(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を芯鞘構造に溶融紡糸する紡糸手段と、延伸処理を施す延伸手段と、巻取り手段とを有し、プラスチック光ファイバの走行を規制するガイド部材を設けたプラスチック光ファイバの製造装置であって、
前記ガイド部材の表面に、フッ素樹脂微粒子とニッケル−リン合金を含むめっき液による複合めっき層が形成されたことを特徴とするプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項２】
前記めっき液は、ポリテトラフルオロエチレンを５〜４０体積％含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項３】
前記ガイド部材が、前記紡糸手段の下流、前記延伸手段の下流、並びに前記巻取り手段の上流に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項４】
溶融樹脂を紡糸手段にて芯鞘構造に溶融紡糸する紡糸工程と、延伸手段にて延伸処理を施す延伸工程と、巻取り手段を用いた巻取り工程とを有し、ガイド部材にてプラスチック光ファイバの走行を規制するプラスチック光ファイバの製造方法において、
前記ガイド部材の表面に、フッ素樹脂微粒子とニッケル−リン合金を含むめっき液による複合めっき層が形成された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５】
前記溶融樹脂の紡糸速度の終速が８ｍ／分以上であることを特徴とする請求項４に記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記プラスチック光ファイバが、コア部と、該コア部の外周に同心円状に形成された単層または複層構造のクラッド部とを有し、
前記コア部は、ポリメタクリル酸メチル、または１種類以上のビニル系単量体単位とメタクリル酸メチル単位との共重合体からなり、前記クラッド部の最外層は、テトラフルオロエチレン単位を含み、かつ示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下である含フッ素オレフィン系樹脂からなることを特徴する請求項４または５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の製造装置、および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、ガラス製の光ファイバに比べて伝送距離は短いが、端面加工や取り扱いが容易であると共に、安価で軽量であり、大口径に設定できる等の利点を有することから、照明、センサー、通信などの多岐にわたる用途で利用されている。近年、車載用途としての実用化が進んでおり、ＰＯＦの生産量も増加傾向にある。
このようなＰＯＦとしては、単一材料からなるものや、芯材（コア部）の表面を、芯材とは異なる材質の鞘材（クラッド部）により被覆した芯鞘構造のものなどが知られている。
【０００３】
ＰＯＦの工業的製造プロセスとしては、以下に示す方法が一般的である。
例えば、屈折率の異なる２種類以上の樹脂（高分子材料）を、複合ノズルを備えた紡糸手段によって溶融吐出させて紡糸し、同心円状の芯鞘構造を持つＰＯＦを形成させる。ついで、ＰＯＦを加熱型延伸炉などの延伸手段に導き、強度を付与するための熱延伸を施す。ついで、延伸処理されたＰＯＦを巻取り機などの巻取り手段によってボビンなどに巻き取る。
なお、複合ノズルとして、溶融樹脂を複数の吐出口から連続的に吐出することにより、複数本のＰＯＦを同時に紡糸することができる紡糸ヘッドを備えたものが開発されており、大量生産が可能となっている。
【０００４】
上記のようなＰＯＦの製造プロセスでは、延伸炉内やその出入り口付近などでの糸揺れや延伸加熱に起因する張力低下から生じる糸垂れなどによって、ＰＯＦ同士が融着したり、延伸炉の出入口にＰＯＦが接触してＰＯＦ表面が損傷したりすることがあった。特に、芯鞘構造のＰＯＦを製造する場合は、鞘材からなるクラッド部の最外層が損傷しやすかった。
そこで、糸垂れを抑制し、ＰＯＦの融着および接触を防止する目的で、ＰＯＦの走行を規制するガイド部材が、紡糸手段や延伸手段の下流、巻取り手段の上流などの各所に設けられている。また、導糸の安定性を確保する目的で、ＰＯＦを後工程に送ったり前工程から引き取ったりするためのロールなども各所に設けられている。
【０００５】
しかし、ガイド部材やロールの設置箇所が増えるほど、ＰＯＦとの接触機会も増えることとなる。そのため、ＰＯＦが受ける抗力や摩擦力によりクラッド部の最外層に機械的応力が加えられ、大小様々な傷を生じる場合があった。
