JPH0416906A - プラスチック光ファイバーの製造方法 - Google Patents

プラスチック光ファイバーの製造方法

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JPH0416906A
JPH0416906A JP2121508A JP12150890A JPH0416906A JP H0416906 A JPH0416906 A JP H0416906A JP 2121508 A JP2121508 A JP 2121508A JP 12150890 A JP12150890 A JP 12150890A JP H0416906 A JPH0416906 A JP H0416906A
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polycarbonate
optical fiber
resin
plastic optical
sheath
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Naoya Ueno
直哉 上野
Toshimi Arashi
嵐 俊美
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

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】 [産業上の利用分野コ この発明は、プラスチック光ファイバーの製造方法に関
する。
さらに詳しく言うと、この発明は、家電分野や自動車分
野など、たとえば、自動車のエンジンルーム内に配設す
るプラスチック光ファイバーとして好適な、光伝送損失
の小さな、しかも耐熱性に優れたプラスチック光ファイ
バーを製造する方法に関する。
[従来技術および発明か解決しようとする課題]近年、
光伝送用光ファイバーとしては2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
、接続か容易で取り扱いか容易であるとともに安価なプ
ラスチック光ファイバーの開発が進み実用化されている
このブラスチッ、り光ファイバーは、光透過性に優れた
重合体からなる芯材と、この芯材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
成されるのか一般的であり、従来、芯材かポリメチルメ
タクリレートのものか開発されてきたか、耐熱性に劣る
ため自動車のエンジン周り等に用いることかてきなかっ
た。
一方、ポリカーボネート樹脂を芯材に用いることにより
耐熱性の向上を図ったプラスチック光ファイバーか提案
されている(特開昭61−6604号公報、特開昭61
−262706号公報参照)。
しかしなから、たとえば、特開昭61−6604号公報
によると、極限粘度[η〕か0.5であるポリカーボネ
ート樹脂を芯材に用いて、機械的特性、特に引張強度に
優れるプラスチック光ファイバーか得られているものの
、そのプラスチック光ファイバーは、770nsの光波
長の光伝送損失か990 dB/ kmてあり、充分に
小さな値とは言えないという問題点かある。
一方、たとえば、特開昭61−262706号公報によ
ると、 770n票の光波長の光伝送損失が660dB
/kmと小さいプラスチック光ファイバーか得られては
いる。また、芯材用の成分として、その結晶融点を超え
た温度に加熱されていないポリカーボネートを選択して
使用し、これを溶融紡糸することを特徴とするプラスチ
ック光ファイバーの製造方法か開示されている。
しかしなから、この製造方法においてはポリカーボネー
トの粒度分布の記載はなく、また、このプラスチック光
ファイバーは光伝送特性の面においていまた充分てはな
いという問題点かある。
この発明は前記事情に基づいてなされたものである。
本発明の目的は、光伝送損失か低減し、しかも耐熱性に
優れたプラスチック光ファイバーの製造方法を提供する
ことである。
[課題を解決するための手段] 前記課題を解決するための本発明は、結晶融点を超える
温度履歴を受けず、しかもその粒径か32メツシュ以上
である粒子か90重量%以上である粉末状のポリカーボ
ネート系樹脂を芯材原料とし、この芯材よりも低い屈折
率の透明樹脂を鞘材原料として、これらをそれぞれ芯材
と鞘材とに成形することを特徴とするプラスチック光フ
ァイバーの製造方法である。
この発明の製造方法により得られるプラスチック光ファ
イバーの構造は、たとえば第1図に示すように、芯材2
とその外層である鞘材層3とを有する構成てあり、さら
に、たとえば第2図に示すように、必要に応して鞘材層
3の外層として保護層4を有する構成てあってもよい。
