JPS6160404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱可塑性保護ジヤケツトを有する光学
フイラメント状材料、更に詳しくは、光学的に透
明な熱可塑性重合体材料から成るコアを含有する
光学フイラメント状材料に関する。 光の多重内部反射によつてフイラメントの長さ
に沿つて光を伝達させる光学フイラメント状材料
は当業界では公知である。フイラメントの長さに
沿う光の損失を最低限に押えるのに多大の留意が
注がれる。即ち、光学フイラメント状材料の一端
に当てた光がその材料の他端に効率的に透過する
よう、内部反射をできる限り完全に行わせるので
ある。光透過部、すなわち、光学フイラメント状
材料のコアは、フイラメントの長さに沿う光の逸
出または吸収を最小に保つより低い屈折率を有す
る外装で囲まれている。不透明な外装は光を吸収
し易いのでこの外装は通常透明である。また、外
装は光の散乱および吸収を最低にするために、実
質的に無定形の材料から成るのが好都合である。 光学フイラメント状材料は光学的に透明なコア
材料の種類によつて２部類に大別できる。第一の
部類のコア材料は熱可塑性の性状のものである
が、第二の部類はガラスから成るものである。第
一の部類は、一般に、強靭性および折合のし易さ
において優れており、第二の部類は、一般に、光
の透過が優れている。 本発明は、 (a) 実質的に無定形の光学的に透明な熱可塑性重
合体材料の円柱状コア、 (b) コア材料より少なくとも0.1％低い屈折率を
有する、(a)のための実質的に無定形の透明な重
合体外装、 (c) (a)および(b)の外側にある押出し重合体ジヤケ
ツトから成る光伝達用ケーブルにおいて、 (i) 80℃乃至140℃の二次転移温度を有する光
学的に透明な材料を(a)に使用すること、 (ii) (b)と(c)の間に熱遮蔽物を使用すること、 (iii) (c)には、(i)に使用する材料の二次転移温度
と少なくとも等しい温度で押出した重合体を
使用すること、及び (iv) (c)は、比較的低い押出し温度を有する第一
のジヤケツト重合体と、比較的高い押出し温
度を有する第二のジヤケツト重合体から成る
ことを特徴とする光伝達用ケーブルに関す
る。 本発明で云う円柱状コアとは、円柱コア及び円
筒コアの両者を包含するものである。 光学フイラメント状材料の光学的に透明な円柱
状コアに適する実質的に無定形な熱可塑性重合体
材料の種類にはいろいろある。本明細書で用いる
“光学的に透明”とは、550〜1100ナノメートルの
スペクトルの部分で、30cm当り少なくとも50％の
光の伝達を意味する。この伝達度は全スペクトル
に及ぶ必要はない。 コアとして使用する重合体は、80℃〜140℃の
範囲の二次転移温度、Tg、を有する。 代表的なコア材料は、イギリス特許1037498号
に記載のものを含むアクリル系およびポリスチレ
ン単独重合体及び共重合体、たとえば、アルキル
基が１〜６炭素原子を有しているポリメタクリル
酸アルキル、およびメタクリル酸アルキルから由
来する単位を少なくとも70重量％含有しているポ
リメタクリル酸アルキル共重合体を含むアクリル
樹脂、たとえば、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
メタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピ
ル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸
イソブチルならびにポリメタクリル酸シクロヘキ
シルおよびそれらのインターポリマー。メタクリ
ル酸メチルから由来する単位と、30重量％に至る
までのアクリル酸エチルまたはアクリル酸メチル
から由来する単位、ならびに15重量％に至るまで
のアクリル酸２―エチルヘキシルから由来する単
位の共重合体は有用な共重合体の例である。ポリ
メタクリル酸メチルおよび少なくとも70重量％の
ポリメタクリル酸メチルを含有するその共重合体
は、手頃な価格で高品質のものを容易に入手する
ことができ且つきわめて透明であるが故に好適で
ある。同じく有用なものは、水素原子が少なくと
も部分的に重水素原子で置換された光学的に透明
な重合体である。コア材料として適当な樹脂は、
アメリカ合衆国第3556635号およびアメリカ合衆
国特許第3779627号にも記載されている。 円柱状の光学的に透明なコアの直径は比較的細
いコア構造から比較的太いコア構造まで種々あ
る。適当な直径は0.1〜２mmである。更に太いコ
ア構造を用いることもできるが、望ましくないか
さばりをもたらす傾向がある。また、不当に太い
コアの場合、減衰が増大し易い。比較的太いコア