また、紡糸直後や、延伸直後のＰＯＦは高温状態であることが多く、応力を受ける際のＰＯＦ表面の温度が高ければ高いほど、クラッド部の最外層の損傷は顕著なものとなることが多い。
さらに、近年では、生産量増加に対応するため、紡糸速度を速める傾向があるが、紡糸速度を速くするほど、クラッド部の最外層が損傷を受ける確率は高くなる。
このように、クラッド部の最外層は、ＰＯＦが恒常的に受ける抗力や摩擦力などの接触力によって損傷しやすく、芯鞘構造のＰＯＦ特有の問題があった。
【０００６】
そこで、ＰＯＦの損傷を抑制する手法として、加熱炉において、該加熱炉の内外での接触を抑制するため、加熱炉の出口側に圧搾空気を供給する非接触型の糸ガイドを設けることによって、ＰＯＦが炉内壁と接触したりＰＯＦ同士が接触したりするのを防いで炉内での糸揺れを減少させ、糸垂れを抑制し、ＰＯＦ同士の融着やＰＯＦ表面の傷の形成を回避する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、ＰＯＦの加熱延伸後に、ＰＯＦを定長状態に維持しながら行うアニール処理などの熱処理を施し、鞘材を溶融または可塑化させ、鞘材自体を実質的に特異的複屈折性のない状態とすることで伝送損失の増加を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２０１２７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、加熱炉の上流および下流以外の箇所に配置されるガイド部材への適用が困難であり、紡糸手段の下流や巻取り手段の上流などに配置されたガイド部材での接触によるＰＯＦの損傷を低減しにくかった。
また特許文献２に記載の方法では、光学特性として接触傷の影響を低減することは可能であるものの、本質的にＰＯＦの損傷を抑制することは、必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ガイド部材と接触することで生じる損傷を抑制したプラスチック光ファイバの製造装置、およびプラスチック光ファイバの製造方法の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ガイド部材の表面に、フッ素樹脂微粒子が分散した金属皮膜（複合めっき層）を設けることによって、プラスチック光ファイバがガイド部材と接触しても、損傷しにくくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のプラスチック光ファイバの製造装置は、溶融樹脂を芯鞘構造に溶融紡糸する紡糸手段と、延伸処理を施す延伸手段と、巻取り手段とを有し、プラスチック光ファイバの走行を規制するガイド部材を設けたプラスチック光ファイバの製造装置であって、前記ガイド部材の表面に、フッ素樹脂微粒子とニッケル−リン合金を含むめっき液による複合めっき層が形成されたことを特徴とする。
また、前記めっき液は、ポリテトラフルオロエチレンを５〜４０体積％含むことが好ましい。
さらに、本発明は、前記ガイド部材が、前記紡糸手段の下流、前記延伸手段の下流、並びに前記巻取り手段の上流に設けられた場合に、特に適している。
【００１１】
また、本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は、溶融樹脂を紡糸手段にて芯鞘構造に溶融紡糸する紡糸工程と、延伸手段にて延伸処理を施す延伸工程と、巻取り手段を用いた巻取り工程とを有し、ガイド部材にてプラスチック光ファイバの走行を規制するプラスチック光ファイバの製造方法において、前記ガイド部材の表面に、フッ素樹脂微粒子とニッケル−リン合金を含むめっき液による複合めっき層が形成されたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記溶融樹脂の紡糸速度の終速が８ｍ／分以上であっても、プラスチック光ファイバが損傷しにくい。
また、本発明は、コア部と、該コア部の外周に同心円状に形成された単層または複層構造のクラッド部とを有し、前記コア部は、ポリメタクリル酸メチル、または１種類以上のビニル系単量体単位とメタクリル酸メチル単位との共重合体からなり、前記クラッド部の最外層は、テトラフルオロエチレン単位を含み、かつ示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下である含フッ素オレフィン系樹脂からなるプラスチック光ファイバを製造する場合に、特に適している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイド部材と接触することで生じる損傷を抑制し、高品質なプラスチック光ファイバが得られるプラスチック光ファイバの製造装置、およびプラスチック光ファイバの製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を詳細に説明する。
