(57)【要約】【課題】プラスチック光ファイバケーブルにおいて、外部からの光の影響を防止すると同時に耐熱性の向上を図る。【解決手段】ＰＭＭＡ系樹脂からなる芯１の周囲に、該芯１より屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層２を形成し、その外側に、ビニリデンフロライド系樹脂にカーボンブラックを添加してなる組成物からなる光遮蔽層３を形成し、さらにその外側にポリアミド樹脂からなる外被覆層５を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリメチルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層と、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％以上含有するビニリデンフロライド系樹脂にカーボンブラックを添加した被覆樹脂組成物からなり上記鞘層の外側に３μｍ〜３００μｍの厚さで密着被覆してなる光遮蔽層を有し、カーボンブラックの該被覆樹脂組成物に占める割合が７重量％以下であって、該割合Ｃ［重量％］と該光遮蔽層の厚さＤ［μｍ］の積が２０［重量％・μｍ］以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバ素線。
【請求項２】
請求項１記載のプラスチック光ファイバ素線の外側にさらに熱可塑性樹脂からなる外被覆層を設けた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３】
上記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である請求項２記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項４】
請求項１に記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法であって、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸した後、クロスヘッドダイで溶融した被覆樹脂組成物で上記ファイバを被覆することを特徴とするプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のプラスチック光ファイバ素線の製造方法であって、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸すると同時に光遮蔽層を形成する複合紡糸方法によることを特徴とするプラスチック光ファイバ素線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や航空機、船舶などの移動体や、ファクトリーオートメーション、オフィス機器、マルチメディアなどの短距離光通信に用いられるプラスチック光ファイバ素線及びケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック光ファイバは、石英系ファイバに比べ、可撓性に富み、且つ大口径、高開口数であること、端面処理や接続が容易であることなどから短距離の光信号伝送やセンサといった分野への応用が始まっている。
【０００３】
従来実用化されているプラスチック光ファイバには、芯材にメタクリル酸メチルを主体とした樹脂（ＰＭＭＡ系樹脂）やポリカーボネート樹脂を用い、鞘材にフッ化ビニリデン系共重合体やフッ化メタクリレート系共重合体を用いたものがある。また、鞘層の外側に低密度ポリエチレンやポリ塩化ビニルを被覆したプラスチック光ファイバケーブルとしても使用されている。
【０００４】
光ファイバケーブルにおいては、外部からの光の入射はノイズとなって信号伝送に悪影響を与えるが、このノイズを防止する手段として、鞘層の外側に光不透過層を設けたプラスチック光ファイバケーブルが特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１００６０８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、上記した光不透過層は、押出温度が１７０℃以下の樹脂、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニルで形成されている。このような樹脂で形成された光不透過層は鞘層には密着しておらず、機械的に剥離させることができるものであり、このような被覆形態においては鞘層と光不透過層とが個別な熱的収縮挙動をとり、耐熱性に劣る。