却筒によ
り形成される。この冷却筒は、冷却媒体を流通させるこ
とのできる流路を備え、紡糸口金から押出されたプラス
チック光伝送性繊維を実質的に無風状態で冷却すること
のできる冷却空間を備えた構造であれば特に制限がない
。

ここで、実質的に無風であるとは、前記冷却空間におい
て気体の吹き付けが行なわれないことな意味する。

冷却筒の内部空間を形成する壁面は金属等の、熱伝導性
の良好な材質である限り、冷却式案内筒の材質および形
状に特に制限はない、また、この冷却式案内筒は、光伝
送性繊維を押し出す紡糸口金に断熱材を介して密着して
装着するのが好ましい、なお、冷却式案内筒は、紡糸口
金に直接装着するものに限らず、紡糸ノズルを包囲する
ものであれば紡糸口金取付部に装着してもよい、紡糸口
金と断熱材、断熱材と冷却式案内筒との間に隙間がある
と、そこから空気が出入して繊維を通す空間に気流が生
じて無気流の状態を維持することができなくなることが
あるからである。

第１図および第２図にこの発明の冷却式案内筒の好適な
態様の一例を示す。

第１図に示す冷却式案内筒は、二重円筒（り一ビッヒ冷
却奏）型であり、それぞれ筒状の内壁と外壁とで形成さ
れた流路を備え、前記外壁の下方には冷却媒体入口３が
形成されると共に前記外壁の上方には冷却媒体出口４が
形成されている。この冷却式案内筒の上端間０部は、断
熱材６を介して紡糸口金５に気密かつ断熱の状態で接続
されている。

第２図に示す冷却式案内筒は、パイプ型である。すなわ
ち、第２図に示すように、パイプを隙間なく螺旋状に巻
いてなる構造を有し、パイプを螺旋状に巻くことにより
筒状に形成されるこのコイルの内部空間１が光伝送性繊
維２を通す冷却空間になり、前記コイルの下方には冷却
媒体入口３が設けられ、前記コイルの上方には　冷却媒
体出口４が設けられている。この冷却式案内筒において
も、断熱材６を介して紡糸口金５とパイプによりコイル
状に形成してなる冷却式案内筒とが気密かつ断熱状態を
もって結合されている。

なお、第１図および第２図に示す冷却式案内筒のいずれ
においても、その冷却媒体としては液体または気体のい
ずれであってもよく、経済的および取扱いの容易性の観
点からすると、水もしくは冷却空気などが好ましい。

また、冷却方式としてヒートポンプ方式を使用すること
もできる。

冷却案内筒内の空間の温度は、紡糸樹脂の種類、紡糸速
度等により過室決定する。ここで案内筒を冷却しないと
、温度が上昇して紡糸した繊維の引張張力が低下して糸
揺れが大きくなり、この発明の目的とする優れたプラス
チック光伝送性繊維を得ることができない。

冷却案内筒の長さはプラスチック光伝送性ｍ雑の製造条
件に応じて任意に選ぶことができ特に制限はない０通常
は５〜１５０　ｃｍである。気流のない条件下で冷却し
た後にさらに冷却するときは従来の冷却方法を任意に用
いることができる。すなわち空気または木で強制冷却、
もしくは空冷と水冷を組合わせてもよい。

一製造方法一 本発明の製造方法におけるプラスチック光伝送性繊維は
、光透過性に優れたプラスチックからなる芯材層と、こ
の芯材層よりも小さい屈折率を有し、かつ透明性に優れ
たプラスチックからなる鞘材層とで構成される。

また鞘材層の外表面にさらに保護層を積層してなるプラ
スチック光伝送性繊維であっても良い。

前記芯材層として使用されるプラスチックとしては、そ
の屈折率が鞘材層の屈折率よりも０．０１以上大きく、
かつ透明性に優れたポリマーであれば良い、基材層用の
そのようなプラスチックの具体例として、メタクリル系
ポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン
−メタクリル酸エステル系コポリマー、ポリオレフィン
あるいはこれらのポリマーの水素原子の全部あるいは一
部が重水素原子で置換された重水素化ポリマー等の透明
な非品性熱可塑性樹脂を挙げることができる。さらにま
た、基材層用のプラスチックとして、前記各種のポリマ
ーのブレンド物あるいは前記以外の非品性ポリマーも使
用することができる。