以下、図１に基づいて、本発明のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の製造装置について説明する。
図１は、ＰＯＦの製造装置の全体構造の一例を示す概略図である。
【００１５】
この例のＰＯＦの製造装置１は、原料である屈折率の異なる２種類以上の樹脂（高分子材料）を所定の温度に加熱して溶融し、ＰＯＦを紡糸する紡糸手段１０と、該紡糸手段１０により紡糸されたＰＯＦ２０に延伸処理を施すための延伸手段３０と、該延伸手段により延伸されたＰＯＦ２０を巻き取るための巻取り手段４０とを有して構成されている。
また、本発明のＰＯＦの製造装置１には、ＰＯＦ２０の走行を規制するガイド部材５０が設けられている。
【００１６】
紡糸手段１０は、基本的にはＰＯＦを紡糸する複合ノズルから構成されるが、必要に応じて例えば、紡糸手段１０内に供給された溶融樹脂を複合ノズルまで供給する配管や、複合ノズル内に供給された溶融樹脂が固化することを防止するために複合ノズル内部を加熱する加熱手段（図示略）や、複合ノズルに流入する溶融樹脂の流速を制御する手段（図示略）等を具備する。
複合ノズルとしては、特に制限されないが、例えば、複数の吐出口を具備したノズルを用いれば、複数本のＰＯＦを同時に紡糸することができ、大量生産が可能となる。
【００１７】
延伸手段３０としては、ＰＯＦ２０に延伸処理を施すことができるものであれば、特に制限されないが、例えば、加熱型の延伸炉３１などを用いるのが好ましい。延伸炉３１では、炉内に供給される加熱気体または蒸気（スチーム）などによって、ＰＯＦを加熱しながら延伸する。ＰＯＦ２０に延伸処理を施すことにより、ＰＯＦ２０の機械的強度を向上させたり、ＰＯＦ２０の口径を一定に調整したりできる。
また、延伸炉３１の前後には、駆動式の送り側延伸ロール３２および引き取り側延伸ロール３３が設けられている。引き取り側延伸ロール３３によって、ＰＯＦ２０は延伸炉３１に導かれるが、この際、引き取り側延伸ロール３３の引き取り速度を、送り側延伸ロール３２の送り速度以上の速さに設定することによって、円滑に延伸処理を行えるようになる。
【００１８】
巻取り手段４０としては、延伸処理されたＰＯＦをボビンなどに巻取れるものであれば、特に制限されないが、例えば、特開平１−３２１２５９号公報に示されているように、ＰＯＦの損傷による特性の低下を防止するため、ＰＯＦ同士の間隔（ピッチ）を狭め、巻崩れが生じない範囲でできるだけ低い張力で巻き取ることが好ましい。張力を制御しながらＰＯＦをボビンに巻き取る装置としては、テンションロール、トルクモーターなどにより光ファイバの張力を制御し、ガイドまたはボビンをトラバースさせながらＰＯＦを巻き取る構成を有する装置が好適である。
【００１９】
本発明のＰＯＦの製造装置１には、ＰＯＦ２０の走行を規制するガイド部材５０が設けられている。ガイド部材５０を設けることにより、糸垂れを抑制し、ＰＯＦの融着および各手段の内外や出入り口付近などでの接触を防止できる。
ガイド部材５０の形状としては、ガイドが軸芯に接続された固定式、ベアリングを用いた回転式、櫛形式など、いずれの形状のものを用いることができる。これらの中でも、紡糸直後のＰＯＦ２０の導糸方向を制御する場合や、延伸手段３０の出口側（下流）でＰＯＦ２０を支持する場合は、ＰＯＦ２０に熱が蓄積していることがあるので、放熱効果が得られる回転式のガイド部材を用いるのが好ましい。また、導糸方向を精密に制御する場合には固定式のガイド部材を用いるのが好ましい。
【００２０】
ガイド部材５０の材質としては、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鉄、銅、マグネシウム、マグネシウム合金、ニッケル、ニッケル合金等の各種金属材料を用いることができる。これらの中でも、軽量であり、かつ価格が安価である点で、アルミニウム合金を用いることが好ましい。
【００２１】
本発明に用いられるガイド部材５０の表面には、めっき液による複合めっき層が形成されている。
めっき液としては、ニッケル−リン合金を金属マトリックスとした溶液に、フッ素樹脂微粒子が分散したものを用いる。このように、フッ素樹脂微粒子が分散しためっき液で表面をめっき処理したガイド部材５０を用いることにより、ガイド部材５０の滑り性が向上して、ＰＯＦ２０の磨耗を抑制できる。従って、ＰＯＦ２０がガイド部材５０と接触しても、ＰＯＦ２０の表面が損傷されにくくなる。
なお、本発明において、ガイド部材５０を複数設ける場合は、全てのガイド部材の表面に複合めっき層が形成されている必要はない。
【００２２】
