JPS59111104A - 光伝送繊維 - 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】 本発明は芯鞘構造を有し、新規な鞘成分からなる光伝送
繊維に関する。

ブ、ラスチックから成る光伝送繊維は無機ガラスに比べ
て光伝送損失、耐熱性に劣る一方で、大口径で開口数が
大きく軽量であって、且つ可撓性に極めて優れており、
中でもぎりメタクリル酸メチルを芯成分とした光伝送繊
維は短距離の光通イＢ用途に使用されはじめている。

芯がポリメタクリル酸メチル、鞘が弗化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレンの共重合体からなる光伝送繊維は
優れた性能を示すことは本出願人の特公昭！Ｊ−２／４
６０号により公知である。

しかしながら、弗化ビニリデン系共重合体は芯材との密
着性は良好であり、加工性もすぐれているが本質的に結
晶性高分子であり、加熱または冷却により容易に結晶化
して、球晶を生長せしめ、その結果芯材・を通過する光
はその鞘の結晶化状態による散乱を受け、光伝送性能が
低下するという欠点がある。一方、たとえは特公昭３６
−ｇ３２／号に示されるような弗化アルキルメタクリレ
ート？主成分とする重合体は本質的に非品性高分子であ
り、光伝送繊維の鞘材として用いたとき良好な透明性を
保持するが、芯材との密着性が劣り、また加工性も劣る
という欠点がある。

本発明者らは上記のような従来の鞘材の欠点を改善する
ための方法について鋭意研究の結果弗化ビニリデン系共
重合体と弗化アルキルメタクリレートを主成分とする重
合体とのブレンド体が、驚くべきことに容易に混融体を
生成し、非品性を維持しつつ芯材との密着性にもすぐれ
た鞘材として使用しうることを見出し、本発明Ｖこ到達
した。すなわち本発明の要旨とするところは、主として
ポリメタクリル酸メチルかうｔｘる重合体を芯成分とし
、ポリ弗化ビニリデンまたはりＵ化ビニリデン単位′ｆ
ｔＡＯモル％以上含む弗化ビニリデン系共重合体と弗化
アルギルメタクリレートを主成分とする重合体をブレン
ドしてなる植脂組成物を鞘成分とすることを特徴とする
光伝送繊維である。

本発明における鞘材におけるポリ弗化ビニリデンマタは
弗化ビニリデン系共ホ合体とメチルメタクリレートを主
成分とする重合体はお互いの相ｍ性が良好であり、広い
ブレンド割合をとることができ、ブレンド割合により重
合体の性質を変動させることができる０たとえば芯成分
との’４Ｆｊ　Ａｘ性や加工性の向上を目的とする場合
には弗化ビニリデン系共重合体成分の割合を多くし、ま
た透明性や耐熱性の向上を目的とする場合には弗化アル
キルメタクリレートを主成分とする１１１合体の割合を
多くすれば容易に目的とする性能のブレンド体が得られ
る。

たとえばブレンド体の特性の一つであるガラス転移温Ｉ
廷（Ｔｇ）は弗化ビニリデン系共重合体のＴｇ〜−グ５
Ｃから弗化アルキルメタクリレート糸重合体のＴｇ〜十
１００Ｃまでブレンド割合により変化させることができ
る。

本発明の鞘成分は弗化ビニリデン系共重合体の芯成分へ
の優れた蕾４性と加工性２保持しつつ、さらに弗化アル
キルメタクリレート糸重合体のもつ耐熱性並びに６光性
に侵れた特性により双方の優れた特性を加味した光伝送
繊維を提供することができる。

本発明において鞘成分として用いられる弗化ビニリデン
系重合体の組成は弗化ビニリデン単位が４６モル％以上
含むことが必要である。弗化ビニリデン屯位が１０モル
％未満の場合には弗化アルキルメタクリレートとの相溶
性が不充分で均一なブレンドが困難となるからである。

弗化ビニリデンに共重合させる単量体としては子ドラフ
ルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロト
リフルオロエチレン、メタクリル酸メチル、／、／、／
−）リフルオｔ’　酢酸ビニル、イソブチレン等のビニ
ル単量体が使用可能であり、特Ｖ（テトラフルオロエチ
レン、ヘキサフルオロプロピレン等の弗素含有モノマー
が低い屈Ｄｒ率を持つので開口々（の大きい光伝送繊維
を得るには好ましい。

ざらに第Ｊ成分としてテトラフルオロエチレン、ヘキサ
フルオロプロピレン、メタクリル酸メチル、／、／、／
−）リフルオロ酢酸ビニル、クロロトリフルオロエチレ
ン、インブチレン等のビニル単量体を２０モル％以下の
範囲で共重合することも可能である。

