JPS61201210A - 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り、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、広い波長に亘って優れた光
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、プラスチックを基材とする光ファイ
バが開発され、実用化されて込る。

このプ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（ＰＭＭＡ
　）　、ポリカーゼネー）（ＰＣ）等の重合体を基材と
する芯材層（コア）と、これよりも屈折率が小さくかつ
透明な含フッ素／　ｌ）マー等の重合体を基材とする鞘
材層（クラッド）とを基本構成単位・とじている。これ
らコア・クラッド型の光ファイバ（光フアイバ素線）の
表品形態としては、この光フアイバ素線や光ファイバ素
線全機能性保護層で被覆した光ファイ・ぐ心線等の・マ
ルクフ了イ　　パ、光フアイバ素線を被覆材（ジャケッ
ト月）で被覆した尤ファイバコード、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
ショ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。

従来、前記光フアイバコードの被覆材や光ファイ・ぐ心
線の保護層基材として、低密度ポリエチレンやエチレン
−酢酸ビニル共重合体が用いられていたが、これらの重
合体は軟什点が低く耐熱性に劣るため、例えば、小雨の
エンジンルーム等ノ高温部所での使用例耐えないという
欠点があった。

そこで、外層を水架橋、ｒ＠　ＩＪオレフィンで被覆す
ることにより、その欠点を補う光ファイバが考案さね、
た。架橋することにより耐熱性だけでよ〈耐溶イリ性な
ども向上するが、現在自動車用途などで要求されている
１２５℃以上という高温部所で使用するようガ場合、水
架橋ポリオレフィンであってもゴム状弾性を示すため熱
変形温度の高い中吉１１Ｊｔ上（ｍ度０．９４　Ｊｉ’
Ｚ漂　以」二）のポリオレフィン全ペース・ポリマーと
する必要がある。しかし、中密度以上の７１？リオレフ
インは第１に弾性率が高く、ファイバ自体が曲げ等に対
して剛直になりファイ・ぐの取扱いが難しくなり、第２
にファイバ全屈曲させた時被覆層のひずみがコア、クラ
ッドに寸で及ぶため、ファイ・ぐの屈曲性が悪くなると
、第４に被覆材とその内層と間にスキ間が生じ、構造が
ルーズにガりすぎる等の問題があった。

第３にコア・クラッドを複合紡糸により賦型１．、その
上に中密度以上の水架橋ポリオレフィンを被覆する際、
加工温度が高く、コア・クラッドを劣化させる。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は従来の水架橋ｓ？’ＩＪオレフィンで被覆され
たプラスチック光ファイバが有していたファイバが剛直
でＪｉＴｉ曲性が悪くなる、構造がルーズになり取扱い
が稚しい、コアイノ９のｌ側熱性全保持できない、コア
・クラッド賦型後に被覆する際加工温度が高く、コア・
クラッドが劣化するといった問題点を解決するためにな
されたものである。

〔問題点全解決するための手段〕

−１−記問題点を解決するものとして見出さ′ｒＬだ本
発明のプラスチック光ファイバは、コア・クラッド型光
ファイ・々の外層が、２種以上の水架橋ポリオレフィン
を含む混合組成物で被覆されてなること全特徴としてい
る。この２種以上の水架橋ポリオレフィンは、その各々
の物性とそのブレンド比により、面１熱性と弾性、加工
性を適宜調整し向上させたものが得られ、これを被覆と
して用いた光フ了イノ々は、耐熱性を有すると共に屈曲
性、ケーブル加工性、カットスルー性等の緒特性が向上
しバランスに優れ、実用性の高いものが得らね、る。

〔実施例〕

以下に実施例を誉げて、本発明の詳細な説明する。

第１図乃至第５図は、本発明のプラスチック光ファイ・
９の構成例を例示した横断面図である。

第１図は、芯拐層（コア）１及び鞘材層（クラノド）２
を構成分とするコア・クランド型光ファイバ（光）アイ
・々素線）の外層であるクラッド２が、水架橋ポリオレ
フィン層３で被覆されてなる光フアイバ心線を例示Ｉ７
たものである。

