JPH04190204A - プラスチック光ファイバおよびその製法 - 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、プラスチック光ファイバ係り、特に自動車の
内燃機関等の近傍で用いることができる耐熱、耐油性に
優れたプラスチック光ファイバに関する。

［従来の技術］ プラスチック光ファイバはガラス光ファイノく（こ比べ
て加工性および可撓性に優れていることから、各種の電
子装置の光信号伝達媒体として注目されている。

しかし、プラスチック光ファイバはガラス光ファイバに
比べて耐熱性の点で劣ることから、その用途もおのずと
限定され、より耐熱性の優れたプラスチック光ファイバ
が要求されて１Ｘる。こうした要求に応えるものとして
、耐熱性の優れた含フッ素系樹脂を用いた光ファイバが
開発されつＳある。

一方、近年自動車業界においても自動車のコンピュータ
制御がますます盛んになり、該電子装置の光信号による
制御が注目され始めた。特に自動車等の内燃機関の制御
には耐油性、耐ガス性が要求される。

［発明が解決しようとする課題］ 前記の様に、プラスチック光ファイバとして含フッ素系
樹脂からなる光ファイバを用いることによって、耐熱性
の点ではかなり優れたものを提供することができるが、
前記自動車等の内燃機関用としてのプラスチック光ファ
イバには、コア材の保護と云う観点から耐ガス性あるい
は耐油性が要求される。耐ガス性あるいは耐油性はプラ
スチック光ファイバを金属製のパイプ内に装着すること
によってもある程度達成できるが、該パイプに１個所で
も孔等の欠陥部が生ずると、長期間使用されるものだけ
に防止することは困難となる。

本発明の目的は、長期の耐油性、耐ガス性に優れたプラ
スチック光ファイバを提供するにある。

本発明の他の目的は、耐油性、耐ガス性が優れ、耐熱性
にも優れたプラスチック光ファイバを提供するにある。

さらに、本発明の他の目的は、前記プラスチック光ファ
イバの製法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決する本発明の要旨は次のとおりである。

（１）コアと該コアの外側を囲むクラッド、またはコア
と該コアの外側を囲むクラッドおよび該クラッド囲むジ
ャケットから構成されたプラスチック光ファイバにおい
て、 前記クラッドまたはジャケットの少なくとも表面層が無
機充填剤を含み、かつ、その表面に金属めっき層を有す
ることを特徴とするプラスチック光ファイバ。

（２）コアと該コアの外側を囲むクラッド、またはコア
と該コアの外側を囲むクラッドおよび該クラッド囲むジ
ャケットから構成されたプラスチック光ファイバの製法
において、 少なくとも表面層に無機充填剤を含むクラッドまたはジ
ャケット層を形成する工程、前記クラッドまたは前記ジ
ャケット層の表面スキン層を除去し前記無機充填剤の一
部を露出させる工程、 前記露出した無機充填剤を溶解除去する工程、前記無機
充填剤を溶解除去した表面に金属めっき層を形成する工
程、 を含むことを特徴とすプラスチック光ファイバの製法。

本発明の特徴は、こうした光ファイバのクラッド（ある
いはジャケット）中に無機充填剤を配合し、該クラッド
（あるいはジャケット）表面に金属めっき膜を形成する
ことにある。特に光信号はコアとクラッドの界面で全反
射しながら伝送されるので、前記の様な無機充填剤によ
って影響を受けることがあってはならない。この点につ
いて検討した結果それはと問題が無いことを見出し本発
明に到達したものである。その理由は、かなり多量の無
機充填剤を配合しても、成形後の表面には樹脂のみのス
キン層が形成されるためである。このコアと接する界面
に形成された前記スキン層により光信号は反射され伝送
されるものと推察される。

前記光フアイバ用の樹脂としては、その使用目的に応じ
て熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を用いることがで
きる。中でも、ポリオレフィン系の樹脂や含フッ素系の
樹脂は耐薬品性にすぐれ、汚染され難いので有機溶剤に
接する場所においても使用が可能である。特にポリ−４
−メチルペンテン−１（以下ＴＰＸと略す）、４−フロ
ロエチレン−６−フロロロプロピレン共重合体（以下Ｆ
ＥＰと略す）等は透明性が良好で光フアイバ用材料とし
て注目を得ている。さらに含フッ素系樹脂は耐熱性の点
でも優れているので、本発明の光フアイバ用材料として
極めて好適である。

