プラスチック光ファイバケーブルの製造方法
【課題】 被覆内層を均一な厚さで被覆し、光学特性に優れたＰＯＦケーブルを得るための製造方法を提供する。
【解決手段】 芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが０．１ｍｍ≦Ｌ≦１５ｍｍおよび０．３≦Ｌ／Ｄ≦１０を満足するものを使用するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【解決手段】 芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが０．１ｍｍ≦Ｌ≦１５ｍｍおよび０．３≦Ｌ／Ｄ≦１０を満足するものを使用するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【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、電車等の移動体内、あるいはＦＡ、家庭内機器、オフィス機器等の短距離通信用配線として用いられるプラスチック光ファイバケーブルの製法に関するもので、特にプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦという。）に複数の被覆層を施す際に被覆状態を均一化するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＦは、短距離のデータ通信用配線や、センサー用途等ですでに実用化されている。その際、被覆材でＰＯＦの外周を保護したＰＯＦケーブルの形態として用いられることが多い。
【０００３】
このようなＰＯＦケーブルの構成に関しては、複数の被覆層を有する様々なＰＯＦケーブルが提案されている。例えば、特許文献１には、耐熱性およびＰＯＦと被覆層の密着性を向上させるため、ＰＯＦの外側にフッ化ビニリデン系樹脂を密着層として設け、その外側にポリアミド樹脂を被覆したＰＯＦケーブルが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２７５４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１で開示されているＰＯＦケーブルでは、その製造工程において、密着層を付与する工程、被覆層を付与する工程がそれぞれ別工程となっているため、ＰＯＦにかかる熱履歴が大きくなり、ＰＯＦケーブルとしての光学特性が損なわれる傾向にあった。また製造工程が増加し、ＰＯＦケーブルの製造が煩雑化するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、伝送損失等の光学特性を損なうことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さで被覆できるＰＯＦケーブルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、ＰＯＦケーブルの被覆内層および被覆外層をＰＯＦの外周に導入するためのダイスを特定の構造とすることによって、伝送損失等の光学特性を損なうことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さに被覆できることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが下記式（１）および（２）を満足するものを使用することを特徴とするものである。
【数４】
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、光学特性の低下を招くことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さに被覆できるＰＯＦケーブルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の製造方法によって製造されるＰＯＦケーブルの一実施形態を示す断面図である。芯１１Ａおよびその外周に形成された第１鞘１１Ｂと第１鞘１１Ｂの外周上に形成された第２鞘１１ＣからなるＰＯＦ１２の外周に、被覆内層１３が形成され、さらにその外側に被覆外層１４が形成されている。
【００１０】
ここで、ＰＯＦ１２としては、図１記載の構成以外にも公知のものが使用でき、例えば、中心から外周に向かって連続的に芯１１Ａの屈折率が低下するＧＩ型ＰＯＦ、中心から外に向かって芯１１Ａの屈折率が段階的に低下する多層ＰＯＦ、複数の芯１１Ａを鞘で取り囲んで一纏めにしたマルチコアＰＯＦなどが挙げられる。なかでもＰＯＦを広帯域化して高速信号伝送を行うには、多層ＰＯＦを用いることが好ましい。なお、ＧＩ型ＰＯＦまたは多層ＰＯＦの外周にさらに鞘１１Ｂを被覆したものを使用してもよい。
【００１１】
芯１１Ａには、各種の透明性の高い重合体が使用され、特に限定されるものではないが、好ましくはメチルメタクリレート単位を構成単位とする重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレート単独重合体、およびメチルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体、ベンジルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体であり、これらのなかではメチルメタクリレート単独重合体が、耐熱性と透明性に優れている点から特に好ましい。
【００１２】
芯１１Ａの外周に形成される鞘は、一層から形成されていても、二層以上の複数層から形成されてもよい。鞘を形成する樹脂としては、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、テトラフルオロエチレン系重合体等のＰＯＦの鞘材として公知の材料を適宜選択することができる。
【００１３】
