JPS61198112A - プラスチツク光フアイバ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック光ファイバに係シ、更に詳しくは
、光フアイバコード、光フアイバケーブルなどに用いる
ことのできるプラスチック光ファイバに関する。

〔従来の技術〕

従来、光ファイバとしては、広い波長Ｋ　Ｘ−ｚて優れ
た光伝送性を有する無機ガラス系光学繊維が知られてい
るが、加工性が悪く曲げ応力が弱いばかりでなく、製品
も高価であることから、グラス感−，Ａ　＜＋せ妊しネ
１嘉ラーｊ　、Ｊ　ａｔ門Δ９拍　索出化されている。

このグラスチック光ファイバは、屈折率が大きく、かつ
光の透過性が良好なポリメタクリル酸メチルＣＰＭＭＡ
　）　、ポリカーゴネー）　（ＰＣ）等の重合体を基材
とする芯材層（コア）と、これよシも屈折率が小さくか
つ透明な含フッ素／リマー等の重合体を基材とする鞘材
層（クラッド１とを基本構成単位としている。これらコ
ア・クラッド型の光ファイバ（光フアイバ素線）の製品
形態としては、この光フアイバ素線や光フアイバ素線を
機能性保護層で被覆した光フアイバ芯線等のバルクファ
イバ、光７アイパ素線を被覆材（ジャケット材）で被覆
した光フアイバコード、及びバルクファイバやバルクフ
ァイバの集合体である集合ファイバとテンシ璽ンメンバ
ー等とを組合せた光フアイバケーブルなどがある。

ところがこの様な構成のプラスチック光ファイバを互い
に接続する接続加工を行なう場合、ファイバの各構成層
の有機重合体同志が強固に接着しているため、コネクタ
ー等を用いた接続作業の際に１例えばファイバの外周を
揃えて接続すると、コアが偏心している場合などにコア
同志の接続が不十分であったシ接続されなかっ九シして
光伝送に著しい支障をきたす。また、例えば刃物等を用
いて被覆層などを切削除去することによシ例えばバルク
ファイバの外周を揃えて接続し九場合、切削部分の欠落
によシその部分の７アイパの耐熱性や機械的強度等の特
性が低下し、光伝送に支障を起すなどの不都合が生ずる
。この様にプラスチック光ファイバの接続加工性（以下
、スｆ：）イシング性という）を改良することが急務と
なっていた。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は、前述した従来のグラスチック光ファイバに付
随するスズライジング性の問題点を主として解決するた
めになされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、上記問題点を解決する手段として見出され九本発
明のプラスチック光７アイパは、光伝送用のバルクファ
イバと最外被覆層との間にすべり層を有し、スプライシ
ング強さが５４／−以下であることｔ−特徴とするもの
である。

〔実施例〕

本発明においては、光フアイバ中にすベシ摩擦係数の低
いすペシ層を設けて、この層の境界面にオイて、すベシ
現象を起すことによ勺、バルクファイバ側と被覆側とを
光ファイバ中所望された部位で剥離し、これら両側の構
成部材をファイバ軸芯に沿って相対的に移動させること
ができる様にしている。

本発明においてすベシ層とは、例えば鉱油、脂肪酸エス
テル系油脂、シリコーンオイル等の？リマーオイル、な
どの油、離型剤、あるいはテフロンディス・臂−ジｌン
、７ツ素系界面活性剤等のポリマーディスノ！−ジ璽ン
を、塗付し必要に応じて焼付、乾燥して得られる被膜層
、乃至は前記油あるいはポリマーディスノ譬−ジ盲ン、
フッ素系界面活性剤等を含浸させた例えばポリエチレン
、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、Ｉリカーがネー
ト、ポリスチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂か
ら成る油等含浸樹脂層、などで構成することができる。

また、本発明において、すベシ層との境界面において、
スプライシング強さ５　Ｋｇ／ａｍ”以下とするための
隣接層は（以下、本発明に係る隣接層という）、例えば
各種汎用樹脂の層で構成することができ、使用する樹脂
の種類を特に制限するものではない。また、光ファイバ
を構成する保護層乃至は被覆層をそのまま本発明に係る
隣接層としてもよいし、また、これら保護層乃至は被覆
層とは別に本発明に係る隣接層を新たに設けることもで
きる。本発明に係る隣接層を構成する基材として特に好
ましいのは、ナイロン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リアセタール、ポリブチレンテレフタ０レート、などで
ある。

