知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2023-184676プラスチック光ファイバおよび該プラスチック光ファイバを用いたプラスチック光ファイバコード
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023184676
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】プラスチック光ファイバおよび該プラスチック光ファイバを用いたプラスチック光ファイバコード
(51)【国際特許分類】
G02B 6/036 20060101AFI20231221BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20231221BHJP
G02B 6/44 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
G02B6/036
G02B6/02 391
G02B6/44 366
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023190716
(22)【出願日】2023-11-08
(62)【分割の表示】P 2019090391の分割
【原出願日】2019-05-13
(71)【出願人】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122471
【弁理士】
【氏名又は名称】籾井 孝文
(72)【発明者】
【氏名】岡田 一正
(72)【発明者】
【氏名】武田 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】福浦 伸宏
(57)【要約】
【課題】外力がかかった状態で長期間使用してもクラックが抑制されたプラスチック光ファイバを提供すること。
【解決手段】本発明のプラスチック光ファイバは、コア部と、コア部の外周に配置されたクラッド部と、クラッド部の外周に配置されたオーバークラッド部と、を有し、オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のプラスチック光ファイバは、コア部と、コア部の外周に配置されたクラッド部と、クラッド部の外周に配置されたオーバークラッド部と、を有し、オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コア部と、該コア部の外周に配置されたクラッド部と、該クラッド部の外周に配置されたオーバークラッド部と、を有し、
該オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上０．０２０以下である、
プラスチック光ファイバ。
該オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上０．０２０以下である、
プラスチック光ファイバ。
【請求項2】
前記オーバークラッド部がポリカーボネート系樹脂を含む、請求項１に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項3】
曲率半径２０ｍｍで屈曲させ、かつ、ポリエチレングリコールまたは長鎖脂肪族炭化水素に接触させた状態で、１週間置いた後にクラックが発生しない、請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項4】
請求項１から３のいずれかに記載のプラスチック光ファイバを含む、プラスチック光ファイバコード。
【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および該プラスチック光ファイバを用いたプラスチック光ファイバコードに関する。
【背景技術】
【0002】
光伝送体として、コアおよびクラッドがともにプラスチックで構成されたプラスチック光ファイバ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ：以下、ＰＯＦと称する場合がある）が注目されている。ＰＯＦは、代表的には、アラミド繊維等の繊維抗張力体と複合化され、軟質塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂等で被覆されて、コードまたはケーブルの形態で敷設および使用される。しかし、ＰＯＦは、長手方向に直交する断面の直径方向に外力がかかった状態（例えば、屈曲状態、ケーブル化において他の線と強固に結束された状態）で長期間使用すると、クラックが発生する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平５－１１１２８号公報
【特許文献2】特開２０００－１４７２７２号公報
【特許文献3】国際公開第２００４／１０２２４３号
【特許文献4】特開２００５－３２６５０２号公報
【特許文献5】特開２００７－１９９４２０号公報
【特許文献6】特開２０１１－２３２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、外力がかかった状態で長期間使用してもクラックが抑制されたプラスチック光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のプラスチック光ファイバは、コア部と、該コア部の外周に配置されたクラッド部と、該クラッド部の外周に配置されたオーバークラッド部と、を有し、該オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上０．０２０以下である。
１つの実施形態においては、上記オーバークラッド部はポリカーボネート系樹脂を含む。
１つの実施形態においては、上記プラスチック光ファイバは、曲率半径２０ｍｍで屈曲させ、かつ、ポリエチレングリコールまたは長鎖脂肪族炭化水素に接触させた状態で、１週間置いた後にクラックが発生しない。
本発明の別の局面によれば、プラスチック光ファイバコードが提供される。このプラスチック光ファイバコードは、上記のプラスチック光ファイバを含む。
１つの実施形態においては、上記オーバークラッド部はポリカーボネート系樹脂を含む。