ＰＯＦケーブルの機械特性、耐熱性および耐衝撃性を十分に確保するためには、鞘を二層以上の複数層から形成し、最外層に位置する鞘層には、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位を少なくとも構成単位として有し、結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂を用いることが好ましい。ＴＦＥ単位を含む含フッ素オレフィン系樹脂としては、ＴＦＥ単位と、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、パーフルオロ(フルオロ)アルキルビニルエーテル（ＦＶＥ）単位のうち少なくとも１種を共重合して得られる共重合体、ＶｄＦ単位とＴＦＥ単位とヘキサフルオロアセトン単位との共重合体、ＴＦＥ単位とＨＦＰ単位とエチレン単位との共重合体等が挙げられるが、こられに限定されるものではない。ＴＦＥ単位との共重合成分としては、低コストであり、透明性が高く、かつ耐熱性に優れる点から、ＶｄＦ単位、ＨＦＰ単位、ＦＶＥ単位が特に好ましい。
【００１４】
内層の鞘層として好ましい樹脂としては、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ化ビニリデン系重合体等ＰＯＦの鞘材として公知の材料を挙げることができる。特にフッ素化メタクリレート系重合体は、屈折率の調整が容易で、良好な透明性および耐熱性を有しながら屈曲性、加工性に優れる重合体であるため好ましい。
【００１５】
このようなＰＯＦ１２は、溶融紡糸法などの公知の方法で製造できる。また、ＰＯＦ１２を７０〜１０５℃程度の高温環境下や、温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングを抑制するため、連続もしくはバッチ処理によってアニール処理を施してもよい。
【００１６】
本発明の製造方法によって得られるＰＯＦケーブルは、ＰＯＦの外周に形成された被覆内層と、その外周に形成された被覆外層とを少なくとも備えている。
【００１７】
被覆内層に用いられる被覆材料Ａには、ＰＯＦ外周および被覆外層との密着性を向上させる機能や、被覆外層を形成する被覆材料Ｂの中に存在する低分子量物、着色顔料、可塑剤等がＰＯＦ内部へ移行することを防止する機能等が要求される。このような被覆材料Ａとしては、ＰＯＦケーブルの被覆材料として公知の樹脂が使用可能であるが、高い耐熱性を有するＰＯＦケーブルを得るには、融点が１９０℃以下、またはガラス転移温度が１６０℃以下の熱可塑性樹脂、例えば（メタ）アクリル酸メチル単位を主構成単位とする樹脂、スチレン単位を主構成単位とする樹脂、ポリカーボネートを主成分とする樹脂、プロピレン単位を主構成単位とする樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とする樹脂、ポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂、ポリフッ化ビニリデンを主成分とする樹脂のうちの少なくとも一種類を被覆内層として用いることが好ましい。中でも、 ポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂は、ＰＯＦと被覆外層とを強く密着させる効果を発現することが可能である点で、特に好ましい。
【００１８】
本発明のＰＯＦケーブルの被覆材料Ａに用いられるポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂（以下、ＰＢＴ樹脂と略する。）とは、１，４ブタンジオール（テトラメチレングリコール）とテレフタル酸のエステル化反応、または１，４ブタンジオールとテレフタル酸ジメチルのエステル交換反応により得られたビスヒドロキシブチルテレフタレート（ＢＨＴ）ないしはそのオリゴマーを、さらに重縮合して合成された、下記一般式（ｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートの単位を主構成単位として含有する重合体をいう。
【化１】
【００１９】
被覆材料Ａに用いられるＰＢＴ樹脂としては、上記一般式（ｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートをハードセグメント単位（結晶相）とし、一方、ソフトセグメント単位（非晶相）として、分子量が２００〜５０００の範囲にある脂肪族ポリエーテル（例えば、ポリテトラメチレンオキシドグリコール（ＰＴＭＧ）など）と、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジプロピル、テレフタル酸ジブチルのうち少なくとも１種類との重縮合で合成された、下記一般式（ｉｉ）で示される脂肪族ポリエーテルのブロック単位とブロック共重合したＰＢＴ樹脂が挙げられる。
【化２】
【００２０】
また、上記一般式（ｉｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートをハードセグメント単位（結晶相）とし、一方、ソフトセグメント単位（非晶相）としてポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）やポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）のような、下記一般式（ｉｉｉ）で示される脂肪族ポリエステルのブロック単位とをブロック共重合したＰＢＴ系樹脂が挙げられる。
【化３】
【００２１】
このようなＰＢＴ樹脂の融点やショアＤ硬度は、ハードセグメント単位と上記ソフトセグメント単位の構成比や各々の分子量、あるいは重合体全体の分子量を調整することによって容易に調整できる。
【００２２】
このようなＰＢＴ樹脂としては、具体的には、東レ・デュポン社製のハイトレル２５５１、２４７４、４０４７、４０５７、４７６７（商品名）や、ポリプラスチック社製のＤＹＵＲＡＮＥＸ ４００ＬＰ（商品名）、帝人化成社製のヌーベラン４４００シリーズ（商品名）、東洋紡社製のペルプレンＳタイプ、Ｐタイプ（Ｐ１５０Ｍ）（商品名）、三菱化学社製のプリマロイＢシリーズ（商品名）等を挙げることができる。