前記含フツ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（Ｐ
ＣＴＦＥ）　、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、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（
ＰＦＡ）　、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体（ＥＴＦＥ）ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）ポリ
フッ化ビニル（ＰＶＦ）等がある。

オレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、低密
度ポリエチレン（ＰＥ）　、ポリプロピレン（ｐｐ）　
、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ−４−メチルペ
ンテン等がある。

しかし、前記において耐薬品性が優れていると云うこと
は、言い換えれば化学的に安定であると云うことで、こ
うした化学的に安定な材料は金属めっきが困難であると
いう欠点を有している。こうした欠点を改良し、優れた
金属めっき膜を形成することも本発明の目的である。

結晶性高分子に導電性充填剤をブレンドし、その後表面
をエツチング処理して導電性物質を露出させ、この露出
部に電気めっきを形成する方法（特開昭６１−１８８９
０３号）が知られているが、プラスチック光ファイバの
耐ガス性あるいは耐油性の改善と云う点で、実用的には
いまひとつ不充分である。

特に、耐薬品性に優れている樹脂、例えば含フツ素樹脂
やオレイン系樹脂は、単にフッ化水素酸や鉱配で成形品
の表面をエツチング処理しても科学的に安定な前記スキ
ン層の除去が容易でなく、密着性の良い金属めっき膜を
形成することができない。

本発明の前記課題を解決する手段として、粒径１０〜２
００μｍの無機粉末を混合した樹脂組成物をもって前記
光ファイバのクラッド（あるいはジャケット）層を作製
し、金属めっきを施す表面のスキン層を研磨等の機械的
手段により除去して前記無機充填剤の一部を露出させ、
該無機充填剤を溶出して微細な凹部を形成することによ
って解決するものである。しか、も、前記微細な凹部は
いわゆる蛸つぼ型の凹部で、これを極力多く形成するた
めには、どうしても前記粒径の無機充填剤の使用が必要
である。これが、その後に形成される金属めっき膜のア
ンカーとなって、密着力の大きなめっき膜が形成できる
のである。

前記無機充填剤としては、炭酸カルシウム、鉄。

アルミニウム、銅、銅〜亜鉛の合金等の金属粉末で酸、
アルカリ溶液に溶解するものである。

該無機充填剤は、通常樹脂のフィラーとして用いる１μ
ｍ以下の場合は本発明は効果がほとんど得られず、１０
μｍ〜２００μｍの粒子として分散していることが必要
である。また、該粒子は酸。

アルカリで溶解可能であることが必要である。

、１０μｍより小さい場合は金属めっき膜との密着性が
小さい、２００μｍより大きい場合は、成形品の外観的
な品質が低下する。なお、樹脂中に分散している該無機
粉末の配合量は３〜２０容量％が望ましい。

無機充填剤を配合した成形品の前記表面のスキン層を除
き、充填剤粒子を露出させる方法としてはサンドブラス
ト、サンドベーパ等で研磨するか、工作機械で切削する
等の方法で行なう。

前記金属めっき膜としては通常の化学めっきまたは化学
めっき膜の上に電気めっき等により形成する。該金属め
っき展としては金、銅等任意に遺択することができる。

また、該めっき膜の膜厚はその様とに応じて決定するが
、一般に数１０μｍ〜数１００μｍがよい。

［作用］ 無機充填剤をクラッド樹脂に充填した本発明のプラスチ
ック光ファイバが、従来のものと光信号の伝送特性にあ
まり差がないのは、コアに接したクラッドの表面が、第
１図（ａ）に示す樺に、無機充填剤粒子２が直接露出し
ておらず、ベース樹脂１によるスキン層が形成されてい
るためである。

光ファイバや光導波路のクラツド材としては、該スキン
層は１０μｍ程度あれば該スキン層の樹脂本来の光特性
によって光信号が伝送されるために、充填剤配合の影響
が出ないものと考える。