また本発明において鞘成分として用いられるｄｌＪ　化
アルキルメタクリレートとしては、基本的な構造式 ％式％） １ ｃｉｔ、＝ｃ ０−Ｃ−（ＣＦ２）ユＸ 蒐 ＣＦ。

で示されるものが用いられる。具体例としてはコ、−一
ジフルオロエチルメタクリレート（−ＦＭ）、λ、λ、
コートリフルオロエチルメタクリレ　−　ト　　（、？
ＦＭ）　　、　　、２．２．Ｊ、３　−　テ　　ト　ラ
　フ　ルオロブロビルメタクリレート＜ｙＦＭ）、２＋
２．３．．３．３−ペンタフルオロプロピルメタクリ　
し　−　ト　　（５ＦＭ）　　、　　２　　＊　　−１
＋　　Ｊ　　＋　　Ｊ　　＋　　ダ　、ｌＩ　　　−へ
キサフルオロブチルメタクリレート（ＡＦＭ）、２、コ
、３．．３．’Ｉ、ｌ！、！、Ｓ−オクタ７ルオロペン
チルメタクリレート（ｇ　Ｆ　Ｍ　）、／、／−ジ（ト
リフルオロメチル）　　Ｊ　＋　−”　＋　’−トリフ
ルオロエチルメタクリレ−）（９ＦＭ）などの単独重合
体あるいはこれらの弗化アルキルメタクリレートを６θ
重量％以上含有する共重合体であって、第コ成分として
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プ
ロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔ
−ブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ノ
ニルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアク
リレート、λエチルへキシルアクリレート、スチレン等
のビニル単量体をＯＮダθ重Ｍ％共京合せしめた共重合
体が挙げられる。

その中で第、２成分としてはメチルメタクリレートが特
に好ましい。弗化アルキルメタクリレート６θ冨量％以
上と共重合しつるビニル単量体Ｏ〜ｌＩｏ虫け％の共重
合体は通常の乳化重合、１Ｍ濁市合、塊状重合、溶液重
合の方法で製造することがｉＪ能であるが、高純度の共
重合体を得るには塊状型合法を採用するのが好ましい。

ホ合開始剤としては通常のう゛ジカル本合開始剤を便用
１−ルことができ、ジーｔｅｖｔ−ブチルパーオキシド
、ジクミルパーオキシド等の有機過酸化物、メチル２．
λ′−アゾビスイソブチレート、λ、２１−アゾビスイ
ソブチｐニトリル等のアゾ化合物が挙げられ連鎖移動剤
としては通常のアルキルメルカプタンが季げられる。

弗化ビニリデン系共重合体と弗化アルキルメタクリレー
トを主成分とする重合体の混合では、均一な混合をはか
るため酢酸エチルエステル、Ｎ　、　Ｎ’−ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルフオキシド、ジメチルアセト
アミドなどの溶媒に溶解したのち、混合重合体を得る方
法のはか、結晶性重合体の融点以上で溶融ブレンドする
方法たとえば２０００以上で混合するのが用いられる。

上記の混合を行なう場合、組成物中の弗化ビニＩＪデン
糸共重合体が９９京敞％以上であると該組成物を鞘材と
して製造した光伝送繊維は鞘利が結晶化するため耐熱性
・透光性が劣り好ましくない。また、弗化アルキルメ冬
クリレートを主成分とする共重合体が９９重鼠％以上で
あると鞘材と芯材との密層性が゛低下し、界面での剥離
現象を生じて伝送性能が低下するので好ましくない。従
って弗化ビニリデン系共重合体９９〜／重量％と弗化ア
ルキルメタクリレートを主成分とするホ合一体／〜９９
重足％、好ましくは弗化ビニリデン系共重合体９０〜ｌ
ｏ重磁％と弗化アルキルメタクリレートを主成分とする
重合体７０〜９０重量％より好ましくは弗化ビニリデン
系来車合体ｇｏ−コｏｈｍ％と弗化アルキルメタクリレ
ートを一〇〜１０重Ｉｊｉ％からなる組成であることが
、性能のバランスから好ましい。

本発明において用いられる芯成分重合体としてはポリメ
タクリル酸メチルが特に光伝送性能の田ｆから好ましい
が、メタクリル酸メチルを８０モル％以上含む共１１合
体を使用することもできる。共■金成分としてはアクリ
ル酸メチル、アクリル１１采エチル、メタクリル酸プロ
ピル、アクリル［Ｗブチル、アクリル６ｓ−エチルヘキ
シルのようなアクリル酸エステル類やメタクリル酸シク
ロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル師エチ
ル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチルのより
なメタクリル酸エステル等の単量体を挙げることができ
る。使用する芯成分は例えば特公昭５３−４をココ１０
号に示さｎるような連続塊状重合方法により製造された
もの？使用するのが好ましい。