１つの実施形態においては、上記プラスチック光ファイバは、曲率半径２０ｍｍで屈曲させ、かつ、ポリエチレングリコールまたは長鎖脂肪族炭化水素に接触させた状態で、１週間置いた後にクラックが発生しない。
本発明の別の局面によれば、プラスチック光ファイバコードが提供される。このプラスチック光ファイバコードは、上記のプラスチック光ファイバを含む。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、プラスチック光ファイバにおいてクラッド部を被覆するオーバークラッド部の配向状態を制御して複屈折Δｎを所定値以上とすることにより、外力がかかった状態で長期間使用してもクラックが抑制されたプラスチック光ファイバを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバの長手方向に直交する面の概略断面図である。
【図2】本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバコードの長手方向に直交する面の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【0009】
Ａ．プラスチック光ファイバ
Ａ－１．プラスチック光ファイバの概要
図１は、本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバの長手方向に直交する面の概略断面図である。図示例のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）１０は、コア部１２と、コア部１２の外周に配置されたクラッド部１４と、クラッド部１４の外周に配置されたオーバークラッド部１６と、を有する。代表的には、クラッド部１４はコア部１２の外周全体を覆い、オーバークラッド部１６はクラッド部１４の外周全体を覆っている。ＰＯＦは、ステップインデックス（Ｓｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ）型（ＳＩ型）であってもよく、屈折率分布（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型（ＧＩ型）であってもよい。また、ＰＯＦは、マルチモードであってもよくシングルモードであってもよい。
Ａ－１．プラスチック光ファイバの概要
図１は、本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバの長手方向に直交する面の概略断面図である。図示例のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）１０は、コア部１２と、コア部１２の外周に配置されたクラッド部１４と、クラッド部１４の外周に配置されたオーバークラッド部１６と、を有する。代表的には、クラッド部１４はコア部１２の外周全体を覆い、オーバークラッド部１６はクラッド部１４の外周全体を覆っている。ＰＯＦは、ステップインデックス（Ｓｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ）型（ＳＩ型）であってもよく、屈折率分布（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型（ＧＩ型）であってもよい。また、ＰＯＦは、マルチモードであってもよくシングルモードであってもよい。
【0010】
本発明の実施形態においては、オーバークラッド部１６の複屈折Δｎは０．００２以上である。オーバークラッド部の複屈折Δｎを０．００２以上とすることにより、外力がかかった状態で長期間使用してもクラックが抑制されたプラスチック光ファイバを実現することができる。より詳細には以下のとおりである。ＰＯＦは、代表的には、繊維抗張力体（例えば、アラミド繊維）と複合化され、軟質ＰＶＣ樹脂等で被覆されて、コードまたはケーブルの形態で使用される。ここで、繊維抗張力体は繊維集束剤を含んでいるところ、当該繊維集束剤の影響によりオーバークラッド部にクラックが発生する場合がある。クラックは、代表的には長期間の使用により発生し、特に、直径方向に外力がかかる部位（例えば、屈曲部、ケーブル化において他の線と強固に結束された部分）において顕著である。繊維集束剤は、代表的には、ポリエーテル（例えば、ポリエチレングリコール）、長鎖脂肪族炭化水素が挙げられる。オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上となるまでオーバークラッド部（を構成する材料）のファイバ長手方向の分子の配向状態を高めることにより、繊維集束剤に対する耐性を向上させることができ、結果としてクラックを抑制することができる（以下、このような特性を耐ソルベントクラック性と称する場合がある）。特に、外力がかかった状態で長期間使用してもクラックを良好に抑制することができる。理論的には明らかではないが、これは以下のように推察される：ＰＯＦに応力が作用している状態で上記繊維集束剤などのオイル成分がＰＯＦに接触することで、ＰＯＦ表面から吸収され小さなクラックがＰＯＦ断面方向に発生しやすくなり、そこからオイル成分が入り込みＰＯＦ断面方向にクラックが進展すると考えられる。オーバークラッドの分子配向状態をＰＯＦの長手方向に高めることにより、ＰＯＦ断面方向のクラックの発生を抑制し、さらに、仮に小さなクラックが発生してもオーバークラッドを構成する材料の分子鎖がクラックの進展方向と直交方向に配向しているので、クラックの進展を抑制することができる。同様に、被覆材の軟質ＰＶＣ樹脂等に含まれる可塑剤（例えば、トリメリット酸トリス（２-エチルヘキシル））が繊維抗張力体の隙間から移行してＰＯＦに接触してクラックを発生させる場合があるところ、このような場合もクラックを抑制することができる。なお、複屈折Δｎは、ピークバレー法によりオーバークラッド部の面内位相差値Δｎｄを導出し、当該位相差値Δｎｄをオーバークラッド部の厚みＤＯＣで除して得ることができる。
【0011】
