(57)【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からなるプラスチック光ファイバ裸線の外側に、黒色ポリアミド樹脂からなる内被覆層と着色ポリアミド樹脂からなる外被覆層とを形成してなり、上記内被覆層の厚さをＡ［μｍ］、外被覆層の厚さをＢ［μｍ］とした時、これらの関係が下記式を満たすことを特徴とするプラスチック光ファイバケーブル。
０．５３＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．８４
【請求項２】
上記内被覆層と外被覆層の厚さの関係が下記式を満たす請求項１記載のプラスチック光ファイバケーブル。
０．６１＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．７８
【請求項３】
上記プラスチック光ファイバ裸線の直径が、９５０〜１１００μｍである請求項１または２記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項４】
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、該鞘層の外側に設けた保護層とからなるプラスチック光ファイバ素線の外側に、黒色ポリアミド樹脂からなる内被覆層と着色ポリアミド樹脂からなる外被覆層とを形成してなり、上記内被覆層の厚さをＡ［μｍ］、外被覆層の厚さをＢ［μｍ］とした時、これらの関係が下記式を満たすことを特徴とするプラスチック光ファイバケーブル。
０．５３＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．８４
【請求項５】
上記内被覆層と外被覆層の厚さの関係が下記式を満たす請求項４記載のプラスチック光ファイバケーブル。
０．６１＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．７８
【請求項６】
上記プラスチック光ファイバ素線の直径が、９５０〜１１００μｍである請求項４または５記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【請求項７】
上記保護層が、ビニリデンフロライド系樹脂からなる請求項４〜６いずれかに記載のプラスチック光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバケーブルは可撓性に富み、且つ、大口径で端面処理や接続が容易であることから、短距離の信号伝送への用途が急速に広がっている。こうした用途の拡大と共に、プラスチック光ファイバケーブルを黒以外に着色した提案がなされ、例えば特開平３−１００６０８号公報にはポリエチレン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂からなる光不透過層と着色層を設けた着色ケーブルが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した着色ケーブルは、押出温度が１７０℃以下のポリエチレン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂で被覆しているため、耐熱性や耐薬品性が劣る。そのため、自動車などの高温やオイルに晒される環境には不向きである。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題を解決し、高温環境や薬品類との接触に耐える信頼性の高い着色ケーブルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一は、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からなるプラスチック光ファイバ裸線の外側に、黒色ポリアミド樹脂からなる内被覆層と着色ポリアミド樹脂からなる外被覆層とを形成してなり、上記内被覆層の厚さをＡ［μｍ］、外被覆層の厚さをＢ［μｍ］とした時、これらの関係が下記式を満たす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る。
【０００６】
０．５３＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．８４
【０００７】
また本発明の第二は、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、該鞘層の外側に設けた保護層とからなるプラスチック光ファイバ素線の外側に、黒色ポリアミド樹脂からなる内被覆層と着色ポリアミド樹脂からなる外被覆層とを形成してなり、上記内被覆層の厚さをＡ［μｍ］、外被覆層の厚さをＢ［μｍ］とした時、これらの関係が下記式を満たす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る。
【０００８】
０．５３＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．８４
【０００９】
即ち、本発明は、上記したプラスチック光ファイバ裸線或いは素線の外側に、特定の厚さの関係を有する、ポリアミド樹脂からなる２層構造の被覆層を形成することに特徴を有する。これにより、本発明のプラスチック光ファイバケーブルは、伝送損失が低く、高い耐熱性と耐油性を有し、しかも上記２層構造の被覆層において、内被覆層が光遮蔽能を有するため、外被覆層を所望の色に着色して高い識別性を得ることができ、さらに、接続の際の端部の被覆剥しが容易である。