めっき液の具体的としては、ニッケル−リン合金の金属塩が溶解した水溶液に、フッ素樹脂微粒子が分散したものが挙げられ、ニッケル−リン合金の金属塩としては、例えば、上村工業社製のニムデンシリーズ、日本カニゼン社製のシューマシリーズ、メルテックス社製のメルプレートシリーズ、奥野製薬工業社製のトップニコロンシリーズなどが挙げられる。
【００２３】
また、フッ素樹脂微粒子としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリテン・テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などが挙げられる。これらの中でも、自己潤滑性が優れている等の観点から、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
フッ素樹脂微粒子の粒径は、制限されるものではないが、めっき液への分散性と、皮膜形成時の安定性の観点から、０．０５〜１０μｍが好ましく、０．１〜２μｍがより好ましい。
【００２４】
フッ素樹脂微粒子の分散量は、制限されるものではないが、例えばフッ素樹脂微粒子としてポリテトラフルオロエチレンを用いる場合、めっき液１００体積％中、５〜４０体積％が好ましく、１０〜３０体積％がより好ましく、１５〜２５体積％が特に好ましい。含有量が５体積％未満であると、ガイド部材５０の表面に形成される複合めっき層中のフッ素樹脂微粒子の量が不十分となり、滑り性が低下しやすくなる。一方、含有量が４０体積％を越えると、めっき皮膜表層に存在するフッ素樹脂量が増加し、表面の磨耗がしやすくなる恐れがある。
【００２５】
めっき液には、その他の添加剤として、還元剤や緩衝剤を含有させてもよい。
【００２６】
ガイド部材５０の表面に複合めっき層を形成させる方法としては、特に制限されないが、例えば、電解めっき法や無電解めっき法などの各種めっき法を用いることができる。また、ガイド部材５０のような複雑な形状において均一な皮膜を形成させるには、無電解複合めっき法が特に好ましい。本発明によれば、上述しためっき液を用い、無電解複合めっき法を適用することにより、めっき皮膜へフッ素樹脂微粒子が共析した複合めっき層を容易に形成させることができる。
【００２７】
複合めっき層の厚さは、ＰＯＦとの滑り性が確保できる範囲であれば、特に制限されないが、１ｎｍ〜１００μｍが好ましく、１０ｎｍ〜５０μｍがより好ましい。複合めっき層の厚さが上記範囲内であれば十分に機能が発現される。厚さが、１ｎｍ未満であると、滑り性の効果が十分に発揮できない場合がある。一方、厚さが１００μｍを超えると、層が厚くなりすぎ、皮膜が剥がれやすくなる傾向にある。
【００２８】
ガイド部材５０の設置場所としては、特に制限されないが、通常、図１に示すように、紡糸手段１０の下流、延伸手段３０の下流、並びに巻取り手段４０の上流にガイド部材を設ける場合が多い。
紡糸手段１０の下流に設けられたガイド部材５０Ａは、紡糸直後のＰＯＦ２０の導糸方向を制御する役割を果たす。
延伸手段３０の下流に設けられたガイド部材５０Ｂは、前記ガイド部材５０Ａと共にＰＯＦ２０を支持し、延伸手段３０の出入口でＰＯＦ２０が接触するのを抑制する役割を果たす。
巻取り手段４０の上流に設けられたガイド部材５０Ｃは、円滑にＰＯＦ２０を巻取るために、糸垂れやボビンへの巻き崩れを防止する役割を果たす。
このように、各箇所にガイド部材５０を設けると、設置数に比例してＰＯＦ２０がガイド部材５０に接触する回数が増加し、ＰＯＦ２０が損傷しやすくなる。しかし、本発明のように、表面に複合めっき層が形成されたガイド部材５０を用いることで、ＰＯＦ２０がガイド部材５０を接触してもＰＯＦ２０の表面は損傷されにくくなる。
【００２９】
なお、本発明では、導糸の安定性を確保する目的で、ＰＯＦを後工程に送ったり前工程から引き取ったりするためのロール（例えば、駆動式の送り側延伸ロール３２および引き取り側延伸ロール３３など）にも、ロールの機能が損なわなければ、ロール表面に上述した複合めっき層が形成されていてもよい。
【００３０】
次に、図１のＰＯＦの製造装置１を用いて、本発明のＰＯＦの製造方法を説明する。
本発明のＰＯＦの製造方法は、溶融樹脂を紡糸手段１０にて芯鞘構造に溶融紡糸する紡糸工程と、延伸手段３０にて紡糸されたＰＯＦ２０に延伸処理を施す延伸工程と、延伸されたＰＯＦ２０を巻取り手段４０にて巻取る巻取り工程とを有する。
【００３１】
また、本発明においては、上述したガイド部材５０を用いて、ＰＯＦの走行を規制している。これにより、ＰＯＦの糸垂れを抑制し、ＰＯＦの融着および各手段の内外や出入り口付近などでの接触を防止できる。