従って、自動車のような高い耐熱性を要求されるような用途では、適用可能な場所が限られていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解決し、高温環境での長時間使用が可能で且つ外部からのノイズの問題のないプラスチック光ファイバ素線及びケーブルを提供することにある。さらに具体的には、高い耐熱性と光遮蔽能を有したプラスチック光ファイバ素線及びケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１は、ポリメチルメタクリレート系樹脂からなる芯と、該芯の周囲を取り囲む該芯よりも屈折率の低い透明フッ素樹脂からなる鞘層と、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％以上含有するビニリデンフロライド系樹脂にカーボンブラックを添加した被覆樹脂組成物からなり上記鞘層の外側に３μｍ〜３００μｍの厚さで密着被覆してなる光遮蔽層を有し、カーボンブラックの該被覆樹脂組成物に占める割合が７重量％以下であって、該割合Ｃ［重量％］と該光遮蔽層の厚さＤ［μｍ］の積が２０［重量％・μｍ］以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバ素線である。
【０００９】
また、本発明の第２は、プラスチック光ファイバ素線の外側にさらに熱可塑性樹脂からなる外被覆層を設けたことを特徴とするプラスチック光ファイバケーブルであり、特に、上記熱可塑性樹脂としてはポリアミド樹脂が好ましく用いられる。
【００１０】
さらに本発明の第３は、上記本発明のプラスチック光ファイバ素線の製造方法であって、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸した後、クロスヘッドダイで溶融した被覆樹脂組成物で上記ファイバを被覆することを特徴とする。
【００１１】
さらにまた本発明の第４は、上記本発明のプラスチック光ファイバ素線の製造方法であって、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸すると同時に光遮蔽層を形成する複合紡糸方法によることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプラスチック光ファイバ素線は、光遮蔽性と耐熱性を有しており、特にその上に外被覆層を形成した本発明のプラスチック光ファイバケーブル、特にポリアミド樹脂からなる外被覆層を形成したケーブルは、高温下でもケーブル先端の引っ込みが少なく、耐熱性に優れ、特に移動体内の配線に適したケーブルである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断面を模式的に示す。図中、１は芯、２は鞘層、３は光遮蔽層で、これら１〜３からなる本発明の光プラスチック光ファイバ素線４の外側にさらに外被覆層５を設けたものが本発明のプラスチック光ファイバケーブル６である。
【００１４】
本発明において、芯１はＰＭＭＡ系樹脂からなる。該ＰＭＭＡ系樹脂は、モノマー成分としてメタクリル酸メチルを８０重量％以上含有する透明重合体であり、メタクリル酸メチルの単独重合体の他に、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイミドなどの一成分以上とメタクリル酸メチルとの共重合体を用いることができる。本発明で用いるＰＭＭＡ系樹脂としては、メルトフローインデックスが、２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で、０．１〜４５ｇ／１０分の範囲のものを好ましく使用することができる。
【００１５】
本発明において、鞘層２は芯１に用いたＰＭＭＡ系樹脂よりも屈折率が低い透明フッ素樹脂で形成される。具体的には、フルオロアルキルメタクリレートやフルオロアルキルアクリレート或いはα位がフッ素に置換されたαフロロ−フルオロアルキルアクリレートのいずれか１成分以上からなる重合体や、ビニリデンフロライド系の透明樹脂、例えばビニリデンフロライドとヘキサフロロアセトンの共重合体、或いはこれら２元成分にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロエチレンを加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプロペンとの共重合体、或いはこれら２元成分にさらにトリフロロエチレンやテトラフロロエチレンを加えた３元以上の共重合体、さらに、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンの２元共重合体、ビニリデンフロライドとトリフロロエチレンの２元共重合体などが挙げられる。