基材層用のプラスチックとして、メタクリル系ポリマー
およびポリカーボネートが好ましく、特にポリカーボネ
ートが好ましい。

メタクリル系ポリマーとしては、たとえばメタクリル酸
メチルのホモポリマーまたはコポリマー（出発モノマー
の７０重量％以上がメタクリル酸メチル、３０　重１４
％以下がメタクリル酸メチルと共重合可能な他のモノマ
ーであることが好ましい、メタクリル酸メチルと共重合
可能なモノマーとしては、たとえばアクリル酸メチル、
アクリル酸エチル等のビニルモノマー等を挙げることが
できる。

メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ｔ−ブチル
、メタクリル酸インボルニル、メタクリル酸アダマンチ
ル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メ
タクリル酸ナフチル等のメタクリル酸エステルとこれら
と共重合可能な七ツマ−との共重合体等が挙げられる。

このうち、メタクリル酸メチルの単独重合体および共重
合体が好ましい。

また好適なポリカーボネートとしては、たとえば 一＋０−Ｒ−０−（１−８ 占 で示されるもの、ここで、前記Ｒが。

ＣＨ３ＣＨ３ ＼　　／ ／　　＼ ＣＨ３ＣＨ３ で示される脂環族ポリカーボネート。

で示される芳香族ポリカーボネート等を挙げることがで
きる。

また、これらと４，４°−ジオキシジフェニルエーテル
、エチレングリコール、Ｐ−キシリレングリコール、１
．８−ヘキサンジオール等のジオキシ化合物との共重合
体も使用することができる。

耐熱性等の観点からすると、熱変形温度（ＡＳＴＭＤ−
８４８、荷重４．８ｋｇ／ｃｍ２　）が１２０℃以上で
ある芳香族ポリカーボネートが好ましい、より具体的に
は。

で表わされる繰り返し単位を有する芳香族ポリカーボネ
ートが特に好ましい。

鞘材層として使用されるポリマーとしては。

Ａ！＋１ 材層成分のポリマーより屈折率の０．０１以上小さい、
かつ透明なポリマーであれば特に制限がない、鞘材層用
のそのようなポリマーの具体的な例としては、ポリメチ
ルメタクリレート、スチレン−メチルメタアクリレート
コポリマー、ポリ４−メチルペンテン−１，エチレン−
酢酸ビニルコポリマー、ポリカーボネート、含フツ素ポ
リメチルメタクリレート、フッ化ビニリデン−ヘキサフ
ルオロプロピレンコポリマー、フッ化ビニリデンーテト
ラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレンコボリ
マー、メチルメタアクリレート−スチレン、ビニルトル
エンまたはα−メチルスチレン／無水マレイン酸三元コ
ポリマーまたは四元コポリマーなどが挙げられる。なか
でも、フッ化ビニリデン−フルオロオレフィン系共重合
ホリマーポリ−４−メチルペンテン−１および次の一般
式で表わされる構造を有するポリカーボネートは。

光の伝送損失の小さい点で特に好ましい。

なかでも、フッ化ポリカーボネート系ポリマーは、耐熱
性、芯材層ポリマーとの相溶性がよく、好ましい。

ただし、前記式中のａ、ｂはポリマー中の繰り返し単位
それぞれのモル量を表わす。

鞘材層として好適な前記式（Ｉ）で表わされるポリカー
ボネートは、前記式（Ｉ）中の二種の繰返し単位のブロ
ック共重合体であっても、またランダム共重合体であっ
ても良い、好ましいのはランダム共重合体である。

また、前記式（Ｉ）において、（ａ／ａ＋ｂ）×１００
の値を２０以上にするのが望ましい、この値が２０未満
であると、光伝送損失が大きくなることがある。なお、
ｂは０であったも良い、また、前記式（Ｉ）で表わされ
るポリカーボネートのガラス転移温度（Ｔｇ）は、通常
、１５７℃以上であり、屈折率は１．５７以下である。

この発明のプラスチック光伝送性繊維は、たとえば前記
鞘材層を構成するプラスチックと前記芯材層を構成する
プラスチックとを溶融状態にし、特殊なダイを用いて紡
糸口金より吐出する複合紡糸方法によって行なう。

本発明の方法において重要なことは、複合紡糸方法によ
り、芯材履用のプラスチックと鞘材層用のプラスチック
とを、紡糸口金から、実質的に気流のない冷却案内筒内
に、共押出しすることである。