被覆外層として用いられる被覆材料Ｂには、耐薬品性を向上させる機能、外光の入射を防止する機能、機械的強度を向上させる機能、さらに耐熱性を向上させる機能等を備えていることが要求される。このような被覆材料Ｂとしては、融点が１９０℃以下のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、またはこれらの樹脂の２種以上を用いて得られた混合物などを挙げることができる。中でも、ＰＯＦケーブルを車載用配線として用いる際には、耐薬品性、機械的強度、耐熱性向上などの機能を兼ね備えた材料として、ポリアミド系樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
ポリアミド系樹脂としては、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６−１２などの単独重合体や、これら重合体の単量体単位の組み合わせからなるナイロン共重合体、これら重合体に柔軟なセグメントを導入したナイロン系エラストマー、あるいはナイロン系エラストマーと他のポリアミド系樹脂を含む混合物などが好ましい。
【００２４】
本発明においては、上記のポリアミド系樹脂として、耐熱性、耐屈曲性、耐薬品性等に優れたナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体が特に適している。ナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体は、被覆工程における成形性が良好で、かつ適度な融点を有しているため、ポリメタクリル酸メチルの単独重合体またはメタクリル酸メチルを主成分とする共重合体をコア材とするＰＯＦの伝送性能を低下させることなく容易にＰＯＦを被覆することができる。これらの樹脂は、さらに寸法安定性、およびＰＯＦとの密着性にも優れることから、特にＰＯＦケーブルが自動車内ＬＡＮ用途として用いられる際に問題となる熱収縮やピストニングの発生を効果に防止できる点から好ましい。また、自動車内通信用途では、ＰＯＦケーブルにバッテリー液耐性が要求されるが、ナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体は、ナイロン系樹脂の中でも特に優れたバッテリー液耐性を有することから好ましい。
【００２５】
また、これら被覆材料Ｂには、ＰＯＦ内部への外光の入射を防止する機能を付与するためにカーボンブラックなどの遮光材を含有させてもよく、十分な光遮断効果を得るために、保護被覆層の本来目的とする効果を損なわない範囲で、例えば０．１％以上５％以下の範囲で含有させてもよい。さらに、ＰＯＦケーブルとしては、上記被覆外層の外周にさらに熱可塑性樹脂からなる被覆層が形成されてもよい。
【００２６】
このような構成のＰＯＦケーブルを製造する際には、ＰＯＦに被覆層を付与する被覆工程でクロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いてＰＯＦに被覆層を形成するが、本発明では、被覆内層および被覆外層を形成する被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂを、一つのクロスヘッドダイを用いてＰＯＦの外周に導入して、被覆内層と被覆外層とを同時に一括して被覆する。このような方法によれば、ＰＯＦと被覆内層との間、被覆内層と被覆外層との間の双方の密着性を強くすることができるとともに、被覆内層の厚みを比較的薄く制御することが可能になる。
【００２７】
次に、本発明のＰＯＦケーブルの製造に用いられるクロスヘッド被覆装置について説明する。図２は、クロスヘッド先端に取り付けられたダイス部を表す。中心軸２５がＰＯＦの通路であり、第一流路２３を被覆内層を形成する被覆材料Ａが、第二流路２４を被覆外層を形成する被覆材料Ｂが通過し、第三流路２６にて両者が合流する。その後、第三流路２６はＰＯＦの中心軸２５（ＰＯＦ通路の中心軸）と角度θでＰＯＦ通路に合流し、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂが一括してＰＯＦに被覆され、ＰＯＦケーブルが製造される。
【００２８】
ここで第３流路２６とＰＯＦ通路を通過するＰＯＦの中心軸２５とのなす角度θは１０度以上６０度以下の範囲である。すなわち、ＰＯＦと被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂとが１０度から６０度で接触することが好ましい。θが１０度未満では、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚みで被覆することが難しくなる傾向にあり、一方、６０度を超えると、高温に加熱された材料がＰＯＦに与える熱や応力が大きくなり、ＰＯＦの光学特性が劣化する場合がある。被覆内層をより薄く均一に形成するためには、θを２０度以上４５度以下の範囲に設定することが好ましい。なお、本発明においては、被覆内層および被覆外層を被覆したＰＯＦケーブルの外側に更に被覆層を設ける場合についても、被覆温度やＰＯＦと被覆材料との接触角度は上記範囲であることが好ましい。
【００２９】
本発明のＰＯＦケーブルの製造に用いられるクロスヘッド被覆装置のダイス構造について説明する。図３および図４は、図２のダイス２１の一部分を拡大した図である。図３に示したダイスは、ランド部のダイス孔の直径が一定である直管部のみからなる形状のものを用いたものである。本発明においては、ダイスのランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄは下記式（１）および（２）を満たすことが重要である。
【数５】
【００３０】
