JPH10307218A

JPH10307218A - プラスチック光ファイバ素線及びプラスチック光ファイバケーブル

Info

Publication number: JPH10307218A
Application number: JP9118960A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Toyoshima; 真一豊島; Hajime Munekuni; 肇宗國
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック光ファイバケーブルにおいて、
外部からの光の影響を防止すると同時に耐熱性の向上を
図る。【解決手段】ＰＭＭＡ系樹脂からなる芯１の周囲に、
該芯１より屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層２
を形成し、その外側に、ビニリデンフロライド系樹脂に
カーボンブラックを添加してなる組成物からなる光遮蔽
層３を形成し、さらにその外側にポリアミド樹脂からな
る外被覆層５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や航空機、
船舶などの移動体や、ファクトリーオートメーション、
オフィス機器、マルチメディアなどの短距離光通信に用
いられるプラスチック光ファイバ素線及びケーブルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバは、石英系ファ
イバに比べ、可撓性に富み、且つ大口径、高開口数であ
ること、端面処理や接続が容易であることなどから短距
離の光信号伝送やセンサといった分野への応用が始まっ
ている。

【０００３】従来実用化されているプラスチック光ファ
イバには、芯材にメタクリル酸メチルを主体とした樹脂
（ＰＭＭＡ系樹脂）やポリカーボネート樹脂を用い、鞘
材にフッ化ビニリデン系共重合体やフッ化メタクリレー
ト系共重合体を用いたものがある。また、鞘層の外側に
低密度ポリエチレンやポリ塩化ビニルを被覆したプラス
チック光ファイバケーブルとしても使用されている。

【０００４】光ファイバケーブルにおいては、外部から
の光の入射はノイズとなって信号伝送に悪影響を与える
が、このノイズを防止する手段として、鞘層の外側に光
不透過層を設けたプラスチック光ファイバケーブルが特
開平３−１００６０８号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た光不透過層は、押出温度が１７０℃以下の樹脂、例え
ばポリエチレン、ポリ塩化ビニルで形成されている。こ
のような樹脂で形成された光不透過層は鞘層には密着し
ておらず、機械的に剥離させることができるものであ
り、このような被覆形態においては鞘層と光不透過層と
が個別な熱的収縮挙動をとり、耐熱性に劣る。従って、
自動車のような高い耐熱性を要求されるような用途で
は、適用可能な場所が限られていた。

【０００６】本発明の目的は、上記問題を解決し、高温
環境での長時間使用が可能で且つ外部からのノイズの問
題のないプラスチック光ファイバ素線及びケーブルを提
供することにある。さらに具体的には、高い耐熱性と光
遮蔽能を有したプラスチック光ファイバ素線及びケーブ
ルを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、ポリメ
チルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を
取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からな
る鞘層と、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％
以上含有するビニリデンフロライド系樹脂にカーボンブ
ラックを添加した被覆樹脂組成物からなり上記鞘層の外
側に３μｍ〜３００μｍの厚さで密着被覆してなる光遮
蔽層と、を有することを特徴とするプラスチック光ファ
イバ素線である。

【０００８】また、本発明の第二は、上記プラスチック
光ファイバ素線の外側にさらに熱可塑性樹脂からなる外
被覆層を設けたことを特徴とするプラスチック光ファイ
バケーブルであり、特に、上記熱可塑性樹脂としてはポ
リアミド樹脂が好ましく用いられる。

【０００９】本発明のプラスチック光ファイバ素線にお
いては、特定の樹脂組成物からなる光遮蔽層を鞘層の外
側に設けることにより、十分な光遮蔽能と同時に高い耐
熱性を得られ、裸線の如く使用することができる。ま
た、本発明のプラスチック光ファイバ素線を用いた本発
明のプラスチック光ファイバケーブルは、該素線自体が
十分な光遮蔽能を有するため、外被覆層を所望の色に着
色することが可能となり、高い識別性を得ることがで
き、特に、ポリアミド樹脂により外被覆層を形成した場
合には、高温・低温いずれの環境下の使用にも耐え、機
械的強度や耐薬品性も優れたケーブルが得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に本発明のプラスチック光フ
ァイバケーブルの断面を模式的に示す。図中、１は芯、
２は鞘層、３は光遮蔽層で、これら１〜３からなる本発
明の光プラスチック光ファイバ素線４の外側にさらに外
被覆層５を設けたものが本発明のプラスチック光ファイ
バケーブル６である。