【００１０】
本発明において上記厚さの関係は、好ましくは、
０．６１＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．７８
である。
【００１１】
本発明において、上記素線を構成する保護層としては、ビニリデンフロライド系樹脂が好ましく用いられる。また、上記裸線及び素線としては、好ましくは直径が９５０〜１１００μｍのものを用いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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模式図を示す。図中（ａ）は本発明第１の、（ｂ）は本発明第２のケーブルであり、１は芯、２は鞘層、３は保護層、４は裸線、５は素線、６は内被覆層、７は外被覆層、８は被覆層である。
【００１３】
即ち、本発明に用いる裸線４は芯１と鞘層２からなり、素線５は芯１と鞘層２と保護層３からなる。また、該裸線４又は素線５の外側に設ける被覆層８は内被覆層６と外被覆層７の２層構造となっている。
【００１４】
本発明において、芯１はポリメチルメタクリレート（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、これらの素材の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】
本発明において保護層３を構成する樹脂素材は特に限定されないが、好ましくはビニリデンフロライド系樹脂を用いる。ビニリデンフロライド系樹脂で保護層３を形成すると、プラスチック光ファイバ裸線４の耐熱性を向上し、被覆層８を形成する際の高温のポリアミド樹脂被覆による熱的な損傷を防止し、機械的強度や耐薬品性を向上を図ることができる。
【００１８】
ここで、上記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裸線４の鞘層２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保護層を固定すれば剥れることはない。
【００１９】
本発明において用いられるプラスチック光ファイバ裸線４及び素線５の直径としては、１０００μｍ程度を対象としており、好ましくは、９５０〜１１００μｍである。各構成部材の好ましい直径及び厚さは、芯１の直径が９００〜１０５０μｍ、鞘層２の厚さが３〜３０μｍ、保護層３の厚さが３〜３０μｍである。また、本発明の被覆層８の好ましい厚さは５００〜６７５μｍであり、プラスチック光ファイバケーブルの直径は２１００〜２３００μｍが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記裸線４又は素線５にポリアミド樹脂を２段階に被覆することに特徴がある。本発明において用いるポリアミド樹脂としては、ナイロン１１、ナイロン１２が、成形温度を比較的低くできること、また、吸湿性が低いことや機械特性、耐薬品性に優れていることなどから好ましい。しかしながら、ナイロン１２でもその融点は１７７℃と高いため、これらの樹脂をプラスチック光ファイバ裸線や素線に被覆する場合には、高温での被覆工程が原因となって導光性を損なうことのないように配慮する必要がある。導光性を損なうことなく被覆する方法として、比較的低い分子量を有するポリアミド樹脂を使用する方法や、ポリアミド樹脂の被覆層の厚さを薄くし、高温の樹脂を被覆した後の熱負荷をできるだけ小さくする方法がある。
【００２１】
本発明において、被覆層８における内被覆層６と外被覆層７の厚さは、それぞれの厚さをＡ［μｍ］、Ｂ［μｍ］とすると、
０．５３＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．８４    …（１）
の関係を満たすように設定する。
【００２２】
上記Ａ／（Ａ＋Ｂ）が０．５３以下の場合、即ち内被覆層６が薄い場合には、ケーブル端末処理において被覆の剥ぎ取りをワイヤーストリッパーで行なう際に、外被覆層７のみが剥れ、内被覆層６が残留してしまう場合がある。ポリアミド樹脂を２段階で被覆した場合には、同じ種類の樹脂であっても溶け合っていないためである。ここで内被覆層６まで一気に剥すには、ワイヤーストリッパーの刃の内径をできるだけ小さくすれば良いが、その結果、裸線等内側の部材を傷つける恐れが生じるため、好ましくない。
【００２３】
また、上記Ａ／（Ａ＋Ｂ）が０．８４以上の場合、即ち内被覆層６が厚い場合には、該内被覆層を被覆した際の熱により、裸線４の芯１と鞘層２の界面が損傷し、伝送損失が大きくなるという問題と、外被覆層が薄すぎて剥離するという問題がある。
【００２４】
本発明においては、内被覆層６と外被覆層７の関係を上記式（１）の範囲に設定することにより、伝送損失やケーブルの端処理において問題を生じることがない。また、２段階でポリアミド樹脂を被覆するため、それぞれでの熱負荷が小さいため、分子量が大きくて耐薬品性や機械特性に優れたポリアミド樹脂を用いることができる。
【００２５】
上記式（１）のより好ましい範囲としては、
０．６１＜Ａ／（Ａ＋Ｂ）＜０．７８  …（２）
である。
【００２６】
本発明にかかる被覆層８の被覆方法は、一般に行なわれている電線被覆と同様に、クロスヘッドダイで溶融ポリアミド樹脂を裸線４又は素線５に被覆するものであるが、先ず、内被覆層６を被覆した後、外被覆層７の被覆を逐次行なって被覆層８を形成する。
【００２７】