以下、芯材、鞘材層について詳述し、さらに、製造方法
について詳述する。
前記芯材は、ポリカーボネート系樹脂からなるか、この
ポリカーボネート系樹脂としては、公知のものなど各種
のものの中から一種、あるいは必要に応して二種以上を
選択して使用することかてきる。
前記ポリカーボネート系樹脂の具体例としては、各種の
ものがあるか、好ましくはその繰り返し単位か次の一般
式 %式% て表される脂環族ポリカーボネートや、て表され、前記
一般式中のRか である香族ポリカーボネート等を挙げることかできる。
さらにまた、これらと4.4°−ジヒドロキシジフェニ
ルエーテル、エチレングリコール、p−フェニレングリ
コール、1.6−ヘキサンジオール等のジヒドロキシ化
合物との共重合体も使用することができる。前記ポリカ
ーボネート樹脂は、一部て分岐する構造を有していても
良い。
本発明におけるポリカーボネート系樹脂の製造法につい
ても特に制限があるわけではなく、たとえば、二価フェ
ノール類とホスゲンとの反応によるホスゲン法を採用す
ることかてきる。
前記二価フェノール類としては、ハイドロキノン、4,
4′−ジヒドロキシビフェニル、ビス(ヒドロキシフェ
ニル)アルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロア
ルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(
ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(ヒドロキシフ
ェニル)スルホン、および、これらの低級アルキル、へ
ロゲン等の置換体を挙げることかで−きる。
これらの二価フェノール類の中でも、たとえば、2.2
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フロパン[以下、ビ
スフェノールAと言うことかある。]、l、1−ビス(
4−ヒドロキシフェニル)エタン、2.2−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)−へキサフルオロプロパンなどが
好ましい。
また、これらの二価フェノール類は、単独、あるいは混
合したものであってもよい。
前記芯材に使用するポリカーボネート系樹脂は、前記の
中でも適当な分子量範囲にあるものか好ましく、一般的
にはたとえば、粘度平均分子量か20,000〜28,
000の範囲内にあるものか好ましく、特に、20 、
500〜27,000の範囲内にあるものが好ましい。
なお、前記粘度平均分子量は、20℃の塩化メチレン溶
液の比粘度ηspを測定し1式 %式%) C:ポリカーボネート系樹脂濃度(g/JNおよび [η]  = 1.23X 10−’MvO”により求
めるととができる。
前記芯材に使用するポリカーボネート系樹脂として、粘
度平均分子量か、たとえば20,000〜28.000
の範囲内というように適当な範囲にあるものを使用する
ことにより2プラスチツク光フアイバーの充分な強度お
よび良好な成形性を容易に確保することかでき、また、
プラスチック光ファイバーの透明性、屈折率、光伝送損
失などの光学的性質の向上も容易に確保することかでき
る。
ポリカーボネート系樹脂の粘度平均分子量の調整は、ポ
リカーボネート系樹脂の製造の際の前記重合反応におい
て、たとえばp −tert−ブチルフェノールなどの
末端停止剤の添加量を調整することによつて容易に行う
ことかできる。
また、芯材に使用する前記・ポリカーボネート系樹脂は
、その分子量分布特性に係わる重量平均分子量(M w
 )と数平均分子ti (M n )の比[M w /
 M n  (GPC法)]が、通常2.0〜2.6の
範囲内にあるものが好ましく、特に、2.0〜2.4の
範囲内にあるものが好ましい。また、前記ポリカーボネ
ート系樹脂は、製造時に得られたポリマーをたとえばア
セトンなどの溶媒て処理し、低分子量成分[M w ;
 3,000以下]を除去しであるのか好ましい。
さらに、前記ポリカーボネート系樹脂は、十分に脱塩処
理されているのか好ましく、たとえばそのへロゲン化炭
化水素の含有量か15p p m以下であるものか好ま
しい。
本発明における芯材を構成するポリカーボネート系樹脂
は、その異物強度かl x 105)105)h以下で
あるのか好ましく、特に、5×10’ JLm2/g以
下であるのか好ましい。
ここて、異物強度とは、有機溶媒(塩化メチレン)溶液
中における粒径0.5〜25gmの異物の断面積と個数
の積算値てあり て表される。
一例を示せば、次のとおりである。
d、二粒径区分値(延m) n3 :粒径d、や、〜d、の異物濃度(個/g)設定
粒径区分値 d r =0.5  (jlrn)  d6 = 5.
