(57)【要約】【課題】光伝送性能、張力耐久性に優れた光ファイバを提供する。【解決手段】芯の外周に少なくとも一つの被覆層が同心円状に積層されてなる光ファイバであり、少なくとも一つの被覆層がα−オレフィン単量体単位（ａ）７０．０〜９９．９質量％及びビニル単量体単位（ｂ）０．１〜３０．０質量％からなる共重合体から構成され、この共重合体のＪＩＳ　Ｋ７２１０に準じて２４０℃で荷重４９．０３Ｎの条件で測定したメルトフローレートが１ｇ／１０分以上であることを特徴とする光ファイバ。好ましくは前記α−オレフィン単量体単位（ａ）及びビニル単量体単位（ｂ）からなる共重合体から構成される被覆層が光ファイバの芯内を通過して光ファイバの外部に向かう光を反射させて芯内に戻す機能を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯の外周に少なくとも一つの被覆層が同心円状に積層されてなる光ファイバであり、少なくとも一つの被覆層がα−オレフィン単量体単位（ａ）７０．０〜９９．９質量％及びビニル単量体単位（ｂ）０．１〜３０．０質量％からなる共重合体から構成され、この共重合体のＪＩＳ　Ｋ７２１０に準じて２４０℃で荷重４９．０３Ｎの条件で測定したメルトフローレートが１ｇ／１０分以上であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記α−オレフィン単量体単位（ａ）及びビニル単量体単位（ｂ）からなる共重合体から構成される被覆層が光ファイバの芯内を通過して光ファイバの外部に向かう光を反射させて芯内に戻す機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
ビニル単量体単位（ｂ）が不飽和カルボン酸またはその誘導体であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下適宜単に「光ファイバ」という）は石英系光ファイバに対して、伝送距離は短いものの安価、軽量、柔軟、大口径などの特徴を活かして、照明用途、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短距離通信用途等の分野で用いられている。光ファイバは複数の重合体が同心円状に積層されてなる繊維状の積層体であり、芯材としては、ポリメタクリル酸メチルやポリカーボネートが透明性や機械的特性などに優れているため好適に用いられる。鞘材としては、屈折率が芯より低く透明であり、機械的特性に優れる熱可塑性樹脂が用いられる。中でもポリメチルペンテンはポリメタクリル酸メチルやポリカーボネートより屈折率が低く透明であり、機械的性質、耐湿熱性や屈曲性に優れるため、鞘材として適している。
【０００３】
しかし、ポリメチルペンテンはポリメタクリル酸メチルやポリカーボネートを含む他の熱可塑性樹脂との密着性が不十分であるため、例えば光ファイバの鞘材として用いた場合、芯鞘界面が剥離しやすいため光伝送特性が劣り、特に光ファイバを屈曲させると光伝送特性が低下するという問題を有している。
【０００４】
ポリメチルペンテンと他の樹脂との密着性を改良するため、特開昭６３−６５４０３号公報においては、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリメチルペンテンを、メチルメタクリレート系重合体をコア材とする光ファイバのクラッド材として用いる技術が提案されており、例えばポリメチルメタクリレートをコア材とし無水マレイン酸で変性されたポリメチルペンテンをクラッド材とする光ファイバが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術を用いて作成した光ファイバは芯鞘密着性が依然として不十分であり、特にボビンに巻いた状態などの張力がかかった状態で保持された場合に、鞘材と鞘材に隣接する層との界面にクレイズが発生することがあり、そのクレイズの成長が各層のクラックや割れの発生を促し、これに起因して伝送損失が増加することがあった。また、これらの光ファイバは耐屈曲性も不十分であった。さらに、この光ファイバの光伝送損失は１５００ｄＢ／ｋｍ以上と大きく、通信用途に用いるには不十分であった。
【０００６】
また、ポリメチルペンテン系重合体は流動性が悪いため、ファイバ紡糸時に吐出圧力が高くなり、残留応力がクレイズやクラックを生じさせる場合もあった。また、流動性が悪いため芯鞘の界面が平滑になりにくかった。そのため十分な光伝送性能が得られないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、光伝送性能に優れ、かつボビンに巻いた状態等の張力がかかった状態で保持された場合であっても高い耐久性（以下適宜このような特性を単に「張力耐久性」という）を有する光ファイバ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】