なお、ガイド部材５０を用いることにより、該ガイド部材５０とＰＯＦ２０とが接触することになるが、本発明では、ガイド部材５０として、上述したような表面に複合めっき層が形成されたガイド部材を用いているので、ガイド部材の表面の滑り性が向上しており、ガイド部材とＰＯＦが接触しても、ＰＯＦの表面は損傷されにくい。
【００３２】
ガイド部材５０の設置場所は、特に制限されず、例えば、図１に示すように紡糸手段１０の下流、延伸手段３０の下流、並びに巻取り手段４０の上流に設けられていても、本発明の効果を十分に発揮できる。
【００３３】
前記紡糸工程は、溶融樹脂を芯鞘構造に溶融紡糸する工程である。
近年、生産量増加に対応するため、溶融樹脂の紡糸速度が速まる傾向にあるが、紡糸速度が速まるに連れて、ガイド部材に接触した際の摩擦力が高まるため、ＰＯＦは損傷しやすくなる。紡糸速度の終速が８ｍ／分未満であれば、ガイド部材との接触によるＰＯＦの損傷は発現しにくいが、紡糸速度の終速が８ｍ／分以上になると、ガイド部材での糸跳ねが大きくなり、ＰＯＦが損傷しやすくなる。しかし、本発明では、上述したような、表面に複合めっき層が形成されたガイド部材を用いるので、フッ素樹脂微粒子の自己潤滑性の効果によりガイド部材の滑り性が向上し、糸跳ねを抑制するので、ＰＯＦ表面の損傷は大きく低減する。
従って、本発明によれば、溶融樹脂の紡糸速度の終速が８ｍ／分以上であっても、ＰＯＦは損傷しにくい。
【００３４】
紡糸速度は、初速が３〜３５ｍ／分であることが好ましく、より好ましくは５〜２０ｍ／分である。一方、終速が８〜１００ｍ／分であることが好ましく、より好ましくは８〜６０ｍ／分である。紡糸速度が上記範囲内であれば、ＰＯＦの損傷を抑制しつつ、大量生産を実現できる。
【００３５】
前記延伸工程は、紡糸されたＰＯＦに延伸処理を施す工程である。延伸処理を施すことにより、ＰＯＦに機械的強度を付与させたり、ＰＯＦの口径を一定に調整したりできる。
延伸処理の方法としては、特に制限されないが、例えば加熱型の延伸炉を用いて加熱しながら延伸させる方法が好ましい。
ＰＯＦの加熱温度は、Ｔｇｃ−３０℃以上、Ｔｇｃ以下（Ｔｇｃとは、後述する芯材（コア材）のガラス転移温度である。）が好ましい。また、この範囲の温度に加熱された加熱気体や蒸気を用い、これらを吹きつけながら延伸させてもよい。
また、ＰＯＦの口径が２５０〜３０００μｍとなるように延伸するのが好ましい。
【００３６】
前記巻取り工程は、延伸されたＰＯＦを巻取る工程である。巻取りの対象物としては、特に制限されないが、ボビンなどが挙げられる。
【００３７】
このようなＰＯＦの製造方法は、図２に示すような、コア部２１と、該コア部２１の外周に同心円状に形成された単層または複層構造のクラッド部２２とを有する芯鞘構造のＰＯＦ２０（ＳＩ型のＰＯＦ）を製造する場合に特に好適である。
コア部２１を形成する芯材（コア材）としては、透明性および機械的強度のバランスに優れる点で、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）系の重合体が使用される。具体的には、ＭＭＡ単位の単独重合体（すなわち、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ））、ＭＭＡ単位を主成分とする共重合体、メタクリル酸ベンジル単位を主成分とする共重合体、フッ素化アルキルメタクリレート単位を主成分とする共重合体などが挙げられる。これらの中でも、ＰＭＭＡ、またはＭＭＡ単位を主成分とする共重合体が好ましい。
【００３８】
ＭＭＡ単位を主成分とする共重合体としては、ＭＭＡ単位と該ＭＭＡ単位と共重合可能な単量体との共重合体が好ましい。ＭＭＡと共重合可能な単量体としては、例えば、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸２−２−２トリフルオロエチル等のメタクリル酸エステル類や、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル類；耐熱性向上を目的とする場合には、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−イソプロピルマレイミドなどのマレイミド化合物等の単量体、α−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン化合物などが挙げられる。これらの中でもα−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトンが好ましい。
【００３９】
芯材の屈折率は、１．４８〜１．６０が好ましい。屈折率が１．４８未満であると、鞘材（内鞘材や外鞘材）との屈折率差が小さくなり、曲げた際の損失増加が大きくなる恐れがある。一方、屈折率が１．６０を超えると、透明性の低下や鞘材との屈折率差により通信帯域の低下を招く恐れがある。