は、たとえばLED（発光ダイオード）からのよ
うに光源が大きい場合に、大部分の捕捉する能力
に利点がある。しかしながら、光源が、たとえば
レーザーのように小さい場合には、比較的細いコ
アが入射光の捕捉に好適である。 光学的に透明なコアに適用する外装材料は実質
的に無定形で透明であり、コア材料よりも少なく
とも0.1％低い屈折率を有する。外装のこのよう
な性状は光の散乱を低下させる。この事がなけれ
ば結局透過光の減衰を増大させるのである。適当
な外装材料の例は英国特許第1037498号明細書に
開示のものを含む、たとえばフツ化ビニル、フツ
化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサ
フルオロプロピレン、トリフルオロメチルトリフ
ルオロビニルエーテル、パーフルオロプロピルト
リフルオロビニルエーテルおよび構造

【式】（式中、Ｘは Ｆ、ＨまたはClから成る群より選択し、ｎは２
―10の整数であり、ｍは１〜６の整数であり且つ
ＹはCH₃またはＨである）を有するアクリル酸ま
たはメタクリル酸のフツ素化エステルのポリマー
またはインターポリマーである。 外装材料はコア中を進行する光を反射するか
ら、外装の厚みは一般的には重要でない。通常用
いられるのは、コア中を進行する光の波長の少な
くとも２倍の厚さである。外装の厚さの適当な範
囲の例は２〜500ミクロンである。外装の過度の
厚みは最終製品ケーブルの屈曲性を低下させる。 コアおよびその外装の光学フイラメント状材料
の形成は、一般には、たとえばアメリカ合衆国特
許第3458615号および第3646186号に開示されてい
るように、当業界で周知の共押出し法による。 光学的に透明なコアおよびより低い屈折率の外
装を有する光学フイラメント状材料はジヤケツト
で保護する。これは取扱い中や色々な用途に使用
中、保護して置かないと、フイラメント状材料を
傷めることになるからである。このような損傷は
伝達光の減衰の増大、また、更に悪い場合には、
光学フイラメント状材料の破壊をもたらす。 本発明において、ジヤケツトは、コア材料の少
なくとも二次転移温度に等しい温度で押出すこと
によつて適用する重合体から成つている。そのよ
うな重合体の光学的に透明なコアおよびより低い
屈折率の外装から成る光学フイラメント状材料へ
の直接的適用は、コアを伝達される光の減衰を増
大させることが判つた。重合体を適用するために
必要な押出し温度は光学フイラメント状材料の光
伝達能力に悪影響を与える。 この熱の影響を克服するためには、本発明によ
れば、ジヤケツト重合体の押出し中、フイラメン
ト状材料を熱的に保護する熱遮蔽物を使用するこ
とが必要である。熱遮蔽物は過度の熱を加えるこ
となく（すなわち、コアのTgよりも低い温度
で）光学フイラメント状材料に適用することがで
き且つジヤケツト重合体の押出し温度において固
体のままで存在することができる材料から成る。
熱遮蔽物は予め成形した材料として適用すること
が好ましいが、このことは光学フイラメント状材
料への適用前、適用中および適用後に、熱遮蔽物
は固体状態にあることを意味する。 予備成形した材料は、光学繊維材料への適用の
時点において、たとえば、外装上に繊維を織るこ
とによつて、成形できる。また別の方法として、
光学的に透明なフイラメント状材料の周りに管を
配設することができる。予備形成した材料の厚さ
は、熱可塑性の光学的に透明なコアを、ジヤケツ
ト重合体の適用時に、それが外面から冷却される
まで、過度の熱から保護するのに充分なものとす
る。 熱遮蔽物を形成せしめるための適当な構成材料
は、ポリエステル、アラミドを包含するポリアミ
ド、ポリオレフイン（ホモポリマーおよびコポリ
マー）、アクリル類およびセルロース質材料を含
む。ナイロン、羊毛、綿、ポリエチレンおよびポ
リプロピレンがその実例である。熱遮蔽物に使用
する材料の選択を左右する要因は、遮蔽物の厚さ
により付与される熱からの保護の程度、および強
度、伸度、燃焼性およびはぎ取りの容易さを含む
最終製品ケーブルの望ましい特性である。 熱遮蔽物は外装（または外側のジヤケツト層）
と接触する必要はないと解される。熱遮蔽物は接
着剤の使用によつて外装に結合させることができ
る。 熱可塑性コアの少なくとも二次転移温度に等し
い温度で押出すことによつて適用するジヤケツト
を、熱遮蔽物の外部に配設する。ジヤケツト重合
体の第一の目的は、光学フイラメント状材料を保
護することであるから、適当な重合体の選択を左
右する要因は、押出し方法（少なくともコアの
Tgに等しい高温度における）による重合体の適
用能力である。このような重合体を適用する押出
し方法は従前通りのものであり当業界に於いては
周知である。ジヤケツトとして適当な重合体は、
