JPH0578002B2 - - Google Patents
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- JPH0578002B2 JPH0578002B2 JP59039657A JP3965784A JPH0578002B2 JP H0578002 B2 JPH0578002 B2 JP H0578002B2 JP 59039657 A JP59039657 A JP 59039657A JP 3965784 A JP3965784 A JP 3965784A JP H0578002 B2 JPH0578002 B2 JP H0578002B2
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02033—Core or cladding made from organic material, e.g. polymeric material
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
技術分野
本発明は、光伝送性繊維に関するものであり、
さらに詳しく述べるならば、耐熱性にすぐれたス
テツプインデツクス型プラスチツク光伝送性繊維
に関するものである。
技術的背景
従来、光伝送性繊維としては、広い波長にわた
つてすぐれた光伝送性を有する無機ガラス系光学
繊維が知られている。しかし、ガラス系繊維は加
工性が悪く、曲げ応力に弱いばかりでなく、高価
であることから合成樹脂を基体とする光伝送性繊
維が開発されている。合成樹脂製の光伝送性繊維
は、屈折率が大きく、かつ光の透過性が良好な重
合体を芯成分とし、この芯成分重合体よりも屈折
率が小さく、かつ、透明な重合体を鞘成分とし
て、芯−鞘二重構造を有する繊維を製造すること
によつて得られる。光透過性の高い芯成分として
有用な重合体は、無定形の材料が好ましく、一般
にポリメタクリル酸メチル、あるいはポリスチレ
ンが使用されている。
このうち、ポリメタクリル酸メチルは透明性の
みならず、力学的性質、耐候性等にも優れ、従つ
て、高性能プラスチツク光学繊維の芯材として工
業的に用いられ、短距離光通信・光センサー等の
分野で用途開発が進められている。しかし、ポリ
メタクリル酸メチルは、一面では熱変形温度が
100℃前後であつて、耐熱性が十分でないため、
その用途展開が制約されている分野もかなりあ
り、従つて耐熱性の向上に対する要求が強い。
メタクリル樹脂の耐熱性を改善させる方法につ
いては、下記の方法が知られている。
(1) メタクリル酸メチルと、α−メチルスチレン
を共重合させる方法。
(2) ポリ−α−メチルスチレンをメタクリル酸メ
チル単量体に溶解した後、メタクリル酸メチル
を重合させる方法(特公昭43−1616、特公昭49
−8718)。
(3) メタクリル酸メチルとN−アリルマレイン酸
イミドを共重合させる方法(特公昭43−9753)。
(4) メタクリル酸メチル/α−メチルスチレン/
マレイミドを共重合させる方法。
および
(5) 多官能単量体を用いた架橋ポリマーの存在下
でメタクリル酸メチルを重合させる方法(特開
昭48−95490、特開昭48−95491)。
しかし、これら従来方法では、得られる重合体
の耐熱性は向上しているが、一面重合速度が極め
て低く、従つて生産性が著しく低下して実用性の
ないものであつたり、得られる重合体の機械的性
質が不十分なものであつたり、光学的性質が不十
分であつたり、成形したときに著しく着色するも
のであつたり、あるいは、成形加工性の低いもの
であつたりして、実用化し得る程度に達していな
い。
発明の目的
本発明の目的は、ポリメタクリル酸エステル樹
脂に匹敵する、すぐれた光学的性質、機械的性
質、耐候性および成形加工性を具備しているだけ
でなく、すぐれた耐熱性と生産性を有する芯成分
重合体と、すぐれた耐熱性と透明性とを有する鞘
成分重合体とからなり、すぐれた光伝送性を有す
る伝送性繊維を提供することにある。
発明の構成
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を
重ねた結果、メタクリル酸無水物からなる環構造
単位を含有する重合体は、従来の共重合樹脂では
達成し得なかつたほどすぐれた耐熱性、成形加工
性、光伝送性および機械的性質を示し、かつ生産
性にもすぐれており、このようなすぐれた特性を
有する芯成分重合体を用いることによつて、各種
性能において釣合いのとれたすぐれた光伝送性繊
維が得られることを見出すに至つた。
すなわち本発明は、
式;
Technical Field The present invention relates to a light transmitting fiber,
More specifically, the present invention relates to a step-index type plastic optical fiber having excellent heat resistance. Technical Background Conventionally, inorganic glass optical fibers having excellent optical transmission properties over a wide range of wavelengths have been known as optical transmission fibers. However, glass fibers have poor processability, are susceptible to bending stress, and are also expensive, so light transmitting fibers based on synthetic resins have been developed. Light transmitting fibers made of synthetic resin have a core made of a polymer with a high refractive index and good light transmission, and a sheath made of a transparent polymer with a smaller refractive index than the core polymer. It is obtained by producing a fiber having a core-sheath dual structure as a component. The polymer useful as a core component with high light transparency is preferably an amorphous material, and polymethyl methacrylate or polystyrene is generally used. Among these, polymethyl methacrylate has excellent not only transparency but also mechanical properties and weather resistance, and is therefore used industrially as a core material for high-performance plastic optical fibers, as well as for short-distance optical communications and optical sensors. Application development is progressing in the following fields. However, polymethyl methacrylate has a low heat distortion temperature.
