JPH10246821A - プラスチック光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、より簡便で低コストのプラ
スチック光ファイバの製造方法を提供することである。 【解決手段】 本発明は、重合性材料から形成されるコ
ア層、クラッド層及び最外層に配置されたジャケット層
を有するプラスチック光ファイバ母材の製造方法であっ
て、ａ）射出成形により作製されたジャケット層を形成
する着色した重合管の内側にクラッド層を形成する重合
性材料を供給し次いで該ジャケット層の内側にて重合反
応を起こさせることによりクラッド層をジャケット層の
内側に形成する工程、及びｂ）クラッド層の内側にさら
にコア層を形成する重合性材料を供給し次いで該クラッ
ド層の内側にて重合反応を起こさせることによりコア層
をジャケット層の内側に形成する工程、を含むことを特
徴とするプラスチック光ファイバ母材の製造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光フ
ァイバ母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コア及びクラッド部がプラスチックから
構成されるプラスチック光ファイバは、ガラスファイバ
に比べて加工や取り扱いが容易であるため、近年、自動
車、コンピューターなどの短距離用の光伝送材料として
受容が拡大しつつある。この種の光ファイバにあって
は、径方向に沿って屈折率が階段状に変化するステップ
・インデックス（ＳＩ）型プラスチック光ファイバ及び
径方向に沿って屈折率が単調に変化するグレーテッド・
インデックス（ＧＩ）型プラスチック光ファイバが提案
されている。

【０００３】一般的には、屈折率分布を有するプラスチ
ック光ファイバを作製するには、予め屈折率分布を持っ
たプラスチック光ファイバ母材を作製し、これを線引す
る方法により簡便に製造できる。

【０００４】このようなプラスチック光ファイバ母材を
作製する方法としては、反応管中で外層部となる中空円
筒形重合体を形成し、次いで屈折率の異なる重合体を段
階的に内付けすることによりクラッド部及びコア部を形
成する方法（特開昭６０−１１９５０９号公報）、反応
管中で重合体からなる円筒形管を形成し、次いで管内に
モノマー、重合性の屈折率上昇剤及び重合開始剤からな
る混合物を充填し、加熱重合する方法（例えば、特開平
４−９７３０２号公報）が開示されている。また、内層
部を形成するロッドを、ブレンドポリマーを溶かした溶
液に浸漬しロッドの外周にブレンドポリマーを堆積さ
せ、溶液から引き上げた後乾燥させ、この工程を繰り返
すことにより屈折率分布を持ったロッドを形成すること
が開示されている（特開平５−６０９３１号公報）。

【０００５】また、通常使用されるプラスチック光ファ
イバは、クラッド層の周囲に更にジャケット層若しくは
シース層と称される被覆部が設けられている（特開昭６
０−２３０１０４号公報第１図参照）。この被覆部の目
的はプラスチック光ファイバ本体を保護するためである
が、例えば特開昭５８−１７８３０２号公報、特開昭６
０−５７８１１号公報に開示されているように、耐熱性
や耐候性を有するシース材を選択することで、耐熱性、
耐候性の良好なファイバを提供している。

【０００６】また、特開平４−１９０２０４号公報に開
示されるように、ジャケット層に無機充填剤を含有さ
せ、金属めっきを表面に形成し易くさせる等の用途とし
ても用いられている。

【０００７】しかしながら、これら従来の被覆部の形成
は、光ファイバ母材を線引した後、ダイス塗布等の方法
により行っていたので製造に手間がかかり、生産性が悪
く安価に製造できないという問題があった。そこで、本
出願人により、クラッド層の外周部にクラッド層と同質
で低純度のジャケット層を例えば塗布により形成するこ
とにより、所望の屈折率分布を持ちかつ製造が簡易で安
価なジャケット層を備えた光ファイバの製造方法が提案
されている（特開平７−５３３２号公報）。