【００１１】本発明において、芯１はＰＭＭＡ系樹脂か
らなる。該ＰＭＭＡ系樹脂は、モノマー成分としてメタ
クリル酸メチルを８０重量％以上含有する透明重合体で
あり、メタクリル酸メチルの単独重合体の他に、アクリ
ル酸エステルやメタクリル酸エステル、アクリル酸、メ
タクリル酸、マレイミドなどの一成分以上とメタクリル
酸メチルとの共重合体を用いることができる。本発明で
用いるＰＭＭＡ系樹脂としては、メルトフローインデッ
クスが、２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径
２ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で、０．１〜４５ｇ／１０分
の範囲のものを好ましく使用することができる。

【００１２】本発明において、鞘層２は芯１に用いたＰ
ＭＭＡ系樹脂よりも屈折率が低い透明フッ素樹脂で形成
される。具体的には、フルオロアルキルメタクリレート
やフルオロアルキルアクリレート或いはα位がフッ素に
置換されたαフロロ−フルオロアルキルアクリレートの
いずれか１成分以上からなる重合体や、ビニリデンフロ
ライド系の透明樹脂、例えばビニリデンフロライドとヘ
キサフロロアセトンの共重合体、或いはこれら２元成分
にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロエチレンを
加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリデンフロラ
イドとヘキサフロロプロペンとの共重合体、或いはこれ
ら２元成分にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロ
エチレンを加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリ
デンフロライドとテトラフロロエチレンの２元共重合
体、ビニリデンフロライドとトリフロロエチレンの２元
共重合体などが挙げられる。

【００１３】上記の他に、上記ビニリデンフロライド系
樹脂とＰＭＭＡやポリエチルメタクリレートなどの混合
物が用いられ、メルトフローインデックスが前記条件下
で１〜２００ｇ／１０分程度のものが好ましく使用され
る。

【００１４】本発明において、光遮蔽層３は、ビニリデ
ンフロライド構造単位を５０重量％以上含有するビニリ
デンフロライド系樹脂にカーボンブラックを添加した被
覆樹脂組成物を厚さ３〜３００μｍになるように、鞘層
２に密着被覆して形成される。

【００１５】本発明に係る光遮蔽層３において、カーボ
ンブラックの被覆樹脂組成物に占める割合Ｃ［重量％］
と、光遮蔽層５の厚さＤ［μｍ］の積が１００［重量％
・μｍ］以上であれば、５０ｍ長の素線４を直射日光に
晒してもノイズの影響を防止することができる。また、
上記積が２０［重量％・μｍ］以上あれば、光遮蔽層３
を通して内部に入り込む光パワーを−４０ｄＢｍよりも
小さくすることができる。光のノイズ環境によっては、
雷の稲妻のように著しく強烈な場合や、直射日光よりも
弱い光外乱環境もあるため、Ｃ×Ｄ値は通常５［重量％
・μｍ］以上にすることが好ましく、より好ましくは２
０［重量％・μｍ］以上、望ましくは１００［重量％・
μｍ］以上である。

【００１６】カーボンブラックは前記被覆樹脂組成物に
１０重量％程度まで含有せしめることができるが、鞘層
への被覆を滑らかに行なうためには、７重量％以下が好
ましく、より好ましくは５重量％以下である。

【００１７】本発明の素線においては、当該素線を裸線
の如く取り扱う目的から、例えば素線の端末をコネクタ
ーに固定する際にはコネクターのフェルールの外径が通
常小さくなっているため、光遮蔽層３の厚みはあまり厚
くしない方が好ましい。０．５〜１．５ｍｍ程度の直径
の裸線を想定すると、光遮蔽層３の厚みは３〜３００μ
ｍである。最も好ましい厚さは光遮蔽層３によって付与
される耐熱性が効果的となる１０μｍ以上であり、上限
については、裸線の如く取り扱いができる素線にする目
的から、２００μｍ程度が好ましい。

