JPH0451207A - 耐熱性プラスチック光ファイバ - 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］ 本発明は耐環境特性、特に耐熱性の良好なオールプラス
チック光ファイバに関する。

［従来の技術とその解決すべき課Ｉ！Ｊプラスチック光
ファイバはその端面加工の容易さ、耐曲げ特性が良好な
こと及び耐振動特性の良さが認められ、最近、その需要
が伸びている。

このプラスチック光ファイバは屈折率が太きく、かつ光
の透過性が良好なポリメタクリル酸メチル（以下ＰＭＭ
Ａという）やポリカーボネート（以下ｐｃという）等の
重合体を基材とする芯材層とこれよりも屈折率が小さく
透明な含フツ素ポリマー等の重合体を基材とする鞘材層
とを基本構成単位としている。

プラスチック光ファイバはその特性から短距離の通信セ
ンサー等の分野で利用するのに適しており、特に自動車
に代表される移動体内での用途に適している。しかし、
自動車のエンジンルーム近くではその温度が１５０°Ｃ
近くにもなり、ＰＭ？ｌＡあるいはＰＣを芯材とする光
ファイバを自動車のエンジンルーム内で使用すると変形
を起し及び伝送損失の増加を招くため実質的に使用する
ことができず、更に耐熱性の向上したプラスチック光フ
ァイバの開発が望まれていた。

従来、耐熱性を有する光ファイバとしてはｐｃを芯材と
する光ファイバが主たるものであり、その他に有機シロ
キサンの架橋物を芯材とし、フッ素化エチレン／フッ素
化プロピレン共重合体を鞘材とするもの（特開昭６２−
１７５７０３）　、脂環式メタクリレートと多官能モノ
マーとの架橋重合体を芯材とし、フッ素化エチレン／フ
ッ素化プロピレン共重合体を鞘材とするもの（特開昭６
３−２２８１０４）が開発されているが、後者の２つは
いずれもある程度の耐熱性を有するもののフッ素重合体
の一成分としてフッ素化プロピレンあるいはテフロンを
用いており、この共重合体を鞘材として用いると、鞘材
中に共重合体の有する結晶構造による本質的な白濁によ
る光伝送損失があり、その伝送損失は大きなものであっ
た。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者等は充分な耐熱性を有し、かつ鞘材の白
濁による伝送損失増加のないオールプラスチック光ファ
イバを開発すべく鋭意検討した結果本発明を完成したも
のであり、その要旨とするところは芯材が架橋構造を有
する透明樹脂よりなり鞘材がパーフルオロ（２，２−ジ
メチル−１，３−ジオキゾール）と少なく共１個の他の
エチレン系不飽和単量体との共重合体からなる芯−鞘構
造を有するオールプラスチック光ファイバにある。

本発明を実施するに際して用いられるプラスチック光フ
ァイバの芯材としては熱あるいは光により架橋重合可能
な単量体を重合して得られる透明架橋重合体を形成し得
るものが用いられる。単量体としては単官能単量体、多
官能単量体の混合物、あるいは多官能単量体の単独物が
用いられ、単官能単量体としてはメチル（メタ）アクリ
レート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ
）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレ
ート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メ
タ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、
シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ
）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ボル
ニル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アク
リレート、アダマンチル（メタ）アクリレート等の環構
造を持つエステル基を有する（メタ）アクリレートまた
トリフルオロエチル（メタ）アクリレート等のフッ素化
されたエステル基を有する（メタ）アクリレート、スチ
レン、０−クロロスチレン、α〜メチルスチレン、ｐ−
クロロスチレン等のスチレン誘導体など、さらにビニル
基を有するシロキサン誘導体等も使用可能であるがこれ
らに限定されるものではない。

多官能単量体としては、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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレ
ート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレー
ト、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、ジペンタ
エリスリトールポリ（メタ）アクリレート、−ジビニル
ベンゼン等、あるいはこれらの混合物や２個以上のビニ
ル基を有するシロキサン誘導体等が挙げられるが、当然
これらに限定されるものではない。