１つの実施形態においては、ＰＯＦは、曲率半径２０ｍｍで屈曲させ、かつ、ポリエチレングリコールまたは長鎖脂肪族炭化水素に接触させた状態で、１週間置いた後にクラックが発生しない。上記のとおり、オーバークラッド部の複屈折Δｎが０．００２以上となるまでオーバークラッド部（を構成する材料）のファイバ長手方向の分子の配向状態を高めることにより、このような耐ソルベントクラック性を実現することができる。屈曲の曲率半径は、上記のとおり好ましくは２０ｍｍ以下であり、より好ましくは１５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｍｍ以下である。曲率半径の下限は、例えば３ｍｍであり得る。クラックが発生しない期間は、長ければ長いほど好ましい。当該期間の具体例は、上記のとおり好ましくは１週間以上であり、より好ましくは２週間以上であり、さらに好ましくは１か月以上である。本発明の実施形態によれば、このような長期間経過後であってもクラックが発生しないＰＯＦを実際に得ることができる。ＰＯＦに接触させる物質は、代表的には、繊維集束剤として使用され得る物質である。このような物質の具体例としては、上記のポリエチレングリコールおよび長鎖脂肪族炭化水素に加えて、水溶性エポキシ樹脂、イミダゾールシラン系化合物、不飽和カルボン酸エステルが挙げられる。本明細書において「長鎖脂肪族炭化水素」は、炭素数が１２個以上の脂肪族炭化水素をいう。また、本明細書において「長鎖脂肪族炭化水素」は、カルボン酸の長鎖脂肪族炭化水素エステルも包含する。長鎖脂肪族炭化水素の具体例は、例えば、特開２００９－７４２２９号公報、特開平１１－３３５９７２号公報に記載されている。これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。長鎖脂肪族炭化水素の代表例としては、フタル酸ジイソノニルが挙げられる。
【0012】
以下、ＰＯＦの構成要素を具体的に説明する。
【0013】
Ａ－２．コア部
コア部１２は、任意の適切な材料で構成され得る。コア部は、代表的にはアクリル系樹脂で構成される。コア部は、１つの実施形態においては、モノマー成分の主成分としてトリクロロエチルメタクリレート（以下、ＴＣＥＭＡと称する場合がある）を含むアクリル系樹脂で構成される。この場合、アクリル系樹脂は、ＴＣＥＭＡと、共重合成分としてメチルメタクリレート（以下、ＭＭＡと称する場合がある）、メチルアクリレート（以下、ＭＡと称する場合がある）、Ｎシクロヘキシルマレイミド（以下、Ｎ－ｃＨＭＩと称する場合がある）、シクロヘキシルアクリレート（以下、ｃＨＡと称する場合がある）、トリクロロエチルアクリレート（以下、ＴＣＥＡと称する場合がある）、イソボルニルアクリレート（以下、ｉＢｏＡと称する場合がある）および／またはシクロヘキシルメタクリレート（以下、ｃＨＭＡと称する場合がある）と、を含むモノマー成分を重合して得られ得る。ここで、「主成分」とは、モノマー成分において最も多重量の成分を意味する。ＴＣＥＭＡは、モノマー成分において、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％～１００重量％の割合で含有され得る。ＴＣＥＭＡは、モノマー成分において、８０重量％～９５重量％の割合で含有されてもよい。ＴＣＥＭＡをモノマー成分において７０重量％以上の割合で用いることにより、透明性に優れ、通信距離を増大させ得るコア部を形成することができる。
コア部１２は、任意の適切な材料で構成され得る。コア部は、代表的にはアクリル系樹脂で構成される。コア部は、１つの実施形態においては、モノマー成分の主成分としてトリクロロエチルメタクリレート（以下、ＴＣＥＭＡと称する場合がある）を含むアクリル系樹脂で構成される。この場合、アクリル系樹脂は、ＴＣＥＭＡと、共重合成分としてメチルメタクリレート（以下、ＭＭＡと称する場合がある）、メチルアクリレート（以下、ＭＡと称する場合がある）、Ｎシクロヘキシルマレイミド（以下、Ｎ－ｃＨＭＩと称する場合がある）、シクロヘキシルアクリレート（以下、ｃＨＡと称する場合がある）、トリクロロエチルアクリレート（以下、ＴＣＥＡと称する場合がある）、イソボルニルアクリレート（以下、ｉＢｏＡと称する場合がある）および／またはシクロヘキシルメタクリレート（以下、ｃＨＭＡと称する場合がある）と、を含むモノマー成分を重合して得られ得る。ここで、「主成分」とは、モノマー成分において最も多重量の成分を意味する。ＴＣＥＭＡは、モノマー成分において、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％～１００重量％の割合で含有され得る。ＴＣＥＭＡは、モノマー成分において、８０重量％～９５重量％の割合で含有されてもよい。ＴＣＥＭＡをモノマー成分において７０重量％以上の割合で用いることにより、透明性に優れ、通信距離を増大させ得るコア部を形成することができる。
【0014】
コア部１２は、上記のアクリル系樹脂を主たる構成成分として形成される。ここで、「主たる構成成分」とは、コア部を構成する全成分において最も多重量の成分を意味し、主たる構成成分の他に、他の樹脂、後述するドーパント、添加剤等を含んでいてもよいことを意味する。
【0015】
コア部１２は、好ましくはドーパントを含む。ドーパントを含有させることにより、コア部に屈折率分布を付与することができる。すなわち、ＧＩ型のＰＯＦを得ることができる。コア部に屈折率分布を付与することにより、通信速度を向上させることができる。屈折率分布を付与するには、コア部においてドーパントの濃度分布を調整することが有用であり得る。ドーパントは、好ましくは、コア部の主たる構成成分であるアクリル系樹脂と相溶性があり、かつ、アクリル系樹脂と屈折率が異なる化合物である。相溶性の良好な化合物を用いることにより、コア部の濁りを生じさせず、散乱損失を極力抑え、通信距離を増大させることができる。高い屈折率を有するドーパントの代表例としては、ジフェニルスルホン（ＤＰＳＯ）およびジフェニルスルホン誘導体（例えば、４，４'－ジクロロジフェニルスルホン、３，３'，４，４'－テトラクロロジフェニルスルホン等の塩化ジフェニルスルホン）、ジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）、ジフェニルスルホキシド、ジベンゾチオフェン、ジチアン誘導体等の硫黄化合物；トリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）、リン酸トリクレジル等のリン酸化合物；安息香酸ベンジル；フタル酸ベンジルｎ－ブチル；フタル酸ジフェニル；ビフェニル；ジフェニルメタン等が挙げられる。低い屈折率を有するドーパントの代表例としては、トリス－２－エチルヘキシルホスフェート（ＴＯＰ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。好ましくは、ＤＰＳＯ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＴＯＰである。これらは、コア部の透明性、耐熱性を維持しながら通信速度を向上させることができる。より好ましくは、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＴＯＰである。ＤＰＳはＴＣＥＭＡを主成分（主たる構成単位）とするアクリル系樹脂の熱分解を抑制する効果があり、ＴＰＰおよびＴＯＰは熱負荷により脱離した塩酸を捕捉することができる。