ここで、冷却案内筒については、前述のとおりである。

冷却案内筒の長さ、つまり紡糸されたプラスチック光伝
送性繊維が冷却されながら走行する有効長さは、たとえ
ば、芯材履用プラスチックとしてポリカーボネートを使
用すると共に鞘材層用プラスチックとしてポリ４−メチ
ルペンテン−１を採用し、ノズルの径が３ｍｍであり、
ノズル温度が２４０〜２８０℃であるときには、５〜１
００ｃｍ、好ましくは１０〜８０ｃｍであるのが良い。

本発明の冷却案内筒を使用して紡糸されたプラスチック
光伝送性繊維を強制的に冷却すると、前記冷却案内筒内
では温度上昇が有効に防止されるので、プラスチック光
伝送性繊維の引張張力（ノズルから引取りロール間の張
力）の低下がなく。

また、糸揺れがなくて、直径変動の極めて少ないプラス
チック光伝送性繊維が製造される。

前記冷却案内筒内を通過したプラスチック光伝送性繊維
のその後の処理については、任意である。

［実施例］ 次に、この発明の実施例を示し、この発明についてさら
に具体的に説明する。

（実施例１） 芯材履用ポリマーとして市販のポリカーボネート（出光
石油化学■製、屈折率１．５８５　、　Ｔ　ｇ　１４８
℃）を、また鞘材層用ポリマーとしてポリ−４−メチル
ペンテン−１（三井石油化学■製、屈折率１．４８３　
、　Ｔ　ｇ２４０℃）を、複合紡糸機の紡糸口金（ノズ
ル口径；３■φ）から、この紡糸口金に気密に接続され
ると共に冷却水を通して冷却された筒内を実質的に無風
状態に維持した冷却案内筒内に、共押出しし、２０ｍ／
分の速度で引き取り、芯材層の直径９８０←ｍ、鞘材層
の厚さ１０ＪＬｍのプラスチック光伝送性繊維を得た。

ここで、冷却式案内筒は内径７５■、長さ４５０■の二
重円筒方式（第１図に示す方式）のものを用いた。

得られたプラスチック光伝送性繊維について。

８８０■ｍにおける光伝送損失を、またレーザー外径測
定器で直径変動（％）をそれぞれ測定した。

結果を第１表に示す。

（実施例２） 鞘材層用ポリマーとして、フッ素化ポリカーボネート（
屈折率１．５０．　Ｔｇ１８０．７０℃）を用いた以外
は実施例１と同様にしてプラスチック光伝送性ｍ＃Ｉを
得た。

この場合の直径変動は、±１．１％、伝送損失は、　５
８０　ｄＢ／ｋｍであった。

（比較例１） 実施例１において、冷却式案内筒に冷却水を流さずに紡
糸を試みたが、糸揺れが大きくて紡糸不可能であった。

（比較例２） 実施例１において、冷却式案内筒を用いないで、自然冷
却状態下で紡糸した。

結果を第１表に示す。

（比較例３） 案内筒を用いなかったこと以外は、実施例２と同様にし
てプラスチック光伝送性繊維を得た。

この場合の直径変動は、±４．８％、伝送損失は、　７
８０　ｄＢ／ｋｍであった。

第１表に明らかなように、冷却式案内筒に冷却水を通し
て冷却する場合（実施例）は、冷却式案内筒のない場合
（比較例２）に比べて、得られる光伝送性繊維の直径変
動および光の伝送損失が極めて少いことが示される。

第１表 ［発明の効果］ 本発明の方法によると、冷却式案内筒を設けた複合紡糸
機を用いてプラスチック光伝送性繊維を製造するので、
直径および真円度の変動が、冷却式案内筒を使用しない
従来法に比べて少なく、伝送損失の小さい優れた繊維を
得ることができる。

また、本発明の装置は、その構造が簡単であり、しかも
前記の優れたプラスチック光伝送性繊維を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の冷却式案内筒の一例である二重円筒
型の断面図、第２図は同じくパイプ方式の断面図である
。 ！・・・案内筒の冷却空間、２・・・プラスチック光伝
送性繊維、３・・・冷却媒体入口、４・・・冷却媒体出
口、５・・・紡糸口金、６◆・・断熱材。 第１ 図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材層用のプラスチックとこの芯材層よりも低い
   屈折率を有する鞘材層用のプラスチックとを、複合紡糸
   方法により、実質的に気流のない冷却された案内筒内に
   、紡糸口金から共押出しして冷却することを特徴とする
   プラスチック光伝送性繊維の製造方法。
2. （２）複合紡糸機の紡糸口金の出口に、気密に連結され
   た中空の冷却式案内筒を設けてなることを特徴とする前
   記請求項１に記載のプラスチック光伝送性繊維の製造方
   法に用いる製造装置。