0 (gm)da =0.6  (gm)  dt =
IO,O(gm)d x =0.7  (jam)  
da =20.0 (gm)d4=1.1  (fiL
m)  d9=25.0(gm)d5 =2.0  (
uLm) 前記芯材の平均分子量の特定と異物強度か1×1(15
gm2/g以下であることにより、プラスチック光ファ
イバーの充分な強度および良好な成形性を容易に確保す
ることができ、また、プラスチック光ファイバーの光伝
送損失を一層小さくすることができる。
さらに、前記ポリカーボネート系樹脂から芯材を形成す
ることによって、その屈折率を、光ファイバーの芯材と
して十分に高いレベルにすることかてきる。この屈折率
は、使用するポリカーボネート系樹脂の種類等によって
異なるか、ビスフェノールA系ポリカーボネートの場合
、通常1.586前後の値となる。
一方、耐熱性と言う観点からすると、熱変形温度か12
0℃以上であるポリカーボネート系樹脂を使用すること
か好ましい。ここて、熱変形温度とは、ASTM  D
−648に準拠し、荷重4.6kg/cm2における測
定値を言う。
ここて、本発明において重要な点は、芯材を構成する原
料のポリカーボネート系樹脂が、結晶融点を超える温度
履歴を受けていない粒子であることである。
上述したように、本発明において使用するポリカーボネ
ート系樹脂としては、ビスフェノールAから誘導された
樹脂を使用するのが有利てあつさらに説明すると、従来
公知の重合法であるビスフェノールAとホスゲンとから
溶剤存在下で5[1”C以下の温度て界面重縮合を行う
ことによって製造されたポリカーボネートを用いるのが
最も望ましい。
この方法て重合されたポリマーは反応終了時、塩化メチ
レン等の有機溶剤の溶液として存在し、このポリマー溶
液から未反応物、副生成物か洗浄にて除かれた後、スプ
レートライ誌、脱揮押出法、沈殿法等の種種の方法にて
溶剤か分離され、ポリマーか回収される。通常、成型材
料等に用いられるポリカーボネートは前記回収ポリマー
に抗酸化安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤に加え、溶融
押出にてベレウト状に成型される。ベレットに成型する
時は、ポリカーボネートをその結晶融点(示差熱天秤法
)245°C以上の温度に加熱して溶融させることか不
可欠てあり、ポリカーボネートは、通常、 280〜3
20°Cの高温の熱履歴を受けるのてポリマーの熱分解
か発生することは避けられない現状にある。従ってこの
ような熱分解生成物を含むポリカーボネートの成型ベレ
ットを使用し、溶融紡糸にて光ファイバーを得ても光伝
送性の優れたものは得られない。−旦、ベレットに成型
されたポリカーボネートを使用した場合には、特に 5
0口および660nsの可視光の光伝送性か低下する。
本発明において、可視光領域の光伝送特性か優れた光フ
ァイバーを得るためには芯となるポリカーボネートの熱
履歴を必要最小限の回数と温度にとどめることか大切て
あり、そのため重合工程から回収されたポリマーをベレ
ットに成型することなしに、直接溶融紡糸するのか有利
である。
この時1回収された粉末状のポリカーボネートを、前記
芯材に用いる場合における重要な点は、粉末状ポリカー
ボネートにおいて、その粒度分布として32メツシュ以
上である粒子か90重量%以上含まれている粉末を用い
ることである。
粒度分布として32メツシュ以上の粒子か90重量%未
猫の場合、押出変動か大きく、直径変動か大きくなる、
また、スクリューのスラスト軸とシリンターとの間に微
粒子か入り込み、異物量か増加することにより光伝送損
失か大きくなる。
ここて粉末状ポリカーボネートの粒径の上限は押出機に
噛み込む大きさであれば良く、光ファイバーの性質に影
響しない。
粒度分布として32メツシュ以上である粉末は。
前記粉末状ポリカーボネート中に微粉の含有量か多い場
合には、これをクリーンルーム内で32メツシユのふる
いを用いて分級することにより得ることができる。
鞘」L層 前記鞘材層は、前記芯材よりも小さな屈折率、具体的に