これは、ランド部の長さＬが０．５ｍｍ未満であると、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚みで被覆することが困難となる傾向にあったり、ＰＯＦと被覆内層との間、被覆内層と被覆外層との間の密着性が低下りする傾向があるためである。一方、ランド部の長さＬが１５ｍｍを超えると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する時間が長くなり、ＰＯＦが熱による劣化を受けて伝送損失の増加等の光学特性の低下を生じる傾向にあり、被覆材料がランド部で流動しながら高配向化しやすくなり、ＰＯＦケーブルの熱収縮やピストニングが増大したりする傾向がある。ＰＯＦケーブルの被覆安定性と性能を維持するためには、ランド部の長さＬを１ｍｍ以上とすることがより好ましく、２ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。また、ランド部の長さＬは７ｍｍ以下とすることがより好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。
【００３１】
また、ダイスのランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄの比Ｌ／Ｄが０．３より小さくなると、得られるＰＯＦケーブルの外形変動が大きくなる傾向にあり、Ｌ／Ｄが１０より大きくなると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する時間が長くなり、ＰＯＦに加わる樹脂圧力が大きくなるため、伝送損失が増加等の光学特性の低下を生じる傾向にある。
【００３２】
本発明においては、図４に示すように、ランド部のダイス孔の直径が一定の直管部と直径が連続的に大きくなるテーパー部とを有する形状であるダイスを使用することが、得られるＰＯＦケーブルの外形変動を小さくすることができる点で好ましい。このようなダイスの場合、テーパー部の角度（テーパー角）θ’が０°より大きく１０°以下であり、直管部の長さＬ１、テーパー部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１、テーパー部末端の半径Ｒ２が下記式（３）および下記式（４）を満たすことが好ましい。
【数６】
【００３３】
ここで、テーパー角θ’が１０°より大きいと、直管部をＰＯＦが通過する際に高温に加熱された被覆材料の潜熱や樹脂圧力が急激にＰＯＦに加わるため、ＰＯＦが損傷を受ける傾向がある。一方、テーパー角θ’の下限については、特に制限はないが、０．１°以上とすることが好ましい。０．１°より小さいと、得られるＰＯＦケーブルの外径変動の制御が不十分となる傾向にあったり、ＰＯＦと被覆内層との間や被覆内層と被覆外層との間の密着性が不十分になる傾向にある。テーパー角θ’は、１°以上とすることがより好ましく、３°以上とすることさらに好ましい。一方、テーパー角θ’は、高温に加熱された被覆材料がＰＯＦに与える熱や応力の影響を考慮し、ＰＯＦの光学特性の劣化等を防ぐために、９°以下とすることがより好ましく、７°以下とすることが特に好ましい。
【００３４】
また、直管部の長さＬ１とテーパー部の長さＬ２の比Ｌ１／Ｌ２が１より大きいと、テーパー部を流動してきた被覆材料が、直管部で急に流路を狭められた際に、被覆材料の潜熱や樹脂圧力がＰＯＦに加わるため、ＰＯＦケーブルの光学性能が低下する傾向がある。Ｌ１／Ｌ２が０．０３より小さいと、テーパー部を流動してきた被覆材料が、直管部で急に流路を狭められた際に、被覆材料の流れに乱流を生じるため、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚さで安定に被覆することが困難となる傾向にある。一方、ダイス部のＲ１／Ｒ２が０．３より小さい場合は、テーパー角が大きくなり、高温に加熱された被覆材料の潜熱や樹脂圧力がＰＯＦに急激に加わるため、ＰＯＦの光学特性が劣化する場合がある。
【００３５】
一方、直管部の半径Ｒ１とテーパー部末端の半径Ｒ２との比Ｒ１／Ｒ２が０．９より大きいと、テーパー角が小さくなりＰＯＦケーブルの外径変動の制御が不十分になる傾向にある。また、被覆内層をより薄く均一に成形するためには、Ｌ１／Ｌ２を０．０３以上０．７以下の範囲とするとともに、Ｒ１／Ｒ２を０．３以上０．８以下の範囲にすることがより好ましく、Ｌ１／Ｌ２≦を０．０３以上０．６以下の範囲に、Ｒ１／Ｒ２≦を０．３以上０．５以下の範囲に設定することがさらに好ましい。
【００３６】
以上に述べたように、本発明においては、被覆材料Ａと被覆材料ＢをＰＯＦの性能に影響を与えずに、ＰＯＦケーブルの外径変動を抑えつつ安定に被覆するために、被覆材料Ａと被覆材料Ｂのせん断粘度が特定の条件となるように、ダイスのランド部の長さＬとダイス孔の半径を上記のような条件に設定することが重要である。
【００３７】
次に、被覆内層および被覆外層を形成する被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂのせん断粘度の条件、被覆内層および被覆外層の厚さの条件等について説明する。
【００３８】
本発明においては、二層の被覆層の厚みをより均一に制御するために、被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃）における、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂのせん断粘度ηＡ、ηＢの関係を一定の範囲に制御することが好ましい。具体的には、被覆内層に用いる被覆材料Ａの被覆温度Ｔにおけるせん断粘度ηＡ（Ｐａ・ｓ）、および被覆内層の外側に存する被覆外層に用いる被覆材料Ｂの被覆温度Ｔにおけるせん断粘度ηＢ(Ｐａ・ｓ)について、被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃） において、せん断速度の範囲が１０００／s以上１０００００／s以下の領域において、被覆材料Ａと被覆材料Ｂとのせん断粘度の比ηＡ／ηＢ（せん断粘度比）を下記式（５）の範囲となるように、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂの粘度や被覆温度Ｔを決めることが好ましい。
