(57)【要約】【課題】内面に凹凸が発生することを抑制したクラッドパイプを得る。【解決手段】ＰＶＤＦを原料として押出ダイ１２で押出した後にサイジングダイ１３で成型して、クラッドパイプ２７を製造する。真空ポンプ４２がチャンバ４１を真空にする。チャンバ４１に設けられた吸引孔４０ａからクラッド外周面２７ａを吸引して成型面４０ｂで面状を調整する。成型管４０を冷却器４４で冷却して外周面２７ａを冷却する。クラッドパイプ内面２７ｂは、配管２３から１５℃の水を噴霧して冷却する。外周面２７ａと内面２７ｂとを急速冷却することで、ＰＶＤＦが結晶化する前にクラッドパイプ２７の形状を調整できるため、凹凸の発生を抑制できる。【選択図】        図３
2004264758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融押出機により押出し中のパイプ内面を、押出し樹脂の融点以下の温度で前記樹脂の結晶化前に冷却することを特徴とするプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項２】
前記押出し樹脂がフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項３】
前記フッ素樹脂が、少なくともポリフッ化ビニリデンを含むものであることを特徴とする請求項２記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項４】
気体及び／または液体を前記押出し中のパイプ内面に供給して、
前記冷却を行うことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項５】
前記気体及び／または液体の温度が５０℃以下のものを用いることを特徴とする請求項４記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項６】
前記気体及び／または液体の温度が２０℃以下のものを用いることを特徴とする請求項４記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１つ記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法により製造されたことを特徴とするプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプ。
【請求項８】
請求項７記載のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプを用いることを特徴とするプラスチックオプティカルファイバー。
【請求項９】
溶融押出機から樹脂をパイプ状に押し出してプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプを製造する製造装置において、
前記溶融押出機から押し出されたパイプ状の樹脂を成形するサイジングダイと、
このサイジングダイ内で、前記パイプ状の樹脂内面に冷媒を供給する冷媒供給部とを備えたことを特徴とするオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法及び製造装置並びにクラッドパイプ，前記クラッドパイプを用いて製造されたプラスチックオプティカルファイバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光学部材は、同一構造を有する石英系の光学部材と比較して、製造および加工が容易であること、並びに低価格であること等の利点がある。そこで、近年、プラスチック光ファイバ−（以下、プラスチックオプティカルファイバーと称する）および光レンズなど種々の応用が試みられている。特に、プラスチックオプティカルファイバーは、素線が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性が良く、石英系光ファイバーと比較して口径の大きいファイバーとして製造が容易であり、さらには、低コストで製造が可能であるという長所を有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光通信伝送媒体として種々検討されている。
【０００３】