本発明に用いられるプラスチック光ファイバの鞘材はパ
ーフルオロ−（２，２−ジメチル−１，３＝ジオキゾー
ル）と少なく共１個の他のエチレン系不飽和単量体との
共重合体である。

本発明に用いられるパーフルオロ−（２，２−ジメチル
−１，３−ジオキゾール）は、例えば米国特許３８６５
８４５号明細書に記載の方法によ′って合成することが
できる。またその共重合体は、例えば米国特許３９７８
０３０号明細書に記載の方法によって製造することがで
きる。

エチレン系不飽和単量体としては、例えばエチレン、プ
ロピレン、イソブチレン、ブテン−１１メチルビニルエ
ーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテ
ル、ブチルビニルエーテル等が挙げられる。

そのほか下記のフルオロオレフィン類が用いられるフル
オロエチレン系化合物例えばＣｈ＝ＣＦｔ、　ＣＨＦ＝
Ｃｈ、Ｃ１ｌ　ｚ　＝　ＣＰ　ｚ、ＣＨ，＝ＣＨＦ。

ＣＣ１＝ＣＦｚ、ＣＨＣＩ−ＣＦｚ、ＣＣＩ！壬ｃｐｓ
、Ｃ（ＪＰ−ＣＣＩＰ。

ＣＵＰ　＝　ＣＣＩ、、ＣＨｘ＝ＣＣｊＰＳＣ（Ｊｚ”
＝Ｃ（ＪＰ等、フルオロプロピレン系化合物例えばＣＦ
ｓＣＦ”’Ｃｈ、ＣｈＣＦ＝ＣＨＦ％ＣＦｓＣＦｌ＝Ｃ
Ｆｔ、ＣＦｘＣＨ””ＣＨｚ。

ＣＨｓＣＦ”ＣＦｘ、ＣＨｚＣｔｌ＝ＣＦｔ、ＣＨｓＣ
Ｆ＝ＣＨｚ。

ＣＩＣＣ１＝ＣＣ１、ＣＦｓＣＣ！＝ｃＦｘ、ＣｈＣＦ
”＝ＣＦＣＺ。

ＣＩＣＣ１＝Ｃｈ、ＣＦｔＣＩＣＦ＝ＣＦＣＩ、　ＣＦ
（ＪｚＣＦ＝Ｃｈ、ＣＩＣＣ１＝ＣＣＩＦ、　ＣＦ２０
ＣＩ＝ＣＣ１ｚ、ＣＩＣＣ１＝ＣＣ１ｚ、ＣＣらＣＦ　
＝　ＣＦｚ、ＣＦ、ＣＩＣＣ１＝ＣＣ１，、ｃｐｃｚｚ
ｃｃｉ＝ｃｃｉ、、ＣＩＣＣ＝ＣＣ１、ＣＣｊＦｚＣＦ
＝ＣＨＩＪ、　ＣＦｉＣＣＺ＝ＣＨＣ４゜ＣＩＣＣ１＝
ＣＣｂ、ＣＦ２ＣＩ＝ＣＣ１ｚ、ＣＦ　ｔｃｌｃｃｌ　
＝　ＣＨＣｌ、ＣＣＩ、ＣＦ＝ＣＨＣ１、ＣＦｚｊＣＦ
＝＝Ｃｈ、ＣＦＪｒＣＨ＝Ｃｈ。