は芯材の屈折率よりも0.01以上、好ましくは0.0
2以上小さな屈折率を有する樹脂[以下、樹脂(A)と
言うことがある。]からなる。
前記樹脂(^)の屈折率を、前記芯材の屈折率よりも小
さくすることによりプラスチック光ファイバーとしての
、鞘材層として樹脂(A)を使用することができ、しか
も、光伝送損失の小さい光ファイバーにすることができ
る。
鞘材層を構成する樹脂(A)の種類としては特に制限が
ないのであるが、具体例としては、ポリメチルメタクリ
レート、ポリ−4−メチルペンテン−1,ボリアリレー
ト、脂環族ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネート
、シリコーン樹脂。
シリコーンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹
脂、含フツ素ポリメチルメタクリレート、フッ化ビニリ
デン系ポリマー、フッ化ビニリデン−へキサフルオロプ
ロピレン共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、メチルメタクリ
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または四元共重合体などが
挙げられる。
これらの重合体は、層間剥離強度を向上させるために、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等の不飽和カル
ボン酸類、ジグリシジルアクリレートまたはメタクリレ
ート、β−メチルグリシジルアクリレートまたはメタク
リレートなどの不飽和グリシジルモノマー、アクリルア
ミド、メタクリルアミド、およびその誘導体、ヒドロキ
シアルキルアクリレート、またはメタクリレート等の親
木性上ツマ−を共重合しても良い。
汎用性の高いものとしては、ポリメチルメタクリレート
等のメタクリル系共重合体、メタクリル酸とフッ素化ア
ルコール類等とからなるエステル類を重合させた重合体
等を挙げることかできる。
前記エステル類の具体例としては、メタクリル酸2,2
.2−)−リフルオロエチル、メタクリル酸2,2,3
.3−テトラフルオロプロピル、メタクリル酸2,2,
3,3.3−ペンタフルオロプロピル等を挙げることが
できる。
これらの含フツ素メタクリル酸エステルの一種または二
種以上を使用して、これと共重合可能なビニル単量体お
よび親木性単独重合体を形成しえるビニル単量体からな
る共重合体を使用することもできる。
これらの樹脂の中から、前記芯材の屈折率よりも小さい
樹脂を樹脂(A)として採用することかできる。
i五1 この発明のプラスチック光ファイバーは、さらに、必要
に応して鞘材層の外層としての保護層を有していてもよ
い。
前記保護層は、前記芯材および前記鞘材層の熱変形温度
と同等以上の耐熱性を有す、る樹脂[以下、樹脂(B)
と言うことかある。]からなるのか好ましい。
前記樹脂(B)の熱変形温度か、前記鞘材層の熱変形温
度よりも高いことにより、プラスチック光ファイバーの
耐熱性を向上させることかてきる。
前記樹脂(B)としては、たとえば、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリフッ化
ビニルデン、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリテト
ラメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタ、レ
ート、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリブテ
ン、ABS樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリカー
ボネート、架橋ポリオレフィン等の所謂エンジニアリン
グプラスチック等を挙げることかてきる。また、芯材と
して使用したポリカーボネート樹脂を使用することもて
きる。