また、芯材のＭＦＲ（メルトフローレート）は、１〜１０ｇ／１０分が好ましい。ＭＦＲが１ｇ／１０分未満であると、材料粘度が高くなりすぎるため、成形性が著しく低下する恐れがある。一方、ＭＦＲが１０ｇ／１０分を超えると、ＰＯＦの屈曲性や加工性が低下する恐れがある。
【００４０】
一方、クラッド部２２は、単層構造であってもよく、複層構造であってもよい。
但し、本発明では、クラッド部２２の少なくとも最外層が、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位を含み、かつ、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂からなる層である。なお、クラッド部２２が単層の場合には、その層が最外層となる。
【００４１】
クラッド部２２が複層構造の場合、例えば図２に示すように内層２２ａと最外層２２ｂからなる２層の層構造であることが好ましい。なお、この例のＰＯＦ２０は、内層が１層であるが、複数の内層と、最外層からなる３層以上の層構造であってもよい。クラッド部が複層構造であれば、ＰＯＦの機械特性、耐熱性、耐衝撃性により優れる。
内層２２ａを形成する内鞘材（内クラッド材）としては、ＰＯＦの鞘材として用いられる樹脂であれば、特に制限されないが、例えば、フッ素化メタクリレート系の重合体（フッ素化ＭＡ）、フッ化ビニリデン系の重合体、テトラフルオロエチレン系の重合体などを用いることができる。これらの中でも、フッ素化メタクリレート系の重合体は、屈折率の調整が容易で、良好な透明性および耐熱性を有すると共に、屈曲性、加工性にも優れるので、内鞘材として好適である。
【００４２】
内鞘材の屈折率は、１．３９０〜１．４７５が好ましい。屈折率が１．３９０未満であると、通信に用いた際の伝送帯域特性が狭くなり、通信用途としての利用が難しくなる。一方、屈折率が１．４７５を超えると、伝送帯域を広げることができる一方で、曲げた際の光量低下が著しくなる恐れがある。
また、内鞘材のＭＦＲは、５〜４０ｇ／１０分が好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０分未満であると、材料粘度が高くなりすぎるため、成形性が著しく低下する恐れがある。一方、ＭＦＲが４０ｇ／１０分を超えると、ＰＯＦの屈曲性や加工性が低下する恐れがある。
【００４３】
最外層２２ｂを形成する外鞘材（外クラッド材）としては、ＴＦＥ単位を構成単位として含み、かつ、ＤＳＣにおける結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂を用いることが好ましい。
このような含フッ素オレフィン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、パーフルオロ(フルオロ)アルキルビニルエーテル（ＦＶＥ）単位よりなる群から選ばれる１種以上の単位と、ＴＦＥ単位を共重合して得られる共重合体、ＶＤＦ単位とＴＦＥ単位とヘキサフルオロアセトン単位とを共重合して得られる共重合体、ＨＦＰ単位とＴＦＥ単位とエチレン単位とを共重合して得られる共重合体等が挙げられる。ＶＤＦ単位、ＨＦＰ単位、ＦＶＥ単位は低コストであり、透明性が高く、耐熱性に優れるので、ＴＦＥ単位との共重合成分として好適である。
【００４４】
なお、結晶融解熱とは、前記含フッ素オレフィン系樹脂の熱融解に起因して発生する熱量のことであり、該熱量が大きくなるほど樹脂の結晶性は増大し、小さくなるほど樹脂の結晶性は低減される。従って、結晶融解熱が小さくなるほどクラッド部２２は透明性が高くなる傾向にあるため、含フッ素オレフィン系樹脂としては結晶融解熱が小さいものほど用いるのには適している。そのような樹脂を用いたＰＯＦは、高温環境下に長時間曝されたとしても、伝送損失増加を抑制する傾向にある。
【００４５】
一般的に、外鞘材として好適に用いられる含フッ素オレフィン系樹脂のうち、結晶融解熱解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂は、結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇを超える含フッ素オレフィン系樹脂に比べて結晶性が低く、外鞘材自体のエラストマー性が高いため、べたつき（粘着性）が増加する傾向にある。従って、高速度で紡糸を行う際には、ガイド部材での摩擦が大きくなり、糸跳ねが発生しやすくなる。この糸跳ねが頻発するとＰＯＦ表面（最外層）が損傷しやすくなるだけでなく、ガイド部材に継ぎ目がある場合には該継ぎ目にＰＯＦが入り込み、致命的な傷を負ったり、ガイド部材からＰＯＦが外れたりする恐れがある。しかし、本発明によれば、表面に複合めっき層が形成されたガイド部材を用いてＰＯＦを製造するので、ガイド部材での糸跳ねを抑制し、ＰＯＦ表面の損傷を低減できる。
