JPS6098407A - 低損失光繊維 - 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】 本発明は耐湿性にすぐれた低２損失光→繊維に関する。

光＃４１ｆｍ維は、従来ガ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←〆織繊維、内径の細い繊維にしバと可撓性
に乏と、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・
ツクで作る試みが種々提案されている。

プラスチ・ｌりを使用した場合の大きな特徴は軽量であ
ること、内匝の太い繊維でも強靭で用平糺性に富むこと
、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・ツクを用いてこのような光
≠４繊維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・７りを芯成分とし、
これよりも屈折率が小さく、かつ透明なプラスチックを
さや成分とした芯−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大きいものほど光伝送
性にすぐれている。

霊稟：凪姓小宣いイらフキ、６県１ｆ神　価中形の材料
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４
３−８９７８号公報特公昭５３−２１６６０号公報）。

しかし、このようなプラスチ・ツク光≠抱繊維は無機ガ
ラスで製造される光幹椹繊維に比べ光伝送損失が大きい
という欠点があった。即ちプラスチック光≠犠繊維の伝
送損失の要因は、本質的にそれを構成する炭素−水素の
赤外振動の高周波に起因するものであり、脂肪族炭素に
結合する水素の炭素−水素赤外吸収振動の７倍音が波長
５６０ｎｍに、６倍音が６４５ｎｍに、５倍音が７６０
ｎｍにあられれ、芳香族炭素に結合する水素の炭素−水
素赤外吸収振動の７倍音が波長５３０　ｎｍ、６倍音が
６１０　ｎｍ　に、５倍音が７１　Ｑ　ｎｒｎ　に現わ
れる。これらの吸収のすそのために、いわゆる損失の窓
における光伝送損失が大きくなっている。このために、
炭素−水素の吸収振動を小さくあるいは無くする方法と
して、水素を重水素に置換し、０−Ｈの吸収振動を消失
させる方法が考案されている。ｆコとえばメタクリル酸
メチルを重水素化した樹脂を芯とした光椰考繊維が既に
提案されている（特開昭５４−６５５５５＠）。この光
伝送繊維は、可視光域から近赤外光域にわたり、低損失
である（六゛能俊邦、藤木道也、奈良茂男、Ｐｎ　ｌ　
ｙｍｃ　ｒｒ’ｒ（！ｐ５ｉ＋山、Ｊコ１１）旧ｌ肛、
５４４（Ｉ９８１））、、シか１７ながら、重水素化メ
タクリル酸メチルを芯材とする光卿犠繊維は吸湿性が高
く、吸湿にもとづく損失増は、周囲環境の相対湿度によ
−て一義的に決定され、相対湿度６０％では８４　Ｑ　
ｎ１ｌｌ　て５５０　ｄＢ／ｌ＜＋ｎ　、　７４６　ｎ
ｍ　テ４５０　ｄＢ／Ｉ、ｍ　Ｏ”Ｉ損失増がみとめら
れ、従って近赤外用光源を用いるシステムの光幹勇繊維
としては使用出来ないことがわかった。

声発明者らは耐湿性と可撓性にすぐれ、か−）、可視光
域から近赤外光域の広い範囲にわたり低い導光損失を示
す光伝送性にすぐれたプラスチック光←犠繊維の開発を
鋭意検討した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、メタクリル酸シクロヘキシル系化
合物１０〜４０重量％（以Ｆ、単に％と記す）を含有し
た重水素化メタクリル酸メチルを主体とする重合体を芯
成分とし、該芯成分よりも少なくとも３％小さい屈折率
を有する透明重合体をさや成分とすることを特徴とする
耐湿性と可十表性にすぐれた低損失光≠本繊維を提供す
るものである。

本発明の光≠巻繊維は常温から８０°Ｃ附近までの温度
範囲において芯成分にポリメタクリル酸メチルを使用し
た従来から提案されている光矢魯繊維に比べ、湿度の増
大と共に生ずる導光損失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。

本発明において芯成分重合体の製造に使用されるメタク
リル酸ノクロヘキシル系化合物としては、メタクリル酸
ノクロヘキシル、メタクリル酸メチルシクロヘキシルお
よびメタクリル酸ジメチルシクロへキシルなどをあげる
ことが出来る。

本発明に用いる重水素化メタクリル酸メチルを主体とす
る芯成分重合体には、その構成成分トシテメタクリル酸
シクロヘキシル系化合物を１０〜４０％含有させること
が必要でＪ）る。

１０％未満では、耐吸湿性改善効果が十分でなく、４０
％を超えると機械的性勢、特に可撓性が不十分であり、
実用上好ましくない。重水素化メタクリル酸メチルには
＋１＋〜１１８一体まであるが就中ｄ８一体が好ましい
。尚、重水素化メタ／ クリル酸メチルと共に重水素化スチレンを用い２て共重
合体を形成することもできる。

