(57)【要約】【課題】直径の細いプラスチック光ファイバの外側に、溶融温度が高温であるポリアミド樹脂を被覆した、光導波路用途などに使用される細径プラスチック光ファイバコードおよびその製造方法を提供する。【解決手段】コアとクラッドからなるプラスチック光ファイバの外層に被覆層が設けられてなるプラスチック光ファイバコードであって、該プラスチック光ファイバの直径は５００μｍ以下であり、かつ、前記被覆層を少なくとも２層以上の同一ポリマ成分からなるポリアミド樹脂で形成したことを特徴とするプラスチック光ファイバコード。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドからなるプラスチック光ファイバの外層に被覆層が設けられてなるプラスチック光ファイバコードであって、該プラスチック光ファイバの直径は５００μｍ以下であり、かつ、前記被覆層を少なくとも２層以上の同一のポリマ成分からなるポリアミド樹脂で形成したことを特徴とするプラスチック光ファイバコード。
【請求項２】
２層以上の被覆層のうち、プラスチック光ファイバに接する被覆層の厚みが、該プラスチック光ファイバの直径の０．２５倍以下となるように被覆したことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバコード。
【請求項３】
ポリアミド樹脂が、ナイロン１２を主成分とすることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光ファイバコード。
【請求項４】
プラスチック光ファイバを、中空構造を有するダイ・ニップルを通過させて、プラスチック光ファイバの外周に該プラスチック光ファイバに接する被覆層を形成した後、被覆されたプラスチック光ファイバコードを被覆後０．４秒以内で水温１０℃以下の冷却水に接触させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のプラスチック光ファイバコードの製造方法。
【請求項５】
プラスチック光ファイバを、中空構造を有するダイ・ニップルを通過させて、被覆層を形成した後、被覆されたプラスチック光ファイバコードを０．４秒以内で水温１０℃以下の冷却水にて冷却した後、再度中空構造を有するダイ・ニップルを通過させて、プラスチック光ファイバの外周にさらに被覆層を形成した後、被覆されたプラスチック光ファイバコードを被覆後０．４秒以内で水温１０℃以下の冷却水に接触させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のプラスチック光ファイバコードの製造方法。
【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コードおよびその製造方法に関し、より詳しくは、光導波路用途などに使用される細径プラスチック光ファイバコードおよびそ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は、加工性、取扱い性、製造コストなどの面でガラス系光ファイバに比べて優れており、短距離の光信号伝送、照明用ライトガイドなどに広く利用されている。またプラスチック光ファイバを保護する目的で、プラスチック光ファイバの外周に被覆層を被覆したプラスチック光ファイバコードが知られており、光電センサや光信号伝送、最近では自動車内情報通信用途などの分野で利用されている。プラスチック光ファイバコードに使用されるプラスチック光ファイバ芯線は、受光量や取扱い性の観点から、例えば特許文献１〜３に示されるように、直径が１，０００μｍ程度のものが一般的に用いられている。また、直径が５００μｍ以下のプラスチック光ファイバを使用した細径プラスチック光ファイバコードとしては、特許文献４のような細径プラスチック光ファイバコードなどが提案されている。
【０００３】
一方、カメラ、プリンタ、パソコン、携帯電話、液晶ディスプレイなど各種電気機器において、信号伝送媒体としてフレキシブルプリント回路が使用されている。しかし、近年、伝送するデータ量の増大に伴い、フレキシブルプリント回路に変わる通信媒体として、特許文献５のような光導波路などが提案されている。さらには、特許文献６に記載のあるような、各プリント配線基板間を１本の光ファイバで接続する技術なども提案されている。フィルム状の光導波路は、波長１，３１０ｎｍでの伝送損失が２０ｄＢ／ｍ程度であるのに対し、プラスチック光ファイバは、波長６５０ｎｍでの伝送損失が０．３ｄＢ／ｍ程度と、光導波路に比べて非常に小さい。このため、低出力の光源での光伝送システムが想定される光導波路用途において、プラスチック光ファイバを光導波路に利用することに注目が集まっている。これら技術の応用で今後市場の拡大が見込まれるものに、携帯電話やノートパソコンへの展開があげられる。しかしプラスチック光ファイバコードを使用するためには、例えば折り畳み式携帯電話のプリント配線基板と液晶ディスプレイを接続することを考えた場合、僅かな隙間に配線しなければならず、また、フレキシブルに曲げられなければならないといった特性が必要になる。そこで、できるだけ直径の細いプラスチック光ファイバコードの開発が重要となってきた。