【0016】
コア部におけるドーパントの含有量は、ＰＯＦの所望の構成、コア部の構成材料および所望の屈折率、ならびに、クラッド部の構成材料および所望の屈折率等に応じて適切に設定することができる。ドーパントの含有量は、コア部の構成材料１００重量部に対して、例えば０．１重量部～２５重量部、また例えば１重量部～２０重量部、また例えば２重量部～１５重量部であり得る。
【0017】
コア部を構成するアクリル系樹脂およびドーパント等の詳細については、特開２０１１－２３２７２６号公報に記載されている。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
【0018】
コア部の屈折率ＮＣＯは、好ましくは１．３～１．７であり、より好ましくは１．４～１．６である。コア部の屈折率がこのような範囲であれば、クラッド部の屈折率との差を適切なものとすることが容易である。
【0019】
コア部の直径ＤＣＯは、好ましくは１０μｍ～２０００μｍであり、より好ましくは３０μｍ～１０００μｍである。コア部の直径がこのような範囲であれば、光源とＰＯＦとを接続する場合の位置合わせの自由度が大きいという利点を有する。
【0020】
Ａ－３．クラッド部
クラッド部１４は、任意の適切な材料で構成され得る。クラッド部は、代表的にはアクリル系樹脂で構成される。クラッド部は、１つの実施形態においては、モノマー成分としてＭＭＡを含むアクリル系樹脂で構成される。この場合、アクリル系樹脂は、ＭＭＡと、共重合成分としてＴＣＥＭＡ、ＭＡ、Ｎ－ｃＨＭＩ、ｃＨＡ、ＴＣＥＡ、ｉＢｏＡおよび／またはｃＨＭＡと、を含むモノマー成分を重合して得られ得る。ＭＭＡは、モノマー成分において、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％～１００重量％の割合で含有され得る。ＭＭＡは、モノマー成分において、３０重量％～９５重量％の割合で含有されてもよい。ＭＭＡをモノマー成分において２０重量％以上の割合で用いることにより、可撓性に優れ、コア部よりも屈折率が適度に小さいクラッド部を形成することができる。その結果、ＰＯＦの曲げ損失を抑え、かつ、通信速度を向上させることができる。
クラッド部１４は、任意の適切な材料で構成され得る。クラッド部は、代表的にはアクリル系樹脂で構成される。クラッド部は、１つの実施形態においては、モノマー成分としてＭＭＡを含むアクリル系樹脂で構成される。この場合、アクリル系樹脂は、ＭＭＡと、共重合成分としてＴＣＥＭＡ、ＭＡ、Ｎ－ｃＨＭＩ、ｃＨＡ、ＴＣＥＡ、ｉＢｏＡおよび／またはｃＨＭＡと、を含むモノマー成分を重合して得られ得る。ＭＭＡは、モノマー成分において、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％～１００重量％の割合で含有され得る。ＭＭＡは、モノマー成分において、３０重量％～９５重量％の割合で含有されてもよい。ＭＭＡをモノマー成分において２０重量％以上の割合で用いることにより、可撓性に優れ、コア部よりも屈折率が適度に小さいクラッド部を形成することができる。その結果、ＰＯＦの曲げ損失を抑え、かつ、通信速度を向上させることができる。
【0021】
クラッド部１４は、ドーパントを含んでいてもよい。ドーパントは、コア部に関してＡ－２項で説明したとおりである。クラッド部がドーパントを含む場合、その含有量は、ＰＯＦの所望の構成、クラッド部の構成材料および所望の屈折率、ならびに、コア部の構成材料および所望の屈折率等に応じて適切に設定することができる。ドーパントの含有量は、クラッド部の構成材料１００重量部に対して、例えば０～２５重量部、また例えば０～２０重量部、また例えば０～１５重量部であり得る。
【0022】
クラッド部を構成するアクリル系樹脂およびドーパント等の詳細については、特開２０１１－２３２７２６号公報に記載されている。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
【0023】
クラッド部の屈折率ＮＣＬは、代表的には、コア部の屈折率ＮＣＯよりも小さい。クラッド部の屈折率ＮＣＬとコア部の屈折率ＮＣＯとの差（ＮＣＯ－ＮＣＬ）は、好ましくは０．００２以上であり、より好ましくは０．００５以上である。当該差の上限は、例えば０．０２であり得る。当該差がこのような範囲であれば、
光伝送を行う際、コアからクラッドの外側へ抜ける光を低減させることができるという利点がある。
光伝送を行う際、コアからクラッドの外側へ抜ける光を低減させることができるという利点がある。
【0024】
クラッド部１４の厚みＤＣＬは、好ましくは２μｍ～３００μｍであり、より好ましくは５μｍ～２５０μｍである。クラッド部の厚みがこのような範囲であれば、通信に使用する光をコア内に良好に閉じ込めることができるので、光の伝送効率に優れたＰＯＦを実現することができる。さらに、ＰＯＦ自体を細くすることができるので、屈曲性および軽量化の観点からも利点を有する。
【0025】
Ａ－４．オーバークラッド部
