JPS61223708A

JPS61223708A - 光伝送性繊維

Info

Publication number: JPS61223708A
Application number: JP60064609A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakai; 中井　芳雄; Yasunobu Shimomura; 下村　泰宣
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1986-10-04

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、光伝送性繊維に関するものであり、更に詳し
く述べるならば、芯−鞘二重構造を有し、耐吸湿性にす
ぐれたプラスチック光伝送性繊維に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、光伝送性繊維としては、広い波長にわたってすぐ
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。しかし、ガラス系繊維は加工性が悪く１曲げ応力
に弱いばかりでなく、高価であることから合成樹脂を基
本とする光伝送性繊維が開発されている。合成樹脂製の
光伝送性繊維は、屈折率が大きく、かつ光の透過性が良
好な重合体を芯成分とし、この芯成分重合体よりも屈折
率が小さく、かつ、透明な重合体を鞘成分として、芯−
鞘二重構造を有する繊維を製造することによって得られ
る。光透過性の高い芯成分として有用な重合体は、無定
形の材料が好ましく、一般にポリメタクリル酸メチル、
あるいはポリスチレンが使用されている。

このうち、ポリメタクリル酸メチルは、透明性のみなら
ず、力学的性質、耐候性等にも優れ。

従って、高性能プラスチック光学繊維の芯材として工業
的に用いられ、短距離光通信・光センサー等の分野で用
途開発が進められている。しかし、ポリメタクリル酸メ
チルは、−面では吸水率が２．１係あり、高温多湿の環
境下では光伝送損失が大きくなり、その用途展開が制約
されている分野もかなりあり、従って、耐吸湿性の向上
に対する要求が強い。

メタクリル樹脂の耐吸湿性を改善させる方法については
、下記の方法が知られている。

（１）　　スチレン、α−メチルスチレン等芳香族ビニ
ル単量体をメタクリル酸メチルと共重合する方法（２）　　アルキル基の炭素数が５〜１８のアクリル酸
アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルを
メタクリル酸メチルと共重合する方法が知られている。

（１）の方法で得られた光学繊維は光伝送損失が劣った
り、（２の方法で得られた光学誠維は耐熱変形温度が低
下し実用に供し得なくなる。いずれの場合も問題があり
上布されていないのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕本発明の目的は、ポリメタクリル駿エステル樹脂に匹敵
する、すぐれた光学的性質１機械的性質、耐候性および
成形加工性を具備しているたけでなく、すぐれた耐吸湿
性と生産性を有する芯成分重合体からなるすぐれた光伝
送性を有する光伝送性繊維を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光伝送性繊維は、（Ａ）メタクリル酸メチル５
０〜９０重量憾、■メタクリル酸シクロヘキシル、メタ
クリル酸フェニル、メタクリル酸インボルニルのうち少
なくとも１種９〜４０　　　　　重を優、および０（２
）及び■と共重合可能なビニル単量体１〜１０重葉上と
からなる単量体混合物を共重合して得られた樹脂を溶融
紡糸し。

１．２〜２，５倍に延伸してなる芯成分と、前記芯成分
を被覆し、前記芯成分共重合体の屈折率よりも１憾以上
低い屈折率を有する重合体からなる鞘成分とを含んでな
ることを特徴とするものである。

発明の詳細な説明本発明の光伝送性繊維において、芯成分樹脂は、実質的
に上記（２）、■およびＯの共重合成分を含むことを特
徴とするものであって、これら成分の特定の組合せと延
伸効果によって予想外の相乗効果が得られ、従来の樹脂
では達成し得なかったほど高い耐吸湿性、成形加工性、
光伝送性および機械的性質を示し、かつ、生産性のすぐ
れた芯成分樹脂が得られたのである。このような、すぐ
れた特性を有する芯成分重合体を用いることによって、
各種性能において釣合いのとれたすぐれた光伝送性繊維
が得られたのである。

本発明の光伝送性繊維において、芯成分重合体は、実質
的に、（Ａ）５０〜９０重量％、好葉上くは５５〜８５
重量係のメ葉上リル酸メチル単量体と、ｅ９〜４０重量
憾、好ましくは１４〜３５重量係のメ葉上リル酸シクロ
ヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸インボ
ルニルのうち少なくとも１種と、０１〜１０重量係。