従って、本発明は、結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂を外鞘材として用いた場合に顕著な効果を発揮できる。
【００４６】
なお、外鞘材の屈折率は、１．３２５〜１．４２０が好ましい。屈折率が１．３２５未満であると、伝送帯域が著しく低下する恐れがある。一方、屈折率が１．４２０を超えると、ＰＯＦを曲げた際の保持光量が低下する恐れがある。
また、外鞘材のＭＦＲは、５〜１２０ｇ／１０分が好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０分未満であると、材料粘度が高くなりすぎるため、成形性が著しく低下する恐れがある。一方、ＭＦＲが１２０ｇ／１０分を超えると、ＰＯＦの屈曲性や加工性が低下する恐れがある。
【００４７】
このようにして得られるＰＯＦは、例えば７０〜１０５℃程度の高温環境や、温度差の激しい環境で用いられる場合もあり、ピストニング現象が発生することもある。該ピストニング現象を抑制するため、本発明のＰＯＦの製造方法では、延伸工程の後に、高温環境下で連続式またはバッチ式にてアニール処理を施してもよい。
アニール処理における処理温度は、９０〜１２０℃が好ましく、処理時間は１分〜１００時間が好ましい。
【００４８】
なお、ＰＯＦの構造は、図２に示すような構造（ＳＩ型）に限定されるものではなく、例えば、中心から外周に向かってなだらかにコア部の屈折率が低下するＧＩ型のＰＯＦ、中心から外に向かってコア部の屈折率が階段状に低下する多層型のＰＯＦ、１本のＰＯＦに複数のコア部を有するマルチコア型のＰＯＦ、などの構造でも、本発明は対応できる。ＰＯＦを広帯域化して高速信号伝送を行うためには、多層型のＰＯＦを用いることが好ましい。なお、ＧＩ型のＰＯＦまたは多層型のＰＯＦの外周に、上述したような外鞘材からなる最外層を被覆させてもよい。
【００４９】
以上のように、本発明によれば、表面に複合めっき層を形成させたガイド部材を用いることにより、ガイド部材の表面の滑り性が向上するので、ＰＯＦとガイド部材との接触摩擦が低減され、物理的な傷などの損傷を抑制できる。従って、ＰＯＦがガイド部材と接触しても、ＰＯＦ表面は損傷しにくく、高品質なＰＯＦが得られる。
また、本発明では、フッ素樹脂微粒子を分散させためっき液を用いて複合めっき層を形成させるので、フッ素樹脂微粒子の自己潤滑性により、ガイド部材は優れた滑り性を発揮し、ＰＯＦへのダメージを軽減する。
【００５０】
また、本発明によれば、ＰＯＦを紡糸する際の紡糸速度の終速が８ｍ／分以上と高速であっても、ＰＯＦの損傷を抑制できる。
さらに、本発明は、結晶融解熱解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂からなる最外層備えた、損傷しやすい芯鞘構造のＰＯＦを製造する場合でも、損傷を抑制して、高品質の芯鞘構造のＰＯＦを得ることができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例における各測定方法については、下記の方法により実施した。
【００５２】
＜測定方法＞
（結晶融解熱（ΔＨ））
測定には示差走査熱量計（ＤＳＣ）（セイコーインスツルメンツ社製、「ＤＳＣ−２２０」）を使用した。サンプルを、昇温速度１０℃／分で２００℃まで昇温し、その状態で５分間保持して溶融させた後、降温速度１０℃／分で０℃まで降温させた。この操作を再度繰り返して行い、この時の結晶融解熱を求めた。
【００５３】
（屈折率）
溶融プレスにより厚さ２００μｍのフィルム状の試験片を形成し、アッベの屈折計を用い、２５℃におけるナトリウムＤ線の屈折率（ｎＤ２５）を測定した。
【００５４】
（メルトフローレート（ＭＦＲ））
日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０Ａに準拠し、２１０℃、５ｋｇの荷重にて、直径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間に吐出される樹脂量から、ＭＦＲを測定した。
【００５５】
（ＰＯＦ表面の損傷観察）
ＰＯＦの表面について透過型微分干渉顕微鏡（ニコン社製、「ＸＦ−ＮＴ−１６型」、倍率：４０倍）を用いて観察し、以下に示す評価基準にて、目視評価を行った。
○：表面に擦れなどによる傷の発生が無い。
△：多少傷があるが目視においては問題にならない程度である。
×：傷が多く発生していた。
【００５６】
＜実施例１＞
（原料）
芯材：メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）の単独重合体（ＰＭＭＡ）、ＭＦＲ＝２．４、屈折率＝１．４９２。