オーバークラッド部１６は、その複屈折Δｎが上記のとおり０．００２以上であり、好ましくは０．００３以上であり、より好ましくは０．００４以上であり、さらに好ましくは０．００５以上である。オーバークラッド部１６の複屈折Δｎの上限は、例えば０．０２０であり得る。オーバークラッド部の複屈折をこのような範囲とすることにより、上記のとおり、優れた耐ソルベントクラック性を実現することができる。さらに、複屈折の上限を上記の範囲に設定することにより、コア部およびクラッド部の破断を良好に抑制することができる。このような複屈折は、オーバークラッド部（を構成する材料）のファイバ長手方向の分子の配向状態を高めることにより実現され得る。具体的には、このようなオーバークラッド部は、後述のＢ項に記載のような特定の延伸処理を行うことにより形成され得る。
オーバークラッド部１６は、その複屈折Δｎが上記のとおり０．００２以上であり、好ましくは０．００３以上であり、より好ましくは０．００４以上であり、さらに好ましくは０．００５以上である。オーバークラッド部１６の複屈折Δｎの上限は、例えば０．０２０であり得る。オーバークラッド部の複屈折をこのような範囲とすることにより、上記のとおり、優れた耐ソルベントクラック性を実現することができる。さらに、複屈折の上限を上記の範囲に設定することにより、コア部およびクラッド部の破断を良好に抑制することができる。このような複屈折は、オーバークラッド部（を構成する材料）のファイバ長手方向の分子の配向状態を高めることにより実現され得る。具体的には、このようなオーバークラッド部は、後述のＢ項に記載のような特定の延伸処理を行うことにより形成され得る。
【0026】
オーバークラッド部１６は、上記のような複屈折を発現し得る限りにおいて任意の適切な材料で構成され得る。好ましくは、オーバークラッド部は、上記のような複屈折に加えて、優れた機械的特性とクラッド部に対する優れた密着性とを有する材料で構成され得る。このような材料の具体例としては、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。ポリカーボネート系樹脂でオーバークラッド部を構成することにより、透明性、耐熱性および可撓性に優れたＰＯＦを実現することができる。ポリカーボネート系樹脂は、好ましくは、ポリエステルと複合化された変性ポリカーボネート系樹脂である。耐薬品性および流動性に優れるからである。
【0027】
オーバークラッド部１６の厚みＤＯＣは、好ましくは５０μｍ～５００μｍであり、より好ましくは７０μｍ～３００μｍである。オーバークラッド部の厚みがこのような範囲であれば、コア部およびクラッド部を良好に保護するとともに、ＰＯＦに要求される可撓性および柔軟性を満足することができる。
【0028】
Ｂ．プラスチック光ファイバの製造方法
上記Ａ項に記載のＰＯＦは、例えば、あらかじめプリフォームを形成し、当該プリフォームを延伸することにより作製され得る。本明細書において「プリフォーム」は、コア部とクラッド部とオーバークラッド部とを有する、未延伸のＰＯＦである。プリフォームは、任意の適切な方法により得られ得る。プリフォームの作製方法の代表例としては、溶融押出法、溶融紡糸法、溶融押出ドーパント拡散法、ロッドインチューブ法が挙げられる。これらの方法においては、業界で周知の手順が採用され得る。例えば、溶融押出法によれば、コア部を構成する材料、クラッド部を構成する材料およびオーバークラッド部を構成する材料をそれぞれ、同心円状の３層金型に供給し、所定の温度で溶融押出することにより、図１のような断面構造を有するプリフォームが作製され得る。また例えば、別の溶融押出法によれば、コア部を構成する材料およびクラッド部を構成する材料をそれぞれ、同心円状の２層金型に供給し、所定の温度で溶融押出を行い、さらに、別の２層金型を用いて、コア部およびクラッド部の溶融物の流路の外側に別途溶融押出したオーバークラッド部を構成する材料を合流させることにより、図１のような断面構造を有するプリフォームが作製され得る。溶融紡糸法は、金型の代わりに紡糸ノズル（代表的には、３層ノズル）を用いればよい。
上記Ａ項に記載のＰＯＦは、例えば、あらかじめプリフォームを形成し、当該プリフォームを延伸することにより作製され得る。本明細書において「プリフォーム」は、コア部とクラッド部とオーバークラッド部とを有する、未延伸のＰＯＦである。プリフォームは、任意の適切な方法により得られ得る。プリフォームの作製方法の代表例としては、溶融押出法、溶融紡糸法、溶融押出ドーパント拡散法、ロッドインチューブ法が挙げられる。これらの方法においては、業界で周知の手順が採用され得る。例えば、溶融押出法によれば、コア部を構成する材料、クラッド部を構成する材料およびオーバークラッド部を構成する材料をそれぞれ、同心円状の３層金型に供給し、所定の温度で溶融押出することにより、図１のような断面構造を有するプリフォームが作製され得る。また例えば、別の溶融押出法によれば、コア部を構成する材料およびクラッド部を構成する材料をそれぞれ、同心円状の２層金型に供給し、所定の温度で溶融押出を行い、さらに、別の２層金型を用いて、コア部およびクラッド部の溶融物の流路の外側に別途溶融押出したオーバークラッド部を構成する材料を合流させることにより、図１のような断面構造を有するプリフォームが作製され得る。溶融紡糸法は、金型の代わりに紡糸ノズル（代表的には、３層ノズル）を用いればよい。
【0029】
次いで、得られたプリフォームを、実質的に延伸することなく所定温度まで冷却する。冷却は、任意の適切な冷却手段を用いて行ってもよく、自然冷却（放冷）であってもよい。当該所定温度は、好ましくはオーバークラッド部のガラス転移温度（Ｔｇ）未満であり、より好ましくは（Ｔｇ－６０℃）～（Ｔｇ－１０℃）であり、さらに好ましくは（Ｔｇ－５０℃）～（Ｔｇ－２０℃）である。なお、コア部、クラッド部およびオーバークラッド部の構成材料、ならびに延伸倍率および延伸速度を適切に調整することにより、延伸温度がオーバークラッド部のＴｇを超える場合であっても所望の複屈折Δｎを有するオーバークラッド部を形成できる場合がある。
【0030】
次いで、当該所定温度でプリフォームを延伸する。通常、Ｔｇ未満の温度での延伸は実質的に困難であるところ、本発明の実施形態によれば、コア部、クラッド部およびオーバークラッド部の構成材料（したがって、コア部、クラッド部およびオーバークラッド部のＴｇ）を適切に選択すること、ならびに、後述の延伸速度を調整することにより、１．２倍程度までの延伸が可能となる。しかも、このような低延伸倍率の延伸により、オーバークラッド部の配向状態（結果として、複屈折Δｎ）を劇的に高めることができる。これは、高分子加工の業界における技術常識からは想像できない予期せぬ優れた効果である。その結果、耐ソルベントクラック性に優れたＰＯＦが得られ得る。