【０００８】また、光ファイバを光不透過内層と着色外
層との複合層で被覆することにより、ケーブル自体の識
別性が容易でかつ外部光及び隣接する多芯光ファイバ間
の漏光による通信障害を起こすことのない光ファイバカ
ラーケーブルが提案されている（特開平３−１００６０
８号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コア層
及びクラッド層を反応管内で形成した後ジャケット層を
形成する方法では、反応管を必要とし操作が煩雑とな
り、更に反応管から光ファイバー母材を取り出す際に光
ファイバ母材に損傷を与える場合がある。また、より長
い光ファイバ母材を製造しようとすると、反応管を長く
しなければならず、反応管からの光ファイバー母材取り
出しが非常に困難となる。

【００１０】また、内層部を形成するロッド上に、順次
にブレンドポリマーを堆積次いで乾燥させ、この工程を
繰り返すことにより屈折率分布を持ったロッドを形成す
る方法では、作製できる一層の厚みが非常に薄いため、
量産に向いていないという欠点を有する。本発明は、所
望の屈折率を有し、かつ製造が簡易で安価な、ジャケッ
ト層を有するプラスチック光ファイバの製造方法を提供
することを目的とする。

【００１１】本発明はまた、ケーブル自体の識別性が容
易なプラスチック光ファイバーを、簡易で安価に製造す
る方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るプラスチック光ファイバの製造方法は、重合性
材料から形成されるコア層、クラッド層及び最外層に配
置されたジャケット層を有するプラスチック光ファイバ
母材の製造方法であって、ａ）射出成形又は押出成形に
より作製されたジャケット層を形成する着色した重合管
の内側にクラッド層を形成する重合性材料を供給し次い
で該ジャケット層の内側にて重合反応を起こさせること
によりクラッド層をジャケット層の内側に形成する工
程、及びｂ）クラッド層の内側にさらにコア層を形成す
る重合性材料を供給し次いで該クラッド層の内側にて重
合反応を起こさせることによりコア層をジャケット層の
内側に形成する工程、を含むことを特徴とするプラスチ
ック光ファイバ母材の製造方法である。

【００１３】また本願発明は、前記工程ｂ）を順次重合
性材料の組成を変更して繰り返すことにより屈折率の異
なる複数のコア層を有するプラスチック光ファイバ母材
を製造することを特徴とするプラスチック光ファイバ母
材の製造方法である。

【００１４】本発明はまた、さらに前記ジャケット層の
ガラス転移温度が、前記コア層のガラス転移温度及び前
記クラッド層のガラス転移温度より高いことを特徴とす
る前記のいずれかに記載のプラスチック光ファイバの製
造方法である。

【００１５】また、前記構成において、前記ジャケット
層が酸化防止剤、光吸収剤又は光散乱剤等の機能性材料
を少なくとも一種以上含むようにしてもよい。

【００１６】また、前記構成において、クラッド層の厚
みがコア層のコア径の５%以上４０%以下であり、且つ当
該ジャケット層の厚みがクラッド層の厚みより大である
ようにしてもよい。

【００１７】また、前記構成において、光ファイバ母材
の中心から外極方向に向ってその屈折率を漸次降下する
屈折率分布を形成するようにしてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を更に詳細に
説明する。

【００１９】本発明の特徴は、最外層となるジャケット
層を形成する、射出成形された着色重合管の内側に、重
合性材料を供給して重合させることによりクラッド層を
形成し、次いで、クラッド層の内側に重合性材料を供給
して重合させることによりコア層を形成することを特徴
とするプラスチック光ファイバ母材の製造方法である。

【００２０】これにより、母材の製造においてガラス反
応管を用いる必要がなく、低コスト化が図れる。また、
ガラス反応管を用いる場合は、重合反応終了後に、ガラ
ス管より重合管を取り出す必要があり、係る際に重合管
（線引前のプラスチック光ファイバ母材）を損傷すると
いう欠点があったが、本発明の製造方法においては、そ
のような操作が必要ない。更に、ガラス反応管を用いる
方法では、長いプラスチック光ファイバ母材を製造しよ
うとすれば、ガラス反応管を長くしなければならず、結
果として、重合反応後の重合管の取り出しが非常に困難
となる。本発明の方法を用いれば、ジャケット層となる
べき重合管は、任意の長さに作製できるので、長いプラ
スチック光ファイバ母材の製造が可能となる。

