(57)【要約】【課題】  熱処理中に、ＰＯＦに加わる応力を減少させることができるＰＯＦ熱処理用ボビンおよびこのようなボビンを使用したＰＯＦの製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明のプラスチック光ファイバ熱処理用ボビン１は、プラスチック光ファイバ熱処理用ボビンであって、円筒状の胴部２を備え、胴部外周面に、見かけ密度０．０１〜０．２ｇ/ｃｍ3のポリオレフィン樹脂を含む発泡シート６が配置されていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバ熱処理用ボビンであって、
円筒状の胴部を備え、
前記胴部外周面に、見かけ密度０．０１〜０．２ｇ/ｃｍ3のポリオレフィン樹脂を含む発泡シートが配置されている、
ことを特徴とするプラスチック光ファイバ熱処理用ボビン。
【請求項２】
前記胴部の両端に設けられた一対の鍔部をさらに備えている、
請求項１に記載のプラスチック光ファイバ熱処理用ボビン。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ熱処理用ボビンに、プラスチック光ファイバを巻付けた状態で、該プラスチック光ファイバを加熱処理する、
ことを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記プラスチック光ファイバのコア材がＰＭＭＡ樹脂であり、
加熱処理温度が８０℃以上である、
ことを特徴とする請求項３に記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光ファイバ熱処理用ボビンおよびこのようなボビンを使用したプラスチック光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック光ファイバ（以下、「ＰＯＦ」という。）は、ガラス製光ファイバに比べて伝送距離は短いが、安価、軽量、柔軟、大口径化が容易であるなどのメリットを有し、このようなメリットを活かして、照明用途、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短距離通信用途、及び各種光学センサ用途等の分野での実用化が進んでいる。そして、近年では、車載用途での実用化が進んでいる。
【０００３】
車載用途では、ＰＯＦは、エンジンあるいは夏期の日射による高温にさらされる環境で使用されるため、耐熱性、特に高温時の収縮率の低減が要求される。このような要求に応じるため、ＰＯＦの素線を張力存在下で、９０℃以上の温度に加熱する熱処理を行い、ＰＯＦの収縮率の低減させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、ＰＯＦをボビンに巻き付けた状態で、このような熱処理を行なう処理方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法では、熱処理中に、ＰＯＦ自身の収縮による巻締りや、ボビンの収縮・膨張変形によってＰＯＦに応力が加わる。このため、所望の収縮特性を得るために、熱処理の温度を高くしたり、あるいは、熱処理時間を長くすると、熱処理中に、内方側すなわちボビンの外周面に近い部位に位置するファイバに大きな応力が加わり、ＰＯＦ自身の光学特性が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
すなわち、本発明は、熱処理中に、ＰＯＦに加わる応力を減少させることができるＰＯＦ熱処理用ボビンおよびこのようなボビンを使用したＰＯＦの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、熱処理中に、ボビンの内方側に巻かれたＰＯＦに加わる応力についての解析を進め、対策について鋭意検討した結果、本発明に到達した。
【０００９】
本発明によれば、プラスチック光ファイバ熱処理用ボビンであって、円筒状の胴部備え、前記胴部外周面に、見かけ密度０．０１〜０．２ｇ/ｃｍ3のポリオレフィン樹脂を含む発泡シートが配置されていることを特徴とする熱処理用ボビンが提供される。
【００１０】
