JPS58178302A - 耐熱性プラスチツク光フアイバ− - Google Patents

耐熱性プラスチツク光フアイバ−

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JPS58178302A
JPS58178302A JP57061287A JP6128782A JPS58178302A JP S58178302 A JPS58178302 A JP S58178302A JP 57061287 A JP57061287 A JP 57061287A JP 6128782 A JP6128782 A JP 6128782A JP S58178302 A JPS58178302 A JP S58178302A
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JP
Japan
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core
optical fiber
sheath
cladding
refractive index
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JP57061287A
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Yoshinobu Ueha
上羽 良信
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02033Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4429Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/4436Heat resistant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05Filamentary, e.g. strands

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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】 本発明は、コア、クラッド、シースの3重構造を有する
耐熱性に優れたプラスチック光ファイバーに関する。
従来より、光を伝送するファイバーは、石英ガラスやプ
ラスチックを利用して製造されている。
石英ガラスを使用した光ファイバーは、優れた光伝送性
をもっており、長距離通信用などに実用化されている。
プラスチック光ファイバーは、石英を用いた光ファイバ
ーに比べると、光伝送性は劣るが、可とう性の良いこと
、軽いこと、加工し易いことなどの利点があり、これら
を生かして短距離の通信ライトガイド、センサーなどへ
の応用が検討されている。こ袖らの応用の中には、耐熱
性が要求される場合も多い。例えば、自動車用の光デー
タリンクに用いる光ファイバーは、エンジンルームから
の熱のために100すいし120°Cといった高温に耐
えることが要望されている。しかし、従来のプラスチッ
ク光ファイバーは、ポリスチレンやポリ、メ′チルメタ
アクリレートを芯材として用いており、常用使用温度は
80’Cどまりであった。
ポリスチレンやポリメチルメタアクリレートを用いた光
ファイバーは、80°C以上の高温になると収縮を起こ
し、光伝送性が低下し、更に100°以上といった高温
では大きな収縮が起り、光伝送性の低下だけでなく、フ
ァイバー自体が切断され、全く光を通さなくなってしま
うものであった。
使用時の熱による収縮を少くするために、前もって熱処
理が行なわれる場合もある。しかし、本方法は使用時の
熱による収縮は低下させることはできてもファイバー自
体の可とう性がなくなり、振動や曲げによりファイバー
が折れ易くなってしまい、実用性に欠ける。
80°C以上といった高温でプラスチック光ファイバー
が連続使用される場合、ファイバーは熱による収縮のみ
でなく、酸化劣化を受けることも考えられる。ファイバ
ーが酸化劣化を受けると、光を吸収する化学結合の生成
により光伝送性が低下する。従って、ファイバーの酸化
劣化を防ぐためにプラスチック光ファイバーのみ層に酸
素透過率の小さい樹脂を被覆することが行なわれており
、この例は公開特許公報昭56−162704、公開実
用新案公報昭56−170407に示されている。酸素
透過率の小さい樹脂として、ポリアミド、エチレン酢酸
ビニル共重合体(E V A )、のケン化物、ポリ塩
化ビニリデン、ポリ7ツ化ビニリデン等の溶融押出被覆
の可能な樹脂を用いることが示されている。
しかるに、これらの熱可塑性樹脂を溶融押出被覆するた
めには、通常200°C以上といった高温度で押出さね
ばならない。この様な高温では下層のプラスチック光フ
ァイバーが熱により引き伸ばされたり、加熱、冷却を受
けるために、ファイバー、コア、クラッドの界面に構進
の不均一な部分が出来、光伝送性の低下をきたすなどの
問題があった。
特に熱可塑性樹脂の押出被膜厚を厚くしようとする場合
に問題が多く発生し、被膜厚はせいぜい50μmどまり