プラスチックオプティカルファイバーは、プラスチックからなる芯（以下、コア部またはコアと称する）とコア部より低屈折率のプラスチックからなる外殻（以下、クラッド部、クラッドまたはクラッドパイプと称する）とから構成されている。プラスチックオプティカルファイバーの製造方法の１つに、溶融押出し法によりクラッドパイプを形成し、そのクラッドパイプ中にコア部を形成して、プラスチックオプティカルファイバー母材（以下、プリフォームと称する）を作製し、プリフォームを延伸して、プラスチックオプティカルファイバーを得る方法がある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２０１６３７号公報  （第５−９頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クラッドパイプを溶融押出し法により作製すると、クラッドパイプの内面に凹凸が生じてしまい、そのクラッドパイプを用いてプラスチックオプティカルファイバーを作製すると、コア部とクラッド部との間で界面不整が生じ、散乱損失の原因となる。フッ素樹脂（例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）など）は、低屈折率であるため、コア部の材料の選択幅が広がると共に、フッ素原子を含有しているため撥水性に富み、オプティカルファイバーのクラッド部材料として好ましい性質を有している。しかしながら、フッ素樹脂を溶融押出しすると、押出し後のポリマーは結晶化しやすく、それら結晶がクラッドパイプの表面（内面及び外周面）に形成されると、界面不整の原因となる問題が生じている。
【０００６】
また、クラッドパイプを溶融押出し法により作製する際には、サイジングダイ及びその後工程でパイプ外周面側から冷却を行っているため、特に厚肉パイプの場合、長い冷却時間が必要となり、引取速度を速めることができず、生産性の向上の妨げになっている。
【０００７】
本発明は、溶融押出し成型により得られるクラッドパイプ内面の凹凸を抑制すると共に引取速度を速め生産性の向上を図ることができるプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法及び製造装置並びにクラッドパイプ及び前記クラッドパイプを用いて伝送損失の増加を抑えたプラスチックオプティカルファイバーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法は、溶融押出機により押出し中のパイプ内面を、押出し樹脂の融点以下の温度で前記樹脂の結晶化前に冷却する。前記押出し樹脂がフッ素樹脂であることが好ましい。前記フッ素樹脂が、少なくともポリフッ化ビニリデンを含むものであることが好ましい。
【０００９】
気体及び／または液体を前記押出し中のパイプ内面に供給して、前記冷却を行うことが好ましい。前記気体及び／または液体の温度が５０℃以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは２０℃以下のものを用いることである。
【００１０】
本発明には、前記プラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法により製造されたプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプ及び前記プラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプを用いるプラスチックオプティカルファイバーも含まれる。
【００１１】
本発明のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造装置は、溶融押出機から樹脂をパイプ状に押し出してプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプを製造する製造装置において、前記溶融押出機から押し出されたパイプ状の樹脂を成形するサイジングダイと、このサイジングダイ内で、前記パイプ状の樹脂内面に冷媒を供給する冷媒供給部とを備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示すが、この実施形態はあくまで本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明をなんら制限するものではない。以下、本発明のプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法及び製造装置並びにそのクラッドパイプを用いたプラスチックオプティカルファイバーについて図面を用いて説明する。
【００１３】
（クラッドパイプ原料）
