(57)【要約】【課題】  意匠性（着色性）等の外観が良好で、柔軟性に優れ、屈曲した状態で敷設されても漏光が少なく、短・中距離での情報通信の使用に好適であり、薄い色のＰＯＦケーブル、特に白色のＰＯＦケーブルを提供する。【解決手段】  ＰＯＦの外層に金属または金属酸化物からなる遮光層を設け、被覆層として白色または有彩色の着色顔料を０．２５〜１０質量％含有する被覆材料からなる被覆層を形成することにより、漏光防止効果を発現させるとともに側面からの光の侵入防止効果も発現させる。【選択図】図１
2010262159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバとそれを被覆する被覆層からなるプラスチック光ファイバケーブルであって、プラスチック光ファイバと被覆層間に、金属または金属酸化物からなる遮光層が形成されており、前記被覆層は、白色または有彩色の着色顔料を０．２５〜１０質量％含有する被覆材料からなることを特徴とするプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項２】
前記金属が、チタン、クロム、金、銀、アルミニウム、銅、スズ、マグネシウム、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、インジウム、タングステン、またはこれらの合金である請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項３】
前記金属酸化物が、酸化チタン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化スズ、および酸化マグネシウムの１種以上からなる金属酸化物である請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項４】
前記遮光層の厚みが０．０５〜１０μｍの範囲である請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項５】
前記被覆層が、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選ばれる１種以上からなる請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭内ホームネットワークおよびオフィス内ネットワークなどでの光情報通信に好適であり、短・中距離での情報通信の使用に好適なプラスチック光ファイバケーブルを提供することである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバとしては、広い波長領域にわたって優れた光伝送が可能な石英系光ファイバが知られており、幹線系を中心に実用化されているが、この石英系光ファイバは高価で加工性が低い。そのため、より安価で、軽量、大口径であり、端面加工や取り扱いが容易である等の長所を有するプラスチック光ファイバ（以下「ＰＯＦ」と略す）が開発され、例えばライティングやセンサー等の分野、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用途の配線などの分野で実用化されている。
【０００３】
ＰＯＦはＬＥＤなどの可視赤色光源と組み合わせ、信号伝送線として利用されている。ＰＯＦが屋内配線として用いられる場合、狭い空間に屈曲した状態で敷設されることが一般的である。そのため、ＰＯＦと受発光素子との結合光量ロスや屈曲による光量ロスの少ないことなどが要求されている。
【０００４】
またこのような用途に使用されるＰＯＦは、通常、ＰＯＦ素線に樹脂を被覆したＰＯＦケーブルのような形で使用されることが多い。特に家庭内ホームネットワークやオフィス内ネットワークなどで使用されるＰＯＦケーブルでは、意匠性の観点から白色や黄色、薄青色などの色の薄いケーブルが好まれることが多く、敷設した際に赤色のＬＥＤ光の曲げによる漏光や、側面からの光が侵入することで光の伝送に悪影響を及ぼすといった問題が生じている。
【０００５】
このような問題を解決する為に、ＰＯＦの周囲にカーボンブラックなどの黒色顔料を含有した樹脂を被覆して漏光を防止したＰＯＦケーブルに関する多くの技術が報告されている。
【０００６】