本発明の光伝送繊維は常法によって鞘材を酢酸エチル、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の溶媒
に溶解して浸漬法で主としてポリメチルメタクリレート
からなる重合体からなる芯成分の繊維表面に鞘材を被覆
すシ方法、あるいは芯鞘型複合紡糸ノズルを使用して芯
成分を紡糸すると同時に鞘部を押出賦形する方法等によ
り製造することができる。紡糸温度は芯成分、鞘成分の
溶融温度を考慮して適宜設定すればよいがコｊ　ＯｔＺ
’−ｕ、ｊ　ＯＣの間が好ましい。

本発明の弗素系樹脂組成物を鞘成分として、芯鞘紡糸口
金を用いて芯成分とともに溶融共押出成型して複合フィ
ラメントを製造した場合には、成形温度が／Ｓθ〜−り
θＣの広い範囲において鞘成分に発泡、白化等の異常な
現象は認められず、かつ光伝送繊維において鞘と芯の界
面状態によって左右される重要な測定値である開口数が
芯と鞘の屈折率で決定される理論開口数に近くなるとい
う極めて擾れた特徴がある◇この事実は本発明の弗化ビ
ニリデン系重合体と弗化アルキルメタクリレートを主成
分とする重合体とからなる樹脂組成物を鞘成分として用
いると、密着性、耐熱性ともに向上し、芯−鞘界面の乱
れを抑制していると考えられる。この原因は、前記の如
く、弗化アルキルメタクリレート系重合体が、弗化ビニ
リデン系共重合体の結晶化２阻止し、非品性を向上させ
かつ芯成分のポリメチルメタクリレートと相溶性良好な
弗化ビニリデン糸共重合体との関係より良好な密着性が
得られるためと考えられる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお実施例中の部はすべて重量部を、％はすべて重Ｊｔ
ｉ％を示す。

ここで、実施例および比較例において得られた光伝送繊
維の性能の評価は次の方法で行なった０ （１）　　光伝送損失の評価 得られた光伝送性繊維の伝送損失は第１図に示す装置に
よって測定した。

安定化電源（／θｌ）によって駆動されるハロゲンラン
プ（１０λ）から田た光はレンズ（ｌｏＪ）によって平
行光線にされた後、干渉フィルター（ｌθりによって単
色化され、光伝送繊維（ｉｏθ〕と等しい開口数を持つ
レンズ（１０Ｓ）の焦点に集められる。

この焦点に光伝送繊維の入射端面（ｉｏｔ）が位置する
よう調節して光伝送繊維＜ｉｏのに光を入射させる。入
射端面（１０６）から入射した光は減衰して出射端面（
ＩＯ’ｌ）から田射する。この出射光は十分に広い面積
のフォトダイオードＣ／（Ｍ）によって電流に斐換され
、電流−′亀用変換型の増幅器（ｔｏｑ）によって増幅
された後、電圧計（／／のにより、電圧値として読み取
られる。

伝送損失の測定は次の手順により行なう。

まず光伝送繊維−（１０のを！。の長さになるように、
両端面を繊維軸に直角に切断し、平滑な面に仕上げ、前
記の装置に入射端面（１０４）　　および出射端面（ｉ
ｏ７）が測定中動がないように装着する。暗室にして電
圧計の指示値を読取る。

この電圧値を■、とする。　次に１室内灯を点灯し、出
射端面（ｌθり）を装置からはずし、この端面から長さ
ｌの点（／／／）で光伝送繊維（１００）　’ｆｔ切り
取る◎そして、装置に装着されている方の光学繊維の端
面を最初と同じように繊維軸に直角な面に仕上げ、これ
を新しい出射端面として装置に装着する。こｎらの作業
中、入射光紙を一定に保つため、入射端面（１０４）は
動かないように注意する。再び暗室にして、電圧計の指
示値を読み取り、これを■、とする。

元伝送損未に）は次式によりｄ［算する。

ここで　７１！二光学繊維の長さくＫｍ）１、　、　Ｉ
２：光量（電圧計読取値）なお、本発明での測定条件（
ま次の通りである。

干渉フィルター（＋、波長）：ＡダＡ　ｎｍ１０ｃ光学
繊維の全長さ）：　　１５ｍ１　（光学イ歳維の切断長
さ）：　　　／ＱｍＤ　（ボビンの直径）　　：　　／
９０ｔｍここでボビンは装置をコンパクトにするために
使用し、入射端面（１０６）と出射端面（ｌｏり）間の
距離が／ｍ程度になるようにして、残余の光学繊維をボ
ビン（図示せず）に巻いておく。