【００１８】本発明に係る光遮蔽層４に用いられるビニ
リデンフロライド系樹脂は、ビニリデンフロライド構造
単位を５０重量％以上含有する樹脂であり、具体的に
は、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデン
とクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などの他
に、従来プラスチック光ファイバの鞘材として使用され
ている前述したビニリデンフロライド系樹脂で、例えば
フッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとの共重合
体、フッ化ビニリデンとヘキサフロロプロペンとの共重
合体、フッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとヘキ
サフロロプロペンとの共重合体などである。ビニリデン
フロライド構造単位が５０重量％以上の樹脂は、前述し
たようなフッ素樹脂からなる鞘層を有するファイバを被
覆する際に、鞘層によく接着して一体化し、ワイヤース
トリッパーなどでは剥れたり、ずれたりしないのが特徴
であり、コネクターへの固定も該光遮蔽層を固定すれば
剥れることはない。しかも、当該樹脂はプラスチック光
ファイバ素線に耐薬品性や耐熱性を付与することができ
る。

【００１９】本発明に用いる被覆樹脂組成物には必要に
応じてワックスなどの添加物を微量添加しても良い。

【００２０】本発明のプラスチック光ファイバ素線にお
いて、鞘層の周囲に光遮蔽層を被覆する方法としては以
下の２つの方法が好ましく用いられる。

【００２１】第一の方法は、芯及び鞘層からなるファイ
バを紡糸した後、一般に電線被覆を行なうようにクロス
ヘッドダイで溶融した被覆樹脂組成物で上記ファイバを
被覆する方法であり、特に光遮蔽層の厚さが比較的厚い
場合に容易に被覆できる。

【００２２】第二の方法は、芯及び鞘層からなるファイ
バを紡糸すると同時に光遮蔽層を形成する複合紡糸方法
によるものであり、芯樹脂と鞘樹脂と被覆樹脂組成物が
それぞれほぼ同時に多層複合紡糸ダイに供給され、一気
に素線を製造する方法である。

【００２３】上記第一の方法と第二の方法を比較すれ
ば、第一の方法では光遮蔽層の樹脂が延伸されていない
ので素線を加熱しても収縮することは少ない。一方、第
二の方法の場合、プラスチック光ファイバ素線の製造工
程として、通常紡糸したファイバを１．５〜２倍程度に
延伸し、強度向上を図る工程を経由するため、素線の熱
収縮がやや大きくなると予測されるが、光遮蔽層にカー
ボンブラックが含有されているためか、加熱による収縮
の程度は第一の方法による素線とあまり大きくは変わら
ない。しかも、この場合鞘層と光遮蔽層とが完全に融着
一体化しており、しかも延伸補強されているため、強度
的に有利であるという特徴もある。

【００２４】本発明のプラスチック光ファイバ素線は、
そのままでも完全に外部からの光を遮蔽することがで
き、しかも被覆強度も十分で、光遮蔽層と鞘層とが一体
化されているため、従来裸線のままで使用すると耐候性
に問題が生じたりするライトガイドやディスプレイとい
った用途に使用することができ、また、外被覆層がない
分細くなるため、寸法的にできるだけコンパクトに配線
したい機器内の信号配線や、カプラーなどの光結合部品
の配線、光電センサなどの用途にも適している。

【００２５】さらに、機械的強度や耐薬品性、ファッシ
ョン性、識別性などの付与を図るためには、上記素線に
さらに外被覆層を設けた本発明のプラスチック光ファイ
バケーブルが好適である。特に、識別性やファッション
性の付与のためには、種々の鮮明な色に着色した外被覆
層が必要となる。

【００２６】本発明において外被覆層を形成する熱可塑
性樹脂としては、一般に使用されるポリ塩化ビニル、ポ
リエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、熱可塑性ポ
リオレフィンエラストマーなどが使用でき、所望する色
に応じて適宜着色剤を添加して着色して用いることがで
きる。本発明においては、素線を構成する光遮蔽層によ
って光遮蔽効果が得られるため、外被覆層は透明でも不
透明でもよく、また、白色〜黒色その他どのような色に
着色しても構わない。