【００２１】本発明の方法においては、更に、コア層の
形成において、順次重合性材料の組成を変更してコア層
の形成工程を繰り返すことにより屈折率の異なる複数の
コア層を有するプラスチック光ファイバ母材を製造する
ことが可能であり、これにより、所望の良好な屈折率分
布を有するプラスチック光ファイバ母材が低コストで製
造できる。

【００２２】また、本発明の方法においては、ジャケッ
ト層のガラス転移温度を、前記コア層のガラス転移温度
及びクラッド層のガラス転移温度より高くすることが可
能であり、それにより、線引時に最外層（ジャケット
層）がクラッド層より滑り落ちたり又は内層のみが線引
されにくく残ってしまうという欠点を解消できる。

【００２３】発明の製造方法において用いられる重合性
材料としては、プラスチック光ファイバーの製造に一般
に用いられるモノマーが満足に使用されうる。例えば、
メタクリル酸アルキル、例えばメタクリル酸メチル（Ｍ
ＭＡ）、アクリル酸フルオロアルキル、例えばアクリル
酸イソプロピル、あるいはこれらのフルオロ化合物、例
えば、２−フルオロアクリル酸メチル（ＭＦＡ）、１，
１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピルメタ
クリレート、２−フルオロアクリル酸２，２，２−トリ
フルオロエチル（３ＦＦＡ）、２−フルオロアクリル酸
１，１−ジハイドロパーフルオロプロピル（５ＦＦ
Ａ）、２−フルオロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロ
ピル（ＨＦＩＰ１２−ＦＡ）、２−フルオロアクリル酸
ノナフルオロｔ−ブチル、メタクリル酸２，２，２−ト
リフルオロエチル等をあげることができる。上記のモノ
マーのうち、メタクリル酸アルキルが、重合性（ラジカ
ル重合にて簡単に製造できる）、透明性、強度及びコス
トの点より好ましく、また、フッ素系ポリマーが伝送損
失を低くすることができる点で好ましい。

【００２４】本発明で用いる重合性材料においては、上
記ポリマーの一種のみを用いて、ホモポリマーよりなる
層を製造することが可能でありまた、上記ポリマーを２
種以上用いて、共重合体よりなる層を製造することも可
能である。

【００２５】本発明の方法においては、上記のポリマー
を含有する重合性材料を重合して層を形成するが、重合
のための加温は、開始剤の開裂が起こる温度であれば特
に制限はないが、例えば５０〜１５０℃で行われる。前
記範囲の上限より高温であると発泡する場合があり、一
方、前記範囲の下限より低いと硬化しにくいという欠点
を有する。

【００２６】本発明の製造方法においては、コア層及び
／又はクラッド層を形成する重合性材料にドーパントを
含有させて屈折率を所望の値に調節することが可能であ
る。本発明において用いるドーパントの種類は、屈折率
の調節という本発明の目的に合うものであれば特に限定
されないが、例えば、ジフェニルスルフィド、フタル酸
ベンジルｎ−ブチル、安息香酸ベンジル、ジフェニルメ
タン等を挙げることができる。

【００２７】本発明の製造方法においては、重合性材料
にさらに重合開始剤及び連鎖移動剤を含有させることが
可能である。重合開始剤及び連鎖移動剤を含有させるこ
とにより、重合反応を制御でき、より良好な、密着性の
ある樹脂層を形成でき、結果としてより良好な伝送特性
を有するプラスチック光ファイバを製造できる。

【００２８】重合開始剤としては、ｔ−ブチルペルオキ
シイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルペルオキシア
セテート、ジ−ｔ−ブチルペルオキサイド、過酸化ベン
ゾイル等を挙げることができる。

【００２９】連鎖移動剤としては、ｎ−ブチルメルカプ
タン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカ
プタン等を挙げることができる。