本発明においては、内被覆層６を黒色ポリアミド樹脂で形成し、光遮蔽能を付与する。ポリアミド樹脂を黒色に着色する着色剤としては、カーボンブラックなどの黒色顔料を用いることができる。また、外被覆層７は、光遮蔽能が内被覆層６に付与されているため、自由に着色することが可能であり、識別やファッション性から要求される所望の色の着色顔料を含むポリアミド樹脂によって形成する。また、内被覆層６で被覆された上に外被覆層７を被覆するため、外被覆層７にはより分子量の大きなポリアミド樹脂を用いて、より耐薬品性や機械特性を向上せしめることができる。
【００２８】
［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９８０μｍ、鞘径１０００μｍのプラスチック光ファイバ裸線（商品名：ルミナスＴＢ−１０００，旭化成工業社製）に、内被覆層樹脂として０．５％のｍ−クレゾール溶液を２５℃でオストワルド粘度計で測定した相対粘度が１．６のナイロン１２にカーボンブラックを０．５重量％混練した組成物を、クロスヘッドダイで樹脂温度２１０℃で厚さ３７５μｍになるように被覆し、外径１７５０μｍの中間ケーブルを得た。
【００２９】
さらに、上記中間ケーブルをクロスヘッドダイに導入し、上記ナイロン１２にオレンジ色の顔料を加えた組成物を樹脂温度２１０℃で厚さ２２５μｍになるように被覆し、外径が２２００μｍの鮮やかなオレンジ色のプラスチック光ファイバケーブルを得た。
【００３０】
上記ケーブルについて、５０ｍと２ｍのカットバック法による伝送損失を測定したところ、６５０ｎｍの単色光で、入射ＮＡ０．１５で測定した値は１３５ｄＢ／ｋｍと優れた値を示した。このケーブルの端から１０ｍｍについて、ワイヤーストリッパー（商品名：ＶＥＳＳＥＬ３０００Ｂ，ベッセル社製）の１．６ｍｍφの刃を用いて被覆層を剥いだところ、ナイロン１２の黒色被覆層まできれいに除去できた。内側の裸線に傷はなかった。このケーブル５０ｍの両端に黒色コネクターを接続し、トスリンクテスタを用いて直射日光の下に晒しながら、該ケーブルが被覆層の外から受け取った光量を測定した。この間ＬＥＤは点灯させないでパワーを測定した。その結果、−４０ｄＢｍ以下の光が漏れ込んだに過ぎなかった。
【００３１】
次に、本実施例のケーブルを２３℃にて軽油及びガソリンに５００時間浸漬したが、その前後で伝送損失に変化はなく、ケーブルの腐食も認められなかった。
【００３２】
また、本実施例のケーブルを９０℃で１０００時間の耐熱テストに供したが、伝送損失は１３５ｄＢ／ｋｍのまま変化しなかった。
【００３３】
［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、保護層樹脂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％との共重合体を用いた。これらの樹脂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、１．５ｇ／１０分、４０ｇ／１０分、３７ｇ／１０分であった。これらの樹脂を３層を同時に複合紡糸するダイで２５０℃で紡糸した。得られたファイバを２．０倍に延伸し、熱処理して、素線直径１０００μｍ、鞘外径９７０μｍ、芯径９５０μｍの素線を得た。
【００３４】
次いで、上記素線に、内被覆層樹脂として０．５％のｍ−クレゾール溶液を２５℃でオストワルド粘度計で測定した相対粘度が１．９のナイロン１２にカーボンブラックを０．５重量％混練した組成物を、クロスヘッドダイで樹脂温度２２０℃で厚さ４００μｍになるように被覆し、外径１８００μｍの中間ケーブルを得た。
【００３５】
さらに、上記中間ケーブルをクロスヘッドダイに導入し、上記ナイロン１２にオレンジ色の顔料を加えた組成物を樹脂温度２３０℃で厚さ２００μｍになるように被覆し、外径が２２００μｍの鮮やかなオレンジ色のプラスチック光ファイバケーブルを得た。
【００３６】
上記ケーブルについて、５０ｍと２ｍのカットバック法による伝送損失を測定したところ、６５０ｎｍの単色光で、入射ＮＡ０．１５で測定した値は１３４ｄＢ／ｋｍと優れた値を示した。このケーブルの端から１０ｍｍについて、実施例１と同様にして被覆層を剥いだところ、ナイロン１２の黒色被覆層まできれいに除去できた。内側の裸線に傷はなかった。このケーブル５０ｍの両端に黒色コネクターを接続し、トスリンクテスタを用いて直射日光の下に晒しながら、該ケーブルが被覆層の外から受け取った光量を測定した。この間ＬＥＤは点灯させないでパワーを測定した。その結果、−４０ｄＢｍ以下の光が漏れ込んだに過ぎなかった。
【００３７】
次に、本実施例のケーブルを２３℃にて軽油及びガソリンに２００時間浸漬したが、その前後で伝送損失に変化はなく、ケーブルの腐食も認められなかった。
【００３８】
また、本実施例のケーブルを１００℃で２０００時間の耐熱テストに供したが、伝送損失は１３８ｄＢ／ｋｍと良好な結果が得られた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のプラスチック光ファイバケーブルは、伝送損失が低く、耐熱製と耐薬品性に優れているため、自動車などの移動体配線に適した信頼性の高いケーブルである。しかも本発明のケーブルは、外側を所望の色に着色して識別性の高いケーブルとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック光ファイバケーブルの断面模式図である。
【符号の説明】
１  芯
２  鞘層
３  保護層
４  プラスチック光ファイバ裸線
５  プラスチック光ファイバ素線
６  内被覆層
７  外被覆層
８  被覆層
【図１】
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