【００２７】本発明のプラスチック光ファイバケーブル
は、自動車配線や船舶配線、航空機配線などの移動体内
の配線用に適したケーブルである。これらの移動体内の
配線では個々のケーブルの識別のために、多数色に色分
けしたケーブルが必要であり、従って、どのような色に
も着色し得る本発明のケーブルが適している。特に高温
環境及び低温環境での耐久性や、ガソリンやエンジンオ
イルなどに耐える耐薬品性と機械的強度を考慮すると、
ポリアミド樹脂を外被覆層に用いることが好ましい。ポ
リアミド樹脂は本発明の素線との相性が非常によく、８
５℃、１００℃、１２０℃のそれぞれの環境下に外被覆
層をポリアミド樹脂で形成した本発明のケーブルを置い
た場合、ケーブル先端での素線の引っ込み（熱収縮によ
る素線と外被覆層とのずれ）は、１．０ｍｍ以内に納ま
るという好結果が得られた。ここで、ポリアミド樹脂と
は、好ましくはナイロン１２又はナイロン１１である。
本発明にかかる外被覆層も、クロスヘッドダイにより熱
溶融した樹脂を素線に被覆して形成される。

【００２８】

【実施例】

［実施例１］芯樹脂としてＰＭＭＡ、鞘樹脂としてフル
オロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレートと
の共重合体を使用した、芯径９４０μｍ、鞘径９６０μ
ｍのファイバ（商品名：ルミナスＴＢ−９６０，旭化成
工業社製）を用い、光遮蔽層を形成する被覆樹脂組成物
としては、ビニリデンフロライド９０重量％とヘキサフ
ロロプロペン１０重量％からなる共重合体にカーボンブ
ラックを５重量％混練した樹脂組成物を用いた。該被覆
樹脂組成物のメルトフローインデックスは、２３０℃、
荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ
の条件で測定して、３０ｇ／１０分であった。

【００２９】上記ファイバをクロスヘッドダイに導入
し、２３０℃で上記被覆樹脂組成物を厚さ２０μｍに被
覆し、外径が１．００ｍｍの素線を形成した。次いで、
外被覆層として、鮮やかな橙色に着色したナイロン１２
をクロスヘッドダイにより、被覆温度２２０℃で上記素
線に被覆し、最終外径が２．２ｍｍのケーブルを形成し
た。

【００３０】上記素線及びケーブルについて外光の影響
の有無を調べた。それぞれ５０ｍの長さの素線とケーブ
ルを準備し、両端を黒色コネクターに固定し、トスリン
クテスターに６５７ｎｍのＬＥＤ光を通しながら光パワ
ーを測定した。

【００３１】先ず素線の場合、暗い室内での光パワーは
−２８．１０ｄＢｍであり、次に同じ素線を晴天の直射
日光に晒したが、光パワーは−２８．１０ｄＢｍであ
り、外光の影響を受けていないことがわかった。また、
ケーブルについても素線とほぼ同じ値が得られた。

【００３２】次に、上記ケーブルの高温下での信頼性を
調べた。８５℃、１０５℃の高温下に２０００時間放置
し、伝送損失の変化を測定したが、伝送損失の増加は全
くなかった。また、ケーブルの先端での外被覆層／光遮
蔽層／ファイバの突出又は引っ込み状態を調べたとこ
ろ、光遮蔽層とファイバの先端はいずれの温度に放置し
たケーブルでも揃っており、外被覆層と素線について
は、８５℃に放置したケーブルでは揃っているものの、
１０５℃に放置したケーブルにおいては素線が０．３ｍ
ｍ内部に引っ込んでいた。この程度の引っ込みは実際の
使用に際しては問題がなく、本実施例のケーブルは十分
な耐熱性を有していることがわかった。