【０００４】
また一方、光源などの光学部材とプラスチック光ファイバコードを接続するためには、プラスチック光ファイバコードの両端にコネクタを取り付ける必要がある。コネクタには、金属製や樹脂製、セラミックス製などがあり、接着や融着、カシメ等によりプラスチック光ファイバコードに取り付けることができる。近年では、プラスチック光ファイバコードの両端にコネクタを接続する方法として、小型、軽量、簡素化を実現できるとして、ナイロン樹脂コネクタと、ナイロン樹脂で被覆されたプラスチック光ファイバコードをレーザー融着する方法が採用されている。特許文献１〜３に記載のプラスチック光ファイバコードもこの接続方法を視野に入れ開発されたものである。先に述べた携帯電話への応用も、コネクタ接続はこのレーザー融着法が最良であると考えらている。しかし、上述した特許文献４にある細径プラスチック光ファイバコードにおいては、被覆材がポリオレフィン樹脂であり、ナイロンコネクタとのレーザー融着には不向きであった。
【特許文献１】特開平１１−２４２１４２号公報
【特許文献２】特開２００２−０９８８６５号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９２８１号公報
【特許文献４】特開２００５−３２６５０１号公報
【特許文献５】特開２００３−２２７９５１号公報
【特許文献６】特開平０９−２７０７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のことから、細径プラスチック光ファイバの外周に、ナイロン樹脂コネクタとレーザー融着が可能なポリアミド樹脂を被覆した細径プラスチック光ファイバコードの開発が必要となった。
【０００６】
しかし従来の技術では、細径プラスチック光ファイバに、溶融温度の高いポリアミド樹脂を被覆しようとすると、ポリアミド樹脂の溶融熱の影響で、被覆時プラスチック光ファイバ芯線が断線してしまい、被覆することができないといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した問題を解消し、プラスチック光ファイバの外周に、レーザー融着が可能な樹脂を被覆した、光導波路用途などに使用される細径プラスチック光ファイバコードおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は主として次の構成を有する。
すなわち、本発明は、コアとクラッドからなるプラスチック光ファイバの外層に被覆層が設けられてなるプラスチック光ファイバコードであって、該プラスチック光ファイバの直径は５００μｍ以下であり、かつ、前記被覆層を少なくとも２層以上の同一のポリマ成分からなるポリアミド樹脂で形成したことを特徴とするプラスチック光ファイバコードである。
【０００９】
また本発明は、２層以上の被覆層のうち、プラスチック光ファイバに接する被覆層の厚みが、光ファイバ直径の０．２５倍以下となるように被覆したことを特徴とするプラスチック光ファイバコードである。
【００１０】
また本発明は、プラスチック光ファイバを、中空構造を有するダイ・ニップルを通過させて、被覆層を形成した後、被覆されたプラスチック光ファイバコードを０．４秒以内で水温１０℃以下の冷却水にて冷却した後、再度中空構造を有するダイ・ニップルを通過させて、プラスチック光ファイバの外周にさらに被覆層を形成した後、被覆されたプラスチック光ファイバコードを被覆後０．４秒以内で水温１０℃以下の冷却水に接触させることを特徴とするプラスチック光ファイバコードの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラスチック光ファイバおよびその製造方法によれば、直径の細いプラスチック光ファイバの外側に、溶融温度が高温であるポリアミド樹脂を被覆した、光導波路用途などに使用される細径プラスチック光ファイバコードを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、本発明のプラスチック光ファイバコードの一態様の模式的断面図を示す。図中、１はプラスチック光ファイバであり、２はプラスチック光ファイバに接する被覆層Ａであり、３はこの被覆層の外周部に被覆された被覆層Ｂである。
【００１３】