本発明の芯成分重合体は、懸濁重合法および塊状重合法
など従来の公知の方法で製造することができる。ただし
懸濁重合法においては、多量の水を使用するｔコめ、そ
の中に含まれる異物が重合体中に混入しやすく、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、ン慮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丁で連続塊状重合工程お
よ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曾セ繊維の製造段階とを連続し
た工程で行ｊＣう方法がある。まｔこ、芯成分を塊状重
合し、ついで、得られた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ＩＣう製造
法も望ましい方法である。

上記各重合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′−アゾヒス（イソブチロニ１−
リル）、１　、１’−アゾヒス（ンクロヘキサン力ルボ
ニ！・リル）、２．２’−アゾヒス（２，４−ジメチル
バレロニトリル）、アゾヒスイソブタノールジアセテ−
１−、アゾ−もｅｒｔ−ブタン等のアゾ化合物ならびに
ジーｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、レフミルパーオ
キサイド、メチルエチルケ１ヘノパーオキサイド、ジー
ｔｅｒｔ−プチルバーフタレ−１・、ジーｔｅｒｔ−ブ
チルパーアセテ−１〜、’）−ｔｅｒｔ−アミルパーオ
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０．００１〜１モル
％であるのが好ましい。

又、重合系中には分子量を制御するために連鎖移動剤と
してＬｅｒｔ−ブチル、ｊｌ−ブチル、ｔｌ−オクチル
、及び１１−ドテノルメル力プタノ等が、単量体に対し
て約１モル％以下添加さ１１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云送性への影響は認め
られないので、特にコミなどの異物が混入しないように
１７で、さらに必要ならば濾過法などによりゴｚｌｃと
の、異物を除去して、さや成分重合体の製造をｌｊこな
うのがよい。

芯成分とさや成分の割合は重量比で約７０３０〜９８．
２であり、好ましくは８０：２Ｑ〜９５°５である。ま
た、芯−さや構造からなる光←巻ｍ維の外径は約０．１
５〜１．５ＭてＪ、す、好ましくは約０．２０〜１．０
ｍｍである。

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３％小さい屈折率を
有する透明樹脂、又は弗素ゴムが用いられや。屈折率の
差が３％より小さい場合、さや成分による光の反射割合
が小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１．４２以Ｆ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、前記芯成分との接着性が
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、熱可塑性弗素ゴ
ムおよび弗素ゴムが挙げられる。弗素樹脂とｊｌでは、
例えば、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド
、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
ロヒニルエーテル、パーフルオロプロビルトリフルオロ
ビニルエーテル、メタクリル酸パーフルオロイ゛レプロ
ビル、メタクリル酸パーフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルな
どの含弗素重合体をあげることができる。これらの中で
、特に好ましい弗素樹脂としては、ヒニリデンフルオラ
イドーテトラフルオロエチレン共重合体、トリフルオロ
エチレンービニリデノフルオライド共重合体、ヒニリデ
ンフルオライドーテトラフルオロエチレンーへキサフル
オロプロペノ共重合体、メタクリル酸パーフルオロイソ
プロピル重合体、メタクリル酸パーフルオロ−ｔ　ｅ　
ｒ　１．−ブチル重合体を挙げることができろ。

また熱可塑性弗素ゴムは分子内に弗素ゴム相からなるソ
フトセグメントと弗素樹脂相からなるハードセグメント
を有し、常温において弗素樹脂相で物理的な架橋がおこ
なわれてコム弾性を有し、融点以上の高温では熱可塑性
プラスチ・ツクと同様な挙動を有するものである。

ソフトセグメント ビニリデンフルオライド／ヘキサフルオロプロピレンま
たはペンタフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレ
ン（モル比４５〜９０　５〜５０：Ｏ〜３５）ポリマー
オヨびパーフルオロ（アルキルヒニルエーテル）／テＩ
・ラフルオロ１５〜７５：０〜８５０〜８５）ポリマー
から選択された分子量ｇｏ、ｏｏｏ〜１．２００．００
０の弗素ゴム１０〜９５部とハードセグメントをなす弗
素樹脂相としてはヒニリデノフルオライド／テ１〜ラフ
ルオロエチレン（モル比０−１００：Ｏ〜１００）ポリ
マーお。ｌ：びエチレン／テトラフルオロエチレン（モ
ル比４０〜６０　：６０〜４０）のポリマーから選択さ
れた分子量１．０　、０００〜４００．０００の弗素樹
脂５〜９０部が結合した熱可塑性弗素ゴムをあげること
ができろ。熱可塑性弗素ゴムの代表的なものとしては、
グイエルサーモプラスチ・・、り（タイキノ工業（株）
社製）があげられる。