【００３３】さらに、芯樹脂であるＰＭＭＡのＴ_g より
も高い１２０℃にケーブルを２４時間放置した場合で
も、上記素線の引っ込みは０．５ｍｍに留まり、ケーブ
ルの全長も９９．４％に保持され、高い耐熱性が証明さ
れた。

【００３４】［実施例２］芯樹脂としてＰＭＭＡ系樹
脂、鞘樹脂として実施例１と同じフルオロアルキルメタ
クリレートとメチルメタクリレートとの共重合体を用
い、被覆樹脂組成物としてビニリデンフロライド７１．
９重量％とテトラフロロエチレン２８．１重量％との共
重合体にカーボンブラックを２重量％混練したものを用
いた。これらの樹脂のメルトフローインデックスは実施
例１と同じ条件で、１．５ｇ／１０分、４０ｇ／１０
分、３５ｇ／１０分であった。

【００３５】上記樹脂を３層同時に複合紡糸するダイで
２５０℃で紡糸し、２．０倍に延伸、熱処理して、芯径
９５０μｍ、鞘径９７０μｍ、最外径１．０ｍｍ（即ち
光遮蔽層の厚みは１５μｍ）の素線を製造した。

【００３６】上記素線に明るい橙色に着色したナイロン
１２を被覆した。被覆は上記素線をクロスヘッドに導入
し、２２０℃で行なった。得られたケーブルの外径は
２．２ｍｍであった。

【００３７】上記素線及びケーブルの光パワーを実施例
１と同様に測定した。その結果、暗い室内での素線の光
パワーは−２８．１０ｄＢｍ、直射日光に晒した場合−
２８．０５ｄＢｍで実質的に問題にならない程度であっ
た。またケーブルについては、暗い室内で−２８．１０
ｄＢｍ、直射日光の下で−２８．０９ｄＢｍでやはり問
題にならない程度であった。

【００３８】また、実施例１と同様にケーブルの耐熱性
を調べた。その結果、８５℃、１０５℃のいずれの温度
でも伝送損失の増加はなく、また、ケーブル先端での突
出及び引っ込みは、素線が８５℃において０．１ｍｍ程
度、１０５℃において０．５ｍｍ程度それぞれ外被覆層
よりも内部に引っ込んだ程度で十分な耐熱性が示され
た。さらに、１２０℃においても、該素線の引っ込みは
０．６ｍｍに留まり、ケーブルの全長も９９．３％に保
たれた。

【００３９】［比較例１］実施例１において、光遮蔽層
にカーボンブラックを添加しない以外は全く同様にして
ケーブルを製造し、その光パワーを測定した。その結
果、暗い室内での該ケーブルの光パワーは−２８．１０
ｄＢｍであったのに対し、直射日光に晒した場合には−
２４．０ｄＢｍに増加し、外被覆層があるにも関わらず
外光が大きく影響していることがわかった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラスチ
ック光ファイバ素線は、光遮蔽性と耐熱性を有してお
り、特にその上に外被覆層を形成した本発明のプラスチ
ック光ファイバケーブル、特にポリアミド樹脂からなる
外被覆層を形成したケーブルは、高温下でもケーブル先
端の引っ込みが少なく、耐熱性に優れ、特に移動体内の
配線に適したケーブルである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断
面図である。

【符号の説明】

１芯２鞘層３光遮蔽層４プラスチック光ファイバ素線５外被覆層６プラスチック光ファイバケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリメチルメタクリレート系樹脂からな
る芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い
透明フッ素樹脂からなる鞘層と、ビニリデンフロライド
構造単位を５０重量％以上含有するビニリデンフロライ
ド系樹脂にカーボンブラックを添加した被覆樹脂組成物
からなり上記鞘層の外側に３μｍ〜３００μｍの厚さで
密着被覆してなる光遮蔽層と、を有することを特徴とす
るプラスチック光ファイバ素線。
【請求項２】請求項１記載のプラスチック光ファイバ
素線の外側にさらに熱可塑性樹脂からなる外被覆層を設
けたことを特徴とするプラスチック光ファイバケーブ
ル。
【請求項３】上記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂であ
る請求項２記載のプラスチック光ファイバケーブル。