クラッド部は、コア部を伝送する光がそれらの界面で全反射するために、コア部の屈折率より低い屈折率を有し、コア部との密着性が良く、耐久性、耐熱性に優れているものが好ましく用いられる。また、クラッド部は、溶融押出し成型法により形成するため、熱可塑性樹脂が用いられる。例えば、クラッド部の原料であるモノマーとしては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、スチレン、重水素化メチルメタクリレート、含フッ素化合物（例えば、フッ化ビニリデン，トリフルオロエチルメタクリレート，ヘキサフルオロイソプロピル−２−フルオロアクリレートなど）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら各モノマーからホモポリマーを重合してクラッドパイプの原料として用いる。
【００１４】
前記ポリマーには、原料であるモノマーを２種以上用いた、共重合体（コポリマー），さらに、２種以上のポリマーの混合物（混合ポリマー）を用いることも可能である。本発明に用いられるポリマー（プラスチック）としては、耐薬品性に優れ、融点が低く（１５６℃〜１８５℃）かつ熱分解温度が高い（約２５０℃以上）ものを用いる。前記条件を満たし溶融押出しが容易で、屈折率の低いＰＶＤＦ（屈折率約１．４２）を用いることが好ましい。なお、ＰＶＤＦは、公知の重合方法により得られたものを用いることができる。また、クラッド部は光の伝送損失の改善、ファイバの吸湿防止、曲げ損失の改善、力学的強度の向上などの特性改良のために２層以上とすることも可能である。例えば、クラッド部の内側をポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とし、外側をＰＶＤＦなどにすることもできる。
【００１５】
（コア部原料）
コア部の原料としては、その重合体が伝送される光に対して光透過性であり、クラッドパイプの屈折率より高い屈折率であれば、特に制約はないが、伝送される光信号の伝送損失が少ない材料を用いるのが好ましい。原料のモノマーとしては、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、重水素化メチルメタクリレート、含フッ素化合物（例えば、トリフルオロエチルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピル−２−フルオロアクリレートなど）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、場合によってはこれらモノマーからオリゴマーを製造した後に、ポリマーを作製する方法を用いることもできる。これら各モノマーからホモポリマーを重合してコア部として用いる。また、コポリマー，混合ポリマーを用いることも可能である。
【００１６】
本発明においては、プラスチックであるクラッドパイプ中でコア部の原料モノマーを重合してポリマーとするため、塊状重合が容易であるＭＭＡを選択し、ストレートポリマー（ホモポリマー）であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）にてコア部を形成することが好ましい。また、前述したモノマーが有する水素原子を重水素原子（Ｄ）またはハロゲン原子（Ｘ）、特にフッ素（Ｆ）で置換したモノマーを用いて重合された、ホモポリマー、コポリマー、混合ポリマーなどを用いることも可能である。特定の波長領域において、Ｃ−Ｈ結合に起因する光伝送損失が生じるが、ＨをＤまたはＸで置換することにより、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することが可能となる。また、後述する屈折率調整剤を添加して重合を行うことで、屈折率分布を有するグレーデッドインデックス（ＧＩ）型プラスチックオプティカルファイバーを得ることができる。
【００１７】
（添加剤）
前述したモノマーからポリマーを重合する際に、重合状態や重合速度を制御したり、熱延伸工程に適する分子量に制御したりすることを目的として、重合開始剤および重合調整剤（連鎖移動剤）である例えば、ｎ−ブチルメルカプタン（ＣＨ３−（ＣＨ２）３−ＳＨ  ）、ｎ−ラウリルメルカプタン（ＣＨ３−（ＣＨ２）１１−ＳＨ）などのメルカプト系化合物などを添加することができる。
【００１８】
重合開始剤としては、重合の形態や、用いるモノマーに応じて適宜選択することができる。例えば、熱重合における重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）パラレート（ＰＨＶ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、これら重合開始剤は、２種類以上併用して用いてもよい。