第２図は、第１図の例と基本的には同一構成であるが、
水架橋ＡＰリオレフイン層３の厚みを増して光ファイ・
々コード、光フアイバケーブルなどとして利用し得る様
になされているものである。

第３図は、第１図の光フアイバ心線の構成において、水
架橋ポリオレフィン層３の代りに、ポリメチルメタクリ
レート、Ｉリカーデネート等他の熱可塑性樹脂あるいは
シリコンゴム等の熱硬化性樹脂を用いた機能性保護層４
を設け、これを四に水架橋ポリオレフィン層３′で被覆
した光ファイノ々コード又は光フアイバ心線である。

第４図は、第３図の例と基本的には同一構成であるが、
ファイバ内の適宜の部位例えば保護層４の外周面に沿っ
て適宜数の、鋼製、Ｆ’ＲＰ製等のテンションメンバー
５を配置した光フ丁イノ７コード又は光フアイバ心線で
ある。テンションメンノ々の　　　−形状、配置場所、
数等は図示した例に限定されず、所望により任意に決め
ることができる。

第５図は、第３図の例と基本的に同一の構成を有してい
るが、保護層４の外周面に沿ってアルミ箔等金属薄板に
よるラッピング又は金属めっきによる防湿層６を設けた
光フアイバコード又は光フアイバケーブルである。

第６図は、複数本のコア１．／、ｔ／ｖクラッド２′及
び水架橋ｙＮ　ＩＪオレフィン層３“で順次被覆した集
合ファイバであり、光フアイバコード等として用いられ
る。

第７図は、第１図の例の様な光フアイバ心線を複数本束
ね、テンションメンバ５′と組合せた光フアイバケーブ
ルである。

コア１，１′の基材としては、非品性の透明重合体が好
適であり、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重量係以上がメタクリル
酸メチル、３０重量係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−ブチル、メタクリル酸イソがルニル、メタクリ
ル醪アダマンチル、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七ツマ−との共重合体、
ポリカーｙｌｅネート、ポリスチレン、スチレン−メタ
クリル酸ニス７７１／系共重合体、あるいはこれらポリ
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り、もちろん、
その他の透明重合体、透明芯型合体、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、コア成分の屈折率よ
り０．０１以上小さｂ屈折率を有する実質的に透明な重
合体が使用されるが、通常は芯成分との屈折率の差が０
．０１〜０．１５の範囲にあるものから選択するのがよ
い。鞘材層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芯材とした場合には、特公
昭４３−８９７８号、特公昭５６−８３　ｊ１号、特公
昭５６−８３２２号、特公昭５６−８３２３号及び％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、ポリカーボ
ネートやポリスチレンを芯材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鞘材として使用できる
。また、鞘材の他の具体例としては、例えば特公昭４３
−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、その他フフ化ビニリデン−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
合体も鞘材として使用することができる。

本発明で使用すす水架橋、３”　＋３オレフイン３．３
’、３”としては、ポリエチレンあるいはぼりプロピレ
ン鎖にグラフトあるいは共重合したアルコキシシランが
水等と反応して縮合によリー５ｔ−ｏ−ｓｔ−結合を生
成して架橋するタイプのものが一般的であり、例えば市
販の水架橋ポリエチレンあるいは水架橋ポリプロピレン
としては、三菱油化（株）製、商品名リンクロン、同す
ンクロンーＸ等が挙げられる。

水架橋ポリオレフィンのペースポリマーとしては、低密
度ポリエチレン、リニアー低密度ポリエチレン、中密度
ポリエチレン、高密度ｉＩ？リエチレン、アイツタクチ
イック、ｊ９リプロピレンの他、それらの共重合体、ブ
ロック共重合体、ブレンド物等を目的に応じて使用でき
る。これらの水架橋、ｔ？　ＩＩオレフィンは、ファイ
バ賦形後、層３　＋　３”ｚ大気に曝すことにより、大
気中の水分等の作用により大気との界面から層中に向け
て徐々に架橋反応を起すことができる。又架橋反応全促
進するために熱水蒸気を利用することもできる。

また、水架橋ポリオレフィン層３．：’ｌ’、３“に、
老化防止剤のほか、カーＭンブラノク、タルク、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。