また好ましい弗素ゴムとしては、ビニリデンフルオライ
ドーへキサフルオロプロペノ共重合体、ビニリデンフル
オライドーペンタフルオロペン共重合体、ビニリチンフ
ルオライド−クロロトリシルオロエチレン共重合体、な
どをあげることができる。ことに好適にはビニリデンフ
ルオライド−へキサフルオロプロペノ共重合体である。

本発明は上述のごとく、芯−さや構造を有する光≠増繊
維において、芯成分に特定の重合体を使用することによ
り、従来のプラスチ、７り光幹犠繊維の適用湿度範囲を
大１１１に拡大することができる低損失光≠巻繊維を提
供す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。

常用湿度を相対湿度７５％以」−とすることができるこ
とから、たとえば自動車、船舶、ロボ、。

ト等への適用を可能とするものである。

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′＼きものではないっ なお、実施例中の導光損失の測定にはハロケノタノグス
テンランプを光源とする回折格子分光器を用い、６５０
　ｎｍ　波長における被測定光幹＊繊維と基準光≠慕繊
維の出力強度をノリコンフォトダイオードで読みとった
。繊維長［・（ｋｒｎ）　の異なる光≠慕繊維の入口お
よび出口での光の強さをそれぞれＩｏ　、　Ｉ　とし、
次式により導光損失αをめた。

１０　Ｉ この式においてα値が小さいほど光伝送性はすぐれてい
ることを示している。

時間経過後に取出し、上記の方法で導光損失をめた。測
定は１時間以内におこなった。

実施例１ 実質的に酸素の存在しない密閉系の重合装置内で蒸留を
行った重水素化メタクリル酸メチル−（１８単量体７０
部に、メタクリル酸シクロヘキシル２８部、アクリル酸
メチル２部、７　ソー　Ｌｅｒｔ−ブタン０．１４部、
ｎ−ブチルメルカプタフ０．１８部をいずれも蒸溜によ
って添加した。この１ｉｆｔ体混合物を十分混合し、１
３０°Ｃ１４８時間でバルク重合させたのち、徐々に昇
温し、最終的に１８０°Ｃ１２４時間加熱し重合を完結
させて芯成分重合体をえた、”””０．６０．　ｎ　１
．４９）コノｉ合体ヲ（〔η〕２゜。　Ｐ ２１０″Ｃで溶融紡糸し、直径０．８５順の繊維をえな
がら更にさや成分としてメタクリル酸−２−トリフルオ
ロメチル−３，８，３−１−リフルオロプロピル−メタ
クリル酸メチル共重合体（共重合比：９０：１０（％）
。

ｒ１２０１．４０　、溶融粘度１．０Ｘ１０　ボイズ（
２２０”Ｃ））のへキサフルオロメタキシレン３０％溶
液を塗布しながら膜厚０．１聰の芯−さや構造からなる
光件哄繊維をえた。

導光損失を測定したところ、８４ｏｚの波長において１
１０　ｄＢ／ｋｍであった。

該光忰勢繊維を相対湿度９０％、４０°Ｃに２４時間静
置したのち、導光損失を測定したトコ口１４０　ｄＢ／
ｋｍてあった。

Ｉ施例２〜３ 実施例１と同様な操作により、芯成分およびさや成分重
合体をかえて光伝送繊維（０８５〜０．７５Ｉ＋ＩＩ＋
Ｉψ）をえたのら、８４０　ｎｍ　の波長におけろ耐湿
性試験をおこなった。

いずれもすぐれた耐湿性を示す光≠＃織繊維あった（表
１）。

比較例１ 芯成分として、重水素化メタクリル酸→を合成した以外
は実施例１と同様なさや成分を用いて同様な操作により
光≠劣繊維をえた。

導光損失を測定したところ、８４０　ｎｍ　において、
９　Ｑ　ｄ’ｌ−Ｌ／ｌｕｎであった。該光幹巷繊維を
相対湿度９０％、５０°Ｃに２４時間静置したのら、導
光１ｕ失を測定したところ７５０　ｄＢ／１（ｎｌ　で
あり伝送損失がいちじるしく増大した、比較例２および
３ 比較例１と同様な芯成分を用い、さや成分として実施例
２および３を用いて光併巻繊維をえた。導光損失を測定
したところそれぞれ１２Ｑ　ｄＢ／ｋｍ　、　９Ｑ　ｄ
Ｂ／ｋｍ　テあッタウコれらの晃≠＊繊維を相対湿度９
０％、５０°Ｃに２４時間静置したのち、導光損失を測
定したところ、それぞれ７８９　ｄＢ／に、ｍと６００
　ｄＢ／ｋｍであり、伝送損失がいちじるしく増大した
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. メタクリル酸ノクロヘキシル系化合物１０〜４０重量％
   を含有した重水素化メタクリル酸メチルを主体とする重
   合体を芯成分し、該芯成分よりも少なくとも３％小さい
   屈折率を有する透明重合体をさや成分とすることを特徴
   とする但ｌ損失光幹桑繊維。