【００１９】
重合調整剤（連鎖移動剤）は、主に重合体（ポリマー）の分子量の調整のために用いられ、モノマーの種類やポリマーの重合度に応じて適宜選択する。例えば、モノマーとしてメチルメタクリレート系化合物を用いた場合には、重合調整剤としては、例えばＷＯ９３／０８４８８号公報に記載されている、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタンなど）、チオフェノール類（例えば、チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオールなど）などが好ましく、中でも、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタンを用いることが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子（Ｄ）で置換した重合調整剤を用いることもできる。また、前述した重合調整剤を２種類以上併用してもよい。なお、本発明に用いられる重合調整剤（連鎖移動剤）は前述したものに限定されるものではない。
【００２０】
コア部が、中心から外側に向かって屈折率の分布を有している屈折率分布型コア部（ＧＩ型）であると、高い伝送容量を有するケーブルが得られるので好ましい。ＧＩ型は、屈折率調整剤を用いることにより形成できる。屈折率調整剤は、コア部の原料となるモノマーに添加した後に、そのモノマーを重合することにより、コア部に含有させることができる。屈折率調整剤は、これを含有するポリマーが無添加のポリマーと比較して、屈折率が高くなる性質を有している。この性質を有し、ポリマーと安定して共存可能で、且つ前述の原料であるモノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを用いることができる。例えば、安息香酸ベンジル（ＢＥＮ）、硫化ジフェニル（ＤＰＳ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、フタル酸ベンジル−ｎ−ブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、ビフェニル（ＤＰ）、ジフェニルメタン（ＤＰＭ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）などが挙げられ、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯが好ましい。なお、本発明において用いられる屈折率調整剤は前述したものに限定されるものではない。
【００２１】
屈折率調整剤のコア部における濃度および分布を調整することによって、プラスチックオプティカルファイバーの屈折率を所望の値に変化させることができる。その添加量は、用途および組み合わされるコア部の原料などに応じて適宜選択することができる。
【００２２】
コア部およびクラッド部には、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、クラッド部およびコア部の対候性や耐久性などを向上させる目的で安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。それらの化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することが可能となり、伝送距離が向上するので、光伝送リンクの一部にファイバ増幅器として使用することができる。なお、これらの添加剤も前記原料に添加した後、成形することによって、コア部およびクラッド部に含有させることができる。
【００２３】
（クラッドパイプの製造方法及び製造装置）
図１に本発明に係るプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造設備を示す。製造設備は、押出機本体１１及び押出ダイ１２からなる押出装置９とサイジングダイ１３と冷却器１４と引取ローラ１５と切断機１６とを有する。なお、クラッドパイプの原料にはＰＶＤＦを用いる例で説明する。
【００２４】