また、第１図（ｃ）に示す様な金属粉を溶出した凹部の
アンカー効果によって、金属めっき膜３の密着力が向上
するために、耐薬品性が優れた樹脂の表面にも金属めっ
きを形成することができる。

［！１！施例］ 本発明を実施例により具体的に説明する。

〔実施例　１〕 （１）試験片作製 含フツ素樹脂およびオレフィン系樹脂の粉末またはペレ
ットと、所定量の金属粉または炭酸カルシウムをビニー
ル袋中に入れてトライブレンドを行った。これを加熱し
たミキシングロールで１０分間混練して樹脂組成物を得
た。

次いで、上記樹脂組成物を熱プレスにより肉厚１ｍｍの
シートに成形し、該シートから１０ｃｍＸ２ｃｍの長方
形の試験片を切り出した。

（２）試験片の表面処理 前記試験片の表面をサンドベーパで研磨し、ブレンドし
た充填材粉末の表面を露出させた。次に、１０％塩酸水
溶液中で２５℃、３０分間浸漬処理して表面に露出され
た上記粉末粒子を溶出した。

該表面を顕微鏡で観察したところ、第１図（Ｃ）のよう
になっていることが認められた。なお前記サンドベーパ
による研磨を行なわない部分は、同じ酸処理を行っても
、表面は全く変化しなかった。

（３）接着およびせん断接着強さ測定 ビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂のＥＰ−８２８
（シェル社製）１００ｇ、アミン系硬化剤Ｂ−００１（
アゾ化社製）１０ｇ、エアロジル＃２００　（アエロジ
ル社製）１ｇをビーカ中で混合し、乳鉢で充分に混練し
た接着剤組成物を作製した。

上記接着剤を、前記（２）で表面処理した試験片に塗布
（塗布面積１０ｍｍｘ２０ｍｍ）Ｌ／た２枚の試験片を
接着面を互に接する様にはり合せ、クリップで固定して
加熱硬化した。

含フツ素樹脂をベースとしたものは１２０℃。

２時間加熱硬化し、オレフィン系樹脂をベースとしたも
のは５０℃、８時間加熱硬化した。

上記接着試験片を２０ｍｍ／分の速さで引張り、せん断
接着力を測定した。結果を第１表に示す。

（４）めっき方法と該めっき膜の密着強さの評価キャタ
リストＡ−３０（奥野製薬工業社製）１５０ｍＪ！、塩
酸１５０ｍＪ！を水２ｅに溶解しためっき前処理剤中に
、前記（２）の表面処理を行った試験片を室温で１０分
間浸漬し、３分間流水で洗浄した。これを化学鋼めっき
液Ａ＃１００およびＢ１２Ｏ３（共に奥野製薬工業製）
のそれぞれ１００ｍｇを水２ｅに溶解した化学めっき液
中で、１時間浸漬して化学鋼めっきを行った。なお、含
フツ素樹脂をベースとしたものは６０’Ｃで、オレフィ
ン系樹脂をベースとしたものは４０℃で保持し、エアー
ポンプで前記めっき液を常に撹拌しながらめっきを行っ
た。

上記の方法で化学鋼めっきを施しためっき面に５ｍｍＸ
５ｍｍの切れ目を入れ、セロファン粘着テープを用いて
剥離テストを行った。結果を第１表に示す。

〔実施例　２〕 第１表のＮｏ、Ｉ試験片のめっきをしたくない部分にマ
スキングテープを貼り、所定部分のみをサンドベーパで
研磨した、マスキングテープを除き１０％ＨＣＩ！水溶
液中で２５℃、３０分間処理した。

試験片を顕微鏡で観察したところ、マスクした部分は、
無機充填剤の溶出は認められながった。

上記ＨＣ２処理試験片を実施例１と同様に化学銅めっき
を行ったところ、マスク部は全面にわたってふくれが生
じた。なお、研磨部には全くふくれが生じなかった。ま
た、めっき終了後の試験片のめつき面をガーゼでこすっ
たところ、前記研磨面のみを残し、めっき被膜が剥離し
た。