【数７】
【００３９】
ここで、１０００／ｓ以上１０００００／ｓ以下に設定したせん断速度の範囲は、被覆の際の被覆装置に用いるクロスヘッドダイ、ダイスおよびニップルにより形成される流路中に存在する、被覆材料のせん断速度に基づいて設定されたものである。
【００４０】
せん断粘度比ηＡ／ηＢの値が２より大きくなる、すなわち被覆材料Ａの被覆材料Ｂに対する相対粘度が大きくなると、樹脂材料Bが樹脂材料Ａの外側に均一に回りこむのを妨げてしまい、被覆内層の厚みが花弁状のような不均一なものとなる傾向にある。また、ηＡ／ηＢの値が０．５より小さくなる、すなわち被覆材料Ａの被覆材料Ｂに対する相対粘度が小さくなると、樹脂材料Ｂの内側に被覆材料Ａの均一な層を形成することができず、被覆内層の厚み斑が大きくなってしまう傾向にある。
【００４１】
被覆内層の厚みをより薄くかつ均一に制御するためには、せん断粘度比は下記式（７）の範囲でとすることがより好ましく、下記式（８）の範囲とすることがさらに好ましい。
【数８】
【００４２】
また、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂの双方の有する機能を有効に発現させるためには、被覆内層の厚みｄＡおよび被覆外層の厚みｄＢを下記式（６）の範囲とすることが好ましい。
【数９】
【００４３】
被覆材料Ｂの中に存在する低分子量物や、着色顔料、可塑剤等がＰＯＦ内部への移行を十分に防止するためには、被覆内層の厚みはできる限り厚くした方がよいが、ｄＢ／ｄＡの値が１より小さくなると、被覆外層の耐薬品性や機械強度が大きく低下する傾向にある。一方、ＰＯＦと被覆内層の密着性を向上させるためには、被覆内層の厚みはできる限り薄くした方がよいが、ｄＢ/ｄＡの値が４９より大きくなると、被覆内層の低分子量物、着色顔料、可塑剤等のＰＯＦ内部への移行防止効果が低下する傾向にある。被覆内層と被覆外層との厚さの比ｄＢ/ｄＡの値は、１．５以上２５以下の範囲とすることがより好ましく、５以上１２．５以下の範囲とすることがさらに好ましい。
【００４４】
ＰＯＦに被覆層を施す際の被覆温度Ｔについては、被覆材料Ａと被覆材料Ｂのせん断粘度が前記式（２）となるように、材料の種類に応じて被覆温度Ｔを決めることが好ましい。具体的には、被覆材料Ａが、融点１９０℃以下またはガラス転移温度１６０℃以下である熱可塑性樹脂であり、被覆材料Ｂがナイロン１１またはナイロン１２である場合には、被覆温度Ｔを１９０℃以上２３０℃以下の範囲とすることが好ましい。被覆温度Ｔが、１９０℃より低いと、被覆材料が十分に溶融されず、塊となって被覆層の厚み変動が大きくなる傾向にあり、被覆材料の被覆装置配管中の流れが悪くなり、被覆材料の吐出不足を起こし、所望の厚み制御が困難になる傾向にある。また、被覆温度Ｔが２３０℃より高くなると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する際に、ＰＯＦが熱による劣化を受けて伝送損失の増加等の光学特性の低下を招く傾向にある。被覆層の厚みをより薄く均一に制御し、ＰＯＦの光学特性を損なうことなく、安定に被覆層を被覆するためには、被覆温度Ｔを２００℃以上２２０℃以下の範囲とすることがより好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例に挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各評価方法は次の通りである。
【００４６】
（ＭＦＲ）
テクノセブン社製メルトインデクサ（Ｌ２１７−１５３１）を用い、ＪＩＳ Ｋ ７２１０Ａ法に基づき測定温度２１０℃、荷重５ｋｇｆの条件下にて測定した。
【００４７】
（せん断粘度η）
ロザンド社製ツインキャピラリーレオメーター（ＲＨ７−２）を用い、ダイ直径１ｍｍ、ダイ全長１６ｍｍ、測定温度２１０℃、条件化で、せん断速度１０００〜１０００００／ｓの時のせん断粘度を測定した。
【００４８】
（被覆層の被覆状態の評価）
ＰＯＦケーブルの端面を、＃８０００番の研磨紙にて研磨した後、顕微鏡観察によって、断面状態を目視で観察した。被覆内層および被覆外層が均一な厚みで被覆されている場合を優良（表中、「◎」で表す。）、若干外形に変形が見られるが、大きな厚み変動の無いものを良（表中、「○」で表す。）、厚みが不均一で大きな変動が見られるものを不良（表中、「×」で表す。）と判断した。
【００４９】
実施例１〜７、比較例１〜３
芯材として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）の単独重合体（ＰＭＭＡ）、鞘材として、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）／１，１，２，２−パーフルオロデシルメタクリレート（１７ＦＭ）／ＭＭＡ／メタクリル酸（ＭＡＡ）＝３１／５０／１８／１（重量％）の共重合体を用い、保護層として、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン＝７０／２０／１０（ｍｏｌ％）の共重合体を用い、これらを溶融して同心円状に中心から順次積層して複合紡糸し、芯径９７０μｍ、鞘厚５μｍ、保護層厚１０μｍのＰＯＦ１２を得た。
【００５０】
ついで、被覆材料Ａとしてポリブチレンテレエフタレート（東レ・デュポン社製ハイトレル４７６７、ＭＦＲ＝２２、ηＡ＝６１）、被覆材料Ｂとしてダイアミド１２（ダイセルヒュルス社製Ｌ１６４０、ＭＦＲ＝１１３、ηＢ＝５０）を用い、これらをダイス構造が図３に示したコンプレッション式の２層一括被覆用クロスヘッド型被覆装置に供給して、ＰＯＦの外周に被覆材料ＡおよびＢを一括被覆して、外径１．５ｍｍのＰＯＦケーブルを得た。その際の被覆層Ａの厚みｄＡは４０μｍ、被覆材料Ｂの厚みｄＢは２１０μｍ、ｄＢ／ｄＡは５．２５とした。なお、被覆材料の被覆温度Ｔは２１０℃とし、ダイスのランド部の長さＬ、ダイス孔の直径および第３流路とＰＯＦの中心軸のなす角度θは、それぞれ表１に示した通りとした。