【００３０】重合開始剤及び連鎖移動剤の添加量は、一
般には、モノマー１００重量部に対して、重合開始剤は
０．０１〜１．０重量部であり、連鎖移動剤は、０．０
１〜１．０重量部である。

【００３１】本発明の製造方法において、ガラス転移温
度（Ｔｇ）を調節する場合は、重合性材料に用いるモノ
マーの種類、重合性材料の組成等を適宜選択することに
より調節可能である。

【００３２】本発明の方法において用いるジャケット層
となるべき重合管を形成する重合体としては、例えば、
ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メ
チル等を挙げることができるが、Ｔｇが高い点より、ポ
リカーボネートが好ましい。

【００３３】本発明で用いるジャケット層となるべき重
合管を形成する重合体の純度は、ジャケット層を構成す
る重合体が光伝送には直接寄与しないので特に問題とさ
れず、重合体の純度が９９%以下のものが満足に用いら
れ、少くとも純度が８０%程度であればよい。但し、こ
こでいう純度とは、重合禁止剤等の光伝送に何ら寄与し
ない不純物に対して用いるものであり、屈折率を変化さ
せるために添加している材料は不純物とは当然見なさな
い。

【００３４】このように、純度の低い材料をジャケット
層に使用することによって、市販の安価な重合体を利用
できるので、外径を太くしても、非常に安価でかつ伝送
特性の良好なプラスチック光ファイバを作製することが
できる。

【００３５】また、ジャケット層を構成する材料とし
て、コア層及びクラッド層と同質のものを用いることも
可能である。係る場合は、同様な目的で他の材質のもの
で形成された場合と比べ、作業現場でのハンドリングの
向上及び樹脂層を剥す場合に該ジャケット層をも共に剥
離することを防止するという利点がある。

【００３６】本発明の製造方法において用いるジャケッ
ト層となるべき重合管は、重合体のペレットを射出成形
することにより作製されうる。前記ペレットに顔料、た
とえば、フタロシアニンブルー、酸化チタン、カーボン
ブラック、ナフトールレッドを混練することにより重合
管を着色することができる。重合体に対する顔料の添加
量は、特に限定されず、用いる顔料の種類及び重合体の
種類に応じて適宜選択されうるが、例えば、重合体１０
０重量部に対して、０．０１〜１０重量部である。これ
により、ファイバーの識別が容易となる。

【００３７】また、上記ジャケット層には、例えば酸化
防止剤、光吸収剤又は光散乱剤等の各種機能を有する機
能性材料を含有させ、それらの該機能を発揮するように
してもよい。これらは単独で或いは混合して添加しても
よい。このような機能性材料としては、例えば、ヒンダ
ードフェノール、ヒンダードアミン、アリルアミン、ホ
スファイト、チオエーテル等に代表される酸化防止剤を
当該ジャケット層に含有させることで、不透明化防止及
び着色防止機能を発揮するようにしてもよい。また、ジ
ャケット層に、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、
ベンゾエート、シァノアクリレート等に代表される光吸
収剤含有させることで、従来において、伝搬光を入射し
た場合にクラッド層を伝搬する迷光を、効率よく吸収す
ることができる。尚、ＴｉＯ₂ 粉末等の光散乱剤を用い
た場合にもその光散乱機能を発揮させることができる。

【００３８】また、本発明で得られプラスチック光ファ
イバ母材のクラッド層の厚みＤ１は、コア層のコア径Ｄ
２の５%以上で４０%以下であり、且つジャケット層の厚
みＤ３がクラッド層の厚みＤ１より大であることが好ま
しい。これはＤ１がＤ２の５%未満の場合には、通信光
の一部が透明性の低いジャケット層をも伝搬するため、
伝送特性が悪化するからである。通信光は大部分がコア
層内を伝搬していくが、一部はコアの外側に広がって伝
搬するので、クラッドはコアに比べてある程度以上の厚
みがなければならない。また４０%を超えた場合には、
完全に通信光の伝搬に寄与しない領域にも高価なクラッ
ド用材料を使用することになるので、製造費の削減には
寄与しないからである。