Because it has insufficient heat resistance at around 100℃,
There are quite a few fields in which its application is restricted, and therefore there is a strong demand for improved heat resistance. The following methods are known for improving the heat resistance of methacrylic resins. (1) A method of copolymerizing methyl methacrylate and α-methylstyrene. (2) Method of dissolving poly-α-methylstyrene in methyl methacrylate monomer and then polymerizing methyl methacrylate (Japanese Patent Publication No. 1616-1616, No. 49
−8718). (3) A method of copolymerizing methyl methacrylate and N-allyl maleic acid imide (Japanese Patent Publication No. 43-9753). (4) Methyl methacrylate/α-methylstyrene/
A method of copolymerizing maleimide. and (5) a method of polymerizing methyl methacrylate in the presence of a crosslinked polymer using a polyfunctional monomer (JP-A-48-95490, JP-A-48-95491). However, in these conventional methods, although the heat resistance of the obtained polymer is improved, the one-sided polymerization rate is extremely low, resulting in a significant decrease in productivity and the resulting polymer is impractical. If the mechanical properties of the material are insufficient, the optical properties are insufficient, the material is markedly colored when molded, or the moldability is low, it may not be suitable for practical use. It has not yet reached the level where it can be realized. Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to provide not only excellent optical properties, mechanical properties, weather resistance, and moldability comparable to polymethacrylic acid ester resins, but also excellent heat resistance and productivity. An object of the present invention is to provide a transmitting fiber having excellent light transmitting properties, which is composed of a core component polymer having the following properties and a sheath component polymer having excellent heat resistance and transparency. Composition of the Invention As a result of extensive studies to achieve the above object, the present inventors have discovered that a polymer containing a ring structural unit composed of methacrylic anhydride has excellent properties that could not be achieved with conventional copolymer resins. It exhibits excellent heat resistance, moldability, light transmission, and mechanical properties, as well as excellent productivity. By using a core component polymer with these excellent properties, it is possible to balance various performances. It has been discovered that a fiber with excellent optical transmission properties can be obtained. That is, the present invention has the following formula;
【化】
で示される環構造単位2重量%以上とメタクリル
酸メチルを主成分し、芳香族ビニル単位を除く単
量体単位98重量%以下とからなる重合体を実質的
に含んでなる芯成分と、前記芯成分を被覆し、前
記芯成分重合体の屈折率より1%以上小さい屈折
率を有する重合体からなる鞘成分とを含んでなる
ことを特徴とする光伝送性繊維である。
本発明の光伝送性繊維において芯成分は実質的
に式()で示されるメタクリル酸無水物環構造
単位2重量%以下とメタクリル酸メチルを主成分
とする単量体単位98重量%以下とからなる重合体
である。上記成分のうちメタクリル酸無水物環構
造単位は光伝送性繊維として耐熱性および光学特
性を保持するに必要な成分であり、その含有量と
しては2重量%以上が必要である。特にすぐれた
耐熱性を得るためには10重量%以上用いるのが好
ましい。メタクリル酸無水物環構造単位が2重量
%未満では得られる重合体の耐熱性向上効果が不
十分となるためである。
一方、メタクリル酸メチルを主成分とし、芳香
族ビニル単位を除く単量体成分は光伝送性繊維と
して基本的な光学特性、耐候性および機械的特性
を保持するために必要な成分である。
メタクリル酸メチルを主成分とし、芳香族ビニ
ル単位を除く単量体成分はメタクリル酸メチルの
ほか、少量の、好ましくは20重量%以下の他種成
分、たとえばアクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロ
ヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル
酸、アクリル酸などから選ばれた少なくとも一種
の成分が含まれてもよい。
また、これらの共重合成分のほか、少量の、好
ましくは20重量%以下の次の様な成分を含んでい
てもよい。
たとえば、トリアリルシアヌレート、トリアリ
ルイソシアネート、エチレングリコールジメタク
リレート、トリエチレングリコールジメタクリレ
ート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
トなどのような多官能反応性単量体から選ばれた
1種以上からなるものであつてもよい。
本発明の光伝送性繊維の芯成分重合体を製造す
るには、メタクリル酸無水物成分を生成する反応
前駆体であるメタクリル酸、メタクリル酸tert−
ブチルからなる重合体およびそれらの反応前駆体
を含むメタクリル酸メチルとの共重合体または前
記の他種成分を含む共重合体を加熱縮合反応させ
ることにより目的とするメタクリル酸無水物重合
体が得られる。本発明のメタクリル酸無水物をつ
くる際の熱処理温度は100℃以上、特に130〜450
℃、好ましくは150〜300℃の温度範囲であり異常
反応物の生成を阻止するためには、窒素、アルゴ
ン等の不活性ガス雰囲気下にオートクレーブ中で
熱処理することが好ましい。また、この加熱反応
時の重合体の熱劣化を阻止するため抗酸化剤など
の熱劣化防止剤を添加することも可能である。
ここでいう抗酸化剤としてはホスフアイト系抗
酸化剤、ヒンダードフエノール系抗酸化剤または