以下に、本発明のプラスチック光ファイバの構成例につ
いて詳しく説明する。

第１図乃至第７図は、本発明のグラスチック光ファイバ
の構成例を説明するための光ファイバの横断面図である
。

第１図は、芯材層（コア）１、鞘材層（クラブ・ド）２
、及び本発明に係る隣接層となる保護層３を構成分とす
るバルクファイバ（光フアイバ芯線）４上に、本発明に
係るすベシ層５を設け、更にその外側に１次被覆層６及
び２次被覆層７ｔ−被覆して成る光ファイバであ夛、こ
の様な構成で光フアイバコード、光フアイバケーブル等
に利用することができる。また、隣接層３とすベシ層５
との境界面８ですべらせることによシ、芯線４から被覆
層６，７ｔ−剥離することができる。

第１図と同一要素を同一符号で表わすと、第２図の例は
、コアｌ及びクラッド２を構成分とするバルク７アイパ
（光フアイバ素線）が、−次被覆層９、本発明に係るす
ベシ層５、本発明に係る隣接層となる２次被覆層１０で
被覆されてなる光ファイバである。

第２図と同一要素を同一符号で表わすと、第３図及び第
４図の例は、第２図の構成のファイバにテンシ璽ンメン
パ１１，１１・・・を組合せた光ファイバであり、テン
シ田ンメンパ１１，１１・・・は第３図の例の様に１次
被覆層中に配置したシ、あるいは第４図の例の様に２次
被覆層の内周面に近接させて配置させるなどしてテンシ
曹ンメンパの形状、配置場所、数等を適宜任意に選択し
て配置される。

第１図と同一要素を同一符号で表わすと、第５図及び第
６図の例は、第１図の構成のファイバに防湿のための金
属被覆層を組合せた光ファイバであ夛、第５図の例では
１次被覆層６の外周面に沿って金属薄板（箔）によるラ
ッピングあるいは金属めっき等による被覆層１２？設け
ておシ、また第６図の例では２次被覆層７の外周面に沿
って金属管等による被覆層１３を設けている。金属被覆
に用いる金属としては、アルミニウム、ステンレス、鋼
、鉛、等が挙げられる。

第７図の例は、軸芯を合せてコア１′、クラッド２′及
び１次被覆層９′を賦形し九光ファイバの複数本を本発
明に係るすべ９層５，５′、本発明に係る隣接層となる
２次被覆層１０′で被覆して一体化した光ファイバであ
ル、光フアイバコード等とじて使用される。

第８図の例は、第２図の例と同一構成の光ファイバ１４
．１４・・・を複数本束ね、テンシ冒ンメンパ１５等と
組合せて構成される光フアイバケープ　　□ルを例示し
たものである。

コアｌ、１′の基材としては、非品性の透明重合体が好
適であシ、例えばメタクリル酸メチルの単独重合体又は
共重合体（出発モノマーの７０重重量板上がメタクリル
酸メチル、３０］ｉ量チ以下がメタクリル酸メチルと共
重合可能なモノマーであることが好ましい。メタクリル
酸メチルと共重合可能なモノマーとしては、例えばアク
リル酸メチル、アクリル酸エチル等のビニルモノマーが
挙げられる。）、メタクリル酸シクロヘキシル、メタク
リル酸ｔ−グチル、メタクリル酸イソがルニル、メタク
リル酸アダマンチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリ
ル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル等のメタクリル酸
エステルとこれらと共重合可能なモノマーとの共重合体
、４リカーデネート、４リスチレン、スチレン−メタク
リル酸エステル系共重合体、あるいはこれら４リマーの
水素原子の全部あるいは一部が重水素原子で置換された
重水素化重合体等が使用可能であ夛、もちろん、その他
の透明重合体、透明窓重合体、透明ブレンド物も使用可
能である。

クラッド２，２′の基材としては、コア１，１′の基材
の屈折率よ、６ｏ、ｏｉ以上小さい屈折率を有する実質
的に透明な重合体が使用されるが、通常はコアとの屈折
率の差が０．０１〜０．１５の範囲にあるものから選択
するのがよい。クラッドを構成する重合体の種類に特に
制限はなく、従来公知のものでよいが、例えば、メタク
リル酸メチルの単独重合体又は共重合体をコアとした場
合には、特公昭４３−８９７８号、特公昭５６−８３２
１号、特公昭５６−８３２２号、特公昭５６−８３２３
号及び特開昭５３−６０２４３号等に開示されている様
なメタクリル酸とフッ素化アルコール類とからなるエス
テル類を重合させたものなどが使用可能である。また、
ポリカーゼネートやポリスチレンをコアとして用いた場
合には、例えばポリメチルメタクリレートがクラッドと
して使用できる。