押出機本体１１で、ＰＶＤＦを１９０℃〜２３０℃で溶融押出し、押出ダイ１２に送り込む。押出機本体１１はベント付き１軸スクリュー押出機（図示しない）を用い、押出ダイ１２からＰＶＤＦをサイジングダイ１３に押し出す。なお、押出ダイ１２もＰＶＤＦが固化しないように２００℃〜２３０℃に温度調節されている。図２に示すように押出ダイ１２は、樹脂分配部２０ａとリップ部２０ｂとを備えている。樹脂分配部２０ａは、外管２１に内管２２が嵌め込められて構成されており、内管２２の外周面には、溶融ポリマーの流路２２ａとなるらせん溝が形成されている。また、内管２２には、冷却媒体を供給する配管２３が挿入されている。ポリマー流路２２ａは、図示例では図面を判り易くするため２条流路ダイを示しているが、スパイダーダイ等も使用できる。押出ダイ１２から、パイプ肉厚が均一になるようにＰＶＤＦが押し出される。
【００２５】
樹脂分配部２０ａから押し出されたＰＶＤＦは、リップ部２０ｂに送られる。リップ部２０ｂは、インナーダイス２４とアウターダイス２５とを備え、これらのすき間によりポリマー流路２６が形成されている。ＰＶＤＦはポリマー流路２６を通り、中空状のパイプ２７としてサイジングダイ１３へ押し出される。また、インナーダイス２４内には、配管２３が挿入されている。なお、パイプ２７の押出速度は、特に限定されないが０．１ｍ／ｍｉｎ〜１．０ｍ／ｍｉｎの範囲が好ましい。なお、この速度は、後述する引取ローラのローラ速度と合わせて調節することで、肉厚が均一なクラッドパイプ２７が得られる。
【００２６】
パイプ２７は、スロート２８を持ったサイジングダイ１３に送り込まれる。なお、パイプの製造初期段階では、導入部材（図示しない）を用いてパイプ２７をサイジングダイ１３に送り込む。図３に示すようにサイジングダイ１３には、成形管４０が備えられており、成型管４０には多数の吸引孔４０ａが設けられている。成型管４０の外側には、真空チャンバ４１が設けられ、真空ポンプ４２で減圧にする。これにより、パイプ外周面２７ａが、吸引孔４０ａにより吸引され、成型管４０の成型面４０ｂにパイプ外周面２７ａが密着して形状が調整され、パイプ２７の外径Ｄ１及び内径Ｄ２が一定になる。また、真空チャンバ４１内の圧力は、大気圧より−０．０５ＭＰａ〜−０．１０ＭＰａの範囲で減圧にすることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２７】
成型管４０には更に多数の通路４３が設けられており、冷却器４４により通路４３へ冷却媒体を供給して成型管４０を冷却する。これによりパイプ外周面２７ａの面状を調整しつつ固化させ、均一な外周面２７ａを形成することが可能となる。通路４３に供給する冷却媒体は、特に限定されないが、水，エチレングリコールなどを用いることが好ましく、また、温度範囲は、５℃〜２０℃の範囲であることが好ましい。
【００２８】
クラッドパイプ内面２７ｂ内には、配管２３が挿入されている。冷却媒体を供給するため、押出ダイ１２の上流側に冷却媒体供給機１７を備え、配管２３は押出ダイ１２に挿入され、その先端２３ａは、サイジングダイ１３内に配置されている。先端２３ａから冷却媒体をクラッドパイプ内面２７ｂに噴霧または噴射または吐出し、供給する。急冷することによりＰＶＤＦが結晶化する前にクラッドパイプ内面２７ｂの形状を調整しつつ固化させ、形状が調整された面状を保持する効果が得られる。また、図４（ａ）に示すように配管２３にノズル５０を取り付け、（ｂ）に示すような多数の孔５０ａから冷却媒体を供給しても良く、その形態は特に限定されるものではない。また、配管２３の材質，径などの形態は、特に限定されるものではないが、直径４ｍｍの銅パイプを用いる例が挙げられる。
【００２９】
冷却媒体は、特に限定されず、液体，気体のいずれをも用いることができる。例えば、液体としては水，エチレングリコールなど、気体としては空気，不活性ガス（特に窒素ガスなど）などを用いることもできる。また、その温度もパイプ原料であるポリマーの融点以下のものであれば、前記効果を得ることができるが、好ましく５０℃以下であり、さらに好ましくは２０℃以下である。なお、冷却媒体の温度は、供給する際の温度が、前記好ましい温度となるように冷却媒体供給機１７で調節されて供給される。また、冷却媒体は、押出ダイ１２内を通るため、押出ダイ１２による加温の影響を低減させるために、供給速度は、速いほうが冷却媒体の温度が一定となるために好ましい。
【００３０】