【００３９】本発明の方法で製造されるジャケット層を
設けた光ファイバ母材は、屈折率分布が複数段の階段状
になっているプラスチック光ファイバー及びグレーテッ
ドインデックス型プラスチック光ファイバーの製造のい
ずれにも好適に使用可能である。

【００４０】次に、本発明のプラスチック光ファイバ用
母材を製造する一例を図１を参照して説明する。

【００４１】図１は、本発明の製造方法を説明するため
の一の工程図であり、射出成形により作製された筒状の
ジャケット層となる重合管３０の中に第一の重合性材料
１５をクラッド層を形成するのに必要な量だけ投入し、
開口端をシールした後、この重合管３０を中心軸の周り
に矢印３１の方向に回転させながら重合させる（図１の
工程（ａ））。

【００４２】次いで、第一のクラッド層１０が形成され
た重合管３０の中に、第一（クラッド層）の屈折率より
大きい第二の屈折率を重合後に有する重合性材料１６を
樹脂層１１をを形成するのに必要な量だけ投入し、開口
端をシールした後、この重合管３０を中心軸の周りに矢
印３１の方向に回転させながら重合させる（図１の工程
（ｂ））。

【００４３】第一の重合性材料１５から得られるクラッ
ド層の屈折率と第二の重合性材料１６から得られる第二
の樹脂層（コア層）の屈折率の差、及び第二の樹脂層１
１の厚さは、作製しようとしているプラスチック光ファ
イバに要求されている屈折率分布から決定される。

【００４４】図２に本発明の方法により製造されるジャ
ケット層を有するプラスチック光ファイバ母材を図示す
る。コア層１０１及びその外周のクラッド層１０２があ
り、その外周にジャケット層１０３がある。

【００４５】以下、実施例により本発明を更に詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。

【００４６】

【実施例】

＜ガラス転移温度の測定方法＞本発明において各層のガ
ラス転移温度の測定は、ＤＳＣ測定装置（ＭＡＣ ＳＣ
ＩＥＮＣＥ社製、モデルＤＳＣ３１００）を用い、試料
重量を５０ｍｇ、昇温速度１０℃／分の条件にて測定し
た。ガラス転移温度は、１度目の昇温時の熱量変化率が
階段状を示す部分（図３中のＡの部分）のそれぞれに対
する接線（接線１及び接線２）を求め、その２つの接線
の交点が示す温度をＴｇとした。図３中においては、Ｘ
がガラス転移温度である。

【００４７】（実施例１）ポリカーボネート１００重量
部に対して、顔料としてフタロシアニンブルーを３重量
部及び酸化チタンを５重量部を混練したペレットを準備
し、射出成形機を用いて射出成形し、外径１８ｍｍ、内
径１４ｍｍ、長さ３ｍの青色の重合管を作製した。この
重合管のガラス転移温度を前記の測定方法により測定し
たところ、１２０℃であった。

【００４８】上記で得た円筒形の重合管を長さ６０ｃｍ
に切り、この円筒管に、メチルメタクリレート１００重
量部に対して、連鎖移動剤としてｎ−ブチルメルカプタ
ンを０．１５重量部及び重合開始剤としてｔ−ブチルペ
ルオキシイソプロピルカーボネートを０．５０重量部を
混合した混合溶液９０ｍｌを加えた後、開口部をゴム栓
でシールし、円筒管を１３００ｒｐｍで回転させなが
ら、８５℃で２０時間、大気下で熱重合させた。その結
果、外径１８ｍｍ、内径１０ｍｍの重合管が得られた。
プラスチック光ファイバーのクラッド層となるべきこの
重合管のＴｇは、１０７℃であった。