また、クラッドの他の具体例としては、例えば特公昭４
３−８９７８号あるいは特公昭５３−４２２６０号に記
載されている様なフッ化ビニリデン系重合体を挙げるこ
とができ、その他フッ化ビニリデン−へキサフルオロプ
ロピレン系共重合体、前記ポリメチルメタクリレート以
外のメタクリル酸エステル系重合体、メチルペンテン系
重合体もクラッドとして使用することができる。

本発明で使用する保護層３乃至は一次被覆層９゜９′、
並びに２次被覆層７　＃　１０　ｖ　１０’は、例えば
有機重合体で構成することができる。例えば、１次被覆
層９，９′は、２次被覆層７　、１０　、１０’による
バルクファイバへの歪を防止する緩衝作用を有するもの
でア夛、本発明においては、基材として曲げ弾性率ε１
　（〜／ｃｍ”　）が、コアの曲げ弾性率ε。（Ｋｇ／
ｃｍ”　）に等しいか１．よシ小さいことが望ましく、
かつ １０　≦ε、 好ましくは ５×１０　≦８１≦２　Ｘ　１０’ よシ好ましくは５　Ｘ　１０２≦ε、≦５　Ｘ　１０３
の有機重合体を選択使用できる。又との１次被覆膚の断
面積ＡＩ　　（α２）はファイバコア径によって異なる
が、例えばコア径が７５０μｍの場合、Ｉ　Ｘ　１０”
’　〜Ｉ　Ｘ　１０−５ａｎ”　％　好Ｉ　Ｌ　＜　ハ
Ｉ　Ｘ　１０−２〜１×１０　（７）３が適している。

２次被覆層７　、１０　、１０’は、光ファイバの強度
を保持し一外力によるバルクファイバの歪、変形等を防
止する作用を有するものであ）、本発明においては、基
材として曲げ弾性率ε雪（’ｆ／ａｍ”　）が、ｅｌと
同じかあるいはより大きいことが好ましく、好ましくは
、 １×１０　≦ｅ、≦５　Ｘ　１０’ よシ好ましくは １ｘｉｏ　　≦ε、≦３　Ｘ　１０’ の有機重合体を選択使用できる。又との２次被覆層の断
面積Ａｌ　（ｃｍ”　）は、ファイバコア径によって異
なるが、例えばコア径が７５０μｍの場合、Ｉ　Ｘ　１
０”−’〜１−好ましくはＩ　Ｘ　１０−３〜１　Ｘ　
１０”−’がよ）好ましくはＩ　Ｘ　１０−２〜Ｉ　Ｘ
　１０”−’−が適している。

これら、１次及び２次被覆層に使用できる有機重合体と
しては、例えば、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
エチレン、ポリプロピレンエチレン−酢酸ビニル共重合
体樹脂、ポリエステルエラストマー、アクリルエステル
共重合体樹脂、アイオノマーナイロンエラストマー等の
弾性に富む合成樹脂の他ポリアミド、ポリエステル、ポ
リカー−ネート、ポリ−４−メチルペンテン−１、？リ
ッツ化ビニリデン、ポリアセタール等を組み合せること
ができる。

また、この様な条件を設定するとき、最も重要となる点
は、上記１次被覆及び２次被覆の材料が、’Ｉ　ＡＩ≦
１露ム濁 の関係を満足する様にファイバを設計することである。

この関係を満足しないと、１次被覆の緩衝作用が薄くな
シ、本発明の目的を達しえないものとなる。

更に本発明においては、１次被覆層９，９′及び２次被
覆層７　、１０　、１０’の基材を選定するにあたシ、
ファイバの光伝送特性の改良、特に例えば１００℃以上
といった高温部所で光７アイパを使用するときの光伝送
損失を抑制するため、熱収縮率の低いものを選定するこ
とが望ましい。この熱収縮率の目安としては１００℃で
１０１以下、好ましくは１１５℃で１０％以下、さらに
好ましくは、１２５℃で１０−以下である。

この様な本収縮率を満足する有機重合体は、前記例示し
た有機重合体のなかから、適宜選択することができる。

例えば、シリコーン樹脂、高密度ポリエチレン、ポリア
ミド、ポリエステル、プリカーがネート、ポリ４−メチ
ルペンテン−１、ポリ７ツ化ビニリデン等のフッ素ポリ
マー、ポリアセタール等のなかから選択することができ
る。

この場合、１次被覆及び２次被覆層が共に熱収縮率が低
いものを選定するのが好ましいが、場合によっては、１
次被覆層あるいは２次被覆層のどちらか一つに熱収縮率
の低い有機重合体を使用してもその効果は充分に発揮さ
れる。