イオウ系抗酸化剤およびアミン系抗酸化剤等を挙
げることができる。
ホスフアイト系抗酸化剤の具体例としては亜リ
ン酸エステル系抗酸化剤、たとえば亜リン酸トリ
クレジル、亜リン酸クレジルフエニル、亜リン酸
トリオブチル、亜リン酸トリブトキシエチル等が
挙げられる。
ヒンダードフエノール系抗酸化剤の具体例とし
てはハイドロキノン、クレゾール、フエノール誘
導体等が挙げられる。
イオウ系抗酸化剤としてはアルキルメルカプタ
ン、ジアルキルスルフイド誘導体などが挙げられ
る。
アミン系抗酸化剤としてはナフチルアミン、フ
エニレンジアミン、ハイドロキノリン誘導体が挙
げられる。
前記のメタクリル酸無水物成分を得るための原
料であるメタクリル酸またはメタクリル酸tert−
ブチルを成分とする重合体又は共重合体を調整す
るには、通常のラジカル重合法、イオン重合法な
どが挙げられるが、生産性からの意味でラジカル
重合法が好ましい。
上記重合体を得るために用いられる重合触媒
は、一般のラジカル重合に用いられているもの例
えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−ア
ゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)な
どのアゾビス系触媒、ラウロイルパーオキサイ
ド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3,5,
5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイドな
どのジアシルパーオキサイド系触媒、および、パ
ーカーボネート系触媒などから選ぶことができ
る。
本発明の光伝送性繊維において、芯成分は、鞘
成分によつて被覆されている。この鞘成分は、芯
成分共重合体の屈折率よりも少なくとも1%小さ
い屈折率を有する重合体によつて形成される。こ
の重合体は、80℃以上のガラス転移点を有し、実
質的に透明なものであることが好ましい。
鞘成分重合体としては、例えば特公昭43−8978
号、特公昭56−8321号、特公昭56−8322号、特公
昭56−8323号および特開昭53−60243号等に記載
されているようなメタクリル酸のフツ素化アルコ
ールエステルの重合体、および、特公昭53−
42260号に記載されているような弗化ビニリデン
とラトラフルオロエチレンの共重合体、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリシロキサンおよびエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体などから選ぶことができ
る。前記のメタクリル酸−フツ素化アルコールエ
ステルとしては、下記一般式;A core component substantially comprising a polymer consisting of 2% by weight or more of ring structural units represented by [Chemical formula] and methyl methacrylate, and 98% by weight or less of monomer units excluding aromatic vinyl units. and a sheath component that covers the core component and is made of a polymer having a refractive index that is 1% or more smaller than the refractive index of the core component polymer. In the light transmitting fiber of the present invention, the core component consists essentially of 2% by weight or less of methacrylic anhydride ring structural units represented by formula () and 98% by weight or less of monomer units whose main component is methyl methacrylate. It is a polymer. Among the above components, the methacrylic anhydride ring structural unit is a component necessary for maintaining heat resistance and optical properties as a light transmitting fiber, and its content must be 2% by weight or more. In order to obtain especially excellent heat resistance, it is preferable to use 10% by weight or more. This is because if the methacrylic anhydride ring structural unit content is less than 2% by weight, the effect of improving the heat resistance of the obtained polymer will be insufficient. On the other hand, the monomer component containing methyl methacrylate as the main component and excluding aromatic vinyl units is a necessary component for maintaining basic optical properties, weather resistance, and mechanical properties as a light transmitting fiber. The main component is methyl methacrylate, and the monomer components excluding aromatic vinyl units include methyl methacrylate, as well as small amounts of other components, preferably 20% by weight or less, such as methyl acrylate, ethyl methacrylate, and methacrylic acid. At least one component selected from butyl, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid, etc. may be included. In addition to these copolymerized components, the following components may also be included in small amounts, preferably 20% by weight or less. For example, it is composed of one or more polyfunctional reactive monomers such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, etc. It's okay. In order to produce the core component polymer of the light transmitting fiber of the present invention, methacrylic acid, methacrylic acid tert-
The desired methacrylic anhydride polymer can be obtained by subjecting a polymer consisting of butyl and a copolymer with methyl methacrylate containing a reaction precursor thereof or a copolymer containing the other components mentioned above to a thermal condensation reaction. It will be done. The heat treatment temperature when producing the methacrylic anhydride of the present invention is 100°C or higher, especially 130 to 450°C.