混合する水架橋ポリオレフィンの混合量は、夫夫の水架
橋ポリオレフィンが混合組成物の少なくとも１重量係以
上であることが適している。１重ｆｉ：　％未満の混合
量では、混合の効果が発揮できずファイ／４の耐熱性、
屈曲性、加工性、カット・スルー性等の緒特性がほとん
ど変化し々い。混合する水架橋ポリオレフィンの好適々
組合せとしては、水架橋ポリプロピレンと、水架橋ポリ
エチレンとの組合せ、また２種の水架橋ポリエチレンの
組合せがあり、後者の場合、水架橋ポリエチレンの密度
は、少なくともＯ，’　００５１１／／Ｃ１１Ｌ５以上
異なる必要がある。Ｏ，ＯＯ５１１／Ｃｍ　　未満の差
しかない水架橋、ｆ　ＩＪエチレンを混合したとしても
、その物性に及ぼす影響は非常に微弱であシ、上記記述
の効果が発揮できない。さらに混合する２種のポリエチ
レンの密度差は０．０１　ｇ、イ雇　以上あることがよ
り好まし込。

耐熱性があり柔軟性、屈曲性などが実用性の高いバラン
スのとれたファイバを得るためには、混合する水架橋ポ
リエチレンの内、少なく共その１つの密度が０．９’　
３０９／ｅｒａ　　以上である必要がある。

さらに好ましくは０９４０ｇ、／ＣｒｒＬ３以上である
密度が０．９３０１／ｃＩｒＬ３未満のポリエチレン１
種又は２種以上を混合したとしても、軟化温度が低く、
自動車用途などで要求されている高温に耐え得るフ丁イ
ノぐは製造できない。

本発明のプラスチック光フアイバ全製造する方法として
は、紡糸のみによる方法及び紡糸と押出、コーティング
等による被覆加工とを組合せる方法とが代表的であり、
例えば第１図の光ファイバ心線全製造する場合、紡糸の
みによる方法としては、コア１、クラッド２及び水架橋
ポリオレフィン層３の夫々の基材を溶融状態で特殊ノズ
ルによって配合して吐出して賦形する、所謂複合紡糸方
式によるものが好適である。また、紡糸と被覆加工とを
組合せた方法としては、コア１のみを紡糸するかあるい
はコア１とクラッド２とを複合紡糸して賦形し、必要に
よりテンションメンバーヲ介在させてこの賦形物に他の
構成層を順次被覆していく方法等がとられる。

以下に具体的実施例を示すが、未発明の実施の゛態様は
これによシ限定されなり０ 実施例１ 以下の方法によ如、第１図に例示した光フアイバ心線を
作輿し、特性を評価した。

スパイラルリボン型攪拌機をそなえた反応槽と２軸スク
ＩＪ、−々ント型押出機から々る揮発物分離装置を使用
して連続塊状重合法によりメタクリル酸メチ゛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部からなる単猾体混
合物を重合温度１５５℃、平均滞留時間４．０時□間で
反応させ、次いでペント押出機の温度をペンド部２６０
℃、−押出部２５０℃、檀ンド部真空度４　ｍｍＨｇと
して揮発部を分離し、コア芯１の成分重合体として２３
０℃に保たれたギヤポ□ンプ゛部を経て２３０℃の恋−
鞘一水架橋ポリオレツイン層３成分複合紡糸ヘッドに供
給した。

一方□、メタクリル酸クロライドと２．２．３’、３．
３−インタフルオロプロパノールとから製造したメタク
リルｌ！’２．２’；３，３．３−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のクラッド２
の成分重合体を得た。この鞘成分重合体を２２０℃に設
定されたスクリュー溶融押出機でギヤポンプを経て２３
０℃の複合紡糸ヘッドに供給した。

また水架橋ポリオレフィン層３用重合体として、市販の
水架橋高密度、Ｊ”　ＩＪエチレン〔商品名　リンクロ
ンＨＭ−６０ＯＡ　（密度＝０．９５５１／ｃＩｒＬ）
、三菱油化（株）製〕と水架橋中密度ポリエチレン〔商
品名リンクｏ　ｙ　ＭＦ−７００（密度＝　０．９４５
１／ｃＩｒＬ３）　）の１対１重量ブレンド物を触媒マ
ス夛−・々ツチとブレンドした後、２３０℃に設定され
たスクリュー溶融押出機でギヤポンプを経て２３０℃の
複合紡糸ヘッドに供給した。

