JPS60222803A - プラスチツク光伝送繊維 - 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−さや構造からなる耐紫外線性にすぐれ１こ
プラスチック光伝送繊維に関する。

光伝送繊維は、従来カラス系材料を基体として製造され
、光信号伝送媒体として機器間や機器内の計測制御用、
データ伝送用あるいは医療用、装飾用や画像伝送用とし
て広く利用されている。しかし、ガラス系材料を基材と
した光伝送繊維は、内径の細い繊維にしないと可撓性に
乏しいという欠点があり、又、断線しやすいこと、比重
が大きいこと、およびコネクターを含めて高価であるこ
となどの理由から、最近これをプラスチックで作る試み
が種々提案されている。

プラスチックを使用した場合の大きな特徴は軽量である
こと、内径の太い繊維でも強靭で可撓性に富むこと、従
って、高開口度、大口径が可能であり、受発光素子との
結合が容易であることなど操作性にすぐれていることが
挙げられる。プラスチックを用いてこのような光伝送縁
ａを製造する一般的な方法は、屈折率が大きく、かつ光
の透過性が良好なプラスチックを芯成分とし、これより
も屈折率が小さく、かつ、透明なプラスチックをさや成
分とし１こ芯−さや構造を有する繊維を形成するもので
ある。この方法は、芯−さや界面で光を反射させること
により、光を伝送するものであり、芯とさやを構成する
プラスチックの屈折率の差の太きいものほど光伝送性に
すぐれている。

光透過性の高いプラスチックとしては、無定形の材料が
好ましく、工業的にはポリメタクリル酸メチルや、ポリ
スチレンが注目される材料である（例えば、特公昭４Ｂ
−８９７８号公報）。

しかし、このようなプラスチック光伝送繊維は、紫外線
によって伝送損失の低下があり、その低下値が大きく、
光信号媒体として信頼性に欠ける場合があった。また、
耐熱性に欠点があり、移動体、１ことえば自動車、船舶
、航空機ま１こはロボットなどへ適用する場合には用途
や適用個所に制限が生ずる。

本発明者らは、かかる現状にがんがみ、耐紫外線性にす
ぐれたプラスチック光伝送繊維の開発を鋭意検討した結
果、不発明に到達した。すなわち、本発明は、メタクリ
ル酸メチルを主体とする重合体を芯成分とする芯−さや
構造からなるプラスチック光伝送繊維において、一般式
（Ａ）： （ここで、Ｒ１は水素まｔこはハロゲン、Ｒ２は水素ま
１こは炭素数１〜８個からなるアルキル基、凡３は炭素
数１〜８個からなるアルキル基である） で示されるベンゾトリアゾール化合物の群から選ばれる
少なくも一稲の化合物を１〜５００　ＰＰｍ含有する重
合体を芯成分および／ま１こはさや成分とすることを特
徴とする耐紫外線性にすぐれｔこプラスチック光伝送繊
維を提供するものである。

本発明のプラスチック光伝送繊維は常温から８０℃附近
までの温度範囲において、従来から提案されている光伝
送繊維に比べて紫外線に曝露されることによって生ずる
導光性能の低下の割合が少なく、光信号伝送媒体として
の信頼性をいちじるしく高めうるものである。さらに予
期せざることに、上述の従来から提案されている光伝送
繊維が全く使用出来ない温度においても導光性能の低下
がほとんどなく、可撓性においても実用上、全く問題な
いプラスチック光伝送繊維である。

本発明において芯成分に使用されるメタクリル酸メチル
を主体とする重合体はメタクリル酸メチルの繰り返し単
位を少なくとも６０重量％以上含むメタクリル酸メチル
の単独ないし共重合体であって、メタクリル酸エチル、
メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリ
ル酸イソブチル、メタクリル酸シクロヘキシルまｆコは
エステル部分に炭素数８〜２０個の８８１８式炭化水素
基を准するメタクリル酸エステルを有する共重合体およ
びこれらと１０重量−以下のアクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸２−エチルヘキシルなどの共重
合体力有用である。これらの中で特にメタクリル酸メチ
ル単位を７０％以上含有する共重合体が高純度で極めて
透明であり、かつ容易に入手出来て好ましい芯成分であ
る、 本発明において芯成分に使用される炭素数８以上の脂環
式炭化水素基を有するメタクリル酸エステル成分の割合
は、芯成分をなす重合体全体に対して８〜４０重量％で
ある。３チより少ない場合は、可撓性には優れているが
、芯成分そのものによる耐熱性向上に対する寄与は少な
く、一方、４０％を越えると耐熱性には優れているが、
実用上可撓性が不充分であり好ましくない。