【００４９】次いで、メチルメタクリレートとジフェニ
ルスルフィドを重量比で５：１に混合した混合溶液を用
意し、これの７１ｍｌを前記で製造した重合管に入れ、
更にメチルメタクリレート及びジフェニルスルフィドの
合計１００重量部に対して、連鎖移動剤としてｎ−ブチ
ルメルカプタンを０．１重量部及び重合開始剤としてｔ
−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネートを０．３
重量部を加えた後、開口部をシールし、円筒管を１３０
０ｒｐｍで回転させながら、８５℃で２０時間大気下で
熱重合させた。その結果、外径１８ｍｍ、内径５ｍｍの
青色のプラスチック光ファイバ母材が得られた。プラス
チック光ファイバ母材の内層のＴｇは、７５℃であっ
た。

【００５０】上記操作で得たプラスチック光ファイバ母
材の片端をテープで封止し、管内の圧力を６６０ｍｍＨ
ｇの減圧状態に保ちながら、円筒管（母材）を３０ｒｐ
ｍで回転させながら、片端から１８０℃に加熱し母材を
中実化した。この中実化した母材を、張力５０ｇにて２
５０℃で熱延伸し、直径０．７５ｍｍの青色のグレーテ
ッドインデックス型プラスチック光ファイバ（ＧＩ−Ｐ
ＯＦ）が得られた。

【００５１】（実施例２）実施例１の顔料であるフタロ
シアニンブルーをナフトールレッドに変更した以外は実
施例１と同様にしてプラスチック光ファイバ母材及びグ
レーテッドインデックス型プラスチック光ファイバ（Ｇ
Ｉ−ＰＯＦ）を製造した。その結果、桃色のプラスチッ
ク光ファイバ母材が得られ、それより直径０．７５ｍｍ
の桃色ＧＩ−ＰＯＦが得られた。

【００５２】（実施例３）実施例１の射出成形機を押出
成形機に変更した以外は実施例１と同様にしてプラスチ
ック光ファイバ母材及びグレーテッドインデックス型プ
ラスチック光ファイバ（ＧＩ−ＰＯＦ）を製造した。そ
の結果、実施例１と同様のプラスチック光ファイバ母材
及びＧＩ−ＰＯＦが得られた。

【００５３】

【発明の効果】本発明の製造方法を用いてプラスチック
光ファイバ母材を製造することにより、所望の良好な屈
折率分布を有するプラスチック光ファイバ母材が簡便に
かつ低コストで製造できる。

【００５４】また、本発明の方法を用いて製造されたプ
ラスチック光ファイバ光ファイバ母材は、線引時に最外
層（ジャケット層）がクラッド層より滑り落ちたり又は
内層のみが線引されにくく残ってしまうという欠点がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の一の工程を表す工程図であ
る。

【図２】ジャケット層を有する光ファイバの概略図であ
る。

【図３】Ｔｇの測定において現れるＤＳＣのパターン
と、そのパターンからのＴｇの検出を模式的に示したも
のである。

【符号の説明】

３０，１０３…ジャケット層、１０，１０２…クラッド
層、１１，１０１…コア層

フロントページの続き (72)発明者 細谷 俊史 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 池知 麻紀 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合性材料から形成されるコア層、クラ
   ッド層及び最外層に配置されたジャケット層を有するプ
   ラスチック光ファイバ母材の製造方法であって、 ａ）射出成形又は押出成形により作製されたジャケット
   層を形成する着色した重合管の内側にクラッド層を形成
   する重合性材料を供給し次いで該ジャケット層の内側に
   て重合反応を起こさせることによりクラッド層をジャケ
   ット層の内側に形成する工程、及び ｂ）クラッド層の内側にさらにコア層を形成する重合性
   材料を供給し次いで該クラッド層の内側にて重合反応を
   起こさせることによりコア層をジャケット層の内側に形
   成する工程、を含むことを特徴とするプラスチック光フ
   ァイバ母材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記工程ｂ）を順次重合性材料の組成を
   変更して繰り返すことにより屈折率の異なる複数のコア
   層を有するプラスチック光ファイバ母材を製造すること
   を特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバ
   母材の製造方法。
3. 【請求項３】 前記ジャケット層のガラス転移温度が、
   前記コア層のガラス転移温度及び前記クラッド層のガラ
   ス転移温度より高いことを特徴とする請求項１又は２に
   記載のプラスチック光ファイバの製造方法。