であった。
更に、前述の熱可塑性樹脂を被覆したプラスチック光フ
ァイバーは、被覆しないプラスチック光ファイバーに比
べて80°Cないし100°Cての熱収縮性を改善する
が、120°Cないしそれ以上といった高温では、被覆
のないファイバーと同様に大きく熱収縮してしまい、可
とう性、光伝送性が大巾に低下してしまう。
本発明は、上述したごとき従来のプラスチック光ファイ
バーの熱的特性上の欠点を改善すべく、鋭意検討の結果
到達されたものである。
本発明は、コア、クラッド、シースの3重構造を有する
プラスチック光ファイバーに於て、コア材料として非晶
質透明重合体、クラッド材料としてコア材料より屈折率
の低い透明重合体、シース材料として紫外線硬化樹脂を
用いた事を特徴とする耐熱性プラスチック光ファイバー
に関スル。
本発明のプラスチック光ファイバーは、コア、クラッド
、シースの3重構造を有するものである。
コア、クランド、シース各々のディメンジョンは自由に
構成できる。最外層シースの外径で0.1〜4mmのも
のが作成できる。
本発明で用いるコア材料は非晶質透明重合体である。非
晶質透明重合体として従来より知られているポリエチレ
ン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなど
を挙げることができる。更に、α−メチルスチレン、P
−7エニルスチレン、p−tertブチルスチレンなど
スチレン誘導体の重合体やこれらスチレン誘導体の重水
素化物の重合体、エチルメタクリレート、ブチルメタク
リレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリ
レート、P−シアノフェニルメタクリレート、イソボル
ニル喰≠メタクリレート等のメタクリレート誘導体の重
合体、これら誘導体の重水素化物の重合体、更にスチレ
ン、メチルメタクリレート、スチレン誘導性、メタクリ
レート誘導体の共重合体などが使用できる。
本発明で用いるクラッド材料は、コア材料よ怜屈折率の
低い透明重合体である。例えば弗素原子で水素原子が置
換されたスチレン誘導体、メタクリレート誘導体の重合
体、共重合体、弗素置換ポリカーボネート、ポリフッ化
ビ員リデン、フッ化ビ僕すデンテトラフルオ日エチレン
、或いはへキサフルオロプロピレンの共重合体、フン化
ビ=リデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ
フロピレンの三元共重合体、シリコン樹脂、エチレンビ
ニルアセテート共重合体などである。更にコア材料とし
て挙げた重合体も、屈折率がコア材より低い組合せを選
ぶことによりクラツド材として使用することもできる。
本発明で用いるシース材料は、紫外線硬化樹脂である。
紫外線硬化樹脂としてエポキシアクリレート系樹脂、ア
クリル基を有する1、2−ポリブタジェン系樹脂、チオ
ール−エン系樹脂などがある。
本発明のプラスチック光ファイバーの製造は、溶融紡糸
によりコア、クラッド構造をもつファイバーを作成し、
連続して紫外線硬化樹脂を希望の膜厚に塗布し、紫外線
照射部を通して硬化させ、巻取ることにより行う。溶融
紡糸によるコア、クラッド構造の作成と、これに続く紫
外線硬化樹脂のシースの作成は連続工程ではなく、不連
続の工程とすることも可能である。
更に、コアを溶融紡糸した後、クラッドを溶液法により
塗布、乾燥してコア、クラッド構造を形成し、次いで紫
外線硬化樹脂のシースをもうける工程も可能である。
紫外線硬化樹脂は室温で液状とすることができるので、
塗布は良く知られている様に樹脂液を満たしたダイ中に
コア、クラッド構造をもつファイバーを通過させること
により行うことができる。
又、紫外線硬化樹脂が室温で高粘度ないし固体状であっ
ても、塗布に適当な粘度とするためダイを加温し塗布す
ることもできる。
紫外線硬化樹脂は、塗膜形成に好ましくない揮発成分が
ないので0.05mmないし0.5mmといった厚膜の
シースを1回の塗布で形成することができる。更に厚膜
のシースが必要であれば塗布、紫外線硬化を繰り返すこ
とにより自由に膜厚を調節できる。
紫外線硬化樹脂を塗布されたファイバーは、紫外線照射
部を通過させることによりごく短時間で硬化を完了でき
る。
本発明により得られるプラスチック光ファイノぐ−は、
従来のプラスチック光ファイバーの様に80〜100°
Cといった低い温度で収縮することはなく、長期間の使
用に耐え、光伝送性が低下する様なことはない。
更に、100〜120°C以上といった高温度下に於て
も収縮を最小限におさえることができ、光伝送性を長期
にわたり維持することができる。
又120°C以上といった高温度では、従来のファイバ
ーが極く短時間で熱収縮と同時に変形してしまい、光伝
送路としての機能を失ってしまい、再び使うことが出来
なくなるものであったのに対し、本発明のプラスチック
光ファイノ(−は、120°C以上、170°Cといっ
た高温度雰囲気に置かれても熱収縮や変形により光伝送
路としての機能を失うことはない。この様な特性は、従
来類を見な0ものであり、実用的、工業的に重要な価値
を持つものである。
°実施例1 ポリメチルメタクリレートをコア、フッ化ビニリデンと
テトラフルオロエチレンの共重合体をクラッド外径0.