C, preferably in the range of 150 to 300 C. In order to prevent the formation of abnormal reactants, the heat treatment is preferably carried out in an autoclave under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. Furthermore, in order to prevent thermal deterioration of the polymer during this heating reaction, it is also possible to add a thermal deterioration inhibitor such as an antioxidant. Examples of the antioxidant here include phosphite antioxidants, hindered phenol antioxidants, sulfur antioxidants, and amine antioxidants. Specific examples of phosphite-based antioxidants include phosphite-based antioxidants, such as tricresyl phosphite, cresyl phenyl phosphite, tributyl phosphite, and tributoxyethyl phosphite. Specific examples of hindered phenolic antioxidants include hydroquinone, cresol, and phenol derivatives. Examples of sulfur-based antioxidants include alkyl mercaptans and dialkyl sulfide derivatives. Examples of amine antioxidants include naphthylamine, phenylenediamine, and hydroquinoline derivatives. Methacrylic acid or methacrylic acid tert- which is a raw material for obtaining the above-mentioned methacrylic anhydride component
To prepare a polymer or copolymer containing butyl, common radical polymerization methods, ionic polymerization methods, etc. may be used, but radical polymerization methods are preferred from the viewpoint of productivity. The polymerization catalyst used to obtain the above polymer is one used in general radical polymerization, such as azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile), etc. Azobis catalyst, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis(3,5,
The catalyst can be selected from diacyl peroxide catalysts such as 5-trimethylhexanoyl) peroxide, percarbonate catalysts, and the like. In the light transmitting fiber of the present invention, the core component is covered with a sheath component. The sheath component is formed by a polymer having a refractive index that is at least 1% less than the refractive index of the core component copolymer. This polymer preferably has a glass transition point of 80° C. or higher and is substantially transparent. As the sheath component polymer, for example, Japanese Patent Publication No. 43-8978
Polymers of fluorinated alcohol esters of methacrylic acid as described in Japanese Patent Publication No. 56-8321, Japanese Patent Publication No. 56-8322, Japanese Patent Publication No. 56-8323, and Japanese Patent Publication No. 53-60243, etc. And, special public service 1973-
It can be selected from copolymers of vinylidene fluoride and latrafluoroethylene as described in No. 42260, polymethyl methacrylate, polysiloxanes, and ethylene-vinyl acetate copolymers. The methacrylic acid-fluorinated alcohol ester has the following general formula;
【化】 および[ka] and
で表される化合物がある。このようなメタクリル
酸フルオロアルキルエステルは、単独で重合して
いてもよいが、他の重合性ビニル単量体と共重合
していてもよい。このようなビニル単量体として
は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレ
ート、シクロヘキシルメタクリレート、グリシジ
ルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、
無水マレイン酸メチルアクリレート、エチルアク
リレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、ベン
ジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、
グリシジルアクリレート、スチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルス
チレン、p−クロロスチレン、2,4−ジクロロ
スチレン、p−メトキシスチレン、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、メチル
ビニルケトン、ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、ヒドロキシエチル、アクリレート等があげら
れる。これら単量体の2種類を組合せ共重合して
もよい。中でも特にメタクリル酸メチルが透明性
共重合体を与える面から好ましい。
鞘成分重合体は、常法により、重合成分をラジ
カル重合させて製造される。このときの重合触媒
としては、通常のラジカル重合開始剤を使用する
ことができ、具体例としては、たとえばジ−tert
−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、
メチルエチルケトンペルオキシド、tert−ブチル
ペルフタレート、tert−ブチルペルベンゾエー
ト、メチルイソブチルケトンペルオキシド、ラウ
ロイルペルオキシド、シクロヘキサンペルオキシ
ド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−tert−ブチ
ルペルオキシヘキサン、tert−ブチルペルオクタ
ノエート、tert−ブチルペルイソブチレート、
tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネー
ト等の有機過酸化物やメチル2,2′−アゾビスイ
ソブチレート、1,1′−アゾビスシクロヘキサン
カルボニトリル、2−フエニルアゾ2,4−ジメ
チル−4−メトキシバレロニトリル、2−カルバ
モイル−アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−