好葉上くは２〜５重量係葉上記（２）および■と共重合
可能なビニル単量体とからなる共重合体である。

前記芯成分共重合体成分のうち、メタクリル酸メチル（
２）は、光伝送性繊維として、基本的な光学特性、耐候
性、および機械的特性を保持するために必要な成分であ
る。（２）成分の含有率が５０重重量上り少ないと得ら
れる共重合体における上記の基本的性質が不十分となり
、また（２）成分の含有率が９０重重量上り多くなると
、得られる共重合体の耐吸湿性が不十分となり高温多湿
の環境下での光伝送損失が大きくなる。

共重合体成分■のメタクリル酸シクロヘキシル、メタク
リル酸フェニル、メタクリル酸インボルニルは光学的特
性、耐候性を保持しかつ、耐吸湿性を向上させるための
ものである。成分■の含有率が９重量上より少ないと耐
吸湿性の効果が少なく、高湿多湿の環境下での光伝送損
失が大きくなり、４０重景係より多いと機械的強度が低
下する。この特定の範囲において、特性的にバランスの
とれたものとなり、高温多湿の環境下でも光伝送損失の
低下が極めて小さくなる。

共重合体成分０は具体的にはメチルアクリレート、工≠
ルアグリレート、ブチルアクリレートナトのアクリル酸
エステル、スチレン、アクリロニトリル等であり、得ら
れる共重合体の耐熱分解性を向上し、流動性を向上させ
るためのものである。０成分の含有量が１重量上より少
ないと共重合体の耐熱分解性が不十分となり、光伝送損
失が大となる。１０重重量上り多いと耐熱変形性が劣っ
たり、耐吸湿性が低下し光伝送損失が大となる。

さらに１本発明の特徴とするところは、伝送性繊維を溶
融紡糸し、１．２〜２．５倍に延伸することにより、予
想外に機械的強度を向上させるところにある。延伸倍率
が１．２倍より小さいと機械的強度が低下し、２．５倍
より大きいと再び機械的強度が低下する。好ましくは１
．５倍から２．２倍である。

芯成分共重合体を製造するには、前記共重合成分（２）
、■および０の混合物に、ラジカル重合触媒を添加し、
得られた共重合混合物を、まず５０〜１５０℃、好まし
くは６５〜１２０℃の温度に加熱し、それによってシラ
ツブ状部分共重合体を製造し、これに、更に追加量のラ
ジカル重合触媒を溶解しこの混合物を、ガラス製、又は
、ステンレススチール製セルに注入し、これを５０〜９
０℃の温度に加熱して、重合を進行させ、その後、’ｌ
に、１００〜１６０℃の温度で３０〜１８０分間加熱し
て、重合を完結させる。この方法は所謂塊状重合法であ
る。

更ζ二、上記重合を、懸濁分散剤を含む水媒体中で行う
所謂懸濁重合法によって行ってもよい。

しかし、一般に塊状重合法が、最も簡便な方法である。

芯成分共重合体を調整するために用いられるラジカル重
合触媒は一般のラジカル重合に用いられているもの１例
えば、アゾビスイソブチロニトリル、２　、２’−アゾ
ビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ
ビス系触媒、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパ
ーオキサイド、ビス（３，５，５−トリメチルヘキサノ
イル）パーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド系
触媒、およびバーカーボネート系触媒などから選ぶこと
ができる。

本発明の光伝送性繊維において、芯成分は、鞘成分によ
って被覆されている。この鞘成分は。

芯成分共重合体の屈折率よりも少なくとも１４小さい屈
折率を有する重合体によって形成される。この重合体は
、８０℃以上のカラス転移点を有し、実質的に透明なも
のであることが好ましい。