本発明の要旨は、芯の外周に少なくとも一つの被覆層が同心円状に積層されてなる光ファイバであり、芯に隣接する層が、α−オレフィン単量体単位（ａ）７０．０〜９９．９質量％、ビニル単量体単位（ｂ）０．１〜３０．０質量％からなり、ＪＩＳ　Ｋ７２１０に準じて２４０℃で荷重４９．０３Ｎの条件で測定したメルトフローレートが１ｇ／１０分以上である共重合体から構成されることを特徴とする光ファイバにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバは、芯の外周に少なくとも一つの被覆層が同心円状に積層されてなる光ファイバであり、少なくとも一つの被覆層がα−オレフィン単量体単位（ａ）７０．０〜９９．９質量％及びビニル単量体単位（ｂ）０．１〜３０．０質量％からなる共重合体から構成されている。
【００１０】
このα−オレフィン単量体単位（ａ）とビニル単量体単位（ｂ）からなる共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよいが、α−オレフィン単量体単位（ａ）からなる幹重合体の側鎖にビニル単量体単位（ｂ）が導入された構造を有するグラフト共重合体が製造の容易さの点から好ましい。
【００１１】
このような共重合体は、例えばα−オレフィン単量体単位からなる重合体を押出機中で溶融混練させ、これにビニル単量体を添加して行う方法、α−オレフィン単量体単位からなる重合体を溶媒に溶解し、これにビニル単量体を添加して行う方法などにより製造することが出来る。これらはいずれも過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物やアゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物などのラジカル発生剤を添加して行うことが好ましい。溶媒としては、α−オレフィン単量体単位からなる重合体、並びにビニル単量体もしくはビニル単量体単位からなる重合体を溶解する公知の溶媒が用いられ、例えばシクロヘキサン、シクロヘキセン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ｏ−ジクロロベンゼン等を用いることができる。
【００１２】
α−オレフィン単量体単位が７０．０質量％より少ないと光ファイバに用いた場合、耐熱性、耐湿熱性に劣るおそれがあり、光伝送特性が低下するおそれがある。一方９９．９質量％より多いと隣接層との密着性に劣るおそれがある。
【００１３】
共重合体に含まれるα―オレフィン単量体単位としては１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン、１−デセン、１−テトラデセン等の単量体単位を挙げることが出来る。これら単量体単位は１種類を用いてもよく、また、２種類以上を併用することも出来るが、透明性、耐熱性を考慮するとα−オレフィン単量体単位１００質量％に対して４−メチルペンテン−１を５０質量％以上含有することが好ましく、６５質量％以上含有することがより好ましい。
【００１４】
ビニル単量体単位としては、例えば不飽和カルボン酸またはその誘導体、芳香族ビニル化合物、ビニルエーテル、シアン化ビニル等の単量体単位を用いることが出来る。芯材としてメタクリル酸エステル単量体単位を５０重量％以上含有する重合体を用いる場合、層間の密着性を高める点でビニル単量体単位として不飽和カルボン酸またはその誘導体を用いることが好ましく、メタクリル酸またはその誘導体を用いることが特に好ましい。メタクリル酸誘導体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルへキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。メタクリル酸、メチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いることが層間の密着性の観点からより好ましい。これらの単量体単位は１種類を用いることも２種類以上を併用することも可能である。
【００１５】
共重合体はα−オレフィン単量体単位単位からなる重合体またはα−オレフィン単量体単位、ビニル単量体単位からなる共重合体と混合して用いることも出来る。
【００１６】
また、本発明において、共重合体のメルトフローレートは１ｇ／１０分以上である。メルトフローレートが１ｇ／１０分未満であると、光ファイバを複合紡糸法により製造する場合に紡糸時の吐出圧力が高くなり残留応力がクレイズやクラックを生じさせ、また光ファイバの製造時に芯鞘界面に不整合を生じさせるため、十分な光伝送性能が得られない。また、機械的特性や耐熱性に優れた光ファイバを得るためには、メルトフローレートは３００ｇ／１０分以下とすることが好ましく、２００ｇ／１０分以下とすることがより好ましい。
【００１７】
本発明においては被覆層にこのような共重合体を用いているため光ファイバの光伝送性能、張力耐久性を高めることができる。
【００１８】