【0031】
延伸倍率は、代表的には上記のとおり１．２倍以下であり、好ましくは１．０２倍～１．１８倍であり、より好ましくは１．０５倍～１．１５倍であり、さらに好ましくは１．０８倍～１．１２倍である。本発明の実施形態によれば、コア部、クラッド部およびオーバークラッド部の構成材料と延伸温度と後述の延伸速度とを適切に組み合わせることにより、このような低い延伸倍率であってもオーバークラッド部の配向状態（結果として、複屈折Δｎ）を劇的に高めることができる。その結果、耐ソルベントクラック性に優れたＰＯＦが得られ得る。なお、コア部、クラッド部およびオーバークラッド部の構成材料、ならびに延伸温度を適切に調整することにより、延伸倍率が１．２倍を超える場合であっても所望の複屈折Δｎを有するオーバークラッド部を形成できる場合がある。あるいは、形成されたプリフォームを延伸するのではなく、プリフォーム形成時に延伸することにより、所望の複屈折Δｎを有するオーバークラッド部が形成され得る。具体的には、大径で押し出した溶融糸を所望の径となるまで溶融紡糸と同時に延伸することにより、所望の複屈折Δｎを有するオーバークラッド部が形成され得る。この場合、形成されたプリフォームの延伸は省略され得る。また、押し出した溶融糸に対する延伸倍率は非常に大きいものとなる。例えば、溶融時の押出径が１０ｍｍであり、形成されるプリフォームの径が４００μｍである場合には、押し出した溶融糸に対する延伸倍率は６２５倍となる。
【0032】
延伸速度は、好ましくは０．０５ｍ／分～０．２０ｍ／分であり、より好ましくは０．０７ｍ／分～０．１５ｍ／分であり、さらに好ましくは０．０８ｍ／分～０．１２ｍ／分である。このような延伸速度であれば、上記のような所望の延伸を実現することができる。このような延伸速度は通常に比べて格段に低速であり、このような低い延伸速度と上記のようなＴｇ未満の延伸温度とを組み合わせることにより、プリフォームを破断させることなく、所望の複屈折Δｎを有するオーバークラッド部を含むＰＯＦを製造することができる。
【0033】
以上のようにして、ＰＯＦが作製され得る。なお、プリフォーム形成から延伸までの一連の操作は連続的に行ってもよく、一旦保管したプリフォームを延伸に供してもよい。
【0034】
Ｃ．プラスチック光ファイバコード
上記Ａ項およびＢ項に記載のＰＯＦは、プラスチック光ファイバコードに用いられ得る。したがって、本発明の実施形態は、プラスチック光ファイバコードも包含する。図２は、本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバコード（以下、ＰＯＦコードと称する場合がある）の長手方向に直交する面の概略断面図である。図示例のＰＯＦコード１００は、１つまたは複数（図示例では２つ）のＰＯＦ１０と、ＰＯＦ１０の外周を囲むようにして配置された繊維抗張力体２０と、繊維抗張力体２０を被覆する被覆部３０と、を有する。ＰＯＦは、上記Ａ項およびＢ項に記載のＰＯＦである。
上記Ａ項およびＢ項に記載のＰＯＦは、プラスチック光ファイバコードに用いられ得る。したがって、本発明の実施形態は、プラスチック光ファイバコードも包含する。図２は、本発明の１つの実施形態によるプラスチック光ファイバコード（以下、ＰＯＦコードと称する場合がある）の長手方向に直交する面の概略断面図である。図示例のＰＯＦコード１００は、１つまたは複数（図示例では２つ）のＰＯＦ１０と、ＰＯＦ１０の外周を囲むようにして配置された繊維抗張力体２０と、繊維抗張力体２０を被覆する被覆部３０と、を有する。ＰＯＦは、上記Ａ項およびＢ項に記載のＰＯＦである。
【0035】
繊維抗張力体２０を構成する繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、炭素繊維、ガラス繊維が挙げられる。好ましくは、アラミド繊維である。剛性、柔軟性、および繰り返し曲げに対する破断防止性に優れるからである。繊維抗張力体を構成する繊維は、好ましくは、ＡＳＴＭ－Ｄ８８５Ｍで測定されるコードモジュラスが１００ＧＰａ以上である。
【0036】
被覆部３０は、代表的には、繊維集束剤に対して化学的に安定な樹脂で構成される。樹脂としては、例えば、軟質ＰＶＣ樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、シリコーン系シーリング剤、エポキシ系樹脂が挙げられる。被覆部の厚みは、例えば１０μｍ～５０μｍであり得る。
【実施例0037】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。
【0038】
（１）オーバークラッド部の複屈折Δｎ
実施例および比較例で得られたＰＯＦを２枚のスライドガラスの間に挟み、隙間をオーバークラッド部と同じ屈折率のマッチングオイルで満たしたものを試験サンプルとした。一対の検光子を用意し、検光子／試験サンプル／検光子となるように配置した。その際、一対の検光子がクロスニコル状態となるよう、かつ、検光子の光軸がＰＯＦの長手方向に対して４５°となるようにして配置した。この状態で、試験サンプルの上方から顕微分光光度計（Ｃｒａｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、製品名「３０８ＰＶ」）を用いて、オーバークラッド部のＰＯＦ中心部に近い部分の分光透過率を測定した。分光スペクトルのピークとバレーの波長からオーバークラッド部の面内位相差値Δｎｄを導出した（ピークバレー法）。得られた面内位相差値Δｎｄをオーバークラッド部の厚みＤＯＣで除して、オーバークラッド部の複屈折Δｎを算出した。
（２）耐ソルベントクラック性
実施例および比較例で得られたＰＯＦを曲率半径２０ｍｍで屈曲させた状態で両端を固定した。屈曲部にフタル酸ジイソニル（ＤＩＮＰ）を滴下し、屈曲部にＤＩＮＰが存在する状態を維持しながら、クラックが発生するまでの時間を調べた。