【００１６】
上記の他に、上記ビニリデンフロライド系樹脂とＰＭＭＡやポリエチルメタクリレートなどの混合物が用いられ、メルトフローインデックスが前記条件下で１〜２００ｇ／１０分程度のものが好ましく使用される。
【００１７】
本発明において、光遮蔽層３は、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％以上含有するビニリデンフロライド系樹脂にカーボンブラックを添加した被覆樹脂組成物を厚さ３〜３００μｍになるように、鞘層２に密着被覆して形成される。
【００１８】
本発明に係る光遮蔽層３において、カーボンブラックの被覆樹脂組成物に占める割合Ｃ［重量％］と、光遮蔽層５の厚さＤ［μｍ］の積が１００［重量％・μｍ］以上であれば、５０ｍ長の素線４を直射日光に晒してもノイズの影響を防止することができる。また、上記積が２０［重量％・μｍ］以上あれば、光遮蔽層３を通して内部に入り込む光パワーを−４０ｄＢｍよりも小さくすることができる。光のノイズ環境によっては、雷の稲妻のように著しく強烈な場合や、直射日光よりも弱い光外乱環境もあるため、Ｃ×Ｄ値は通常５［重量％・μｍ］以上にすることが好ましく、より好ましくは２０［重量％・μｍ］以上、望ましくは１００［重量％・μｍ］以上である。
【００１９】
カーボンブラックは前記被覆樹脂組成物に１０重量％程度まで含有せしめることができるが、鞘層への被覆を滑らかに行なうためには、７重量％以下が好ましく、より好ましくは５重量％以下である。
【００２０】
本発明の素線においては、当該素線を裸線の如く取り扱う目的から、例えば素線の端末をコネクターに固定する際にはコネクターのフェルールの外径が通常小さくなっているため、光遮蔽層３の厚みはあまり厚くしない方が好ましい。０．５〜１．５ｍｍ程度の直径の裸線を想定すると、光遮蔽層３の厚みは３〜３００μｍである。最も好ましい厚さは光遮蔽層３によって付与される耐熱性が効果的となる１０μｍ以上であり、上限については、裸線の如く取り扱いができる素線にする目的から、２００μｍ程度が好ましい。
【００２１】
本発明に係る光遮蔽層４に用いられるビニリデンフロライド系樹脂は、ビニリデンフロライド構造単位を５０重量％以上含有する樹脂であり、具体的には、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などの他に、従来プラスチック光ファイバの鞘材として使用されている前述したビニリデンフロライド系樹脂で、例えばフッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフロロプロペンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンとの共重合体などである。ビニリデンフロライド構造単位が５０重量％以上の樹脂は、前述したようなフッ素樹脂からなる鞘層を有するファイバを被覆する際に、鞘層によく接着して一体化し、ワイヤーストリッパーなどでは剥れたり、ずれたりしないのが特徴であり、コネクターへの固定も該光遮蔽層を固定すれば剥れることはない。しかも、当該樹脂はプラスチック光ファイバ素線に耐薬品性や耐熱性を付与することができる。
【００２２】
本発明に用いる被覆樹脂組成物には必要に応じてワックスなどの添加物を微量添加しても良い。
【００２３】
本発明のプラスチック光ファイバ素線において、鞘層の周囲に光遮蔽層を被覆する方法としては以下の２つの方法が好ましく用いられる。
【００２４】
第一の方法は、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸した後、一般に電線被覆を行なうようにクロスヘッドダイで溶融した被覆樹脂組成物で上記ファイバを被覆する方法であり、特に光遮蔽層の厚さが比較的厚い場合に容易に被覆できる。
【００２５】
第二の方法は、芯及び鞘層からなるファイバを紡糸すると同時に光遮蔽層を形成する複合紡糸方法によるものであり、芯樹脂と鞘樹脂と被覆樹脂組成物がそれぞれほぼ同時に多層複合紡糸ダイに供給され、一気に素線を製造する方法である。