本発明で有効なプラスチック光ファイバのコア材料は、メチルメタクリレートを主成分とする（共）重合体であり、ポリメチルメタクリレート（以下ＰＭＭＡという）あるいはメチルメタクリレートを７０重量％以上含む共重合体であって、共重合成分として例えば（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、（置換）スチレン、（Ｎ−置換）マレイミドなどを含むメチルメタクリレート系共重合体、または、それらを高分子反応したグルタル酸無水物、グルタルイミドなどで変性した重合体などが挙げられる。なお、（メタ）アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレートなどが、置換スチレンとしては、メチルスチレン、α−メチルスチレンなどが、Ｎ−置換マレイミドとしては、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ｏ−メチルフェニルマレイミドなどが挙げられる。これら共重合成分は、複数で用いてもよく、これら以外の成分を少量使用してもよい。また、耐酸化防止剤などの安定剤が透光性に悪影響しない量だけ含まれていても構わない。これらの重合体の中で、実質的にＰＭＭＡであることが、生産性、透光性、耐環境性などの点から最も好ましい。
【００１４】
本発明で有効なプラスチック光ファイバのクラッドをなす共重合体は、弗化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、弗化ビニリデン／ヘキサフルオロアセトン共重合体、弗化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、弗化ビニリデンホモポリマーなどの弗化ビニリデン系（共）重合体などが挙げられる。このクラッドの厚みは２〜２０μｍであることが好ましい。特性上問題にならない程度に薄くするのが好ましく、３〜１０μｍであることが更に好ましい。
【００１５】
本発明は、上記のようなプラスチック光ファイバのうち、直径が５００μｍ以下のプラスチック光ファイバにポリアミド樹脂を被覆する。プラスチック光ファイバの直径が５００μｍを越えると、被覆後の外径が太くなりすぎるため好ましくない。直径は通常１０μｍ以上である。
【００１６】
上記プラスチック光ファイバの外周部に、プラスチック光ファイバに接するようにポリアミド樹脂を被覆する。この時、ポリアミド樹脂の被覆層の厚みはプラスチック光ファイバ直径の０．２５倍以下となるようにすることが好ましい。ポリアミド樹脂の被覆時の温度は２００℃近くであり、これに対しプラスチック光ファイバの耐熱温度は７０℃から、高くても１１５℃程度であるため、被覆層の厚みがこれより厚くなりすぎると、透光損失の極端な悪化を招いたり、被覆時にプラスチック光ファイバが断線するといった問題が発生する場合がある。
【００１７】
本発明で使用するポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２などや、ナイロン１２に可塑剤を含有したもの、ナイロン１２とナイロン６などその他のナイロンとの共重合体、ポリエーテル、ポリエステルなどとのブロック共重合であるナイロン系エラストマーなどが挙げられる。中でも、耐曲げ特性、耐屈曲性、耐環境性およびコネクタとのレーザー融着性などの観点から、ナイロン１２が特に好ましい。
【００１８】
被覆層は少なくとも２層以上とする必要があり、光ファイバに接する被覆層Ａとさらにこの外周部に被覆する被覆層Ｂとは、と同一のポリマ成分からなるポリアミド樹脂で被覆する必要がある。被覆は、プラスチック光ファイバコードの外径が、所望の外径となるように被覆する。もし、一度で所望の外径にならないようであれば、続けてさらに外層に同様に被覆を施しても良い。被覆層を複数回被覆することにより、レーザー融着するに最適な被覆の厚みを作り出すことが可能となる。
【００１９】
５００μｍ以下の直径を有するプラスチック光ファイバにポリアミド樹脂を被覆することは、前述のように、ポリアミド樹脂の溶融熱の影響で、被覆時プラスチック光ファイバ芯線が断線してしまい、被覆することができなかったが、本発明方法すなわちプラスチック光ファイバにまずポリアミドの薄い層を形成し、その外側にさらにポリアミドの層を形成する２段層によってはじめて可能となった。被覆を構成する各層はポリマ成分が同一のポリアミドから構成されることによって、内側の被覆層と外側の被覆層がしっかりと密着し、被覆がずれたり破れたりすることなく安定してプラスチック光ファイバコードが製造できるのである。
【００２０】
図２は、本発明の製造方法である被覆工程の一実施態様を示した側断面模式図である。本態様のプラスチック光ファイバコードの被覆層２を被覆する被覆工程は、クロスヘッドを使用した溶融押出成形による。ここで、クロスヘッドのダイ５とニップル４は中空構造となっている。ダイとニップルが充実（加圧）構造であると、被覆時にプラスチック光ファイバが断線してしまうため好ましくない。
【００２１】
本発明の製造方法では、被覆されたプラスチック光ファイバコードを冷却水槽６の冷却水にて冷却する冷却工程を含む。このときの冷却水の水温は１０℃以下が好ましく、かつ被覆後０．４秒以内で冷却水にて冷却を開始するようにすることが好ましい。冷却水の水温が１０℃より高いと、冷却効果が悪く、結果としてプラスチック光ファイバコードの透光損失の悪化を招いたり、被覆時にプラスチック光ファイバが断線してしまうため好ましくない。また、被覆後冷却までの時間が０．４秒を超えると、透光損失の悪化や被覆時の断線を起こすため好ましくない。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００２３】