鞘成分重合体としては、例えば特公昭４３−８９７８号
、特公昭５６−８３２１号、特公昭５６−８３２２号、
特公昭５６−８３２３号および特開昭５３−６０２４３
号等（：記載されているような、メタクリル酸のフッ素
化アルコールエステルの重合体、および、特公昭５３−
４２２６０号に記載されているような弗化ビニリデンと
テトラフルオロエチレンの共重合体、ポリメチルメタク
リレート、ポリシロキサンおよびエチレン−酢酸ビニル
共重合体などから選ぶことかできる。前記のメタクリル
酸−フッ素化アルコールエステルとしては、下記一般式
：％式％）〔但し、上式中Ｘは、Ｈ，Ｆ、又はＣｔ原子を表わし、
ｎは１〜６の整数を表わし、ｍは１〜１０の整数を表わ
し、ｔは１〜１０の整数を表わし、Ｒ３およびＲ１は、
それぞれＨ原子、或いはＣＨ，。

Ｃ，Ｉ（、又はＣＦｓ基を表わす〕で表わされる化合物
がある。このようなメタクリル酸フルオロアルキルエス
テルは、単独で重合していてもよいが、他の重合性ビニ
ル単量体と共重合していてもよい。このようなビニル単
量体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリ
レート、プロピルメタグリレート、ブチルメタクリレー
ト、シクロヘキシルメタグリレート、グリシジルメタク
リレート、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸
、メチルアゲリレート、エチルアゲリレート、プロピル
アクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルへキシ
ルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルメ
タグリレート、グリシジルアクリレート、スチレン、α
−メチルスチレン、ビニルトルエン、２．４−ジメチル
スチレン、Ｐ−グロロスチレン％２゜４−ジクロロスチ
レン、Ｐ−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタ
クリレートリル、酢酸ビニル、メチルビニルケトン、ヒ
ドロキシプロピルアクリレート、ヒＦロキシエチル、ア
クリレート等が挙げられる。これら単量体の２種以上を
組合せ共重合してもよい。中でも特にメタクリル酸メチ
ルが透明性共重合体を与える面から好ましい。

鞘成分重合体は、常法により、重合成分をラジカル重合
させて製造される。このときの重合触媒としては１通常
のラジカル重合開始剤を使用することができ、具体例と
してはたとえばジー　ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、
ジグミルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシ
ド、ｔｅｒｔ−ブチルペルフタレート、ｔｅｒｔ−ブチ
ルペルベンゾエート、メチルイソブチルケトンペルオキ
シド、ラウロイルペルオキシド、シクロヘキサンペルオ
キシド、２．５−ジメチル−２゜５−ジーｔｅ　ｒｔ−
ブチルペルオキシヘキサン。

ｔｅｒｔ−ブチルペルオクタノニー）、ｔｅｒｔ−ブチ
ルペルイソブチレート、ｔｅｒｔ−プチルベルオキシイ
ングロピルカーボネート等の有機過酸化物やメチル２．
２′−アゾビスイソブチレート。

１、】′−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、２
−フェニルアゾ２．４−’））チル−４−メトキシバレ
ロニトリル、２−カルバモイル−アゾビスイソブチロニ
トリル、　２　、２’−アゾビス−２，４′−ジメチル
ペレロニトリル、２．２′−アゾビスイソブチロニトリ
ル等のアゾ化合物が挙げられる。

重合方法としては乳化重合、懸濁重合、塊状重合及び溶
液重合が挙げられるが、高純度の重合体を得るためには
塊状重合法が好ましい。

本発明の光伝送性繊維において、鞘成分の屈折率の値は
、芯成分のそれよりも少くとも１ｍ小さいことが必要で
ある。両成分の屈折率の差が１憾未満のときは、得られ
る光伝送性繊維の開口数が過小となり、実用的に使用困
難となる。

また、鞘成分の屈折率が、芯成分のそれよりも大きくな
ると、得られる繊維は光を伝送しない。

光伝送性繊維は、高温に長時間曝露されることがあるの
で、このような条件下で、良好な耐久性を有することが
好ましい。このためには、鞘成分重合体ができるだけ高
い熱変形温度、好ましくは７０℃以上、更に好ましくは
９０℃以上の熱変形温度を有することが望ましい。この
　　　　−ために、鞘成分重合体は、８０℃以上のガラ
ス　　　　′転移点を有するものであることが好ましい
。