アゾビス−2,4−ジメチルペレロニトリル、
2,2′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化
合物が挙げられる。
重合方法としては乳化重合、懸濁重合、塊状重
合及び溶液重合が挙げられるが、高純度の重合体
を得るためには塊状重合法が好ましい。
本発明の光伝送性繊維において、鞘成分の屈折
率の値は、芯成分のそれよりも少くとも1%小さ
いことが必要である。両成分の屈折率の差が1%
未満のときは、得られる光伝送性繊維の開口類が
過小となり、実用的に使用困難となる。また、鞘
成分の屈折率が、芯成分のそれよりも大きくなる
と、得られる繊維は光を伝送しない。
光伝送性繊維は、高温に長時間曝露されること
があるので、このような条件下で、良好な耐久性
を有することが好ましい。このためには、鞘成分
重合体が、できるだけ高い熱変形温度、好ましく
は70℃以上、更に好ましくは90℃以上の熱変形温
度を有することが望ましい。このために、鞘成分
重合体は、80℃以上のガラス転移点を有するもの
であることが好ましい。
本発明のステツプインデツクス型光伝送性繊維
は、下記の方法によつて製造される。
(1) 芯成分共重合体および鞘成分重合体を、それ
ぞれ溶融し、これを特殊ノズルから芯−鞘構造
に押出す複合紡糸方法。
(2) 芯成分共重合体から、芯成分繊維を形成し、
これに、鞘成分重合体の溶液を被覆し、次にこ
の被覆層から溶剤を除去するコーテイング方
法。
芯成分の形成に際して、特公昭48−131391号に
開示されているような方法に従つて、芯成分重合
体を連続的に塊状重合し、引続きこれを紡糸し
て、芯成分繊維を形成してもよい。この方法は、
芯成分の光伝送性能の低損失化の上で有効なもの
である。
発明の効果
本発明の光伝送性繊維は、従来のポリメタクリ
ル酸メチル、又は、ポリスチレンを芯成分とする
従来のプラスチツク光伝送性繊維にくらべて、耐
熱性および耐久性において、格段にすぐれてい
る。
更に、本発明の光伝送性繊維は、比較的安価で
あり、かつ取扱い性も良好であつて、種々の特性
において極めてバランスのよいものである。
このため、本発明の光伝送性繊維は、自動車の
エンジンルーム内配線用に使用可能であり、従つ
てカーエレクトロニクスの進展に対応することの
できるものとして、工業的意義および価値の極め
て高いものである。
上記のような本発明の特徴および効果を、実施
例により、更に説明する。
発明の実施態様
実施例において、繊維の光伝送性能は、特開昭
58−7602号公報、第4図に示されている装置によ
り測定評価した。なお、測定条件は下記の通り、
干渉フイルター(主波長) 650μm
Io(繊維の全長) 5m
l(繊維の切断長さ) 4m
D(ボビンの直径) 190mm
なお、以下に記載される「部」は重量部を表す
ものとする。
実施例 1
メタクリル酸tert−ブチル100部に対してtert−
ドデシルメルカプタン0.75部およびアゾビスイソ
ブチロニトリル0.4部を添加溶解後、ポリ塩化ビ
ニル製ガスケツトを介して3mmの間隔で相対する
2枚の強化ガラス板で形成したセルに熱電対をセ
ツトし、このセルの中に上記単量体溶液を注入
し、80℃の温水中に浸漬し重合硬化させた。温水
中に浸漬してから重合発熱により内温がピークに
達してから30分後に温水中から取り出し、次いで
120℃の空気加熱炉中で2時間熱処理した。冷却
後セルをはずし得られた板厚約6mmの樹脂板をク
リーンボツクス中で粉砕した。
この重合体100部に対してアンテージBHT(川
口化学工業社製2,6−ジ−tert−ブチルp−ク
レゾール)0.01部を3容オートクレーブ中に仕
込み窒素置換を繰り返して250℃油浴中で4時間
加熱反応せしめ、透明な樹脂体、ポリメタクリル
酸無水物が得られた。
赤外線吸収スペクトルからは、1802cm-1および
1760cm-1にメタクリル酸無水物の特性吸収がみら
れた。
上記の如くして得たポリメタクリル酸無水物中
には式()で示される構造単位を95%含んでい
ることを確めた。
得られた重合体のMI値(230℃において3.8Kg
の荷重をかけ測定)は4.0、屈折率が1.526、比重
1.303、熱変形温度が170℃であつた。
別に、2,2,2−トリフルオロエチルメタク
リレート50部、メタクリル酸メチル50部、および
n−オクチルメルカプタン0.3部を混合溶解した
後、これに重合触媒として、アゾビスブチロニト
リル0.025部を添加溶解し、ポリ塩化ビニル製ガ
スケツトを介して、5mmの間隔で相対する2枚の
強化ガラス板で形成したセルに、上記の混合物を
注入し、70℃の温水中に浸漬し重合硬化させた。
重合発熱によつてピーク温度に達してから、30分
後にセルを温水中から取出し、次いで130℃の空
気加熱炉中で2時間熱処理した。冷却後セルをは
ずし、得られた樹脂板をクリーンボツクス中で粉
砕し、MI値(230℃、荷重3.8Kg)が、5.0、屈折
率noが1.445、熱変形温度HDTが98℃の鞘成分重
合体を得た。
得られた芯、鞘成分それぞれの重合体を、芯−
鞘二層構造紡糸口金を有するベント式複合紡糸機
に供給し、紡糸温度260℃、紡糸速度3m/min
で引き取り、さらに連続して200℃で2.0倍に延伸
して巻き取つた。
得られた繊維は、芯成分径980μm、鞘成分厚
さ10μm、芯成分の鞘成分に対する重量比96:4
の同心円状構造の光伝送性繊維であつた。
この光伝送性繊維の光伝送損失は890dB/Km
で、10mの長さで光信号を充分に伝送できるもの
であつた。
得られた光伝送性繊維をクロスヘツド型ケーブ
ル加工機で第1ジヤケツトポリマーとしてカーボ
ンブラツク入りナイロン6.6、補強繊維として芳
香族ポリアミド繊維(ケブラー
)を使用し外径
1.6mmになるように被覆し、更に第2ジヤケツト
としてカーボンブラツク入りポリエステルエラス
トマーを外径2.2mmになるように被覆し、光伝送
損失が920dB/Kmの光ケーブルを得た。
この光ケーブル10mを切り取り、一方の端面を
光源(650μm干渉フイルター使用)に固定し、
他端を、フオトダイオードに接続固定し、光ケー
ブル中間部5mを130℃の熱風加熱炉に曝露し、
光線透過量の変化を追跡した光ケーブルの耐熱耐
久性を評価した。
この結果、この光ケーブルは、1000時間経過し
た後でも光量の低下率は全く認められず、安定し
た耐熱耐久性を示した。
実施例 2
実施例1において鞘成分重合体をポリ弗化ビニ
リデン(屈折率1.43)とする以外は実施例1と全
く同様にして光ケーブルを得た。
得られた光ケーブルの光伝送損失は1400dB/K
mであつたが、160℃の熱風加熱炉に1000時間曝
露しても光量の低下はわずか5%であり非常に優
れた耐熱耐久性を示した。
実施例 3
実施例1において得られた芯成分重合体をベン
ト式紡糸機にて紡糸温度240℃、紡糸速度6m/
minで引き取り芯成分だけの繊維(直径750μm)
を得て、この芯成分繊維の表面にポリジメチルシ
ロキサンの前駆体組成物(信越シリコーン
KE106LTV)を均一にコーテイングした後、150
℃で10分加熱しポリジメチルシロキサン被膜(屈
折率1.42、厚さ300μm)を形成せしめた。
この光フアイバーの光伝送損失は830dB/Km
と優れており、かつ170℃に1000時間曝露後の光
量の低下率は3%ときわめて優れた耐熱耐久性を
示した。
実施例 4
芯材料の原料となる単量体成分をメタクリル酸
tert−ブチル50部、メタクリル酸メチル50部とし
て実施例1と全く同様の処理をした。
得られた重合体のMI値(230℃、荷重3.8Kg)
は5.5、屈折率1.504、比重1.235、式()の構造
単位の含有量は60%であり、熱変形温度141℃で
あつた。
この芯成分重合体をベント式紡糸機にて紡糸温
度240℃、紡糸速度6m/minで引き取り芯成分
だけの繊維(直径750μm)を得て、この芯成分
繊維の表面にポリジメチルシロキサンの前駆体組
成物(信越シリコーン(株)KE106LTV)を均一に
コーテイングした後、150℃で10分間加熱し、ポ
リジメチルシロキサン被膜(屈折率1.42、厚さ
300μm)を形成せしめた。
この光フアイバーの光伝送損失は800dB/Km
と優れており、かつ130℃に1000時間、曝露後の
光量の低下率は1%ときわめて優れた耐熱耐久性
を示した。
比較例 1
メタクリル酸メチル単量体100部を使用して実
施例1と同様にして重合体を得た。得られたポリ
メタクリル酸メチルをそのまま芯成分重合体とし
た。
実施例1において用いた鞘材を使用した上記芯
成分重合体と共にベント式複合紡糸機に供給し紡
糸温度240℃、紡糸速度3m/minで引き取り、
さらに連続して140℃で2.0倍に延伸して巻きとつ
た。
得られた繊維は芯成分直径980μm、鞘成分厚
さ10μmであつた。この光伝送性繊維の光伝送損
失は170dB/Kmであつた。
実施例1と同様のジヤケツト被覆加工した後
120℃で1000時間曝露試験したところ、光量の低
下は著しく、100%光量低下して光伝送不能とな
つた。