また、プラスチック光ファイバーの耐久性を向上させる
ために、前記樹脂(B)に、カーボンブラック、タルク
、シリカ、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリアミド繊維
などの充填剤を含有させることもてきる。
一製造方法 本発明のプラスチック光ファイバーは、上述したように
芯材がポリカーボネート系樹脂、鞘材が芯材よりも低い
屈折率の樹脂て構成され、その芯材原料のポリカーボネ
ート系樹脂として、結晶融点を超える温度履歴を受けて
いない粒子であって、その粒径分布として32メツシュ
以上である粒子か90重量%以上である粉末を用いて複
合紡糸すれば良く、従来、公知の複合紡糸方式により製
造することがてきる。
また、本発明のプラスチック光ファイバーは、たとえば
、第3図に示すような複合紡糸機5を用いて、ポリカー
ボネート樹脂を芯材の原料として溶融押出Ia6aに供
給し、樹脂(^)を鞘材層の原料として溶融押出機6b
に供給する。ノズル7から前記ポリカーボネート樹脂に
樹脂(A)が被覆するようにして複合紡糸し、これを引
取機8で引取り、ノズル7から引取機8まての間(エア
ーギャップ9)によおいて冷却しながら紡糸して製造す
る。
この発明の製造方法においては、ノズルの温度を235
〜280℃の範囲内にして複合紡糸する。さらに、好ま
しくは、ノズルの温度を240〜270℃の範囲内にし
て複合紡糸する。
また、この発明の製造方法においては、エアーギャップ
を700〜1,300■■にして冷却しながら複合紡糸
する。
ノズルの温度を235〜280℃の範囲内にして押し出
すとともに、エアーギャップを700〜1,300mm
にすることにより、真円度の変動および外径変動が小さ
くて光伝送損失の小さなプラスチックス光ファイバーを
、常に安定して容易に製造することかてきる。
エアーギャップにおける冷却は、室温ての自然冷却ても
よく、強制冷却てもよい。また、複合紡糸においては、
ノズルから引取機まての間の一部に紡糸筒を設けてもよ
い。
また、溶融押出機6aに供給するポリカーボネート樹脂
は、その粒径分布か32メツシュ以上である粒状体を9
0重量%以上含有する粒状体(未溶融)であることか重
要である。
前記ポリカーボネート樹脂粒状体の嵩密度は、0.6〜
0.8 g / c+a:Iであるのか好ましい。
前記ポリカーボネート樹脂粒状体の嵩密度か、0.6〜
0.8 g/ca+”であると、押出機への供給を一般
のベレット状の樹脂と同様にして行なうことかてきると
共に樹脂の押出を安定して行なうことかできる。
このようにして製造されるプラスチック光ファイバーの
構成の一例を挙げれば、外径400〜1.000μm、
鞘材層の厚みl〜SOBmである。
また、さらに前記鞘材層に保護層を被覆して、保護層を
有するプラスチック光ファイバーを製造することもでき
る。
この発明のプラスチック光ファイバーは、機械的強度、
耐熱性に優れ、光伝送損失が小さいのて、これまでのプ
ラスチック光ファイバーではその使用か不可能であった
分野、たとえば電気、電子分野、自動車分野などのセン
サー手段や光通信手段としても好適に利用することかて
きる。
[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) (1)ポリカーボネート樹脂粉末の製造)ビスフェノー
ル(A)に苛性ソータ水溶液、塩化メチレンの存在下て
ホスゲンを反応させて得られたポリカーボネート溶液を
、 0.2pmのフィルターを通して濾過を行った。
ついて、温水造粒法により粉末状ポリカーボネートを得
た。この粉末状ポリカーボネートをポリカーボネート(
A)とした。
得られたポリカーボネートの粘度平均分子量異物強度、
粒度分布を下記のようにして測定した。
粘度平均分子量:20°Cの塩化メチレン溶液の比粘度
ηsPを測定し、式 ηsp/ C= [η](1+0.28η5p)C;ポ
リカーボネート樹脂濃度 (g/皇)。
[η ]  = 1.23X  10−’M v”’コ
により求めた。
異物強度;得られたポリカーボネートを0.2pmのフ