【００２６】
上記第一の方法と第二の方法を比較すれば、第一の方法では光遮蔽層の樹脂が延伸されていないので素線を加熱しても収縮することは少ない。一方、第二の方法の場合、プラスチック光ファイバ素線の製造工程として、通常紡糸したファイバを１．５〜２倍程度に延伸し、強度向上を図る工程を経由するため、素線の熱収縮がやや大きくなると予測されるが、光遮蔽層にカーボンブラックが含有されているためか、加熱による収縮の程度は第一の方法による素線とあまり大きくは変わらない。しかも、この場合鞘層と光遮蔽層とが完全に融着一体化しており、しかも延伸補強されているため、強度的に有利であるという特徴もある。
【００２７】
本発明のプラスチック光ファイバ素線は、そのままでも完全に外部からの光を遮蔽することができ、しかも被覆強度も十分で、光遮蔽層と鞘層とが一体化されているため、従来裸線のままで使用すると耐候性に問題が生じたりするライトガイドやディスプレイといった用途に使用することができ、また、外被覆層がない分細くなるため、寸法的にできるだけコンパクトに配線したい機器内の信号配線や、カプラーなどの光結合部品の配線、光電センサなどの用途にも適している。
【００２８】
さらに、機械的強度や耐薬品性、ファッション性、識別性などの付与を図るためには、上記素線にさらに外被覆層を設けた本発明のプラスチック光ファイバケーブルが好適である。特に、識別性やファッション性の付与のためには、種々の鮮明な色に着色した外被覆層が必要となる。
【００２９】
本発明において外被覆層を形成する熱可塑性樹脂としては、一般に使用されるポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーなどが使用でき、所望する色に応じて適宜着色剤を添加して着色して用いることができる。本発明においては、素線を構成する光遮蔽層によって光遮蔽効果が得られるため、外被覆層は透明でも不透明でもよく、また、白色〜黒色その他どのような色に着色しても構わない。
【００３０】
本発明のプラスチック光ファイバケーブルは、自動車配線や船舶配線、航空機配線などの移動体内の配線用に適したケーブルである。これらの移動体内の配線では個々のケーブルの識別のために、多数色に色分けしたケーブルが必要であり、従って、どのような色にも着色し得る本発明のケーブルが適している。特に高温環境及び低温環境での耐久性や、ガソリンやエンジンオイルなどに耐える耐薬品性と機械的強度を考慮すると、ポリアミド樹脂を外被覆層に用いることが好ましい。ポリアミド樹脂は本発明の素線との相性が非常によく、８５℃、１００℃、１２０℃のそれぞれの環境下に外被覆層をポリアミド樹脂で形成した本発明のケーブルを置いた場合、ケーブル先端での素線の引っ込み（熱収縮による素線と外被覆層とのずれ）は、１．０ｍｍ以内に納まるという好結果が得られた。ここで、ポリアミド樹脂とは、好ましくはナイロン１２又はナイロン１１である。本発明にかかる外被覆層も、クロスヘッドダイにより熱溶融した樹脂を素線に被覆して形成される。
【００３１】
本発明のプラスチック光ファイバ素線においては、特定の樹脂組成物からなる光遮蔽層を鞘層の外側に設けることにより、十分な光遮蔽能と同時に高い耐熱性を得られ、裸線の如く使用することができる。また、本発明のプラスチック光ファイバ素線を用いた本発明のプラスチック光ファイバケーブルは、該素線自体が十分な光遮蔽能を有するため、外被覆層を所望の色に着色することが可能となり、高い識別性を得ることができ、特に、ポリアミド樹脂により外被覆層を形成した場合には、高温・低温いずれの環境下の使用にも耐え、機械的強度や耐薬品性も優れたケーブルが得られる。
【実施例】
【００３２】
［実施例１］
芯樹脂としてＰＭＭＡ、鞘樹脂としてフルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体を使用した、芯径９４０μｍ、鞘径９６０μｍのファイバ（商品名：ルミナスＴＢ−９６０，旭化成工業社製）を用い、光遮蔽層を形成する被覆樹脂組成物としては、ビニリデンフロライド９０重量％とヘキサフロロプロペン１０重量％からなる共重合体にカーボンブラックを５重量％混練した樹脂組成物を用いた。該被覆樹脂組成物のメルトフローインデックスは、２３０℃、荷重３．８Ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍの条件で測定して、３０ｇ／１０分であった。
【００３３】