このような構成によれば、熱処理中に、ボビンの内方に巻かれたプラスチック光ファイバに、ファイバの巻き締まり等による応力が作用しても、この応力は発泡シートによってボビン方向に逃がされることになる。したがって、内方のプラスチック光ファイバの光学特性が応力によって低下することが抑制される。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様は、前記胴部の両側に設けられた一対の鍔部をさらに備えている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記発泡シートがポリエチレン樹脂で形成されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記発泡シートの見かけ密度が０．１ｇ／ｃｍ3以下である。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記発泡シートの反発弾性が２０〜７０％である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記胴部及び鍔部分が、ポリスチレン樹脂または、ＡＢＳ樹脂で形成されている。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、上記いずれかのプラスチック光ファイバ熱処理用ボビンに、プラスチック光ファイバを巻付けた状態で、該プラスチック光ファイバを加熱処理する、ことを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法が提供される。
【００１４】
このような構成によれば、熱処理中に、ボビンの内方に巻かれたプラスチック光ファイバに、ファイバの巻き締まり等による応力が作用しても、この応力は発泡シートによってボビン方向に逃がされることになる。したがって、内方のプラスチック光ファイバの光学特性が応力によって低下することが抑制される。
【００１５】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記プラスチック光ファイバのコア材がＰＭＭＡ樹脂であり、加熱処理温度が８０℃以上である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱処理中に、ＰＯＦに加わる応力を減少させることができるＰＯＦ熱処理用ボビンおよびＰＯＦの光学特性の応力による低下を抑制できるＰＯＦの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に沿って、本発明の好ましい実施形態のＰＯＦ熱処理用ボビンについて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好ましい実施形態のＰＯＦ熱処理用のボビン１を示す斜視図である。
ＰＯＦ熱処理用のボビン１は、ＰＯＦが巻きつけられる円筒部の胴部２と、胴部２と同心状に配置され、胴部２の軸線方向両側に設けられた円盤状の鍔部４とを備えている。
【００１９】
胴部２の外表面には発泡シートからなる緩衝層６が設けられている。緩衝層６は、胴部２の外表面を覆い、両方の鍔部４間にかけ渡されるように配置されている。本実施態様のボビン１は、この緩衝層６上に、ＰＯＦを巻き付けて熱を加えることにより、ＰＯＦの熱処理が行なわれる。この緩衝層６を構成する発泡シートは、熱処理時に、ＰＯＦ自身の巻締りや、ボビン変形時にＰＯＦに作用する応力を逃し、ファイバＰＯＦを保護する緩衝層６としての機能を有している。
【００２０】
ボビン１の胴部２、鍔部４の材料は、ポリスチレン、ＡＢＳ，ポリオレフィン、ポリカーボネートなどの公知の樹脂素材を使用することができる。特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）をコア材料とするプラスチック光ファイバの熱処理に際しては、熱変形温度や、収縮・膨張の挙動がＰＭＭＡに近いポリスチレンや、ＡＢＳ製のものが好ましい。また、車載用途でのファイバの収縮特性改善を目的として実施される８０℃から１１０℃程度の熱処理においては、ボビン１の胴部２、鍔部４を収縮・膨張がほとんどないＡＢＳで形成することが好ましい。
【００２１】
ボビン１では、ＰＯＦをボビン１に巻き取ったり、ボビン１から引き出したりする際に、ボビン１の回転軸として用いる軸８が、胴部２と鍔部４の中央を貫通して延びるように配置されている。
【００２２】
緩衝層６を構成する発泡シートには、ＰＯＦの光学特性を劣化させる要因となる可塑剤や添加材を可能な限り少なくすることが求められる。このような要請から、発泡シートの材料としては、ポリオレフィン樹脂を電子線架橋処理して作られたものが好ましい。また、発泡シートをボビン１の外周面上に配置する際の加工性や、コストの点からポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂が好ましい。
【００２３】
また、緩衝層６を構成する発泡シートの見かけ密度が、光学特性の劣化程度と相関していることを見出し、見かけ密度が０．０１〜０．２ｇ/ｃｍ3以下である発泡シートを緩衝層６として使用する。
【００２４】
発泡シートの見かけ密度が０．０１ｇ／ｃｍ3より小さいと、ＰＯＦを巻きつけたとき、緩衝層６を構成する発泡シートが圧縮され、以後の熱処理時での緩衝効果が小さくなる。また、発泡シートの見かけ密度が０．２ｇ/ｃｍ3より大きいとＰＯＦを巻きつけた際に伝送損失が劣化をするおそれがある。
【００２５】