パイプ２７は、押出ダイの出口１２ａから送り出されて自然冷却が始まる。押出ダイ出口１２ａからサイジングダイ入口１３ａまでの長さをＬ１とし、サイジングダイ入口１３ａから配管先端２３ａまでの長さをＬ２とする。サイジングダイ１３内では、成型管４０により外周面２７ａの強制冷却が進行する。フッ素樹脂であるＰＶＤＦは、冷却と共に結晶化も進行し、その結晶がパイプ内面２７ｂに形成されると前述したように界面不整の原因となる。そこで、配管先端２３ａは、サイジングダイ入口１３ａから近い位置に配置することが好ましい。本発明においては、長さＬ１，Ｌ２は、パイプ原料の結晶化が進行する前に面状調整及びその面状を保持することが可能であれば、特に限定されないが、Ｌ１は３０ｍｍ〜７０ｍｍ，Ｌ２は５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲であることが好ましい。また、スロート２８には、パイプ移動方向の長さが約２０ｍｍのものを用いることが好ましいが、それに限定されるものではない。
【００３１】
図１に示すように、サイジングダイ１３により形状が調整されたパイプ２７は、冷却器１４で冷却された後に、引取機ローラ１５により引き取られ、その後に切断機１６により所望の長さ（例えば、１ｍ）に切断されてプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプとなる。サイジングダイ１３内で冷却媒体に液体を用いた際には、このときに回収される。なお、本発明において、プラスチックにフッ素樹脂を用いた場合には、その撥水性により水と親和し難く、クラッドパイプ２７として用いるための乾燥を容易に行うことができる。また、引取ローラ１５によるパイプ２７の引取速度は、特に限定されないが、０．１ｍ／ｍｉｎ〜１．０ｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。本発明では、サイジングダイ１３でもパイプ２７を冷却するため従来法よりも引抜速度を速くすることができる。また、パイプ２７の引取速度を前記押出装置９による押出速度よりも、わずかに速くする事により、パイプに適度な張力を付与しながら搬送でき、固化前のポリマーのただれなどによる面状の悪化を抑制できる。
【００３２】
以上に、本発明に係るプラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの製造方法について図面を参照しながら説明した。次に、前記クラッドパイプにコア部を作製したプリフォーム及びそのプリフォームを延伸して得られるプラスチックオプティカルファイバーについて説明する。
【００３３】
クラッドパイプ２７は、コア部の原料となるモノマーを注入することができるように、底部を有していることが好ましい。底部は、前記クラッドパイプを構成しているポリマーと密着性および接着性に富む材質を用いることが好ましい。また、底部を、クラッドパイプと同一の重合体で構成することもできる。重合体からなる底部は、例えば、クラッドパイプを垂直に静置しクラッドパイプの下端を容器に入れ、その容器内に少量のモノマーを注入し、重合することによって形成することができる。
【００３４】
クラッドパイプの中空部にコア部の原料であるモノマー及び重合開始剤、重合調整剤などを注入し、そのモノマーを重合し、ポリマーとしてコア部を作製する。添加量は、用いるモノマーの種類等に応じて好ましい範囲を適宜決定することができる。重合開始剤は、一般的にはモノマーに対して、０．００５質量％〜０．０５０質量％添加することが好ましく、０．０１０質量％〜０．０２０質量％を添加することがより好ましい。また、重合調整剤は、一般的にはモノマーに対して、０．１０質量％〜０．４０質量％添加することが好ましく、０．１５質量％〜０．３０質量％添加することがより好ましい。なお、屈折率調整剤を用いなくとも、モノマーを２種以上用いて界面ゲル共重合法を行うことで、コア部を作製することもできる。
【００３５】
コア部の製造工程において、屈折率分布を形成する場合、所望により屈折率調整剤が添加され、モノマーの重合は、クラッドパイプの内面から中心に向かって進行する。２種以上のモノマーを用いた場合は、クラッドパイプを構成している重合体に対して親和性の高いモノマーがクラッドパイプの表面に偏在して主に重合し、そのモノマーの比率の高い重合体が形成される。中心に向かうに従って、形成された重合体中の前記親和性の高いモノマーの比率は低下し、他のモノマー比率が増加する。このようにして、コア部となる領域内にモノマーの組成の分布が生じ、その結果、屈折率の分布が導入される。また、モノマーに屈折率調整剤を添加して重合すると、ＷＯ９３／０８４８８号公報に記載されているようにコア部を形成するための原料液（コア液）が、クラッドパイプの内壁を溶解しクラッドを構成している重合体が膨潤してゲルを形成しながら、重合が進む。このとき、クラッドパイプを構成している重合体に対して親和性の高いモノマーがクラッドパイプの内周面に偏在して重合し、外側には屈折率調整剤濃度が低い重合体が形成される。中心に向かうに従って、形成された重合体中のその屈折率調整剤の比率は増加する。このようにして、コア部となる領域内に屈折率調整剤の濃度分布が生じ、その結果、屈折率の分布が導入される界面ゲル重合法によりコア部を作製することもできる。