例えば特許文献１〜２には、ＰＯＦの外周に黒色内層と着色外層を設けることで側面からの光の侵入防止に優れたＰＯＦケーブルが提案されている。しかしこれらの特許文献ではＰＯＦケーブルに遮光性を持たせるために、カーボンブラックを含有した黒色樹脂を被覆することが必須であることから、黒色樹脂層の上に白色または有彩色からなる着色外層を被覆しても色調が低下し、所望の色のＰＯＦケーブルを得るためには顔料を大量に添加しなければならなかった。その結果、ケーブル層が脆くなりケーブル層本来の役割であるＰＯＦの保護が難しくなるという問題があった。また特許文献３には、ＰＯＦとポリアミド系樹脂からなるケーブル層との間に金属薄膜層を被覆したＰＯＦケーブルが記載されている。しかし特許文献３に記載された発明は、ポリアミド系樹脂を中心とした着色ＰＯＦケーブルに関するものであり、ポリアミド系樹脂では曲げ弾性率が大きいことから、屈曲した状態で敷設することが多い室内配線などでは扱いにくいという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４２１４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７２１８号公報
【特許文献３】特開２００７−４７４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、意匠性（着色性）等の外観が良好で、柔軟性に優れ、屈曲した状態で敷設されても漏光が少なく、短・中距離での情報通信の使用に好適であり、薄い色のＰＯＦケーブル、特に白色のＰＯＦケーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、ＰＯＦの外層に金属薄膜からなる遮光層を設けることで、従来の白色または有彩色からなるＰＯＦケーブルでは不可能であった漏光防止効果や側面からの光の侵入防止効果に優れることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち本発明は、プラスチック光ファイバとそれを被覆する被覆層からなるプラスチック光ファイバケーブルであって、プラスチック光ファイバと被覆層間に、金属または金属酸化物からなる遮光層が形成されており、前記被覆層は、白色着色顔料を０．２５〜１０質量％含有する被覆材料からなることを特徴とする白色プラスチック光ファイバケーブルに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＰＯＦケーブルは、意匠性（着色性）等の外観が良好で、柔軟性に優れ、屈曲した状態でも漏光が少なく、短・中距離での情報通信用の使用に好適であり、薄い色のＰＯＦケーブル、特に白色のＰＯＦケーブルに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はＰＯＦケーブルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明によるＰＯＦケーブルの一実施形態を示す断面図である。芯１１Ａおよびその外周に形成された鞘１１ＢからなるＰＯＦ１２の外周に、遮光層１３が形成され、さらにその外側に被覆層１４が形成されている。
【００１５】
ここで、ＰＯＦ１２としては、図１記載の構成以外にも公知のものが使用でき、例えば中心から外周に向かって連続的に芯１１Ａの屈折率が低下するＧＩ型ＰＯＦ、中心から外に向かって芯１１Ａの屈折率が段階的に低下する多層ＰＯＦ、複数の芯１１Ａを鞘で取り囲んで一纏めにしたマルチコアＰＯＦなどが挙げられる。なかでもＰＯＦを広帯域化して高速信号伝送を行うには、多層ＰＯＦを用いることがより好ましい。
【００１６】
芯１１Ａには、各種の透明性の高い重合体が使用され、特に限定されるものではないが、好ましくはメチルメタクリレート単位を構成単位として含有する重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレート単独重合体、およびメチルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体であり、これらのなかではメチルメタクリレート単独重合体が、耐熱性と透明性に優れている点から特に好ましい。
【００１７】
芯の外周に形成される鞘は、１層から形成されていても、２層以上の複数層から形成されても良い。鞘を形成する樹脂としては、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、テトラフルオロエチレン系重合体等ＰＯＦの鞘材として公知の材料を適宜選択することができる。特にフッ素化メタクリレート系重合体は、屈折率の調整が容易で、良好な透明性および耐熱性を有しながら屈曲性、加工性に優れる重合体であるため好ましい。
【００１８】
このようなＰＯＦ１２は、溶融紡糸法などの公知の方法で製造できる。また、ＰＯＦ１２を温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングを抑制するため、連続もしくはバッチ処理によってアニール処理を施すとなお良い。