また、発泡シートの反発係数は２０〜７０％とすることが好ましい。発泡シートの反発係数が２０％未満より小さいと、ＰＯＦを巻きつけたときに緩衝層６となる発泡シートが圧縮され、以後の熱処理時での緩衝効果が小さくなる。一方、発泡シートの反発係数が、７０％より大きいと十分な緩衝効果が得られないおそれがある。
【００２６】
発泡シートの厚さは、２〜６ｍｍが好ましい。この厚さが２ｍｍより薄いと、効果が小さく、６ｍｍより厚いとファイバが食い込みすぎてボビンより引き出しにくくなる傾向にあるためである。
【００２７】
本実施形態のボビンは、ＳＩ型、ＧＩ型、マルチコア型などの公知のＰＯＦの熱処理に使用することができる。
【００２８】
ボビン１を用いて熱処理されるＰＯＦの光伝送路となる芯材に用いられる材料としては、透明性の高い重合体が使用され、好ましくはメチルメタクリレ−ト系の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−ト単独重合体及びメチルメタクリレート単位を主成分とする共重合体、ベンジルメタクリレ−ト単位を主成分とする共重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレ−ト系重合体であり、メチルメタクリレート単独重合体が特に好ましい。
【００２９】
ＳＩ型ＰＯＦの鞘材としては、芯材よりも屈折率が低い公知の材料が使用され、フッ素化アルキル（メタ）アクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、α−フルオロアクリル酸エステルからなる重合体、フッ化ビニリデン単位を含む重合体、及び上記各種重合体からなるブレンド物等が好適である。フッ化ビニリデン単位を含む重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位と、テトラフルオロエチレン、６−フッ化プロピレン、６フッ化アセトン、エチレン、もしくはプロピレンの各単量体単位を含む共重合体が好ましく用いられる。
【００３０】
さらに、各種特性の向上を図るため鞘材の外側配置される保護層の材料としては、鞘材と同様に公知の材料が使用され、例えば、通常の高開口角を有する光ファイバで用いられている短鎖フッ素化アルキル基を有する（メタ）アクリレートと長鎖フッ素化アルキル基を有する（メタ）アクリレートとメチルメタクリレートの各単量体単位を含む共重合体、フッ化ビニリデン系重合体等が挙げられる。
【００３１】
また保護層の材料としては柔軟性や耐溶剤性の観点から、フッ化ビニリデン系重合体を使用することが好ましい。フッ化ビニリデン系重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位と、テトラフルオロエチレン、６−フッ化プロピレン、６フッ化アセトン、エチレン、もしくはプロピレンの各単量体単位を含む共重合体が好ましい。フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位を含む共重合体を用いる場合、フッ化ビニリデン単位を７０〜９０モル％含むものが透明性に優れるため好ましい。
【００３２】
また、本実施形態のＰＯＦの熱処理においては、ファイバの外側に、耐環境特性改善を目的として、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルなどの熱可塑製被覆層を形成したものを適用することも可能である。
【００３３】
このような構成を有するボビン１を用いたＰＯＦの熱処理においても、従来のＰＯＦの熱処理と同様に、プラスチック光ファイバを所定の張力をかけた状態でボビン１に巻き付け、ファイバの緩和熱処理を行なうことになる。
【００３４】
この方法では機械特性の向上を目的としてＰＯＦの製造工程で施される延伸配向を低下させることなくＰＯＦの収縮特性の改善が可能となる。加熱処理の方法については、特に限定されるものではないが、内部循環式の恒温槽等にて一定温度、一定時間加熱処理する方法を簡便な方法として例示できる。
【００３５】
また、ＰＭＭＡをコア材として使用するＰＯＦを使用する場合、所望の収縮特性の改善に必要な処理時間を短縮化させるため処理温度を８０℃以上とすることが好ましい。
【００３６】
本実施形態のボビンにＰＯＦを巻きつける際の巻取張力を大きくすると、収縮改善効果は大きくなるが、内側（内方すなわちボビン側）に位置するファイバにかかる応力が大きくなり光学特性が低下するおそれがある。一方、巻取張力を低くすると、所望の収縮改善効果のために要する時間が長くなる。
【００３７】
したがって、処理条件を勘案したうえで適切な巻き付け張力を設定することが必要である。たとえば、直径ＡμｍのＰＭＭＡをコア材としたＰＯＦを熱処理する際には、巻き付け張力を、Ａ×１／５〜Ａ×１／２ｇｆの範囲とすることで、ＰＯＦの光学特性を低下させることなく、所望の収縮改善効果を得ることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例の説明をする。まず、実施例で用いたＰＯＦについて説明する。