これらのメタクリル酸エステルの中で特に好適にはメタ
クリル酸−１−アダマンチル、メタクリル酸−２−アダ
マンチル、メタクリル酸−８，５−ジメチル−１−アダ
マンチル、メタクリル酸ホルニル、メタクリル酸イソＩ
〆吟ル、メタクリル酸−ｐ−メンタン、メタクリル酸２
−メチルカンファン、メタクリル酸フエンチ、ル、メタ
クリル酸−ｌ−メンチール、メタクリル酸２．２．５−
トリメチルシクロヘキサンｔ、Ｌげることかできる。

一方、本発明を構成する他の重要な要素であるさや成分
としては、芯成分よりも少なくとも８チ小さい屈折率を
有する透明樹脂、又は弗素コムが用いられる。屈折庫の
差が８％より小さい場合、さや成分による光の反射割合
か／」１さくなり導光損失が大きくなる。具体的な屈折
率としては１６４３以下であるのが好ましく、結晶性で
なく無定形に近い重合体で、かつ、前記蕎成分との接着
性が良好なものが望ましい。

好ましい透明樹脂としては、弗素樹脂および熱可塑性弗
素コムか挙げられる。弗素樹脂としては、例えば、ビニ
ルフルオライド、ヒニリテ゛ンフルオライド、トリフル
オロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオ
ロプロペン、トリフルオロメチルトリフルオロビニルエ
ーテル、パーフルオロプロビルトリフルオロビニルエ−
テル オロエチル、メタクリル酸ｌ，１，１，８．８、８−ヘ
キサフルオロ−２−プロピル、メタクリル酸１，ｔ−ジ
エチル−２．２，８．４，４、４−へキサフルオロ−１
−ブチル、メタクリル酸１−プロピル−２．２，８，４
，４．４−ヘキサフルオロ−１−ブチル、メタクリル酸
ｌ。

■ージメチルー８ートリフルオロメチル−２。

２、４，４．４−ペンタフルオロブチルクリル酸２−）
リフルオロメチル−２．８，８、８−テトラフルオロプ
ロピル、メタクリル酸２、２，８．８−テトラフルオロ
プロピルタクリル酸１．１−ジメチル−２．２．８．８
−テトラフルオロプロピル、メック１ノル酸−２ートリ
フルオロメチル−８．８．８−トリフルオロプロピルま
１こはメック１ノル酸ノ々ーフルオロイソプロピルなど
の含弗素重合体をあ（デることができる。

ま１こ好ましい弗素ゴムとして番は，ビニリテ゛ンフル
オライドーへキサフルオロプロペン共重合体、ヒニリデ
ンフルオライドーペンタフルオロプロペン共重合体、ヒ
ニリデンフルオライドークロロトリフルオロエチレン共
重合体、などをあげることができる。ことをこ好適冬こ
Ｃ．ｔビニリデンフルオライド−へキサフルオロプロペ
ン共重合体である。

芯成分とさや成分の割合は重量比で約７０＝３０〜９８
：２であり、好ましく１才約８０：２０〜９５：５であ
る。また、芯−さや構造からなる光伝送繊維の外径は約
０．１５〜１．５ｇであり、野望しくけ約０．２０〜１
．０１８である。

本発明を構成する最も重要な要素は、 一般式（Ａ）： 九３ （ここで、Ｒ１は水素またはハロゲン、　Ｒ２は水素ま
たは炭素１〜８個からなるアルキル基、Ｒ３は炭素数１
〜８個からなるアルキル基である） で示されるベンゾトリアゾール化合物（以下ベンゾトリ
アゾール化合物と略称する）の群から選ばれる少なくと
も１種の化合物を１〜５００ｐｐｌｎ含有する重合体を
芯成分および／まＴこはさや成分とすることである。

一般式（Ａ）で示されるベンゾトリアシー、し化合物を
具体的に例示すれば、２（２’−とドロキシ−５′−メ
チルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２（２−ヒドロ
キシ−８，−５−ジターシャリ−ブチルフェニル）−ベ
ンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−８’、５
’−ジターシャリ−アミル−フェニル）−ベンゾトリア
ゾール、２（２−ヒドロキシ−５′−オクチルフェニル
）−ベンゾトリアゾール、２（２−ヒドロキシ−８，５
−ジターシャリ−ブチルフェニル）−５−クロロ−ベン
ゾトリアゾール、２（２−ヒドロキシ−８−ターシャリ
−ブチル−５−メチルフェニル）−５−クロロ−ベンゾ
トリアゾール等をあげることができる。一般式（Ａ）で
示されるベンゾトリアゾール化合物の添加量は芯成分重
合体に対して１〜ａ　ｏ　ｏ　ｐｐｍである。特に好酸
しくはｋＯ〜１５０ＰＰｍでアル。ｔｐｐｍ以下では耐
紫外線性に十分でなく、ａ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ以上にする
と光伝送性能を低下させるなどの欠点が生ずる。