内鞘材：フッ素化メタクリレート系の重合体（フッ素化ＭＡ；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（質量％）の共重合体）、ＭＦＲ＝２０、屈折率＝１．４１７。
外鞘材：含フッ素オレフィン系樹脂（ＶＤＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝４８／４３／９(質量％) の共重合体）、ＭＦＲ＝４５、屈折率＝１．３７４、結晶融解熱＝１４ｍＪ／ｍｇ。
【００５７】
（製法）
図１に示すＰＯＦの製造装置を用い、原料を溶融し、同心円状複合ノズルを用いて紡糸速度の終速８ｍ／分にて原料を溶融紡糸し、１４０℃に設定した加熱型の延伸炉中で、長さ方向に２．０倍に延伸し、図２に示すような、直径が１０００μｍ、内層２２ａの厚さが５μｍ、最外層２２ｂの厚さが１０μｍのＰＯＦ２０を製造し、ボビンに巻取った。
この際、図１中の紡糸手段１０の下流のガイド部材５０Ａ、延伸手段３０の下流のガイド部材５０Ｂ、巻取り機手段の上流のガイド部材５０Ｃとして、めっき液を用いて、無電解複合めっき法により表面に複合めっき層を形成させたアルミ製ガイドを用いた。めっき液としては、粒径が０．５μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を分散量が２０体積％となるように、ニッケル−リン合金（日本カニゼン社製、「シューマ  ＳＫ１００」）の水溶液に分散させためっき液を用いた。
なお、ガイド部材５０Ａは固定式ガイド、ガイド部材５０Ｂおよびガイド部材５０Ｃは軸芯部にボールベアリングを付与した回転式ガイドを用いた。
実施例１で用いた原料の組成を表１に、製造条件およびＰＯＦ表面の損傷観察の結果を表２に示す。
【００５８】
＜実施例２〜４＞
ＰＯＦの材料のうち、外鞘材の組成を表１に示すものに変更し、紡糸速度の終速を表２に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、ＰＯＦを製造した。
ＰＯＦ表面の損傷観察の結果を表２に示す。
【００５９】
＜比較例１、３、４＞
各ガイド部材５０として、表面にハードクロムめっきを施したアルミ製ガイドを用い、外鞘材の組成を表１に示すものに変更し、紡糸速度の終速を表２に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして、ＰＯＦを製造した。なお、ハードクロムめっきは以下のようにして施した。
クロム酸２５０ｇ／Ｌと、硫酸２．５ｇ／Ｌからなるサージェント浴を用い、電解めっき法により、ガイドの表面にハードクロムめっきの層を形成させた。
ＰＯＦ表面の損傷観察の結果を表２に示す。
【００６０】
＜比較例２＞
めっき液として、ＰＴＦＥを分散させなかったものを用い、無電解複合めっき法により表面にニッケルめっきの層を形成させたアルミ製ガイドを、各ガイド部材５０として用いた以外は、実施例１と同様にして、ＰＯＦを製造した。
ＰＯＦ表面の損傷観察の結果を表２に示す。
【００６１】
【表１】
0005196891.tif 000002
【００６２】
【表２】
0005196891.tif 000003
【００６３】
表２から明らかなように、実施例で得られたＰＯＦは、表面に傷がなく、優良品であった。
一方、比較例で得られたＰＯＦは、表面に傷が認められた。特に、比較例１、３、４で得られたＰＯＦの表面には、傷が多数認められ、不良品であった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、製造装置内に設けるガイド部材の滑り性が良好なことから、ＰＯＦ表面の傷の発生を抑える効果がある。また、製造されるＰＯＦの構造は限定されず、ＳＩ型、ＧＩ型、マルチコア型など様々な構造のＰＯＦの製造に対応できる。
特に、紡糸速度を高速化する場合や、芯鞘構造のＰＯＦにおいてクラッド部の最外層が、結晶融解熱の値が低い樹脂より形成される場合に、本発明の効果が顕著に発現される。
近年、ＰＯＦの通信用途への展開が広がる中、ＰＯＦの製造効率を上げる面からも、本発明は産業上その利用範囲は極めて広い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のＰＯＦの製造装置の全体構造の一例を示す概略図である。
【図２】ＰＯＦの構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１：製造装置
１０：紡糸手段
２０：ＰＯＦ
２１：コア部
２２：クラッド部
３０：延伸手段
４０：巻取り手段
５０：ガイド部材
【図１】
0005196891.tif 000004
【図２】
0005196891.tif 000005