【００３６】
前記モノマーとしてメチルメタクリレート（ＭＭＡ）を用いた場合、重合開始剤には、ＰＢＤおよびＰＨＶを用いることが好ましい。例えば、モノマーとしてＭＭＡを用い、重合開始剤としてＰＢＤを用いた場合は、初期重合温度を１００℃〜１１０℃に４８時間〜７２時間維持し、その後、１２０℃〜１４０℃まで昇温して２４時間〜４８時間重合することが好ましい。重合開始剤としてＰＨＶを用いた場合は、初期重合温度を１００℃〜１１０℃に４時間〜２４時間維持し、１２０℃〜１４０℃まで昇温して２４時間〜４８時間重合することが好ましい。なお、昇温は段階的に行なっても、連続的に行なってもよいが、昇温にかける時間は短いほうがよい。また、前記コア部の製造工程においては、特開平９−２６９４２４号公報記載のようにコア液を加圧する、もしくはＷＯ９３／０８４８８号公報に記載されているようにコア液を減圧して重合を行なっても良い。以上に例示した方法によりプリフォームを製造することができる。なお、プリフォームの製造方法は、他の公知技術を用いて製造しても良い。
【００３７】
（プラスチックオプティカルファイバー）
プリフォームからプラスチックオプティカルファイバーを製造するときには、プリフォームを加熱して延伸させる。この際の加熱温度は、プリフォームの材質などに応じて、適宜決定することができるが、一般的には、１８０℃〜２５０℃が好ましい。延伸条件（延伸温度など）は、得られたプリフォームの径、所望のプラスチックオプティカルファイバーの径および用いた材料などを考慮して、適宜決定することができる。例えば、線引張力については、特開平７−２３４３２２号公報に記載されているように溶融したプラスチックを配向させるために１０ｇ以上としたり、特開平７−２３４３２４号公報に記載されているように溶融延伸後に歪を残さないようにするために１００ｇ以下としたりすることが好ましい。また、特開平８−１０６０１５号公報に記載されているように延伸の際に予備加熱を設ける方法などをとることもできる。以上の方法によって得られるプラスチックオプティカルファイバー（以下、ファイバー素線とも称する）については、得られる素線の破断伸びや硬度について特開平７−２４４２２０号公報に記載されている方法により規定することで、ファイバー素線の曲げや側圧特性を改善することができる。
【００３８】
前述した方法で製造されたプラスチックオプティカルファイバーは、そのままの形態で種々の用途に供することができる。特に、本発明においては、クラッド部にフッ素樹脂を用いている場合には、不燃性で耐候性も良く、非粘着性であるためファイバー素線の形態で光ファイバーとして用いることができる。また、保護や補強を目的として、クラッド部の外側に被覆層を有する形態、繊維層を有する形態、および／または複数のファイバー素線を束ねた状態で、種々の用途に供することができる。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例１ないし３及び比較例１，２を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、割合、操作等の態様は、本発明を限定するものではない。
【００４０】
［実施例１］
（プラスチックオプティカルファイバー用クラッドパイプの作製）
φ５０ｍｍ径スクリュー押出機（プラスチック工学研究所製）１１でＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン；呉羽化学工業製  ＫＦ  ポリマー＃８５０，融点１７７℃）を押出し温度１９０℃でパイプ状に押出した。真空サイジングダイ（プラスチック工学研究所製）１３でクラッドパイプ２７を外径Ｄ１が２５ｍｍ，内径Ｄ２が２０ｍｍに成型した。内面冷却媒体送液用配管２３には、直径４．０ｍｍの銅パイプ２３を用いた。押出ダイ出口１２ａとサイジングダイ入口１３ａとの長さＬ１を７０ｍｍとし、配管先端２３ａの挿入長さＬ２を１５０ｍｍとした。クラッドパイプ内面２７ｂに、１Ｌ／ｍｉｎの流量で１５℃の水を噴霧した。また、成型管４０を冷却器４４を用いて５℃の水で冷却した。引取ローラ１５で０．３ｍ／ｍｉｎの速度で引き取り、切断機１６で１ｍ毎に切断してクラッドパイプ２７を得た。
【００４１】