【００３９】
ＰＯＦは、芯材として屈折率１．４９０のメチルメタクリレート単独重合体を、鞘材として屈折率１．４１７の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート単位４５質量％，１，１，２，２−テトラハイドロパーフルオロデシルメタクリレート単位３５質量％，メチルメタクリレート単位２０質量％からなる共重合体を、保護層の材料として屈折率１．４０２のフッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン単位２０ｍｏｌ％との共重合体を用いた。
【００４０】
これら３種の材料を２３０℃で溶融複合紡糸し、複合化されたストランドを５０℃まで冷却したのち、１４０℃に加熱しファイバの繊維軸方向に２倍の延伸操作を行い、直径が１０００μｍ、鞘の厚みが１０μｍ、保護層の厚みが１０μｍであるＰＯＦを作成した。
【００４１】
このＰＯＦの波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１の条件での伝送損失を２５−５ｍのカットバック法で測定したところ、１３２ｄＢ/ｋｍであった。また、このＰＯＦを９０℃で２４時間加熱処理し、加熱前後の長さの変化から求めた収縮率は０．８％であった。
【００４２】
（実施例１）
ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７法による見かけ密度０．０３３ｇ/ｃｍ３、ＡＳＴＭ  Ｄ１５６７法による反発係数５０％のＰＥ発泡シート（商品名  トーレペフ  ３００６０  ＡＡ００）を胴部表面部に貼り付け、鍔径３００ｍｍ、胴径１９０ｍｍ、胴幅１８０ｍｍのポリスチレン樹脂製ボビンに、上記方法にて得たプラスチック光ファイバを巻付張力２５０ｇｆで５０００ｍ巻き付けた。
【００４３】
このＰＯＦを巻き付けたボビンを熱風循環式の恒温装置の中に入れ、９０℃で７０時間の加熱処理を行なった後、ボビンに巻いたＰＯＦ全量を巻きだしてボビンの最内層にまかれていた部分のＰＯＦの伝送損失を測定した。
その結果は１３２ｄＢ/ｋｍで、加熱処理による特性の劣化は見られなかった。
また、ボビンの最外層、及び最内層に巻かれていたＰＯＦの９０℃で２４時間での熱収縮率はそれぞれ、０．０２０％、０．０１２％であり、処理前に比べて大きな収縮率の低減が確認された。
【００４４】
また、加熱処理用のＰＯＦを巻き付けたボビンを恒温装置にいれず、１００時間室温で保管後、再度ボビンからＰＯＦ全量を引き出し、伝送損失を測定したところ、１３３ｄＢ／ｋｍで、巻き付けに操作による伝送損失の劣化は見られなかった。
熱処理後のボビンの外観についても、熱処理前からの変化は認められなかった。
【００４５】
（実施例２〜４）
ボビンの材質、発泡シートを変更した以外は実施例１と同様にしてＰＯＦの加熱処理を行なった。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
（比較例１）
発泡シートを使用しない以外は実施例１と同様にして熱処理を行い、内層部分のファイバ特性を評価した。
最内層部分の伝送損失は１４７ｄＢ／ｋｍ、熱収縮率は０．０１６％であり、伝送特性の劣化が認められた。そこで、最内層部分から１００ｍ、２００ｍの部分について伝送損失の測定を行なったところ、それぞれ１４１ｄＢ/ｋｍ、１３４ｄＢ/ｋｍであり、最内層から約２００ｍに渡ってＰＯＦの伝送損失が劣化していた。
また、熱処理後のＰＯＦの収縮による巻締りによりボビンの胴部に一部凹型の変形が見られた。
【００４８】
（比較例２）
発泡シートの代わりとして、ポリウレタン製緩衝シート（３Ｍ社製  ウレタンロールストック：ＳＪ５９１６、見かけ密度１．３３ｇ／ｃｍ３）を使用した以外は実施例２と同様に加熱処理を実施し内層部分のファイバ特性を評価した。
最内層部分の伝送損失は１７８ｄＢ／ｋｍ、熱収縮率は０．０１４％であった。更に内層部分から１００ｍ毎の伝送損失を測定したところ１６６ｄＢ／ｋｍ、１５４ｄＢ／ｋｍ、１４５ｄＢ／ｋｍ、１３８ｄＢ／ｋｍ、１３４ｄＢ／ｋｍと約５００ｍに渡ってＰＯＦの伝送損失が劣化していることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の他の好ましい態様のＰＯＦ熱処理用のボビンの斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：ボビン
２：胴部
４：鍔部
６：緩衝層
８：軸部
【図１】
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