上記一般式（Ａ）で示されるベンゾトリアゾール化合物
の添加方法はとくに限定しないが、芯成分の重合体中に
均一に分散するように添加することが必要である。

一般に、プラスチックに紫外線吸収剤等の安定剤を添加
する技術は知られて°いる。しかしながら、本発明の一
般式（Ａ）で示されるベンゾトリアゾール化合物以外の
安定剤を含む重合体を芯成分および／まｔコはさや成分
として使用する場合は、芯成分およびさや取分重合体が
着色し１コリ、安定剤の紫外部吸収が可視部に及び、光
伝送性能がいちじるしくそこなわれ、プラスチック伝送
繊維として使用に耐えなくなるなどの欠点が生ずる。

本発明の芯成分の重合方法は、懸濁重合法おまび塊状重
合法など従来の公知の方法を採用することができる。た
だし懸濁重合法においては、多量の水を使用するため、
その中に含まれる異物が重合体中に混入しゃすく、又、
その脱水工程においても異物が混入する可能性があるの
で、必要ならば、濾過法や蒸留法によりゴミなどの異物
を除去したのち重合する。さらに望ましい方法としては
、まず芯成分の重合体を高温度下で遅絖塊状重合工程お
Ｊびそれにつづく残存未反応単量体を主体とする揮発分
の連続分離工程の２工程で製造し、さらに、この芯成分
の重合体の製造段階と光伝送繊維の製造段階とを連続し
た工程で行なう方法がある。また、芯成分を塊状重合し
、ついで、得られ１こ重合体からの芯成分の形成及びさ
や成分形成を共に二重押出し法によりおこなう製造法も
望ましい方法である。

上記各重合法において用いられるラジカル重合開始剤と
しては、例えば、２．２’−アゾビス（イソブチロニト
リル）、１．１−アゾビス（シクロヘキサンカルボニト
リル）、２．２−７ゾビス（２，４−ジメチルバレロニ
トリル）、アゾビスイソブタノールジアセテート、アゾ
ーｔｅｒｔ−ブタン等のアゾ化合物ならびにジーｔｅｒ
ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、
メチルエチルケトンパーオキサイド、ジーｔｅｒｔ−ブ
チルパーフタレート、ジーｔｅｒｔ　−ブチルパーアセ
テート、゛ジーｔｅｒｔ−アミルパ−オキサイド等の有
機過酸化物があげられる。

これら重合開始剤の添加割合は、単量体に対して０．０
０１〜１モル斧であるのが好ましい。

又、重合系中には分子量を制御する１こめに連鎖移動剤
としてｔｅｒｔ−メチル、ｎ−メチル、Ｉ）−オクチル
、及びｎ−ドデシルメルカプタン等が、単量体に対して
約１モルチ以下添加される。

一方、さや成分重合体の製造法は、従来の公知の方法で
行なうことができる。さや成分重合体の場合は、芯成分
重合体の場合はど製造法による光伝送性への影響は認め
られないので、特にゴミなどの異物が混入しないように
して、さらに必要ならば濾過法などによりゴミなどの、
異物を除去して、さや成分重合体の製造をおこなうのが
Ｊい。

本発明は上述のごとく、芯−きや構造を有するプラスチ
ック光伝送ｌＩＡ１ｍにおいて、芯成分に特、定のトリ
アゾール化合物を含有しｒ、＝重合体を使用することに
より、光伝送性能を損なわず、かつ、耐紫外線性をいち
じるしく向上し１こプラスチック光伝送繊維を提供しう
るものである。

さらに特定の単量体を使用することにより適用温度範囲
を大巾に拡大しうるものであり、その工業的価値はきわ
めて高いものである。

次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが本発明
はこれによってなんら限定されるものではない。

なお、実施例中の導光損失の測定はハロゲンタングステ
ンランプを光源として回折格子分光器を用い６５　Ｑ　
ｎｍの波長における被測定光伝送繊維と基準光伝送繊維
の出力強度をシリコンフォトダイオードで読みとり、次
式により繊維長Ｌ（Ａｘ）の異なる光伝送繊維の入口お
よび出口での光の強さをそれぞれＩＯ、Ｉとして測定し
、導光損失αをめｒコ。