本発明の芯−鞘二重構造光伝送性繊維は下記の方法によ
って製造される。

（１）芯成分共重合体および鞘成分重合体をそれぞれ溶
融し、これを特殊ノズルから芯−鞘構造に押出す複合紡
糸方法。

■　芯成分共重合体から芯成分繊維を形成し。

これに鞘成分重合体の溶液を被覆し、次にこの被覆層か
ら溶剤を除去するコーティング方法。

芯成分の形成に際して、特公昭４８−１３１３９１号に
開示されているような方法に従って、芯成分重合体を連
続的に塊状重合し、引続きこれを紡糸して、芯成分繊維
を形成してもよい。この方法は、芯成分の光伝送性能の
低損失化の上で有効なものである。

〔実施例〕

上記のような本発明の特徴および効果を、実施例により
、さらに説明する。

下記実施例において、繊維の光伝送性能は。

特開昭５８−７６０２号公報、第４図に示されている装
置により測定評価した。尚、測定条件は下記の通り、干渉フィルター（主波長）　６５０μｍ繊維の全長　　
　　　　　　　　５ｍ繊維の切断長さ　　　　　　　　４ｍボビンの直径　　　　　　　１９０ｍｍ吸水率は２３℃
の水中に試片（２ｍｓ　Ｘ　５０　ｍ　Ｘ１００鱈）を
浸漬し測定した。

実施例１メタクリル酸メチル６０００ｇ、メタクリル酸シクロヘ
キシル３８００　ｇ、アクリル酸メチル２００ｇ、ｎ−
オクチルメルカプタン１８ｇを、冷却管、温度計、撹拌
棒をセットした反応釜に入れた後、これを攪拌しながら
加熱し、内温７０Ｃで、２．２′−アゾビス−（２，４
−ジメチルバレロニトリル）　２．５　ｇを添加し、内
温９５℃で５分間保持した後、室温まで冷却してシラン
プ状部分重合物を得た。

この部分重合物１００重量部に対してｎ−オクチルメル
カプタン０．２０重量部ラウロイルパーオキサイド０．
４重量部、剥離剤としてＪＰ−５０４（城北化学社製）
　１００　ｐｐｍを添加溶解後、ポリ塩化ビニル製ガス
ケットを介してなる３ｆｆの間隔で相対する２枚の強化
ガラス板で形成したセルに熱電対をセットし、このセル
の中にこの組成物を注入し、６５℃の温水中に浸漬し重
合硬化させた。温水中に浸漬してから同温がピークに達
するまでの時間（硬化時間）を測定するとともに、ピー
ク温度に達してから３０分後（：温水中から取出し、次
いで１２０℃の空気加熱炉中で２時間熱処理した。冷却
後セルをはずし、得られた板厚約６舅の樹脂板をクリー
ンボックス中で粉砕し芯成分共重合体を得た。

得られた芯成分共重合体のＭＩ（２３０℃、荷重３、８
　Ｋｔ　）は５．０、屈折率ダＤは、１．４９８゜吸水
率は０．９憾であった。

別に２．２．２−　トリフルオロエチルメタクリＬ／−
ト５０重量部、メチルメタクリレート５０重量部および
ｎ−オクチルメルカプタン０．３重量部を混合溶解した
後これに重合触媒アゾビスブチロニトリル０．０２５重
量部を添加溶解し、ポリ塩化ビニル製ガスケットを介し
て５ｗＲの間隔で相対する２枚の強化ガラス板で形成し
たセルに、上記の混合物を注入し７０℃の温水中に浸漬
し重合硬化させた。重合発熱によってピーク温度（＝達
してから３０分後にセルを温水中から取出し、次いで１
３０℃の空気加熱炉中で２時間熱処理した。冷却後セル
をはずし、得られた樹脂板をグリーンボッゲス中で粉砕
しＭＩ値（２３０℃荷重３．８　Ｋｆ）が５．０、屈折
率ηＤが１、４４５熱変形源度１（ＤＴ９８℃の鞘成分
重合体を得た。

得られた芯、鞘両成分それぞれの重合体を。

芯鞘二層構造紡糸口金を有するベント式複合紡糸機に供
給し、紡糸温度２４０℃、紡糸速度３　ｍ　／　ｍｉｎ
で引き取りさらに連続して１７０℃で２．０倍に延伸し
て巻き取った。