（λ）　光伝送繊維の開口数の測定 光伝送繊維の開口数の測定は第２図に示す測定装置を用
いて行なった。（１）はへロゲーンランブを内蔵した平
行光線光源である。該光源の出力光を中心波長Ａ　３’
　０　＋ｎ、半値ＩＬＩＭ　Ｊ　−１の干渉フィルター
（λ）に通して単色化した後、開口数が光伝逮繊維のそ
ｎよりも大きいレンズ（３）により平行光線を集束して
、光伝送繊維（ｌＩ）の一方の端面（ｊ）に入射させる
。該端面←）は光伝送繊維の繊維軸と直角に切断して平
滑に仕上げ、固定具（Ａ）により、繊維軸と光軸（７）
が一致するように固定する。入射光は全長／ｊｍの光伝
送繊維を通過した後、もう一方の端面＜ｇ＞より出射す
る。繊維軸と直角な平滑面に仕上げられた端面＜ｇ＞を
固定軸（９）の中心軸に一致させ、且つ、繊維軸と前記
中心軸が直交するように固定具（ｌのにより固定軸（９
）に固定する。

（ｌｌ）は回転腕で固定軸（９）の中心軸のまわりを回
転し、回転角度θを読取ることができる。

（／２）は光を検ｆｆｌする光電子増倍管であり、ケー
ス（１３）の中に取付けられ、孔（／ｌＩ）を通過した
元１社ｙｉ：電流として測定する□線孔（ｌりは直径が
ｌＳ關で中心軸から／コ５１１ｍの位置にある。第一図
のような構成の装置により出射光の分布は回転腕の回転
角度θと光電子増倍管の電流との関係で測定さｎｌ−例
を示すと第３図のようになる。最大電流Ｉｍａｘとする
と、Ｉｍａｘが％に減少する角度幅コθＷとの式から開
口数（ＮＡ）を求めることができる。

ＮＡ　＝　ｓｉｎ　Ｏｗ　・１．−の （３）鞘成分重合体の耐熱試験 得られた鞘成分重合体７に２０θＣで３Ａトン加熱プレ
スを使用して！；Ｏｋｇ／ｃｒｌ−１０θｋｑ／ｃ−の
荷重で５０μｍの一様厚さのフィルムを作成し、ＡＳＴ
Ｍ−Ｄ／θ０３−Ａ／に準拠して積分球式ヘイズメータ
ーにより全光線透過率およびヘイズ値を測定した。この
フィルムを恒温檜中ｇＳＣでＩＯθ時間基露して結晶を
生長させ、上記と同様の積分球式へイズメーターにより
全光線透過率およびヘイズ値を耐熱試験結果とした。

←）密層性試験 得られた鞘成分重合体のフィルムを厚さ３龍のメタクリ
ル樹脂板に乗せて、−〇〇〇加熱プレスによりヒートラ
ミネート後室温に冷却してＪＩＳ　　３；１Ｉ００に準
じた方法Ｖこよる密着試験をりレスカット法により評価
した。ｌｌ・正方形まず目′ｆ：１００ケ作成して粘着
テープをはりつけ剥離まず目数分密増強度の評価とした
〇 ◎　切り傷の１本ごとが細がくて両側がなめらかで切り
傷の交点と正方形のます目にはがれかない ○　切り傷の両側と交点とにはがれがあって欠損面積が
／ｊ％以内 Δ　切り傷の両側と交点とにはがれがあって欠損面積が
６Ｓ％以内 Ｘ　切り傷の両側と交点とにはかれかあって欠損面積が
６Ｓ％以上 実施例１ λｌｌココートリフルオロエチルメタクリレートｇθ部
、メチルメタクリレ−トコ。部を混合溶解した後、重合
開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルθ”　ｔ’ｚ
ｆｓ　、ｎ−オクチルメルカプタンθθ、を部を添加し
てアンプル管に仕込ミ、脱気を繰り返して減圧封管した
。この封管アンプルを７０Ｃで１１時間加熱重合し透明
な樹脂体を得た。さらに１ｊｏｃに３時間加熱して重合
転化率９９％を？！４た□得られ′ｒ：、重合体Ｃ以下
重合体Ａという〕をとり出し、酢酸エチル中に濃度が３
０％になる様に溶解した。一方、乳化重合法により得た
弗化ビニリデン−テトラフルオルエチレン（１１０７，
１□）（モル比）の共重合体（以下止合体Ｂという）を
同様に酢酸エチル３０％浴液になる様に調整し、上記コ
、２．２−トリフルオロエチルメタクリレート糸車合体
の溶液とｌ二／に均一に混合して溶媒を脱気して十分溶
媒を除去した後、得らｎた固形物をクララシーにより粉
砕してＪＩＳ−Ｚ−４８０／規格／Ａメツシユバス　３
＋２メツシュオン分Ｋ　分別して２Ｓ龍φ　ベント式押
出機（大阪精機（株）製）によりペレット状に賦形した
。得られたポリマーの屈折率は／ダＯＯであった。この
ポリマーをフィルム成形して得ら′ｎに厚さ５０μｍフ
ィルムの全光線透過率（、Ｔ　ｔ　）はデー％、ヘイズ
ユＳ％であった。耐熱試訣結果は全光線透過率（’ｌ’
ｔ）Ｋ’７％、ヘイズ値ＳＳ％であり、良好であった。