There is a compound represented by Such methacrylic acid fluoroalkyl ester may be polymerized alone or may be copolymerized with other polymerizable vinyl monomers. Such vinyl monomers include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, glycidyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid,
Methyl maleic anhydride acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, benzyl acrylate, glycidyl methacrylate,
Glycidyl acrylate, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, p-methoxystyrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, methyl vinyl ketone, Examples include hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl, acrylate, and the like. Two types of these monomers may be combined and copolymerized. Among them, methyl methacrylate is particularly preferred from the standpoint of providing a transparent copolymer. The sheath component polymer is produced by radical polymerization of polymerization components by a conventional method. As the polymerization catalyst at this time, an ordinary radical polymerization initiator can be used, and specific examples include, for example, di-tert
-butyl peroxide, dicumyl peroxide,
Methyl ethyl ketone peroxide, tert-butyl perphthalate, tert-butyl perbenzoate, methyl isobutyl ketone peroxide, lauroyl peroxide, cyclohexane peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di-tert-butyl peroxyhexane, tert-butyl peroctano ate, tert-butyl perisobutyrate,
Organic peroxides such as tert-butylperoxyisopropyl carbonate, methyl 2,2'-azobisisobutyrate, 1,1'-azobiscyclohexanecarbonitrile, 2-phenylazo2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile , 2-carbamoyl-azobisisobutyronitrile, 2,2'-
azobis-2,4-dimethylpereronitrile,
Examples include azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile. Polymerization methods include emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, and solution polymerization, and bulk polymerization is preferred in order to obtain a highly pure polymer. In the light transmitting fiber of the present invention, it is necessary that the refractive index value of the sheath component is at least 1% smaller than that of the core component. The difference in refractive index between both components is 1%
When it is less than 1, the openings of the light transmitting fiber obtained will be too small, making it difficult to use practically. Also, if the refractive index of the sheath component is greater than that of the core component, the resulting fiber will not transmit light. Since light transmitting fibers may be exposed to high temperatures for long periods of time, it is preferred that they have good durability under such conditions. For this purpose, it is desirable that the sheath component polymer has a heat distortion temperature as high as possible, preferably 70°C or higher, more preferably 90°C or higher. For this reason, the sheath component polymer preferably has a glass transition point of 80°C or higher. The step index type light transmitting fiber of the present invention is manufactured by the method described below. (1) A composite spinning method in which a core component copolymer and a sheath component polymer are each melted and extruded into a core-sheath structure through a special nozzle. (2) Forming core component fibers from the core component copolymer,
A coating method in which this is coated with a solution of a sheath component polymer, and then the solvent is removed from this coating layer. In forming the core component, the core component polymer is continuously polymerized in bulk according to the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 48-131391, and this is subsequently spun to form the core component fiber. Good too. This method is