更に、１次被覆層４．４′あるいは２次被覆層５゜５′
には遮光、ファイバ強度向上、ファイバ熱収縮の抑制と
いった目的でカーボンブラック、メルク、ガラス繊維、
芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維等の無機物あるいは有
機物のフィラーを充填することも可能である。

また、第１図の保護層３は、例えば１次被覆層９．９′
あるいは２次被覆層１０　、１０’と同様の基材で構成
することができる。

更に、第１図乃至は第８図のファイバにおいては、最外
被覆層７　、１０　、１０’として、あるいは最外被覆
層７　、１０　、１０’の外側に設けられる被覆層とし
て、例えば防水作用、自己消化乃至は不燃作用等を有す
る被覆層を設けてもよい。

防水作用を有する被覆層の基材としては、例えば水架橋
ポリオレフィン、線型低密度ポリエチレン、ポリ４−メ
チル−ペンテン−１、含フツ素ポリマー等が好適であシ
、あるいは最外被覆層７゜１０　＃　１０’と同一の基
板により、厚みを稼ぐことによシ、防水作用を発現させ
てもよい。

自己消化性乃至は不燃作用を有する被覆層の基材として
は、例えば米国材料試験標準ＡＳＴＭＤ　６３５−５６
Ｔに規定されている有機高分子系材料を挙げることがで
きる。

本発明のプラスチック光ファイバを製造する方法として
は、バルクファイバ、本発明に係るすべ）柱層、本発明
に係る隣接層及び被積層の賦形方法からみて、次の２つ
の方法が代表的である。

その１つの方法は、所萌複合紡糸方式による方法であシ
、例えば第１図の光ファイバの場合、コア１、クラッド
２、保護層３、本発明に係る隣接層５、本発明に係るす
ベシ柱層６、乃至は被覆層７のそれぞれの基材である重
合体を溶融状態で特殊ノズルによって配合して吐出する
方法で１１、もう１つの方法は、紡糸あるいは複合紡糸
と被覆加工を組合せた方法であシ、例えば第１図の光フ
ァイバの場合、コア１、クラッド２及び保護層３のうち
の１層乃至３層を紡糸あるいは複合紡糸によシ賦形し、
次いで２次被覆層５を含めた残シの構成層を被膜形成押
出、コーティング等の被覆加工によシ順次賦形する方法
である。尚、テンシ冒ンメンパをファイバ中に配置する
には、常法によシ紡糸あるいは被覆加工の際に介在させ
て層形成を行う方法が一般的に用いられ、また金属めっ
き層を形成するには、化学めっき、真空蒸着等の常法に
よシ樹脂表面上に所望厚みの金属めっき層を形成するこ
とができる。

本発明のプラスチック光ファイバの各構成層の径乃至厚
みは使用目的に応じて適宜法めることができるが、例え
ば第２図に示したファイバの場合、コア径１０〜３００
０μｍ１クラッド厚み１〜３００μｍ１保護層乃至は１
次被覆層厚み３〜５００μｍｘ２次被覆層厚み１００〜
５０００μｍ程度とされる。また、本発明に係るすベシ
柱層の厚みは０、１〜１００μｍ程度の厚みにすること
が好ましい。

本発明のプラスチック光ファイバは後述するスプライシ
ング強さが５　Ｋｆ／傭２以下であることが必要であシ
、５　Ｋｆ／ｃｍ”よシ大きくなると、光ファイバの端
末のジャケットを引き抜くために最も一般的に用いられ
る電線用ワイヤーストリッパーで端末処理を行なうと、
ファイバーのコア・クラッド部分が伸びた多切断したシ
するというトラブルが発生する。

スゲライジング強さが５　Ｋｑ／ａｎ”以下ではワイヤ
ーストリッ／臂−でファイバーのコア・クラッド部分が
切断することはないが、作業性の点から３匂／ｃｍ”以
下がよ）好ましい。

以下に具体的実施例を挙げるが、本発明の実施の態様は
これらに限定されない。

実施例１ 第２図に示した構成の光ファイバを作成した。

スパイラルリ？ン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸スク
リー−ベント型押出機からなる揮発物分離装置を使用し
て連続塊状重合法によジメタクリル酸メチル１００部、
ｔ−ブチルメルカプタン０、４０　部、ジ−ｔ−ブチル
パーオキサイド０．０００１７部からなる単量体混合物
を重合温度１５５℃、平均滞留時間４．０時間で反応さ
せ、次いでベント押出機の温度をペンド部２６０℃、押
出部２５０℃、ベント部真空度４ｆｉＨｇとして揮発部
を分離し、芯成分重合体として２５０℃に保たれたギヤ
ポンプ部を経て２５０℃の芯−鞘−１次被覆層３成分複
合紡糸ヘッドに供給した（芯成分の曲は弾性率＝　３　
Ｘ　Ｉ　Ｏ’　Ｋｇ／ｃｍ”　）。