本発明の光ファイバは芯の外周に少なくとも一つの被覆層が同心円状に積層された構造を有する。このような光ファイバとしては例えば芯の外周に鞘が積層されてなる芯鞘構造の光ファイバ、屈折率が異なる多数の重合体が、屈折率が中心から外周に向かって順次低下するように積層されてなり芯が複数層から構成される多層光ファイバ等が挙げられる。本発明の光ファイバはこのような光ファイバの多数本が共通の重合体により集束されてなる多芯光ファイバとすることも可能である。また、上記の光ファイバの外周部には、曲げ損失や機械的特性の向上のために保護層や機械的特性、耐候性、耐熱性向上のための被覆層を積層することも可能である。
【００１９】
このような光ファイバは公知の方法で製造することができ、例えば、スクリュー型押出機等から供給された材料を、複合紡糸ノズルを用いて紡糸する複合紡糸法により製造したり、このような方法で製造された積層体の外周部に溶融樹脂を別途被覆して製造したりすることができる。光伝送性能に優れた光ファイバを容易に得るためには複合紡糸法を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明の光ファイバの芯に用いられる材料は特に限定されず、例えば、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステル、メタクリル酸エステル／メタクリル酸フルオロアルキルエステル共重合体、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルメタクリレート／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体、ポリアリレート等をあげることができるが、透明性の点でポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸エステル／メタクリル酸フルオロアルキルエステル共重合体を用いることが好ましい。
【００２１】
ところで、光ファイバの芯内を通過して光ファイバの外部に向かう光を反射させて芯内に戻す機能を有する被覆層は、光ファイバの光学特性に及ぼす影響が大きいため、被覆層に発生するクラック及びクレイズ、並びに被覆層と芯もしくは他の被覆層との界面の不整合が特に大きな問題となる。従って、本発明において、光ファイバの張力耐久性、光学特性、耐屈曲性の向上効果をより高めるためには、光ファイバの芯内を通過して光ファイバの外部に向かう光を反射させて芯内に戻す機能を有する被覆層として、前述したα−オレフィン単量体単位（ａ）及びビニル単量体単位（ｂ）からなる共重合体から構成される被覆層を用いることが好ましい。即ち、これらの共重合体からなる被覆層を芯の屈折率よりも低い屈折率を有する透明な被覆層とすることが好ましい。光ファイバの伝送性能に最も大きく寄与する芯に隣接して被覆される被覆層としてα−オレフィン単量体単位（ａ）及びビニル単量体単位（ｂ）からなる共重合体を用いると、光ファイバの張力耐久性、光学特性、耐屈曲性がより向上するため、より好ましい。なお、芯内を通過して光ファイバの外部に向かう光を反射させて芯内に戻す機能を有する被覆層とは、例えば、芯鞘型光ファイバの鞘、多層光ファイバの中心より外側に積層されている被覆層、これら光ファイバの外周に積層される保護層等である。
【００２２】
この共重合体からなる被覆層以外の被覆層には公知の材料を使用することが可能であり、例えばフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ化ビニリデン系重合体、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリアミド、シリコーンなどを使用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００２４】
各実施例、比較例において、「％」および「部」はそれぞれ「質量％」および「質量部」を意味する。なお例中の物性値は以下の方法によって測定した。
【００２５】
（屈折率）
ＪＩＳ　Ｋ７１４２のプラスチックの屈折率測定法に準じ、ナトリウムＤ線、２０℃の屈折率を、アッベ屈折率計を用いて測定した。
【００２６】
（ビニル単量体含量）
ビニル単量体含量＝変性反応後ポリマー量−ポリメチルペンテン仕込み量をビニル単量体含量とした。
【００２７】
（伝送損失）
２５ｍ−５ｍカットバック法により波長６５０ｎｍにおける励振開口数＝０．１での伝送損失を測定した。この値が１０００ｄＢ／ｋｍ以下であることが光伝送性能として好ましい。
【００２８】
（ボビン巻き伝送損失増加）
光ファイバ２５ｍを直径２０ｃｍのＡＢＳ製ボビンに張力７００ｇｆで巻き付け、６０℃の熱風乾燥機で２４時間処理した。処理後、ボビンに巻き付けた状態で伝送損失を測定した。この値からボビンに巻く以前の伝送損失を引いた値をボビン巻伝送損失増加とした。この値が１００ｄＢ／ｋｍ以下であることが張力耐久性の点で好ましい。
【００２９】
（実施例１）
＜鞘材の調製＞