上記ファイバをクロスヘッドダイに導入し、２３０℃で上記被覆樹脂組成物を厚さ２０μｍに被覆し、外径が１．００ｍｍの素線を形成した。次いで、外被覆層として、鮮やかな橙色に着色したナイロン１２をクロスヘッドダイにより、被覆温度２２０℃で上記素線に被覆し、最終外径が２．２ｍｍのケーブルを形成した。
【００３４】
上記素線及びケーブルについて外光の影響の有無を調べた。それぞれ５０ｍの長さの素線とケーブルを準備し、両端を黒色コネクターに固定し、トスリンクテスターに６５７ｎｍのＬＥＤ光を通しながら光パワーを測定した。
【００３５】
先ず素線の場合、暗い室内での光パワーは−２８．１０ｄＢｍであり、次に同じ素線を晴天の直射日光に晒したが、光パワーは−２８．１０ｄＢｍであり、外光の影響を受けていないことがわかった。また、ケーブルについても素線とほぼ同じ値が得られた。
【００３６】
次に、上記ケーブルの高温下での信頼性を調べた。８５℃、１０５℃の高温下に２０００時間放置し、伝送損失の変化を測定したが、伝送損失の増加は全くなかった。また、ケーブルの先端での外被覆層／光遮蔽層／ファイバの突出又は引っ込み状態を調べたところ、光遮蔽層とファイバの先端はいずれの温度に放置したケーブルでも揃っており、外被覆層と素線については、８５℃に放置したケーブルでは揃っているものの、１０５℃に放置したケーブルにおいては素線が０．３ｍｍ内部に引っ込んでいた。この程度の引っ込みは実際の使用に際しては問題がなく、本実施例のケーブルは十分な耐熱性を有していることがわかった。
【００３７】
さらに、芯樹脂であるＰＭＭＡのＴｇよりも高い１２０℃にケーブルを２４時間放置した場合でも、上記素線の引っ込みは０．５ｍｍに留まり、ケーブルの全長も９９．４％に保持され、高い耐熱性が証明された。
【００３８】
［実施例２］
芯樹脂としてＰＭＭＡ系樹脂、鞘樹脂として実施例１と同じフルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体を用い、被覆樹脂組成物としてビニリデンフロライド７１．９重量％とテトラフロロエチレン２８．１重量％との共重合体にカーボンブラックを２重量％混練したものを用いた。これらの樹脂のメルトフローインデックスは実施例１と同じ条件で、１．５ｇ／１０分、４０ｇ／１０分、３５ｇ／１０分であった。
【００３９】
上記樹脂を３層同時に複合紡糸するダイで２５０℃で紡糸し、２．０倍に延伸、熱処理して、芯径９５０μｍ、鞘径９７０μｍ、最外径１．０ｍｍ（即ち光遮蔽層の厚みは１５μｍ）の素線を製造した。
【００４０】
上記素線に明るい橙色に着色したナイロン１２を被覆した。被覆は上記素線をクロスヘッドに導入し、２２０℃で行なった。得られたケーブルの外径は２．２ｍｍであった。
【００４１】
上記素線及びケーブルの光パワーを実施例１と同様に測定した。その結果、暗い室内での素線の光パワーは−２８．１０ｄＢｍ、直射日光に晒した場合−２８．０５ｄＢｍで実質的に問題にならない程度であった。またケーブルについては、暗い室内で−２８．１０ｄＢｍ、直射日光の下で−２８．０９ｄＢｍでやはり問題にならない程度であった。
【００４２】
また、実施例１と同様にケーブルの耐熱性を調べた。その結果、８５℃、１０５℃のいずれの温度でも伝送損失の増加はなく、また、ケーブル先端での突出及び引っ込みは、素線が８５℃において０．１ｍｍ程度、１０５℃において０．５ｍｍ程度それぞれ外被覆層よりも内部に引っ込んだ程度で十分な耐熱性が示された。さらに、１２０℃においても、該素線の引っ込みは０．６ｍｍに留まり、ケーブルの全長も９９．３％に保たれた。
【００４３】
［比較例１］
実施例１において、光遮蔽層にカーボンブラックを添加しない以外は全く同様にしてケーブルを製造し、その光パワーを測定した。その結果、暗い室内での該ケーブルの光パワーは−２８．１０ｄＢｍであったのに対し、直射日光に晒した場合には−２４．０ｄＢｍに増加し、外被覆層があるにも関わらず外光が大きく影響していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のプラスチック光ファイバ素線及びケーブルは、自動車や航空機、船舶などの移動体や、ファクトリーオートメーション、オフィス機器、マルチメディアなどの短距離光通信に用いられる
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  芯
２  鞘層
３  光遮蔽層
４  プラスチック光ファイバ素線
５  外被覆層
６  プラスチック光ファイバケーブル
【図１】
2007065686.tif 000003