この方法によって任意の部分にのみ、選択的にめっき膜
を被着することができる。

〔実施例　３〕 第１表のＮｏ、１のＦＥＰと銅粉末の混合組成物を用い
、押出し機で内径１．５ｍｍｘ外径２．５ｍｍのチュー
ブを作製した。

得られたチューブを輪切りにして顕微鏡観察したところ
、第１図（ａ）に示した様な表面状態であった。すなわ
ち、表面層は光ファイバのクラッドとして必要な厚さの
ＦＥＰ層が形成されており、銅粉は表面にはほとんどな
かった。

次に、上記チューブ内にメチルメタクリレート９０ｇ、
エチレングリコールジメタクリレート１０ｇ１ラウロイ
ルパーオキサイド０．５ｇ　からなるモノマ組成物を注
入し、加圧しながら１００℃。

１時間加熱重合した後、常圧で１２０℃、８時間加熱し
て重合を完結し、プラスチック光ファイバを得た。

得られたプラスチック光ファイバの光伝送特性は、銅粉
末を配合しないクラッドを用いた光ファイバとほとんど
差違は認められなかった。

次にこの光ファイバの外周、すなわち、ＦＥＰと銅粉の
混合組成物からなるチューブの外側の所定部分をサンド
ペーパ＃４００で研磨し、１０％ＨＣｇ水溶液中で２５
℃、３０分間ファイバのクラッド表面全体を処理し、水
洗後実施例１と同様にして化学鋼めっきを施した後、電
気銅めっきを行なって約０．２　ｍｍの厚さの鋼めつき
膜を形成した。その後、パフ布でこすったところ、前記
研磨処理した部分はめっき剥離は認められなかった。

該光ファイバを所定の形状に曲げても固定されているこ
とを確認した。また、銅めっきによって、油中に浸漬し
ても油による伝送損失（熱による劣化）も特に増大する
ことがなく、優れた耐油性を示した。また、目的に応じ
油と接触しない部分にはめっきを施さないことができる
ので、１本の連続した光ファイバーで、各種の要求を満
すプラスチック光ファイバを得ることがでる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のめつき形成工程の表面状態をを示す
フロー模式図であり、図（ａ）はクラッド表面層の形状
、図（ｂ）は表面のスキン層を除去した形状、図（ｃ）
は表面の無機充填剤粒子を溶出した形状、図（ｄ）は金
属めっき膜を施した表面の形状を示す模式図である。 １・・・ペース樹脂、２・・・無機充填剤粒子、３・・
・金属めっき膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアと該コアの外側を囲むクラッド、またはコアと
   該コアの外側を囲むクラッドおよび該クラッド囲むジャ
   ケットから構成されたプラスチック光ファイバにおいて
   、 前記クラッドまたはジャケットの少なくとも表面層が無
   機充填剤を含み、かつ、その表面に金属めっき層を有す
   ることを特徴とするプラスチック光ファイバ。 ２、コアと該コアの外側を囲むクラッド、またはコアと
   該コアの外側を囲むクラッドおよび該クラッド囲むジャ
   ケットから構成されたプラスチック光ファイバにおいて
   、 前記クラッドまたはジャケットの少なくとも表面層が無
   機充填剤を含み、かつ、その表面に化学めっき層または
   化学めっき層と電気めっき層を有することを特徴とする
   プラスチック光ファイバ。 ３、前記クラッドまたはジャケットの少なくとも一方が
   含フッ素系樹脂からなることを特徴とするプラスチック
   光ファイバ。 ４、コアと該コアの外側を囲むクラッド、またはコアと
   該コアの外側を囲むクラッドおよび該クラッド囲むジャ
   ケットから構成されたプラスチック光ファイバの製法に
   おいて、 少なくとも表面層に無機充填剤を含むクラッドまたはジ
   ャケット層を形成する工程、 前記クラッドまたは前記ジャケット層の表面スキン層を
   除去し前記無機充填剤の一部を露出させる工程、 前記露出した無機充填剤を溶解除去する工程、前記無機
   充填剤を溶解除去した表面に金属めっき層を形成する工
   程、 を含むことを特徴とすプラスチック光ファイバの製法。 ５、前記金属めっき層が化学めっきまたは化学めっき上
   に電気めっきした層であることを特徴とする請求項４に
   記載のプラスチック光ファイバの製法。