【００１９】
次に本発明のＰＯＦケーブルを構成する被覆層について説明する。本発明のＰＯＦケーブルは、ＰＯＦとそれを被覆する被覆層からなる。そして、被覆層とＰＯＦとの間には、遮光層が形成されている。
【００２０】
まず、遮光層について説明する。遮光層は金属または金属酸化物の薄膜からなり、これらの材料としては特別の制限はなく、遮光性や漏光を防止できる材料であればよい。このような材料として具体的には、チタン、クロム、金、銀、アルミニウム、銅、スズ、マグネシウム、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、インジウム、タングステン、およびこれらの合金（例えばニッケル−クローム、ステンレス、銀−パラジウム、銅―ニッケル、およびＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０６、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１４など）、さらに金属酸化物として酸化チタン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化マグネシウム等が好ましい材料として挙げられる。また、これらの材料の中から何れか二種類以上を用いたものでもよい。
【００２１】
上記の様な金属または金属酸化物からなる遮断層をＰＯＦ外周部に形成する方法としては特別な制限はないが、ＰＯＦの性能を損なうことなく遮断層を形成できる方法として、真空メッキ法、無電解メッキ、スプレー法、等を挙げることができる。
【００２２】
真空メッキ法とは、真空にした容器内で金属または金属酸化物、金属窒化物などをガス化、イオン化してＰＯＦ表層、すなわちクラッド最外層に蒸着する方法であり、ＰＯＦ上に均一な厚みのメッキ層を施すことができるとともに、生産性に優れている特長がある。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオン窒化法、イオン注入法などを挙げることができる。
【００２３】
無電解メッキ法とは、電気を使わないメッキ法であり、メッキ液に還元剤を加え、適当な条件を選ぶことによって、メッキ液中に走行するＰＯＦを連続的に浸漬させ、ＰＯＦの周囲に均一な厚みのメッキ層を施すことができる。
【００２４】
また、金属酸化物からなる遮断層を形成する方法としては、上記物理蒸着法などで金属単体層を形成した後に、加熱酸化、陽極酸化、液相酸化などの酸化処理を施すことで、酸化物とする方法が挙げられる。また、金属または金属酸化物層を形成する前に、あらかじめアンカーコート剤のコーティングや、ケミカルエッチング処理、コロナ処理、プラズマ処理などの前処理を行っておいてもよい。
【００２５】
次に被覆層について説明する。被覆層として用いられる被覆材料は、適度な柔軟性と被覆工程における成形性が良好でかつ適度な融点を有しているものであれば、特に限定されるものではなく、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらの材料の中でポリエチレン樹脂や塩化ビニル樹脂が被覆のしやすさや製造コストなどの点で好適に用いることができる。
【００２６】
前記被覆材料は、白色または有彩色の着色顔料を被覆材料全量中０．２５〜１０質量％含有する。被覆層の機能は、ＰＯＦケーブルに識別性、意匠性等を付与するだけではなく、ＰＯＦや金属薄膜からなる遮光層を保護する役割を有する。白色または有彩色の着色顔料の含有量の下限値は、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましく、３質量％以上が特に好ましい。また、白色または有彩色の着色顔料の含有量の上限値は、９質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましく、７質量％以下が特に好ましい。
【００２７】
白色または有彩色の着色顔料としては、特に限定されたものではなく、有機系顔料や無機系顔料、さらには分散性を向上させるためにシリカなどで顔料の表面を処理した変性顔料などから公知のものを使用できる。
【００２８】
特に、家庭内ホームネットワーク用およびオフィス内ネットワーク用としては、意匠性の面から白色顔料が好ましい。白色顔料としては、特に制限されないが、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛などがあげられる。なかでも、隠蔽率や着色力の点から二酸化チタンが好ましい。
【００２９】