This is effective in reducing the loss of optical transmission performance of the core component. Effects of the Invention The light transmitting fiber of the present invention is significantly superior in heat resistance and durability compared to conventional plastic light transmitting fibers whose core components are polymethyl methacrylate or polystyrene. . Furthermore, the optically transmitting fiber of the present invention is relatively inexpensive, easy to handle, and has an extremely well-balanced variety of properties. Therefore, the optically transmitting fiber of the present invention can be used for wiring in the engine compartment of a car, and therefore has extremely high industrial significance and value as it can respond to the advancement of car electronics. be. The features and effects of the present invention as described above will be further explained with reference to Examples. Embodiments of the invention In the examples, the optical transmission performance of the fiber is
Measurement and evaluation were carried out using the apparatus shown in Figure 4 of Publication No. 58-7602. The measurement conditions are as follows: Interference filter (main wavelength) 650μm Io (total length of fiber) 5ml L (cutting length of fiber) 4m D (diameter of bobbin) 190mm The "part" described below is Parts by weight shall be expressed. Example 1 Tert-butyl methacrylate 100 parts
After adding and dissolving 0.75 parts of dodecyl mercaptan and 0.4 parts of azobisisobutyronitrile, a thermocouple was set in a cell formed by two tempered glass plates facing each other at a distance of 3 mm through a polyvinyl chloride gasket. The above monomer solution was injected into the cell and immersed in warm water at 80°C to polymerize and harden. After immersing in hot water, 30 minutes after the internal temperature reaches its peak due to polymerization exotherm, remove it from hot water, and then
Heat treatment was performed in an air heating furnace at 120°C for 2 hours. After cooling, the cells were removed and the resulting resin plate with a thickness of about 6 mm was crushed in a clean box. To 100 parts of this polymer, 0.01 part of Antige BHT (2,6-di-tert-butyl p-cresol manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) was charged into a 3-volume autoclave, and after repeated nitrogen purges, it was placed in an oil bath at 250°C. After a heating reaction for a period of time, a transparent resin body and polymethacrylic anhydride were obtained. From the infrared absorption spectrum, 1802 cm -1 and
A characteristic absorption of methacrylic anhydride was observed at 1760 cm -1 . It was confirmed that the polymethacrylic anhydride obtained as described above contained 95% of the structural unit represented by the formula (). MI value of the obtained polymer (3.8Kg at 230℃
) is 4.0, the refractive index is 1.526, and the specific gravity is 4.0.
1.303, and the heat distortion temperature was 170℃. Separately, 50 parts of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 50 parts of methyl methacrylate, and 0.3 parts of n-octyl mercaptan were mixed and dissolved, and then 0.025 parts of azobisbutyronitrile was added and dissolved as a polymerization catalyst. The above mixture was then injected into a cell formed of two tempered glass plates facing each other at a 5 mm interval via a polyvinyl chloride gasket, and immersed in hot water at 70°C to polymerize and harden.
Thirty minutes after reaching the peak temperature due to polymerization exotherm, the cell was taken out of the hot water and then heat treated in an air heating oven at 130°C for 2 hours. After cooling, the cells were removed, and the resulting resin plate was crushed in a clean box to obtain a shell component with an MI value (230℃, load 3.8Kg) of 5.0, a refractive index no. of 1.445, and a heat distortion temperature HDT of 98℃. Obtained union. The obtained core and sheath component polymers were combined into core-
Supplied to a vented composite spinning machine with a two-layer sheath spinneret, spinning temperature 260℃, spinning speed 3m/min.
The film was then drawn up at 200°C, then continuously stretched 2.0 times at 200°C and rolled up. The obtained fiber had a core component diameter of 980 μm, a sheath component thickness of 10 μm, and a weight ratio of core component to sheath component of 96:4.