【００５１】
このようにして得られたＰＯＦケーブルの被覆層の被覆状態を目視にて観察・評価した結果を表１に示した。表１から明らかなように、実施例１〜７の本発明のＰＯＦケーブルは、いずれも被覆状態は優良であったが、比較例１〜３のＰＯＦケーブルの被覆状態は、厚みの斑が大きく不良であった。
【表１】
【００５２】
実施例８〜１６、比較例４〜１３
ダイス構造が図４に示したコンプレッション式の２層一括被覆用クロスヘッド型被覆装置に実施例１と同様の被覆材料を供給して、ＰＯＦの外周に被覆材料ＡおよびＢを一括被覆して、外径１．５ｍｍおよび２．３ｍｍのＰＯＦケーブルを得た。その際の被覆層Ａの厚みｄＡは３５μｍ、被覆材料Ｂの厚みｄＢは２１５μｍ、ｄＢ／ｄＡは６．１４とした。なお、被覆材料の被覆温度Ｔは２１０℃とし、ダイスの直管部の長さＬ１、テーパ部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１、テーパ部の半径Ｒ２、ダイス孔の直径および第３流路とＰＯＦの中心軸のなす角度θおよびテーパ角θ’は、それぞれ表２に示した通りとした。
【００５３】
このようにして得られたＰＯＦケーブルの被覆層の被覆状態を目視にて観察・評価した結果を表２に示した。表２から明らかなように、実施例８〜１６の本発明のＰＯＦケーブルは、いずれも被覆状態は優良であったが、比較例４〜１３のＰＯＦケーブルの被覆状態は、厚みの斑が大きく不良であった。
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法により得られるＰＯＦケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用される被覆装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用されるクロスダイヘッド被覆装置のダイス部分の拡大縦断面略式図である。
【図４】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用されるクロスダイヘッド被覆装置のダイス部分の拡大縦断面略式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ ＰＯＦケーブル
１１Ａ コア
１１Ｂ 第一鞘
１１Ｃ 第二鞘
１２ ＰＯＦ
１３ 被覆内層
１４ 被覆外層
２１ ダイス
２２ ニップル
２３ 第一流路
２４ 第二流路
２５ ＰＯＦの中心軸
２６ 第三流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や航空機、船舶、電車等の移動体内、あるいはＦＡ、家庭内機器、オフィス機器等の短距離通信用配線として用いられるプラスチック光ファイバケーブルの製法に関するもので、特にプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦという。）に複数の被覆層を施す際に被覆状態を均一化するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＦは、短距離のデータ通信用配線や、センサー用途等ですでに実用化されている。その際、被覆材でＰＯＦの外周を保護したＰＯＦケーブルの形態として用いられることが多い。
【０００３】
このようなＰＯＦケーブルの構成に関しては、複数の被覆層を有する様々なＰＯＦケーブルが提案されている。例えば、特許文献１には、耐熱性およびＰＯＦと被覆層の密着性を向上させるため、ＰＯＦの外側にフッ化ビニリデン系樹脂を密着層として設け、その外側にポリアミド樹脂を被覆したＰＯＦケーブルが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２７５４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１で開示されているＰＯＦケーブルでは、その製造工程において、密着層を付与する工程、被覆層を付与する工程がそれぞれ別工程となっているため、ＰＯＦにかかる熱履歴が大きくなり、ＰＯＦケーブルとしての光学特性が損なわれる傾向にあった。また製造工程が増加し、ＰＯＦケーブルの製造が煩雑化するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、伝送損失等の光学特性を損なうことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さで被覆できるＰＯＦケーブルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、ＰＯＦケーブルの被覆内層および被覆外層をＰＯＦの外周に導入するためのダイスを特定の構造とすることによって、伝送損失等の光学特性を損なうことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さに被覆できることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが下記式（１）および（２）を満足するものを使用することを特徴とするものである。
【数４】
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、光学特性の低下を招くことなく、薄膜化された被覆層を均一な厚さに被覆できるＰＯＦケーブルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１〜４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の製造方法によって製造されるＰＯＦケーブルの一実施形態を示す断面図である。芯１１Ａおよびその外周に形成された第１鞘１１Ｂと第１鞘１１Ｂの外周上に形成された第２鞘１１ＣからなるＰＯＦ１２の外周に、被覆内層１３が形成され、さらにその外側に被覆外層１４が形成されている。