一方、メタクリル酸クロライドと２．２，３，３．３−
ペンタフルオログロパノールとから製造したメタクリル
駿２，２，３．Ｌ３−　ペンタフルオロプロピル１００
部とメタクリル酸１部をアゾビスイソブチロニトリルを
触媒として少量のｎ−オクチルメルカプタンの存在下で
重合し、屈折率１．４１７の鞘成分重合体を得た。この
鞘成分重合体を２２０℃に設定されたスクリーー溶融押
出機でギヤポンプを経て２５０℃の複合紡糸ヘッドに供
給した。

また１次被覆層用重合体として、ポリカーボネートを溶
融混練したテリマーを２５０℃に設定されたスクリエー
溶融押出機でギヤＩンプを経て２５０℃の複合紡糸ヘッ
ドに供給した。

同時に供給された芯材層、鞘材層及び１次被覆層の溶融
ポリマーは紡糸口金（ノズル口径３ｗφ）を用い、２５
０℃で吐出され、冷却固化の後、３１１Ｉｌ／ｍ１ｎの
速度で引き取シ、巻とシ、芯材部径９００μｍ１鞘材部
厚み１０μｍｘ１次被覆層厚み４０μｍのファイバを賦
形した。

次いでこのファイバ上に、クロスヘッドダイケーブル加
工機によシーリエステルエラストマーを０．６簡の厚さ
で２次被覆した（加工温度１８０℃。

速度４０　ｍ／ｍｉｎ　）。

このケーブル被覆加工する際に、ファイバの供給ローラ
と被覆ダイとの間でシリコンオイル（２０００ｅ、ｐ）
にディッピングし、すベシ層を形成させた。

かくして得られた光ファイバ（大略、第２図で示した構
成を有する）のスゲライジング性を以下の評価方法で評
価した。

〔評価方法〕

スプライシング強度 第９図に）乃至（Ｃ）に示した態様によシ、光フアイバ
コード２１５０目のうち、片端から２０１℃１ｍの２次
被覆層を削シ取シ、下部３０Ｍのコード部の被覆層を下
部に２．３０φの孔、上部に１．１鰭φの孔を有する固
定冶具３１により固定し、上部芯線部をチャックではさ
み、引張シ強伸度測定器にて１０Ｉｌｌ／ｍｉｎの速度
で芯線部を引き上げ、その最大強度を測定した。第９図
（Ｃ）中、４２は固定冶具を固定するための固定台であ
る。

ワイヤーストリッツ臂−テスト 市販のビニール電線用ワイヤーストリッパーにて光フア
イバコードの片端２０■の所にワイヤストリッパーにつ
いている１、　６１１１１φの切り込み穴をあてがい、
被覆材を引き抜くテス）　ｆ：１．０回行ない。ファイ
バが切断する回数を求めた。

実施例２ 実施例１においてシリコンオイルのディッピングの替シ
にテフロン離型剤をスプレーする以外は実施例１と同じ
に光フアイバコードを得た。

実施例３ 実施例１において、シリコンオイルのディッピングは行
なわず、被覆材のポリエステルエラストマーにシリコン
オイルを３チ混練したポリマーを使用し、光フアイバコ
ードを得た。

比較例１ 実施例１において、シリコンオイルのディッピングを行
なわずに光フアイバコードを得た。

表　　１ 〔発明の効果〕 本発明のプラスチック光ファイバによれば、スゲライジ
ング性に優れているため、例えば光フアイバコード、光
フアイバケーブル等として利用した場合、ファイバの端
末処理、接続等の作業が非常に容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、本発明のグラスチック光７アイパ
の構成例を説明するための光ファイバの横断面図である
。第９図（、）〜（ｃ）は、本発明で使用するスプライ
シンダ強度測定の態様を示した説明図である。 １．１′・・・コア、２．２’・・・クラッド、３・・
・保腰層、５．５′・・・本発明に係るすベシ柱層、９
，９’・・・１次被覆層、７　、１０　、１０’・・・
２次被覆層、２１・・・光ファイバ、３１・・・固定冶
具、４１・・・チャック、４２・・・固定台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光伝送用のバルクファイバと最外被覆層との間にすべ
   り層を有し、スプライシング強さが５Ｋｇ／ｃｍ＾２以
   下であることを特徴とするプラスチック光ファイバ。