ィルターで濾過した塩化メ チレンに溶解し、液体微粒子カウン ターにて異物の直径と個数を測定 し、前述の式により求めた。
粒度分布;32メツシユのふるいを用いて上記で得られ
たポリカーボネートをふるい にかけて に・より求めた。
(2)プラスチック光ファイバーの製造前記ポリカーボ
ネート(A)を芯材用の原料樹脂として270℃に設定
した溶融押出機6aに供給し。
ポリ−4−メチルペンテン−1を鞘材層用の原料樹脂と
して310℃に設定して溶融押出機6bに供給した。
ポリカーボネート樹脂の芯材に、ポリ−4−メチルペン
テン−1の鞘材層が被覆するように、ノズル口径3■■
φの口金(ノズル7)から押出し、引取機8により20
m/分の速度で引き取り、複合紡糸した。
なお、ノズル温度を250℃に設定し、エアーギヤラブ
9を1.000■−に設定して行ない、芯材の直径98
0gm、鞘層の厚み10pmのプラスチック光ファイバ
ーを得た。
得られたプラスチック光ファイバーを6600■の波長
の光を用いて光伝送損失を測定した。
さらに、得られたプラスチック光ファイバーの外径変動
をレーザー外径測定器により測定した。
次に、鞘材層用押出機を止め、クリーンルーム内てポリ
カーボネート芯材たけを採取し、異物強度を測定した。
以上の結果を第1表および第2表に示す。
(実施例2) (1)ポリカーボネート樹脂粉末の製造前記実施例1の
(1)における濾過液より、造粒条件を変更して粉末状
ポリカーボネートを得た。
次に、クリーンルーム内て32メツシユのふるいを用い
て、ポリカーボネート粉末を分級し、32メツシユON
のポリカーボネート粉末を得た。
この粉末状のポリカーボネートをポリカーボネ−) (
B)とした。
(2)プラスチック光ファイバーの製造実施例1におい
て、ポリカーボネート(A)をポリ、カーボネート(B
)に代・えた以外は実施例1と同様にした。
結果を第1表および第2表に示す。
(比較例1) (1)ポリカーボネート樹脂粉末の製造前記実施例2に
おける分級する前のポリカーボネート粉末をポリカーボ
ネート(C)とした。
(2)プラスチック光ファイバーの製造実施例1におい
て、ポリカーボネート(A)をポリカーボネート(C)
に代えた以外は実施例1と同様にした。
結果を第1表および第2表に示す。
(比較例2) (1)ポリカーボネート樹脂粉末の製造前記実施例2に
おけるポリカーボネート(B)をΦ:10mmの押出機
にてクリーンルーム内てベレット化を行なった。
このベレットをポリカーボネート(D)とした。
(2)プラスチック光ファイバーの製造実施例1におい
て、ポリカーボネート(A)をポリカーボネート(0)
に代えた以外は実施例1と同様にした。
結果を第1表および第2表に示す。
第2図 第3図 [発明の効果] この発明によると、光伝送損失の小さいプラスチック光
ファイバーを提供することかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の製造方法によるプラス
チック光ファイバーの一例を示す断面説明図である。第
3図は、本発明の製造方法に使用される装置の一例を示
す説明図である。 1・・・プラスチック光ファイバー、2・・・芯材、3
・・・鞘材層、4・・・保護層、5・・・複合紡糸機、
 6a、6b・・・溶融押出機、7・・・ノズル、8・
・・引取機、9・・・エアーギャップ。 、y=  −、ノ 、!′ 平成2年 7月 6日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結晶融点を超える温度履歴を受けず、しかもその
    粒径が32メッシュ以上である粒子が90重量%以上で
    ある粉末状のポリカーボネート系樹脂を芯材原料とし、
    この芯材よりも低い屈折率の透明樹脂を鞘材原料として
    、これらをそれぞれ芯材と鞘材とに成形することを特徴
    とするプラスチック光ファイバーの製造方法。
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