ポリアミド、ポリウレタン、コポリエーテルエス
テル、ポリカーボネート、たとえばポリエチレン
およびポリプロピレンのようなポリオレフイン
（ホモポリマーおよびアイオノマーを含むコポリ
マー）ならびに、たとえばテトラフルオロエテレ
ン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体のような
溶融押出しできるフルオロカーボンである。 ジヤケツト重合体の選択を左右する別の要因
は、最終製品ケーブルに望まれる性質である。こ
れらの要因は、たとえば強度、伸度、燃焼速度お
よびはぎとりの容易さのような、熱遮蔽物用材料
の選択の要因を含む。たとえば、良好なはぎ取り
性はケーブルとケーブルの接合、およびケーブル
の光源または検出器への接続の際の容易さのため
に必要である。 本発明のケーブルにおいては、熱遮蔽物の外側
に１層より多くのジヤケツトが適用されている。
たとえば、比較的低い押出し温度を有する第一の
ジヤケツト重合体を熱遮蔽物に適用したのち、比
較的高い押出し温度において第二のジヤケツト重
合体を適用する。このような場合には、第一のジ
ヤケツト重合体は、第二の重合体を押出す間に光
学フイラメント状材料に熱的な保護を与えるのに
役立つだろう。 本発明を更に例証するために、以下の参考例、
実施例及び比較例を示す。 参考例 ポリメタクリル酸メチルのコアおよびメタクリ
ル酸メチルとメタクリル酸のフツ素化エステルか
ら成るより低い屈折率の実質的に無定形の透明な
重合体外装（50℃のTgおよびコアよりも６％低
い屈折率）から成る出発光学フイラメント状材料
を使用した。この光学フイラメント状材料の減衰
は655.3nmにおいてキロメートル当り490dBであ
つた。 2.5cmの押出機に内径1.05mm、外径2.32mmのガイ
ドおよび3.75mmのダイを有するクロスヘツドチユ
ーブ型式のダイを配設した。ガイドの穴の上方の
７cmの円の周りに６個の糸伸張機を等間隔に置い
て、ポリ（ｐ―フエニレンテレフタルアミド）の
繊維の、22テツクス（195デニール）ゼロ撚り糸
を張つた。この糸を内径1.2mm、外径1.62mmのス
テンレス鋼ニードルに通して張つた。このニード
ルをガイドの入口に挿入して、糸をガイドの穴か
ら、水冷槽を経て変速プーラーへと引張つた。 押出機を175℃に加熱して、エチレンと亜鉛イ
オンで中和した20％のカルボン酸基を含有する15
重量％のメタクリル酸から成るイオン性共重合体
（メルトフローインデツクス14、ASTMD―
1238、190℃、2.60ｇ、条件Ｅ）を低速で押出機
中に導入した。このイオン性共重合体が押出機の
出口に現われたとき、プーラーを始動した。ダイ
を調節して、チユーブとして押出すイオン性共重
合体の内部で糸が中心にくるようにした。引取り
速度を58ｍ／分に上げ且つ押出機速度を調節して
外径約0.9mmのチユーブを調製した。この時点
で、溶融物の温度は160℃であつた。ポリ（ｐ―
フエニレンテレフタルアミド）の繊維によつて取
囲まれている光学フイラメント状材料をニードル
中に送り且つイオン性共重合体チユーブの中心に
導入した。 この材料は655.3nmにおいてキロメートル当り
500dBの減衰を示した。 実施例 185℃の溶融物温度を用いる押出しによつて、
参考例の材料をコポリエーテルエステル（アメリ
カ合衆国特許第3651014号の実施例１に記載）で
オーバコートした。このケーブルは約1.25mmの外
径を有してあた。減衰は655.3nmにおいてキロメ
ートル当り490dBであつた。 比較例 ポリ（ｐ―フエニレンテレフタルアミド）の繊
維の糸を使用しないほかは、参考例の手順に従つ
た。 この製品の減衰は655.3nmにおいてキロメート
ル当り1800dBであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 実質的に無定形の光学的に透明な熱可塑
   性重合体材料の円柱状コア、 (b) コア材料より少なくとも0.1％低い屈折率を
   有する、(a)のための実質的に無定形の透明な重
   合体外装、 (c) (a)および(b)の外側にある押出し重合体ジヤケ
   ツトから成る光伝達用ケーブルにおいて、 (i) 80℃乃至140℃の二次転移温度を有する光
   学的に透明な材料を(a)に使用すること、 (ii) (b)と(c)の間に熱遮蔽物を使用すること、 (iii) (c)には、(i)に使用する材料の二次転移温度
   と少なくとも等しい温度で押出した重合体を
   使用すること、及び (iv) (c)は、比較的低い押出し温度を有する第一
   のジヤケツト重合体と、比較的高い押出し温
   度を有する第二のジヤケツト重合体から成る
   ことを特徴とする光伝達用ケーブル。