同時に供給されたコア、クラッド及び水架橋Ｉリエチレ
ン層の溶融、１ｅ　ＩＪママ−紡糸口金（ノズル口径３
闘φ）を用い、２３０℃で吐出され、冷却固化の後、　
３　Ｊｍｉｎの速度で引き取り１５−０１２にて１．５
倍延伸処理を行ない、巻とり、芯材部径５００μｍ、鞘
材部厚み８μｍ、水架橋ポリエチレン層厚み２４２μｍ
のプラスチック光フアイバ心線を得た。

この心線を、３５℃、相対湿度６５係の室内に２０日日
間−て、ポリエチレン層の架橋硬化を行なった。

かくして得られた光フアイバ心線の耐熱性、屈曲性、ケ
ーブル加工性及びカットスルー性を以下の評価方法によ
セ評価した。結果を第１表に示した。

〔評価方法〕

（１）耐熱性 元ファイバ心線に、　１．５　ｍ検尺し、その中間部Ｉ
ｏｎを乾燥器内に入れ、両端２．５ｍずつを乾燥器の壁
面孔から出し、その〒端に６５０　ｎｍ波長の光源、他
の一端に光検出器を取り付けた。乾燥器の温度を２℃／
ｍ　ｉ　ｎの速度で昇温し、光ファイ・々心線からの出
射光量７５に室温での初期光量の半分になる時の温度を
測定した。

（２）屈曲性 ファイバをファイバ径の２倍の径のアンドレルに１８０
°、１０秒間屈曲させた後、マンドレルから３解放し１
０分後に出射光量を測定し、マンドレルに屈曲される前
の光量に対する光量保持率を求めた。

（３）　　ケーブル加工性 プラスチック光フアイバ心線上にクロスヘッド被覆ケー
ブル加工機により水架橋ポリオレフィン５００μｍを均
質に溶融被覆できる樹脂温度を測定し、その時の心線の
伝送損失の劣化量を測定した。

（４）　　カットスルー性 元ファイバコード５０１ｍのうち、片端から２０ｍｍの
被覆層をはぎ取り下部３０龍のコード部の被覆層を固定
治具により固定し、上部心線部全チャックではさみ引張
り強伸度測定器にて１．０　罷／ｍｉｎの速度で心線部
を引上げ、その最大強度にて測定した。

比較例１−１ 実施例１において保護層、ＪＰ　ＩＪママ−高・中密度
　“１　：　１　重ｔ　比ブレンド水架橋ポリ”エチレ
ンかう高密度水架橋ポリエチレン（リンクロンＴ（Ｍ−
６０ＯＡ、三菱油化製）に変更した以外は実施例１と同
一の元ファイバ心線を得た。この心線の耐熱性、屈曲性
、を実施例１と同一の評価方法で評価し、結果を第１表
に示した。

比較例１−２ 実施例１において保護層ポリマーを高、中密度１：１重
量比ブレンド水架橋ポリエチレンから中密度水架橋ポリ
エチレン（リンクロンＭＦ−７００＝　三菱油化＠）裂
）に変更した以外は実施例１と同一の光フアイバ心線を
得た。この心線の耐熱性と屈曲性を実施例１と同一の評
価方法で評価し、結果を第１表に示した。

（１７ン 表　　１　　表 実施例１においで保護層ポ１１マーを水架橋″ポリ。

実施例２ エチレンからポリカーポネ〜トに変更し１、吐出量引き
取り速度を変え、芯材部５４０μｍ、鞘材層厚み５μｍ
１ポリカー？ネート層厚み１００μｍのプラスチック光
フアイバ心線を得た。この心線を用いてクロスヘッド被
覆加工機により実施例１で用−た高、中密度ブレンＰ水
架橋チリエチレン（リンクロンＴ（Ｍ−６０ＯＡ　（ρ
＝０．９５５）、リンクロンＭＦ−７００（ρ＝０９４
５）１：１重量ブレンド物）ｋ　０．５　ｍｍ厚に被覆
加工し、光ファイバコー　ド（外径１．７５ｍｍ）ｆｃ
作成した。々お、加工条件は押出樹脂温度１７５℃、線
速５０　ｍ／ｍｉｎであった。得られた光ファイノ々コ
ードを１００℃沸水で３時間水架橋処理を行なった後、
風乾し耐熱性、屈曲性、ケーブル加工性、カントスルー
性を評価した。結果を第２表に示した。