495fflffl(クラッド膜厚0.020ffZm
)とするコア、クラッド構造を有する7アイノく硬土に
チオール−エン系紫外線硬化樹脂(W、 R,Grac
e社商品名SP112B−WE−7)を室温て夕゛イを
用(1て塗布後、直ちに1謂高圧水銀灯を3本そなえた
紫外線照射部を光源から10crnの距離を保って通過
させることにより、コア、クラッド、シース構造を持つ
プラスチック光1.ファイノ;−を作成した。このファ
イバーの外径は;・、0.r135mmであり、シース
の膜厚は0.120mmであった。紫外線硬化樹脂のシ
ースを作成するに際し、コア、クラッド部の構造変化、
即ちコア、クラッドの界面の変化やコア径の変化は全く
認められなかった。
得られたファイバーを106mm長さに切り取り、10
0°Cて60分間処理を行った所、収縮量は1%以下で
あった。
得られたファイバーの透過光強度の温度依存性を調べた
所、135°Cまで強度の低下は認められなかった。
比較例1 ポリメチルメタクリレートをコア、フッ化ビニリデンと
テトラフルオロエチレンの共重合体をクラッド(外径0
.495mm  クラッド膜厚0.020fflffり
とするコア、クラッド構造を有するプラスチック光ファ
イバーを試料として透過光強度の温度依存性を調べた所
、100°Cから強度が大きく低下し始め、120°C
で室温時の50%以下に低下した。又100°C×60
分間保持したコアイノく−の収縮量をよ5%、120°
C×60分間ではコアイノ(−の収縮量は40%以上で
あった。
比較例2 ポリメチルメタクリレートをコア、フッ化ビニリデンと
テトラフルオロエチレンの共重合体をクラッド(外径Q
、495 mm 、クラッド膜厚0.020 mm )
とするコア、クラッド構造を有するプラスチック光フア
イバー上に、溶融押出法により熱可塑性樹脂(ポリアミ
ド)の約9.1mm厚のシースを形成しようとしたが、
押出温度が200°C以上と高く、又樹脂粘度も高い為
にコア、クラ°ツド、ファイバーの切断や外径の変化が
認められ良好なファイバーが得られなかった。
比較例3 比較例2と同様にして、低温で溶融押出の可能な熱可塑
性樹脂(エチレン酢酸ビニル共重合体)を用いて約0.
)mm厚のシースを作成した。
得られたコア、クラッド、シース構造を持つファイバー
の熱収縮と、透過光強度の温度依存性は比較例1と大差
なかった。
実施例2 紫外線硬化樹脂としてアクリレート系樹脂(Dyna 
Chem社 商品名5M−40)を用いた以外は実施例
1と同様にして、コア、クラッド、シース構造を持つプ
ラスチック光ファイバーを作成シた。
このファイバーの外径は0.615mmであり、シース
の膜厚は0.060ffl??Zであった。
得られたファイバーのコア、クラッド部の構造変化は全
く認められなかった。透過光強度の温度依存性を調べた
所、130°Cまで強度の低下は認められなかった。1
00°C×60分間処理後の熱収縮量は1%以下であっ
た。
実施例3 ポリカーボネートをコア、フン化ビニリデンとテトラフ
ルオロエチレンの共重合体をクラッド(外径0.45m
m、クラッド膜厚0.025mm )とするコア、クラ
ッド構造を有するファイバー上にチオール−エン系紫外
線硬化樹脂(W、 R,Grace社 商品名5PR2
311)を実施例1ど同様にして塗布、硬化し、コア、
クラッド、シース構造を有するプラスチック光ファイバ
ーを作成した。このファイバーの外径はQ、75mmで
あり、シースの膜厚は0.125mmであった。
得られたファイバーは、コア、クラッド部に構造の乱れ
は全くなかった。熱収縮は100°、120°Cでは全
く認められず、140°C×60分間保持後も1%以下
であった。透過光強度の温度依存性は極めて優れており
、180°C以下では全く強度の低下は認められなかっ
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コア、クラッド、シースの3重構造を有するプラ
    スチック光ファイバーに於て、コア材料は非晶質透明重
    合体、クランド材料はコテ材料より屈折率の低い透明重
    合体、シース材料は紫外線硬化した樹脂からなる事を特
    徴とする耐熱性プラスチック光ファイバー。
JP57061287A 1982-04-12 1982-04-12 耐熱性プラスチツク光フアイバ− Pending JPS58178302A (ja)

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