実施例および比較例で得られたＰＯＦを２枚のスライドガラスの間に挟み、隙間をオーバークラッド部と同じ屈折率のマッチングオイルで満たしたものを試験サンプルとした。一対の検光子を用意し、検光子／試験サンプル／検光子となるように配置した。その際、一対の検光子がクロスニコル状態となるよう、かつ、検光子の光軸がＰＯＦの長手方向に対して４５°となるようにして配置した。この状態で、試験サンプルの上方から顕微分光光度計（Ｃｒａｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、製品名「３０８ＰＶ」）を用いて、オーバークラッド部のＰＯＦ中心部に近い部分の分光透過率を測定した。分光スペクトルのピークとバレーの波長からオーバークラッド部の面内位相差値Δｎｄを導出した（ピークバレー法）。得られた面内位相差値Δｎｄをオーバークラッド部の厚みＤＯＣで除して、オーバークラッド部の複屈折Δｎを算出した。
（２）耐ソルベントクラック性
実施例および比較例で得られたＰＯＦを曲率半径２０ｍｍで屈曲させた状態で両端を固定した。屈曲部にフタル酸ジイソニル（ＤＩＮＰ）を滴下し、屈曲部にＤＩＮＰが存在する状態を維持しながら、クラックが発生するまでの時間を調べた。
【0039】
＜実施例１＞
精製したＴＣＥＭＡとドーパントとしてのＤＰＳとを重量比でＴＣＥＭＡ：ＤＰＳ＝１００：４の割合で混合した。さらに、全重量中の濃度がそれぞれ０．０３重量％および０．２重量％となるように、重合開始剤としてジｔ－ブチルパーオキサイドおよび連鎖移動剤としてｎ－ラウリルメルカプタンを添加した。その後、細孔径０．２μｍのメンブレンフィルタにより濾過を行った。この混合液を、超音波を与えながら減圧脱気した後、重合容器に入れ、重合容器の温度を１２０℃に維持しながら、４０時間かけてモノマーを重合し、コア部ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。
一方、精製したＴＣＥＭＡおよびＭＭＡを重量比でＴＣＥＭＡ：ＭＭＡ＝２０：８０の割合で混合した。さらに、全重量中の濃度がそれぞれ０．５重量％および０．３重量％となるように、重合開始剤として過酸化ベンゾイルおよび連鎖移動剤としてｎ－ブチルメルカプタンを添加した。その後、細孔径０．２μｍのメンブレンフィルタにより濾過を行った。この混合液を、超音波を与えながら減圧脱気した後、重合容器に入れ、重合容器の温度を１２０℃に維持しながら、４０時間かけてモノマーを重合し、クラッド部ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。
得られたコア部ロッドとクラッド部ロッドとを、別々の押出成形機とそれらに連結された２層金型とを用いて、コア部とクラッド部との積層複層状を形成し、さらに加熱流路に一定時間通すことで、コア部に含有されるドーパントをクラッド部へ拡散させた。さらに、もう一台の押出成形機によりオーバークラッド材であるＸＹＬＥＸ Ｘ７３００ＣＬ［製品名、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社製、ポリエステル変性ポリカーボネート］（以下、単にＰＣと称する場合がある）を溶融し、２層金型を用いて、上記のコア部およびクラッド部溶融物の流路と合流させることにより最外周にオーバークラッド部を形成した。金型から吐出された溶融樹脂を引き取り、コア部の直径が２００μｍ、クラッド部の直径が２８０μｍおよび外径が７５０μｍである未延伸のＧＩ型ＰＯＦ（プリフォーム）を得た。
得られたプリフォームを放冷した後、８０℃（上記ＰＣのＴｇ－４０℃）のオーブン中、延伸速度０．１ｍ／分で１．１２倍に延伸し、本実施例のＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０１５であった。得られたＰＯＦを上記（２）の評価に供した。結果を表１に示す。
精製したＴＣＥＭＡとドーパントとしてのＤＰＳとを重量比でＴＣＥＭＡ：ＤＰＳ＝１００：４の割合で混合した。さらに、全重量中の濃度がそれぞれ０．０３重量％および０．２重量％となるように、重合開始剤としてジｔ－ブチルパーオキサイドおよび連鎖移動剤としてｎ－ラウリルメルカプタンを添加した。その後、細孔径０．２μｍのメンブレンフィルタにより濾過を行った。この混合液を、超音波を与えながら減圧脱気した後、重合容器に入れ、重合容器の温度を１２０℃に維持しながら、４０時間かけてモノマーを重合し、コア部ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。
一方、精製したＴＣＥＭＡおよびＭＭＡを重量比でＴＣＥＭＡ：ＭＭＡ＝２０：８０の割合で混合した。さらに、全重量中の濃度がそれぞれ０．５重量％および０．３重量％となるように、重合開始剤として過酸化ベンゾイルおよび連鎖移動剤としてｎ－ブチルメルカプタンを添加した。その後、細孔径０．２μｍのメンブレンフィルタにより濾過を行った。この混合液を、超音波を与えながら減圧脱気した後、重合容器に入れ、重合容器の温度を１２０℃に維持しながら、４０時間かけてモノマーを重合し、クラッド部ロッド（外径３０ｍｍ）を得た。
得られたコア部ロッドとクラッド部ロッドとを、別々の押出成形機とそれらに連結された２層金型とを用いて、コア部とクラッド部との積層複層状を形成し、さらに加熱流路に一定時間通すことで、コア部に含有されるドーパントをクラッド部へ拡散させた。さらに、もう一台の押出成形機によりオーバークラッド材であるＸＹＬＥＸ Ｘ７３００ＣＬ［製品名、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社製、ポリエステル変性ポリカーボネート］（以下、単にＰＣと称する場合がある）を溶融し、２層金型を用いて、上記のコア部およびクラッド部溶融物の流路と合流させることにより最外周にオーバークラッド部を形成した。金型から吐出された溶融樹脂を引き取り、コア部の直径が２００μｍ、クラッド部の直径が２８０μｍおよび外径が７５０μｍである未延伸のＧＩ型ＰＯＦ（プリフォーム）を得た。
得られたプリフォームを放冷した後、８０℃（上記ＰＣのＴｇ－４０℃）のオーブン中、延伸速度０．１ｍ／分で１．１２倍に延伸し、本実施例のＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０１５であった。得られたＰＯＦを上記（２）の評価に供した。結果を表１に示す。
【0040】
＜実施例２＞