クラッドパイプ２７を割断して、その内面２７ｂをキーエンス社製デジタルＨＦマイクロスコープ  ＶＨ−８０００にて２０００倍で観察した。内面荒さの評価はデジタルマイクロスコープの画像で凹凸サイズの大きさで目視による評価を行った。凹凸の大きさ、凹凸の界面の幅により、
◎・・凹凸がまったく見られなかった、
○・・凹凸が見られたが細かい，
△・・凹凸が見られたがファイバーのクラッド部としては使用可能レベルであった，
×・・凹凸が大きく多数見られた、
の４段階評価とした。
【００４２】
作製したクラッドパイプにＭＭＡモノマーを充填し、重合開始剤としてジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルイソプロピネート）を、重合調整剤（連鎖移動剤）としてドデシルメルカプタンを用いて、６時間，７０℃で熱重合を行い、次いで１２０℃で１２時間加熱処理をせしめてプリフォームを作製した。このプリフォームを延伸機にて２００℃で溶融延伸し、直径５００μｍのプラスチックオプティカルファイバーを作製した。損失測定は１ｋｍ当たりの伝送損失（ｄＢ）を比較した。６５０ｎｍの波長における伝送損失が、２００ｄＢ／ｋｍ以下であれば実用上問題ないレベルとして、評価を行った。なお、結果については、後に表１にまとめて示す。
【００４３】
［実施例２及び実施例３］
実施例２では、実施例１で用いた冷却媒体（１５℃の水，１Ｌ／ｍｉｎ）に替えて、２０℃の空気を３０Ｌ／ｍｉｎで噴出した以外は実施例１と同じ条件で実験を行い評価も行った。実施例３では、６０℃の空気を３０Ｌ／ｍｉｎで噴出した以外は実施例１と同じ条件で実験を行い評価も行った。
【００４４】
［比較例１及び比較例２］
比較例１では、２００℃の空気を３０Ｌ／ｍｉｎで噴出した以外は、実施例２と同じ条件で実験を行い評価も行った。比較例２では、内面２７ｂの冷却は行わなかった。
【００４５】
【表１】
2004264758.tif 000003
【００４６】
表１より、１５℃の水（実施例１）および２０℃の空気（実施例２）でクラッドパイプ内面２７ｂを冷却すると、ＰＶＤＦの結晶の生成が抑制され、スムーズな面状が得られ、特に、１５℃の水を用いた実施例１では、その効果が顕著に現れることも分かった。また、６０℃の空気を用いた実施例３では、小さな結晶が観察されたが、界面の凹凸はあまり大きくなかった。比較例１では、クラッドパイプの内径真円度が低く、目視で円形が崩れた状態であり、クラッドパイプとして用いることができなかった。比較例２では、内周面観察で大きなＰＶＤＦの結晶が見られ、界面の凹凸が大きかった。また、このクラッドパイプを用いてコア部の作製を行うときに気泡の発生が見られ、延伸する際にも気泡の発生が見られた。
【００４７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、溶融押出機により押出し中のパイプ内面を、押出し樹脂の融点以下の温度で前記樹脂の結晶化前に冷却するから、クラッドパイプの内面の凹凸の発生が抑制される。また、そのクラッドパイプを用いて作製したプリフォームの重合、延伸時に発泡がなく、伝送損失の小さいプラスチックオプティカルファイバーを作製することが出来る。また、クラッドパイプ内面を強制冷却することで冷却速度をアップでき、結晶化を抑えることができる。これにより、クラッドパイプ内面の結晶化に起因する表面平滑性劣化を少なくすることが可能となる。特に厚肉パイプを作成する場合、本発明の効果は顕著である。
【００４８】
また、クラッドパイプ内面の平滑性が劣るために生じる、延伸時の発泡の問題、ファイバー化した際の伝送損失悪化の問題を解決することができる。さらに、クラッドパイプの冷却をサイジングダイによる成型の際にも行うことにより、引き取り速度を上げても平滑な内周面のクラッドパイプを成型できるため、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクラッドパイプの製造方法に用いられる製造設備の概略図である。
【図２】図１の製造ラインに備えられた押出ダイの要部断面図である。
【図３】図１の製造ラインに備えられたサイジングダイの断面図である。
【図４】本発明に係るクラッドパイプの製造方法に用いられる製造設備の他の実施形態の要部断面図である。
【符号の説明】
１２  押出ダイ
１３  サイジングダイ
１７  冷却媒体供給機
２３  配管
２７  クラッドパイプ
４０  成型管
【図１】
2004264758.tif 000004
【図２】
2004264758.tif 000005
【図３】
2004264758.tif 000006
【図４】
2004264758.tif 000007