次に本発明のＰＯＦケーブルを構成する各層の厚みについて説明する。通常ＰＯＦケーブルは信号源である光源や、検知器に組み込まれたユニットのハウジングや、別のＰＯＦケーブル等との接合のために、このケーブル端にプラグを取り付けたプラグ付き光ファイバケーブルとして使用される。
【００３０】
このプラグは、プラグ本体と、プラグ本体に装着されてＰＯＦケーブルを固定するためのストッパーとを備えており、一般的に１．５０ｍｍ程度の穴径を有している。そのためＰＯＦケーブル１本の外径は１．４８〜１．５２ｍｍである必要があり、それ以上になるとプラグに接続することが困難になる。
【００３１】
従って、一般的なＰＯＦの外径が１．０ｍｍであることを考慮すると、被覆層と遮光層の合計の厚さは０．２４〜０．２６ｍｍ、すなわち２４０μｍ〜２６０μｍであることが好ましい。さらに本発明では漏光防止効果や側面からの光の侵入防止効果を有するための遮光層と、意匠性を持たせるための被覆層を有していることから、前記範囲内でその特性を損じることなく、両層の適切な厚み比を決定する必要がある。
【００３２】
遮光層の厚さの下限値は５０ｎｍ以上が好ましく、７５ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が特に好ましい。また、遮光層の厚さの上限値は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以下がさらに好ましく、１μｍ以下が特に好ましい。遮光層の厚みが５０ｎｍ未満では、ＰＯＦの外周に均一に被覆することが困難になる傾向にあり、十分な遮光効果が得られない。また、２０μｍを超える厚みとすると、遮光層としてのそれ以上の効果が得られなくなるだけではなく、ＰＯＦケーブル自体が硬くなり、屈曲した状態での敷設が困難となり、ＰＯＦケーブル本来の役割を果たすことが出来なくなる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例に挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各評価方法は次の通りである。
[伝送損失]
２５ｍ−５ｍカットバック法により伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。測定波長が６５０ｎｍ、入射光のＮＡ（開口数）が、０．１の光を用いた。
[漏光測定]
暗室中、電圧５．０２Ｖ  電流０．１Ａの赤色発光ＬＥＤ光源（中心波長６３０nm）に接続した長さ５ｍのＰＯＦケーブルを、光源より約６０ｃｍの部分を曲げ半径φ=２５ｍｍの曲げ冶具にセットした。漏光観察用にデジタル一眼レフカメラ（カメラ本体：NIKON社製D70s、レンズ：NIKON社製Ai AF Micro  Nikkor 60mm F2.8D）を用意し、カメラの焦点距離を７０ｃｍ、絞りＦ値を３．２、シャッタースピードを２０秒に固定して曲げ部を撮影した。曲げ部の漏光輝度を画像解析ソフト（メディア  サイバネティクス社製 ： Image-Pro Plus version 4.0）を用いて輝度を数値化した。
[ケーブル色調]
ケーブルの色調を目視により確認した。
[実施例１]
芯材として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）の単独重合体（ＰＭＭＡ）、鞘材として、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）／１，１，２，２−パーフルオロデシルメタクリレート（１７ＦＭ）／ＭＭＡ／メタクリル酸（ＭＡＡ）＝３１／５０／１８／１（重量％）の共重合体を用い、これらを溶融して同心円状に中心から順次積層して複合紡糸し、芯径９７０μｍ、鞘厚１５μｍからなる外径１．０ｍｍのＰＯＦ１２を得た。得られたＰＯＦの伝送損失は１３３ｄＢ／ｋｍと良好であった。
【００３４】
次いでスパッタリング装置を設置したチャンバー内に、作製したＰＯＦを巻き取ったボビンをセットした送り出し機と、巻き取り用の空ボビンをセットした巻き取り機を設置した。スパッタリング装置により、上記のＰＯＦの外周部に金属からなる遮断層をスパッタリングで形成するため、チャンバー内を１０−１〜１０−４Ｐａの圧力となるまで真空ポンプを用いて排気した。次いでスパッタリングガスとしてチタンをチャンバー内に導入し、ガス圧を１０−１Ｐａ〜数Ｐａ程度、ターゲットへの印加電圧を４００Ｖ、電流２０Ａとして、送り出し機と巻き取り機を回転させてＰＯＦを２ｍ／分の速度で搬送しながら、ＰＯＦの外周部に連続的にチタンをスパッタリングした。このとき、ＰＯＦ表面のチタン薄膜層の厚みは約１００ｎｍであった。
【００３５】