It was a light transmitting fiber with a concentric structure. The optical transmission loss of this optically transmitting fiber is 890dB /Km
It was capable of sufficiently transmitting optical signals over a length of 10 meters. The obtained optically transmitting fiber was processed using a crosshead type cable processing machine using carbon black-filled nylon 6.6 as the first jacket polymer and aromatic polyamide fiber (Kevlar) as the reinforcing fiber.
A second jacket was coated with polyester elastomer containing carbon black so as to have an outer diameter of 2.2 mm, thereby obtaining an optical cable with an optical transmission loss of 920 dB /Km. Cut 10m of this optical cable and fix one end to a light source (using a 650μm interference filter).
The other end was connected and fixed to a photodiode, and the 5 m middle part of the optical cable was exposed to a hot air heating furnace at 130°C.
The heat resistance and durability of the optical cable was evaluated by tracking changes in the amount of light transmitted. As a result, this optical cable exhibited stable heat resistance and durability, with no decrease in light intensity observed even after 1000 hours had passed. Example 2 An optical cable was obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that the sheath component polymer was polyvinylidene fluoride (refractive index: 1.43). The optical transmission loss of the obtained optical cable is 1400dB /K
However, even after being exposed to a hot air heating furnace at 160°C for 1000 hours, the amount of light decreased by only 5%, demonstrating excellent heat resistance and durability. Example 3 The core component polymer obtained in Example 1 was spun using a vented spinning machine at a spinning temperature of 240°C and a spinning speed of 6 m/min.
Fiber containing only the core component (diameter 750 μm)
A precursor composition of polydimethylsiloxane (Shin-Etsu Silicone) is applied to the surface of this core component fiber.
After uniformly coating KE106LTV), 150
It was heated at ℃ for 10 minutes to form a polydimethylsiloxane film (refractive index: 1.42, thickness: 300 μm). The optical transmission loss of this optical fiber is 830dB /Km
Furthermore, after exposure to 170°C for 1000 hours, the rate of decrease in light intensity was 3%, showing extremely excellent heat resistance and durability. Example 4 Methacrylic acid was used as the monomer component that was the raw material for the core material.
The same treatment as in Example 1 was carried out using 50 parts of tert-butyl and 50 parts of methyl methacrylate. MI value of the obtained polymer (230℃, load 3.8Kg)
was 5.5, the refractive index was 1.504, the specific gravity was 1.235, the content of the structural unit of formula () was 60%, and the heat distortion temperature was 141°C. This core component polymer was spun using a vent spinning machine at a spinning temperature of 240°C and a spinning speed of 6 m/min to obtain a fiber (diameter 750 μm) consisting only of the core component. After uniformly coating the composition (KE106LTV, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.), it was heated at 150°C for 10 minutes to form a polydimethylsiloxane coating (refractive index 1.42, thickness
300 μm). The optical transmission loss of this optical fiber is 800dB /Km
It also showed extremely excellent heat resistance and durability, with a decrease in light intensity of 1% after exposure to 130°C for 1000 hours. Comparative Example 1 A polymer was obtained in the same manner as in Example 1 using 100 parts of methyl methacrylate monomer. The obtained polymethyl methacrylate was directly used as a core component polymer. The sheath material used in Example 1 was fed to a vented composite spinning machine together with the core component polymer, and taken off at a spinning temperature of 240°C and a spinning speed of 3 m/min.
Further, it was continuously stretched 2.0 times at 140°C and wound. The obtained fiber had a core component diameter of 980 μm and a sheath component thickness of 10 μm. The optical transmission loss of this optically transmitting fiber was 170 dB /Km. After jacket coating processing similar to Example 1
When an exposure test was conducted at 120°C for 1000 hours, the light intensity decreased significantly, by 100%, and optical transmission became impossible.
Claims (1)
酸メチルを主成分とし、芳香族ビニル単位を除く
単量体単位98重量%以下とからなる重合体を実質
的に含んでなる芯成分と、前記芯成分を被覆し、
前記芯成分重合体の屈折率より1%以上小さい屈
折率を有する重合体からなる鞘成分とを含んでな
ることを特徴とする光伝送性繊維。[Claims] 1: A polymer consisting of 2% by weight or more of ring structural units represented by the formula: [Chemical formula] and 98% by weight or less of monomer units excluding aromatic vinyl units, the main component of which is methyl methacrylate. a core component substantially comprising; a core component coated with the core component;
A light transmitting fiber comprising a sheath component made of a polymer having a refractive index that is 1% or more lower than the refractive index of the core component polymer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039657A JPS60184211A (en) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | Light-transmittable fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP59039657A JPS60184211A (en) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | Light-transmittable fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60184211A JPS60184211A (en) | 1985-09-19 |
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Family
ID=12559153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP59039657A Granted JPS60184211A (en) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | Light-transmittable fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60184211A (en) |
-
1984
- 1984-03-01 JP JP59039657A patent/JPS60184211A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS60184211A (en) | 1985-09-19 |
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