比較例２−１ 実施例２で得た光フアイバ心線に高密度水架橋ポリエチ
レン（リンクロンＨＭ−６０ＯＡ　）　’ｉ実施例２と
同様に被覆加工し外径１．７５　ｍ、の光フアイバコー
ドを得た。なお、加工条件は押出樹脂温度１９０℃、線
速５０　ｍ／ｍｉｎであった。得られた光ファイ・ぐコ
ードを１００℃沸水で３時間水架橋処理を行なった後、
風乾し、実施例２と同一の評価法で評価した。結果を第
２表に示した。

比較例２−２ 実施例２で得た光フアイバ心線に中密度水架橋ポリエチ
レン（リンクロンＭＦ−７００）を実施例２と同様に被
覆加工し外径１．７５　ｖｒｘの光フアイバコードを得
た。なお、加工条件は押出樹脂温度１７０℃、線速５０
　ｍ／ｍｉｎであった。得ら力、た光フアイバコードを
１００℃沸水で３時間水架橋処理を行々った後、風乾し
、実施例２と同一の評価法で評価した。結果全第２表に
示した。

比較例２−３ 実施例２で得た光フアイバ心線に密度が０．９５５９／
ｒｘ　　の水架橋ポリエチレン（商品名　リンクロンＴ
（Ｍ−６０ＯＡ、三菱油化（株）製）と密度が０．９５
８Ｅ／ａｍ　’の水架橋列？リエチレン（商品名　リン
クロンＴ（Ｆ−７（ＩＯＡ　、三菱油化（株）製）の１
：１重量比如ブレンドした水架橋ポリエチレンを実施例
２と同様に被覆加工し外径１．７５闘の光フアイバコー
ドを得た。なお加工条件は押出樹脂温度１９０℃、線速
５０　ｍ／ｍｉｎであった。得られた光フアイバコード
を１００℃沸水で３時間水架橋処理を行なった後、風乾
し、実施例２と同一の評価法で評価した。結果を第２表
に示した。

実施例３、比較例３ 実施例２で得た元ファイｉ４心線に種々の水架橋ポリオ
レフィンを実施例２と同様に被覆加工し、光フアイバコ
ードを得た。得られた光フアイバコードを１００℃沸水
で３時間水架橋処理を行なった後、風乾し、実施例２と
同一の評価法で評価した。結果を第３表に示した。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック光ファイバは、耐熱性が良好であ
ると共に屈曲性、ケーブル加工性、カットスルー性等の
緒特性にも優れ、特性がバランス良く向上しており、実
用性の高す光ファイバである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明のプラスチック光ファイ／？
の構成例を説明するための図である。 １．１′・・・コア、２，２′・・・クラッド、３．３
’、３“・・・水架橋ｙＷ　ＩＪエチレン層、４′・・
・機能性保護層、５．５′・・・テンションメンバ、６
・・・防湿層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コア・クラッド型光ファイバの外層が、２種以上
   の水架橋ポリオレフィンを含む混合組成物で被覆されて
   なることを特徴とするプラスチック光ファイバ。
2. （２）混合組成物が、水架橋ポリプロピレン及び水架橋
   ポリエチレンを含む特許請求の範囲第（１）項記載のプ
   ラスチック光ファイバ。
3. （３）混合組成物が密度が０．００５ｇ／ｃｍ＾３以上
   異なる２種の水架橋ポリエチレンを含む特許請求の範囲
   第（１）項又は第（２）項記載のプラスチック光ファイ
   バ。
4. （４）混合組成物を構成する水架橋ポリオレフィンの少
   なくとも１つが密度０．９３０ｇ／ｃｍ＾３以上の水架
   橋ポリエチレンである特許請求の範囲第（１）項乃至第
   （３）項のうちの１に記載のプラスチック光ファイバ。