この式よりα値が小さいほど光伝送性はすぐれているこ
とを示す。

耐紫外線性試験はサンシャイン、ウェザ−メーター（電
極：カーボン）によって照射初期と照射後の導光損失を
比較することによっておこなつ１こ。

まｆこ、実施例中のチは重量優を示す。

実施例１ 減圧蒸溜によって精製したメタクリル酸ボルニル２５チ
、メタクリル酸メチル７２％。

アクリル酸メチル８チにｎ−ドデシルメルカプタン００
２５チ、２，２−アゾヒス（２゜４−ジメチルバレロニ
トリル）０．１０％および２（２−ヒドロキシ−５−メ
チルフェニル）ベンゾトリアゾール３００ｐｐｍｉ添加
し１こ単量体混合物を酸素不存在下で調合し、１５０℃
に維持されｆコ反応槽に送り、滞溜時間８時間で予備重
合した。次いで、２２０℃に維持され１こスクリューコ
ンベア中に送り滞溜時間２時間で重合を完了し、２５℃
、クロロホルム溶液でめ１こ極限粘度〔η：ｌＯ，９０
、屈折率１．４９の重合体を得た。更にこの重合体を２
５５℃に加熱しｔこ２段ベントつき押出機に供給し、２
８５℃に維持された二重押出しノズルの中心より直径１
鵡のストランド状の該重合体を芯成分りして吐出しなが
ら、これにメタクリル酸−２−トリフルオロメチル−８
，８，８−トリフルオロプロピル−アクリル２（重量％
）（２（２’−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）ベン
ゾトリアゾール１５０ｐｐｍ含有）、　屈折率１．８９
、溶融粘度２×１０　ボイス（２２０℃）〕を溶融被覆
し、芯−さや構造のストランドを得た。芯−さや重合体
の配合比は９０：１０に設定しｆコ。

導光損失を測定したところ、６５０ｎｎｕ波長において
１９０山Ｂ／−であつｔこ。このプラスチック光伝送繊
維をサンシャイン　ウェザ−メーターにて６００時間＠
露し導光損失を測定４７ｔこところ２　１　０　ｄｒｖ
ｉｍであつｒこ。

実施例２〜５ 第１表に示す芯成分重合体、さや成分重合一体およびベ
ンゾトリアゾール化合物を用い、実施例１と同様の操作
により、プラスチック光伝送繊維（０，８５〜０．７５
ａφ）を得た。

えられγコ繊維の導光損失、耐紫外線性および耐熱性を
測定した結果を第１表に示しｒコ。

第１表に示すごとく、いずれもすぐれた特性を有するプ
ラスチック光伝送ｍ維であった。

比較例１ 実施例１および２において一般式（Ａ）で示されるベン
ゾトリアゾール化合物ｙｚｌ：＜含有しないプラスチッ
ク光伝送繊維をサンシャインウェザ−メーターにて６０
０時間曝露し、導光損失を測定しｆこところ、いずれも
１０００ｄＢ／、ｍ以上の値を示し、耐紫外線はいちじ
るしく劣っていｆこ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタクリル酸メチルを主体とする重合体を芯成分
   とする芯−さや構造からなるプラスチック光伝送繊維に
   おいて、 一般式（Ａ）： ３ （ここで、Ｒ１は水素ま１こはハロケン、凡２は水素ま
   １こは炭素数１〜８個のアルキル基、Ｒ３は炭素数１〜
   ８個のアルキル基である）で示されるベンゾトリアゾー
   ル化合物の群から選ばれる少なくとも一種の化合物を１
   〜５００　ｐｐ＋ｕ含有する重合体を芯成分および／ま
   １こはさや成分とすることを特徴とする耐紫外線性にす
   ぐれ１こプラスチック光伝送繊維。
2. （２）一般式（Ａ）で示されるペンゾトリアゾールエニ
   ル）−ベンゾトリアゾール、２（２−ヒドロキシ−８，
   ５−ジターシャリ−ブチルフェニル）−ベンゾトリアゾ
   ール、２−（２−−ヒドロキシー５−オクチルフェニル
   〕−ベンゾトリアゾール、２（２−ヒドロキシ−８，５
   −ジターシャリ−ブチルフェニルクー５−クロロ−ベン
   ゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−８−ターシャ
   リ−ブチル−５−メチルフェニル）−５−クロロ−ベン
   ゾトリアゾールである特許請求の範囲第１項記載のプラ
   スチック光伝送繊維。
3. （３）　メタクリル酸メチルを主体とする重合体がエス
   テル部分に炭素数８〜２０個の脂環式炭化水素基を有す
   るメタクリル酸エステル８〜４０重量％を含有するメタ
   クリル酸メチルを主体とする重合体である特許請求の範
   囲第１項記載のプラスチック光伝送ａｌ維。
4. （４）　エステル部分に炭素数８〜２０個の脂環式炭化
   水素基を有するメタクリル酸エステルが、メタクリル酸
   ホルニル、メタクリル酸フェンチル、メタクリル酸ｌ−
   メンチル、メタクリル酸アダマンチル、またはメタクリ
   ル酸ジメチルアダマンチルである特許請求の範囲第３項
   記載のプラスチック光伝送繊維。