延伸倍率を１．１２倍から１．１０倍に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００７であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸倍率を１．１２倍から１．１０倍に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００７であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0041】
＜実施例３＞
延伸温度を８０℃から１１０℃（上記ＰＣのＴｇ－１０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００６であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸温度を８０℃から１１０℃（上記ＰＣのＴｇ－１０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００６であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0042】
＜実施例４＞
延伸温度を８０℃から７０℃（上記ＰＣのＴｇ－５０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸温度を８０℃から７０℃（上記ＰＣのＴｇ－５０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0043】
＜実施例５＞
延伸温度を８０℃から１３０℃（上記ＰＣのＴｇ＋１０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００２５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸温度を８０℃から１３０℃（上記ＰＣのＴｇ＋１０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００２５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0044】
＜比較例１＞
延伸温度を８０℃から１７０℃（上記ＰＣのＴｇ＋５０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０００８であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸温度を８０℃から１７０℃（上記ＰＣのＴｇ＋５０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０００８であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0045】
＜比較例２＞
実施例１のプリフォームをそのままＰＯＦとして用いた（すなわち、延伸しなかった）。このＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０００７であった。このＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
実施例１のプリフォームをそのままＰＯＦとして用いた（すなわち、延伸しなかった）。このＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．０００７であった。このＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0046】
＜比較例３＞
延伸温度を８０℃から１４０℃（上記ＰＣのＴｇ＋２０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００１５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
延伸温度を８０℃から１４０℃（上記ＰＣのＴｇ＋２０℃）に変更したこと以外は実施例２と同様にしてＰＯＦを得た。得られたＰＯＦのオーバークラッド部の複屈折Δｎは０．００１５であった。得られたＰＯＦを実施例１と同様の評価に供した。結果を表１に示す。
【0047】
＜比較例４＞
延伸温度を８０℃から７０℃（上記ＰＣのＴｇ－５０℃）に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＰＯＦの作製を試みたが、プリフォームが破断してしまいＰＯＦは得られなかった。
延伸温度を８０℃から７０℃（上記ＰＣのＴｇ－５０℃）に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＰＯＦの作製を試みたが、プリフォームが破断してしまいＰＯＦは得られなかった。
【0048】
【表1】
【0049】
＜評価＞
実施例および比較例の結果から明らかなように、本発明の実施例のＰＯＦは、比較例に比べて耐ソルベントクラック性が劇的に改善されていることがわかる。すなわち、本発明の実施例のＰＯＦは、屈曲した（外力がかかった）状態で、かつ、炭化水素系溶媒と接触した状態で長期間使用してもクラックが発生しない。
実施例および比較例の結果から明らかなように、本発明の実施例のＰＯＦは、比較例に比べて耐ソルベントクラック性が劇的に改善されていることがわかる。すなわち、本発明の実施例のＰＯＦは、屈曲した（外力がかかった）状態で、かつ、炭化水素系溶媒と接触した状態で長期間使用してもクラックが発生しない。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明のプラスチック光ファイバは、高速通信を意図する光ファイバケーブルの構成要素として有用である。さらに、形状を変化させることにより、光導波路等の光導性素子類、スチールカメラ用、ビデオカメラ用、望遠鏡用、眼鏡用、プラスチックコンタクトレンズ用、太陽光集光用等のレンズ類、凹面鏡、ポリゴン等の鏡類、ペンタプリズム類等のプリズム類等の光学部材として応用することが可能である。
【符号の説明】
【0051】
１０ プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）
１２ コア部
１４ クラッド部
１６ オーバークラッド部
１２ コア部
１４ クラッド部
１６ オーバークラッド部
【図1】
【図2】