【００１０】
ここで、ＰＯＦ１２としては、図１記載の構成以外にも公知のものが使用でき、例えば、中心から外周に向かって連続的に芯１１Ａの屈折率が低下するＧＩ型ＰＯＦ、中心から外に向かって芯１１Ａの屈折率が段階的に低下する多層ＰＯＦ、複数の芯１１Ａを鞘で取り囲んで一纏めにしたマルチコアＰＯＦなどが挙げられる。なかでもＰＯＦを広帯域化して高速信号伝送を行うには、多層ＰＯＦを用いることが好ましい。なお、ＧＩ型ＰＯＦまたは多層ＰＯＦの外周にさらに鞘１１Ｂを被覆したものを使用してもよい。
【００１１】
芯１１Ａには、各種の透明性の高い重合体が使用され、特に限定されるものではないが、好ましくはメチルメタクリレート単位を構成単位とする重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレート単独重合体、およびメチルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体、ベンジルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレート単位を主構成単位とする重合体であり、これらのなかではメチルメタクリレート単独重合体が、耐熱性と透明性に優れている点から特に好ましい。
【００１２】
芯１１Ａの外周に形成される鞘は、一層から形成されていても、二層以上の複数層から形成されてもよい。鞘を形成する樹脂としては、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ化ビニリデン系重合体、テトラフルオロエチレン系重合体等のＰＯＦの鞘材として公知の材料を適宜選択することができる。
【００１３】
ＰＯＦケーブルの機械特性、耐熱性および耐衝撃性を十分に確保するためには、鞘を二層以上の複数層から形成し、最外層に位置する鞘層には、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位を少なくとも構成単位として有し、結晶融解熱が５９ｍＪ／ｍｇ以下の含フッ素オレフィン系樹脂を用いることが好ましい。ＴＦＥ単位を含む含フッ素オレフィン系樹脂としては、ＴＦＥ単位と、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、パーフルオロ(フルオロ)アルキルビニルエーテル（ＦＶＥ）単位のうち少なくとも１種を共重合して得られる共重合体、ＶｄＦ単位とＴＦＥ単位とヘキサフルオロアセトン単位との共重合体、ＴＦＥ単位とＨＦＰ単位とエチレン単位との共重合体等が挙げられるが、こられに限定されるものではない。ＴＦＥ単位との共重合成分としては、低コストであり、透明性が高く、かつ耐熱性に優れる点から、ＶｄＦ単位、ＨＦＰ単位、ＦＶＥ単位が特に好ましい。
【００１４】
内層の鞘層として好ましい樹脂としては、フッ素化メタクリレート系重合体、フッ化ビニリデン系重合体等ＰＯＦの鞘材として公知の材料を挙げることができる。特にフッ素化メタクリレート系重合体は、屈折率の調整が容易で、良好な透明性および耐熱性を有しながら屈曲性、加工性に優れる重合体であるため好ましい。
【００１５】
このようなＰＯＦ１２は、溶融紡糸法などの公知の方法で製造できる。また、ＰＯＦ１２を７０〜１０５℃程度の高温環境下や、温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングを抑制するため、連続もしくはバッチ処理によってアニール処理を施してもよい。
【００１６】
本発明の製造方法によって得られるＰＯＦケーブルは、ＰＯＦの外周に形成された被覆内層と、その外周に形成された被覆外層とを少なくとも備えている。
【００１７】
被覆内層に用いられる被覆材料Ａには、ＰＯＦ外周および被覆外層との密着性を向上させる機能や、被覆外層を形成する被覆材料Ｂの中に存在する低分子量物、着色顔料、可塑剤等がＰＯＦ内部へ移行することを防止する機能等が要求される。このような被覆材料Ａとしては、ＰＯＦケーブルの被覆材料として公知の樹脂が使用可能であるが、高い耐熱性を有するＰＯＦケーブルを得るには、融点が１９０℃以下、またはガラス転移温度が１６０℃以下の熱可塑性樹脂、例えば（メタ）アクリル酸メチル単位を主構成単位とする樹脂、スチレン単位を主構成単位とする樹脂、ポリカーボネートを主成分とする樹脂、プロピレン単位を主構成単位とする樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体を主成分とする樹脂、ポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂、ポリフッ化ビニリデンを主成分とする樹脂のうちの少なくとも一種類を被覆内層として用いることが好ましい。中でも、 ポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂は、ＰＯＦと被覆外層とを強く密着させる効果を発現することが可能である点で、特に好ましい。
【００１８】
本発明のＰＯＦケーブルの被覆材料Ａに用いられるポリブチレンテレフタレートを主成分とする樹脂（以下、ＰＢＴ樹脂と略する。）とは、１，４ブタンジオール（テトラメチレングリコール）とテレフタル酸のエステル化反応、または１，４ブタンジオールとテレフタル酸ジメチルのエステル交換反応により得られたビスヒドロキシブチルテレフタレート（ＢＨＴ）ないしはそのオリゴマーを、さらに重縮合して合成された、下記一般式（ｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートの単位を主構成単位として含有する重合体をいう。
【化１】
【００１９】