［実施例１］
コア材がＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）であり、クラッド材がヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレンの共重合体（屈折率１．３７８）からなる直径２５０μｍの
プラスチック光ファイバ芯線を溶融複合紡糸にて製造した。次にこの光ファイバ芯線に、ナイロン１２（ダイセルデグサ製Ｌ１６４０）と黒カラーマスター（大日精化製ＰＡＭ（Ｆ）１３８（Ｄ））を１０：１で混合した被覆樹脂を、クロスヘッドを使用した溶融押出成形機を用いて、厚さが５０μｍ（ファイバ直径の０．２倍）となるよう溶融樹脂を吐出し、被覆層Ａを形成した。このとき、被覆時のダイ・ニップルは中空構造とし、被覆時の被覆樹脂温度は１９５℃であった。またプラスチック光ファイバ芯線の被覆線速度は６０ｍ／分であり、被覆層Ａを冷却するための冷却水温は１０℃、クロスヘッド端面から冷却水までの距離を１０ｃｍとした。この時の被覆後冷却までの時間は、計算上０．１秒であった。
【００２４】
次に、被覆層Ａの外周に、プラスチック光ファイバコードの外径が５００μｍとなるようにナイロン１２樹脂を吐出し被覆した。被覆線速度、冷却水温度、冷却水までの距離は、被覆層Ａと同様とした。上記製造方法により、プラスチック光ファイバ直径２５０μｍ、被覆外径５００μｍのナイロン１２被覆プラスチック光ファイバコードを得ることができた。得られたプラスチック光ファイバコードの伝送損失を、ハロゲン平行光（波長６５０ｎｍ）を使用して、３０ｍ／２ｍのカットバック法にて測定したところ、０．２５ｄＢ／ｍと良好な結果が得られた。
【００２５】
［比較例１］
実施例１と同様のプラスチック光ファイバ直径２５０μｍ、被覆外径５００μｍのナイロン１２被覆プラスチック光ファイバコードを得るために、実施例１と同様のプラスチック光ファイバ芯線を使用し、従来の製造方法である１回のみの被覆で被覆外径５００μｍとなるよう被覆を試みた。樹脂の吐出量以外は実施例１と同様の条件で被覆を試みたが、プラスチック光ファイバ芯線が断線し、被覆することができなかった。
【００２６】
［比較例２］
実施例１と同様のプラスチック光ファイバ直径２５０μｍ、被覆外径５００μｍのナイロン１２被覆プラスチック光ファイバコードを得るために、実施例１と同様のプラスチック光ファイバ芯線を使用し、ダイ・ニップルを充実構造とした以外は実施例１と同様の条件で被覆を試みた。被覆層Ａを被覆しようと樹脂を吐出したところ、プラスチック光ファイバ芯線が断線し、被覆することができなかった。
【００２７】
［比較例３］
実施例１と同様のプラスチック光ファイバ直径２５０μｍ、被覆外径５００μｍのナイロン１２被覆プラスチック光ファイバコードを得るために、実施例１と同様のプラスチック光ファイバ芯線を使用し、被覆線速度を１０ｍ／分とした以外は実施例１と同様の条件で被覆を試みた。この時の被覆後冷却までの時間は、計算上０．６秒であった。被覆層Ａを被覆しようと樹脂を吐出したところ、プラスチック光ファイバ芯線が断線し、被覆することができなかった。
【００２８】
［比較例４］
実施例１と同様のプラスチック光ファイバ直径２５０μｍ、被覆外径５００μｍのナイロン１２被覆プラスチック光ファイバコードを得るために、実施例１と同様のプラスチック光ファイバ芯線を使用し、冷却水温度を５０℃とした以外は実施例１と同様の条件で被覆を試みた。光ファイバと接する被覆層Ａとして、ナイロン１２を厚さが５０μｍ（ファイバ直径の２０％）となるように被覆した。得られたプラスチック光ファイバコードの外周に、プラスチック光ファイバコードの外径が５００μｍとなるように、ナイロン１２にて被覆層Ｂを被覆した。被覆線速度、冷却水温度、冷却水までの距離は、被覆層Ａと同様の条件とした。得られたプラスチック光ファイバコードの伝送損失を、ハロゲン平行光（波長６５０ｎｍ）を使用して、３０ｍ／２ｍのカットバック法にて測定したところ、１．２２ｄＢ／ｍと悪かった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明におけるプラスチック光ファイバコードの一態様を示す模式的断面図である。
【図２】本発明におけるプラスチック光ファイバコードの製造方法である被覆工程の一態様を示す側断面模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  プラスチック光ファイバ
２  被覆層Ａ
３  被覆層Ｂ
４  ダイ
５  ニップル
６  冷却水槽
【図１】
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【図２】
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