芯−絹紡糸口金を用いて芯成分にポリメタクリル酸メチ
ル、鞘成分に上記Ｎ（合体を用いて、２！ＩＯＣで即用
し／　００　ｍ７分で巻き取り直径１００μｍ１芯のＩ
Ｋ径８０μｍの複合フィラメントを得た。顕微４による
観察では芯−鞘界面は真円で気泡や異物の存在は認めら
れなかった。

ごのフィラメントの波長がＡ　！；　Ｏｎｒｎの光によ
る伝送損失は１１．１θｄ　ｆ３　／Ｋ　ｍで、！７０
ｎｍの光では４ｔ；ｔ　ＯｄＢ／Ｋｒｎ％３２０　ｎｍ
　　の光ではダＪ　ＯｄＢ／Ｋｍ　　であった。またこ
のフィラメント（Ｄ　ｌ〕ｉＪ　Ｄ’　ｋはＯダＳであ
りコアの屈折率ｎ、＝１’７９．２及びクラッドの屈折
率ｎ２−７４’θＯから計算される理論開口数（Ｎ、　
Ａ−ｒ＝肩−１）−ｏｓｉｔに近い値であった。

実施例Ω〜ＩＯ 実施例／におけるｌ＋’４成分用成分用重合体酸・重合
体Ｂ・のＮｄｌ成および重合体Ａと重合体Ｂの混合；１
ｌｌＩ合を第１表に示すように変化させたほかは実施例
／と同様にして鞘成分重合体の性能および光伝送繊維の
伝送特性を評価し７１：ｏ評価結果はまとめて第７表に
示した。

比較例／〜３ 第１表に示す如く鞘成分重合体として重合体Ｂのみを使
用した場合（比較例／　）　、ｉ【合体Ａのみ２使用し
た場合（比較例コ）および重合体Ａの組成を変更したも
、ののみを使用した場合（比較例３）につき、その他の
条件は全〈実施例／と同様にして鞘成分重合体の性能お
よび光伝送繊維の伝送特性を第１表に示し７た。

各実施例に示した如く重合体Ａと重合体Ｂを混合使用し
たときは鞘成分の耐熱性、芯−鞘の密着性ともに良好な
ものが得られるのに対し、比較例の場合は鞘成分の耐熱
性が不良であったり、メタクリル樹脂板との接層性が不
良であったり性能的に不充分なものであった。

ｌ　図１）１１のｔｊｊ嘔な説明 第１図は光伝送繊維の伝送損失を測定する装置の礒１１
６図、第２図は光伝送繊維の開口数の測定装置ｌ″ｉの
概略図、第３図は開口数測定の一例をボず説明図である
□ ｌ・・・光　諒　　　　　３・・−レンズダ・・・ノＣ
云送繊維 ｓ、ｇ・・・光伝送繊維の端面 １２・・・光電子増倍管 １０θ・・・光伝送繊維　　ｌθ６・・・入射端面１０
７・・・出射端面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　主としてポリメタクリル酸メチルからなるルメタク
   リレートを主成分とする重合体をブレンドしてなる樹脂
   組成物を鞘成分とすることを特徴とする晃伝送繊維。 λ　弗化ビニリデン糸共恵合体が弗化ビニリデン単位を
   １０モル％以上とテトラフルオロエチレン単位が４０モ
   ル％以下とからなる共重合体である特許請求の範囲第７
   項記載の光伝送繊維。 ３　弗化ビニリデン糸共重合体が弗化ビニリブ２４位＋
   ｔ、ｏモル％以上とヘキサフルオ鴛プロピレン単位が７
   ０モル％以下とからなる共重合体である特許請求の範囲
   第１項記載の光伝送繊維。