ＣＦ２ＣＢｒ＝ＣＨＢｒ、　Ｃｈ（ＪＣＢｒ＝ＣＨｔ、
ＣＨｚＢｒＣＦ＝ＣＣ１ｚ、ＣＰｓＣＢｒ＝ＣＨｚ、　
ＣＦｓＣＨ＝ＣＨＢｒ、　ＣｈＢｒＣＩｌ＝ＣＨＦ。

ＣＦＪｒＣＦ＝Ｃｈ等、炭素原子数４以上のフルオロオ
レフィン系化合物例えばＣＦｓＣｈＣＦ＝ＣＦｚ、ＣＩ
ＣＣ＝ＣＣ１、ＣＦ２ＣＩ＝ＣＣ１ｚ、ＣＦ　ｚ　＝　
ＣＦＣＦ　ｚｃＨＦ　ｚ、ＣＦｓＣＦｘＣＦ＝ＣＨｔＳ
ＣＦｓＣＨ＝ＣＨＣＦｓ、ＣＦｔ＝ＣＦＣＦｔＣＨｓ、
ＣＦｇ＝ＣＦＣＨｚＣＨ３、ＣＦｓＣＨｚＣＨ＝Ｃｔｌ
ｚ、ＣＦｚＣｆｌ＝ＣＨＣｔｈ、Ｃｈ＝ＣＨＣＨｚＣＨ
ｓ、ＣＨｔＣｈＣＨ＝ＣＨｘ、ＣＦＨｚＣＨ＝ＣＨＣＦ
Ｈｚ、ＣＨｓＣＦｔＣＨ＝Ｃｔｌｚ、ＣＨｚ＝ＣＰＣＨ
ｚＣＨｓ、ＣＦ　ｓ　（ＣＦ　ｚ）　ｇｃＰ　＝　ＣＦ
　ｔ、ＣＦｓ（ＣＦｔ）ｓｃＦ＝ｃＰｔ等。

さらに官能基を有する単量体例えばパーフルオロ（アル
キルビニルエーテル）、メチル−３−（１−（ジフルオ
ロ〔（トリフルオロエチニル）オキシコメチル）−１，
２，２，２−テトラフルオロエトキシ）−２，２，３，
３−テトラフルオロプロパノエート、２−　（１−［ジ
フルオロ〔（トリフルオロエチニル）オキシコメチル）
　−１，２゜２．２−テトラフルオロエトキシ）　−１
，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホニルフルオ
ライド等を用いられる。

パーフルオロ−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキゾ
ール）と前記の他の単量体との共重合体は、鞘材として
必要な透明性及び低屈折率性を有する非品性の弗素系重
合体である。さらにパーフルオロ−（２，２−ジメチル
−１，３−ジオキゾール）の環構造を重合体内に有する
ことから、良好な耐熱安定性を有し、高いガラス転移温
度を示す。

共重合体のガラス転移温度は共重合体を構造する各単量
体の種類及び組成比により７０°Ｃ程度から３００°Ｃ
程度まで任意にコントロールでき、本発明においてはガ
ラス転移温度が１３０°Ｃ以上、とくに１５０℃以上の
ものを用いるのがよい。

従来、開発されてきた芯材が架橋構造を有する透明樹脂
より成る耐熱性を有するプラスチック光ファイバの鞘材
としてはその耐熱性と低屈折率性よりフッ素化エチレン
／フッ素化プロピレン共重合体が用いられていた。しか
し、このフッ素重合体は２８０〜２９０°Ｃに融点を持
つ結晶性重合体であり、本質的に白濁し、透明性の著し
く低い重合体である。この重合体を鞘材とする光ファイ
バは芯−緒界面での光の全反射を行わせる際鞘材表面で
の光の乱反射により著しく透過光量が低下し、芯材の光
透過性能を阻害するものである。これに対し本発明にお
いて開発された光ファイバはその鞘材が完全非品性であ
り、充分な低屈折率性と耐熱性を有するため、優れた光
伝送性と耐熱性を兼ね備えた画期的なものである。

本発明の光ファイバを製造する方法としては特に限定は
されないが、パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３
−ジオキゾール）と少なくとも１個の他のエチレン系不
飽和単量体との共重合体からなる中空チューブを作成し
、その中に芯材未重合体を充填しつつ、重合させ、プラ
スチック光ファイバを作成する方法や、芯材ファイバ形
成後、パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオ
キゾール）と少なく共１個の他のエチレン系不飽和単量
体との共重合体を溶解した溶液を芯材ファイバ円周上に
塗布し、乾燥することにより光ファイバを作成する方法
等を用いるのが好ましい。

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ メチルメタクリレート８０−１％、エチレングリコール
ジメタクリレート１９−１％、２，２°−アゾビス（２
，４，４−）リメチルペンタン）１−ｔ％の混合物を加
圧タンク内にて撹拌混合し、芯材形成用前駆体とした。

パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキゾー
ル）とテトラフルオロエチレンとの７０／３０ｍｏ１％
共重合体の中空チューブを２４０℃の押出温度にて作成
し、１３５℃の熱風乾燥器内に装着し、端面より窒素加
圧により上記芯材形成用前駆体を送り込み、熱風乾燥器
内で滞在時間３時間にて加熱重合し、光ファイバを得た
。

得られた光ファイバの光伝送損失は２１４　ｄＢ／ｂ＋
　（６５０ｒ＋＋ｗ）であり１５０℃１０００時間加熱
後の光伝送損失は２４０ｄＢ　／　Ｋｍ　（６５０ｎ■
）であり、すぐれた耐熱性を有するものであった。

実施例２〜４ 芯材形成用前駆体組成を表−１の如く変更する以外は実
施例１と同様の方法にて光ファイバを作成した。評価結
果を表−１に示す。

比較例１ 実施例１で用いたものと同じ組成の芯材前駆体を用い、
鞘材をテトラフルオロエチレン／フッ素化プロピレン共
重合体製チューブに変更し、実施例１同様の方法にて光
ファイバを作成した。

評価結果を表−１に示す。

実施例５ ｐｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｈ（式中
Ｐｂ：フェニル基、Ｍｅ：メチル基、ｖｉ：ビニル基を
示す） との１：１の混合物を孔径０．１−のポリテトラフルオ
ロエチレン製フィルターで濾過したものに９５．０部に
ＰｈＳｉ　＋　０５ｉＰｈｚｔｌ）　ｓ　５．０部およ
び２−エチルヘキサノールに溶解した塩化白金酸５／１
００部をそれぞれ孔径０．１−のポリテトラフルオロエ
チレン製フィルターで濾過してクリーンルーム内で混合
脱泡し、芯成分形成用前駆体を調製した。

この前駆体を１５０℃で２時間加熱して得られたポリシ
ロキサンの物性は次の如くであった。

屈折率Ｉ’１６１．５１、引張り強さ２　ｋｇ／ｃｇｌ
、伸び６０％であった。

実施例１にて作成したＰＤＤ　／　ＴＦＥ　＝　７０／
　３０ｍｏ１％共重合体の中空チューブを１５０℃の熱
風乾燥器内に装置し、端面より窒素加圧により上記芯成
分形成用前駆体を送り込み熱風乾燥内滞在時間１時間に
て加熱重合し、光ファイバを得た。

得られた光ファイバの光伝送損失は３５０　ｄＢ／Ｋｍ
（６５０ｎｍ）であった。

実施例６ メチルメタクリレ−）７５ｅ＋ｔ％、テトラエチレング
リコールジメタクリレートｌｈｔ％、ベンジルメチルケ
タール５ｗｔ％の混合物を加圧タンク内にて撹拌混合し
、芯材形成用前駆体とした。

実施例１にて作成したＰＤＤ　／　ＴＦＥ　＝　７０　
／　３（１ｗｏ１％共重合体の中空チューブを８（Ｅ　
／ａｍ、有効長３００Ｉの紫外線照射炉内に装着し、端
面より窒素加圧により上記芯材形成用前駆体を送り込み
炉内滞在時間１０分にて重合し、光ファイバを得た。

得られた光ファイバの光伝送損失は３０５　ｄＢ／　Ｋ
ａ＋（６５０ｎ■）であった。

比較例２ 実施例６において中空チューブをテトラフルオロエチレ
ン／フッ素化プロピレン共重合体チューブに変更する以
外は実施例６と同様の方法にて光ファイバを得たが鞘材
チューブの不透明性のため、芯材形成前駆体へ十分な紫
外線照射を行なうことができず、芯材が未重合となった
。

（残存モノマー３８−１％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）芯材が架橋構造を有する透明樹脂よりなり鞘材がパ
   ーフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキゾール
   ）と少なく共１個の他のエチレン系不飽和単量体との共
   重合体からなる芯−鞘構造を有するオールプラスチック
   光ファイバ。