ＪＩＳ　Ｋ７２１０に準拠して２６０℃、４９．０３Ｎの条件で測定したメルトフローレートが９５ｇ／１０分であるポリメチルペンテン１００部（重合体（Ａ））、シクロヘキセン１０００部をセパラブルフラスコに仕込み、窒素バブリングを３０分間行って溶存酸素を除去した後、攪拌しながら８５℃で３時間加熱してポリメチルペンテンを溶解させた。この溶液中にメタクリル酸５０部、過酸化ベンゾイル１０部の均一溶液を滴下してさらに２時間加熱し、反応を終えた反応物をアセトン中に投入し、生じた沈殿物を６０℃で２４時間真空乾燥した。得られた重合体をトルエン中に投入し還流下でトルエン可溶分を除去し、６０℃で２４時間真空乾燥してポリメチルペンテン共重合体（重合体（１））を得た。この重合体（１）のメルトフローレート（２４０℃、４９．０３Ｎ）は１０ｇ／１０分、ビニル単量体含量は５．０％、屈折率は１．４６８であった。鞘材製造に使用した材料及び鞘材について表１に示す。
【００３０】
＜光ファイバの製造＞
ポリメチルメタクリレート、重合体（１）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（７８／２２ｍｏｌ％）をそれぞれ芯材、鞘材、保護材として２３５℃の紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合紡糸ノズルを用いて芯／鞘／保護層の３層構造に紡糸した後、１５０℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に２倍に延伸し、引き続き１４５℃の熱風加熱炉中で熱処理を行い、直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍ、保護層厚み１０μｍの光ファイバを得た。この光ファイバの評価結果を表２に示した。
【００３１】
（比較例１）
鞘材として重合体（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様の方法で直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍ、保護層厚み１０μｍの光ファイバを得た。重合体（Ａ）のメルトフローレート（２４０℃、４９．０３Ｎ）は０．９ｇ／１０分、屈折率は１．４６５であった。鞘材製造に使用した材料及び鞘材について表１に示し、得られた光ファイバの評価結果を表２に示した。
【００３２】
（比較例２）
＜鞘材の調製＞
メタクリル酸量を２０部、過酸化ベンゾイル量を５部とした以外は実施例１と同様の方法で重合体（２）を得た。重合体（２）のメルトフローレート（２４０℃、４９．０３Ｎ）は１．８ｇ／１０分、ビニル単量体含量は０．０６％、屈折率は１．４６５であった。鞘材製造に使用した材料及び鞘材について表１に示す。
【００３３】
＜光ファイバの製造＞
重合体（２）を鞘材として用いた以外は実施例１と同様の方法で直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍ、保護層厚み１０μｍの光ファイバを得た。この光ファイバの評価結果を表２に示した。
【００３４】
（比較例３）
＜鞘材の調製＞
メタクリル酸を使用しなかった以外は実施例１と同様の操作および条件で重合体（３）を得た。重合体（３）中のメルトフローレート（２４０℃、４９．０３Ｎ）は１０ｇ／１０分、屈折率は１．４６５であった。鞘材製造に使用した材料及び鞘材について表１に示す。
【００３５】
＜光ファイバの製造＞
重合体（３）を鞘材として用いる以外は実施例１と同様の方法で直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍ、保護層厚み１０μｍの光ファイバを得た。この光ファイバの評価結果を表２に示した。
【００３６】
（比較例４）
＜鞘材の調製＞
ＪＩＳ　Ｋ７２１０に準拠して２６０℃、４９．０３Ｎの条件で測定したメルトフローレートが１１ｇ／１０分であるポリメチルペンテン（重合体（Ｂ））を用いた以外は実施例１と同様の方法で重合体（４）を得た。重合体（４）のメルトフローレート（２４０℃、４９．０３Ｎ）は０．６ｇ／１０分、ビニル単量体含量は５．０％、屈折率は１．４６８であった。鞘材製造に使用した材料及び鞘材について表１に示す。
【００３７】
＜光ファイバの製造＞
重合体（４）を鞘材として用いた以外は実施例１と同様の方法で直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍ、保護層厚み１０μｍの光ファイバを得た。この光ファイバの評価結果を表２に示した。
【００３８】
【表１】
2004070070.tif 000002
【表２】
2004070070.tif 000003
比較例１〜４の光ファイバはボビン巻伝送損失増加が大きかった。すなわち張力耐久性に問題があった。そのためボビンに巻いて張力がかかった状態での長期間の保管は不可能である。
【００３９】
これに対し、実施例１の光ファイバはボビン巻伝送損失増加が小さかった。そのため張力耐久性が優れていた。また光伝送性能も優れていた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明により、光伝送性能、張力耐久性に優れた光ファイバを提供することが可能となる。