次に、このチタン薄膜層を形成したＰＯＦの外周に、２１０℃に設定したクロスヘッドダイを備えたケーブル被覆装置を用いて、市販のポリエチレン（商標名：ＵＢＥポリエチレン  UBEC180、宇部丸善ポリエチレン社製）に二酸化チタン（富士チタン工業社製；TA-300）を５質量％含有させたものを押し出し被覆し、外径１．５ｍｍの白色ＰＯＦケーブルを得た。このようにして得られたＰＯＦケーブルは伝送損失に優れ、屈曲部の漏れ光も少なく色調も優れたものであった。
［実施例２〜５］
遮光層に用いる金属薄膜の材質をチタンではない金属を用いた以外は、実施例１と同様にしてＰＯＦケーブルを作製した。このようにして得られたＰＯＦケーブルは伝送損失に優れ、屈曲部の漏れ光も少なく、色調も優れたものであった。結果を表１に示す。
[実施例６]
遮光層の厚みを変えて５００ｎｍにした以外は実施例１と同様の方法でＰＯＦケーブルを作製した。得られたＰＯＦケーブルは屈曲部からの漏れ光も少なく、色調も優れたものであった。結果を表1に示す。
[実施例７〜９]
遮光層に用いる金属薄膜の材質と厚さおよび被覆する樹脂の材料を変えた以外は実施例１と同様の方法でＰＯＦケーブルを作製した。得られたＰＯＦケーブルは屈曲部からの漏れ光も少なく、色調も優れたものであった。結果を表1に示す。
[比較例１]
金属薄膜からなる遮光層を設けずに、実施例１と同様の方法でＰＯＦケーブルを作製した。得られたＰＯＦケーブルは屈曲した際の漏光が激しかった。結果を表１に示す。
[比較例２]
遮光層としてポリエチレン（商標名：ＵＢＥポリエチレン  UBEC180、宇部丸善ポリエチレン社製）にカーボンブラックを０．５質量％含有させたものを使用し、被覆層としてポリエチレン（商標名：ＵＢＥポリエチレン  UBEC180、宇部丸善ポリエチレン社製）に二酸化チタン（富士チタン工業社製；TA-300）を１５質量％含有させたものを使用した。これらを樹脂被覆用クロスヘッド型被覆装置に供給して、実施例１で得られたのと同じＰＯＦ１２の外周に両被覆材料を順次被覆して、外径１．５ｍｍのＰＯＦケーブル（被覆層の厚みは黒色内層１２５μｍ、白色外層１２５μｍ）を得た。得られたＰＯＦケーブルの屈曲部からの漏光は確認されなかったが、外観の色調が悪く、灰色かかっていた。
[比較例３〜４]
遮光層の厚みを変えた以外は実施例１と同様の方法でＰＯＦケーブルを作製した。比較例３で得られたＰＯＦケーブルは屈曲部からの漏光は少なかったものの、遮光層が厚いためＰＯＦケーブルが硬く、扱い性が低下した。一方、比較例４で得られたＰＯＦケーブルは屈曲部からの漏光が多く、良い結果は得られなかった。結果を表１に示す。
[実施例１０〜１２]
被覆層に加える白色顔料を実施例１と別の顔料を用いた以外は、実施例１と同様の方法でＰＯＦケーブルを得た。得られたＰＯＦケーブルはいずれも良好であった。結果を表２に示す。
【００３６】
【表１】
2010262159.tif 000003
【００３７】
【表２】
2010262159.tif 000004
【００３８】
表１に示したように、実施例１〜５で得られたＰＯＦケーブルは、屈曲部からの漏光が少なく、漏光の輝度[ I ]は６０以下であり、目視による漏光も確認できなかった。またＰＯＦケーブルの色調も白色が発現し良好であった。
【００３９】
実施例６〜７および実施例９にあるように遮光層の厚さを厚くすることで漏光防止効果はより一層向上傾向にあることがわかった。実施例８にあるように遮光層の厚さを薄くすると、屈曲部の漏光の輝度[ I ]が６０近かったが、目視による漏光は確認できなかった。
【００４０】
一方、比較例１にあるように遮光層を設けずに被覆したＰＯＦケーブルは、ケーブルの色調は白色が発現できたが、屈曲部の漏光が激しく、必要とするＰＯＦケーブルは得られなかった。
【００４１】
また、比較例２にあるように、金属薄膜による遮光層を用いる代わりにカーボンブラックを含有した被覆内層と、白色外層を設けたＰＯＦケーブルでは、ケーブル外観の色調がきれいな白色を発現できず、良い結果は得られなかった。さらに比較例３では、遮光層の厚みを厚くすることで漏光を抑制することが出来たが、ＰＯＦケーブルが硬くなり扱い性が低下した。また、比較例４では遮光層の厚みを薄くしたが、一定の範囲を超えると漏光が激しくなることがわかった。
【００４２】
さらに実施例１０〜１２では白色顔料の種類を変えてＰＯＦケーブルを作製したがところ、顔料の種類によらず色調の良好なＰＯＦケーブルを得ることが出来た。
【符号の説明】
【００４３】
１１Ａ・・・芯
１１Ｂ・・・鞘
１２  ・・・ＰＯＦ
１３  ・・・遮光層
１４  ・・・被覆層
【図１】
2010262159.tif 000005