得られた繊維は芯成分径９８０μｍ、鞘成分厚さ１０μ
ｍ、芯成分の鞘成分に対する重量比９６：４の同心円状
構造の光伝送性繊維であった。

この光伝送性繊維の光伝送損失は７５０　ｄＢ／ｋｍで
１０ｍの長さで光信号を十分（：伝送できるものであっ
た。

得られた光伝送性繊維をクロスヘッド型ケーブル加工機
で第１ジヤケツトとして、カーボンブラック入りポリエ
チレンを外径１．６調になるように被覆し更に第２ジヤ
ケツトとして、カーボンブラック人すボリエステルエラ
ストマーを外径２．２ガになるように被覆し光伝送損失
が７７９ｄ１３７ｋｍの光ケーブルを得た。

この光ケーブル］Ｏｍを切り取り、一方の端面を光源（
６５０ｍ干渉フィルター使用）に固定し、他端をフォト
ダイオードに接続固定し、光ケーブル中間部５ｍを７０
℃９５１ＲＨの恒温恒湿器中に暴露し、光線透過量の変
化を追跡し光ケーブルの耐熱耐久性を評価した。

その結果この光ケーブルは１０００時間経過しても光量
低下率は１．５係であった。その他の芯成分の屈折率、
吸水率及び光学繊維の耐屈曲性を表−２に示した。

実施例２芯成分の単量体混合物をメタクリル酸メチル５５００ｇ
、メタクリル酸フェニル４４ｏｏｇ。

アクリル酸エチル１００ｇとする以外は実施例１と全く
同様な方法で製造し、物性を評価した。

その結果を表−２に示した。

実施例３芯成分の単量体混合物をメタクリル酸メチル６５００ｇ
メタクリル酸インボルニル３０００ｇ。

アクリル酸エチル５００ｇとする以外は実施例１と全く
同様な方法で製造し、物性を評価した。

その結果を表−２に示した。

実施例４芯成分の単量体混合物をメタクリル酸メチル５６００　
ｇ、メタクリル酸フェニル１５００ｇ。

Ｊタクリル酸シクロヘキシル２８００ｇ、アク１ル酸メ
チル１００ｇとする以外は実施例１と全く同様な方法で
製造し、物性を評価した。そつ結果を表−２に示した。

比較例１芯成分の単量体混合物をメタクリル酸メチル−１９００
ｇ、アクリル酸メチル１００ｇとする１外は実施例１と
全く同様な方法で製造し、物性を評価した。その結果を
表−２に示した。

づ較例２紡糸時の延伸を０倍とする以外は実施例１と竺く同様な
方法で製造し、物性を評価した。そつ結果を表−２に示
した。

発明の効果〕本発明の光伝送性繊維は、従来のポリメタクル酸メチル
、又は、ポリスチレンを芯成分と−る従来のプラスチッ
ク光伝送性繊維にくらベニ、耐吸湿性および耐久性にお
いて、格段にす°れている。

また、本発明の光伝送性繊維は、ボリカーポくらべては
るかに光伝送性能がすぐれている。

更に１本発明の光伝送性繊維は、比較的安価であり、か
つ取扱い性も良好であって、種々の特性において極めて
バランスのよいものである。

このため、本発明の光伝送性繊維は、自動車の車内配線
用に使用可能であり、従ってカーエレクトロニクスの進
展（二対応することのできるものとして、工業的意義お
よび価値の極めて高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１、（Ａ）メタクリル酸メチル５０〜９０重量％、（Ｂ
）メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル
、メタクリル酸イソボルニルのうち少なくとも１種９〜
４０重量％、および（Ｃ）（Ａ）および（Ｂ）と共重合
可能なビニル単量体１〜１０重量％とからなる単量体混
合物を共重合して得られた樹脂を溶融紡糸し、１．２〜
２．５倍に延伸してなる芯成分と、前記芯成分を被覆し
、前記芯成分共重合体の屈折率よりも１％以上低い屈折
率を有する重合体からなる鞘成分とを含んでなる光伝送
性繊維。