被覆材料Ａに用いられるＰＢＴ樹脂としては、上記一般式（ｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートをハードセグメント単位（結晶相）とし、一方、ソフトセグメント単位（非晶相）として、分子量が２００〜５０００の範囲にある脂肪族ポリエーテル（例えば、ポリテトラメチレンオキシドグリコール（ＰＴＭＧ）など）と、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジプロピル、テレフタル酸ジブチルのうち少なくとも１種類との重縮合で合成された、下記一般式（ｉｉ）で示される脂肪族ポリエーテルのブロック単位とブロック共重合したＰＢＴ樹脂が挙げられる。
【化２】
【００２０】
また、上記一般式（ｉｉ）で示されるオリゴポリ１，４ブチレンテレフタレートをハードセグメント単位（結晶相）とし、一方、ソフトセグメント単位（非晶相）としてポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）やポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）のような、下記一般式（ｉｉｉ）で示される脂肪族ポリエステルのブロック単位とをブロック共重合したＰＢＴ系樹脂が挙げられる。
【化３】
【００２１】
このようなＰＢＴ樹脂の融点やショアＤ硬度は、ハードセグメント単位と上記ソフトセグメント単位の構成比や各々の分子量、あるいは重合体全体の分子量を調整することによって容易に調整できる。
【００２２】
このようなＰＢＴ樹脂としては、具体的には、東レ・デュポン社製のハイトレル２５５１、２４７４、４０４７、４０５７、４７６７（商品名）や、ポリプラスチック社製のＤＹＵＲＡＮＥＸ ４００ＬＰ（商品名）、帝人化成社製のヌーベラン４４００シリーズ（商品名）、東洋紡社製のペルプレンＳタイプ、Ｐタイプ（Ｐ１５０Ｍ）（商品名）、三菱化学社製のプリマロイＢシリーズ（商品名）等を挙げることができる。
被覆外層として用いられる被覆材料Ｂには、耐薬品性を向上させる機能、外光の入射を防止する機能、機械的強度を向上させる機能、さらに耐熱性を向上させる機能等を備えていることが要求される。このような被覆材料Ｂとしては、融点が１９０℃以下のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、またはこれらの樹脂の２種以上を用いて得られた混合物などを挙げることができる。中でも、ＰＯＦケーブルを車載用配線として用いる際には、耐薬品性、機械的強度、耐熱性向上などの機能を兼ね備えた材料として、ポリアミド系樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
ポリアミド系樹脂としては、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６−１２などの単独重合体や、これら重合体の単量体単位の組み合わせからなるナイロン共重合体、これら重合体に柔軟なセグメントを導入したナイロン系エラストマー、あるいはナイロン系エラストマーと他のポリアミド系樹脂を含む混合物などが好ましい。
【００２４】
本発明においては、上記のポリアミド系樹脂として、耐熱性、耐屈曲性、耐薬品性等に優れたナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体が特に適している。ナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体は、被覆工程における成形性が良好で、かつ適度な融点を有しているため、ポリメタクリル酸メチルの単独重合体またはメタクリル酸メチルを主成分とする共重合体をコア材とするＰＯＦの伝送性能を低下させることなく容易にＰＯＦを被覆することができる。これらの樹脂は、さらに寸法安定性、およびＰＯＦとの密着性にも優れることから、特にＰＯＦケーブルが自動車内ＬＡＮ用途として用いられる際に問題となる熱収縮やピストニングの発生を効果に防止できる点から好ましい。また、自動車内通信用途では、ＰＯＦケーブルにバッテリー液耐性が要求されるが、ナイロン１１、ナイロン１２の単独重合体は、ナイロン系樹脂の中でも特に優れたバッテリー液耐性を有することから好ましい。
【００２５】
また、これら被覆材料Ｂには、ＰＯＦ内部への外光の入射を防止する機能を付与するためにカーボンブラックなどの遮光材を含有させてもよく、十分な光遮断効果を得るために、保護被覆層の本来目的とする効果を損なわない範囲で、例えば０．１％以上５％以下の範囲で含有させてもよい。さらに、ＰＯＦケーブルとしては、上記被覆外層の外周にさらに熱可塑性樹脂からなる被覆層が形成されてもよい。
【００２６】
このような構成のＰＯＦケーブルを製造する際には、ＰＯＦに被覆層を付与する被覆工程でクロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いてＰＯＦに被覆層を形成するが、本発明では、被覆内層および被覆外層を形成する被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂを、一つのクロスヘッドダイを用いてＰＯＦの外周に導入して、被覆内層と被覆外層とを同時に一括して被覆する。このような方法によれば、ＰＯＦと被覆内層との間、被覆内層と被覆外層との間の双方の密着性を強くすることができるとともに、被覆内層の厚みを比較的薄く制御することが可能になる。
【００２７】
次に、本発明のＰＯＦケーブルの製造に用いられるクロスヘッド被覆装置について説明する。図２は、クロスヘッド先端に取り付けられたダイス部を表す。中心軸２５がＰＯＦの通路であり、第一流路２３を被覆内層を形成する被覆材料Ａが、第二流路２４を被覆外層を形成する被覆材料Ｂが通過し、第三流路２６にて両者が合流する。その後、第三流路２６はＰＯＦの中心軸２５（ＰＯＦ通路の中心軸）と角度θでＰＯＦ通路に合流し、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂが一括してＰＯＦに被覆され、ＰＯＦケーブルが製造される。
【００２８】
ここで第３流路２６とＰＯＦ通路を通過するＰＯＦの中心軸２５とのなす角度θは１０度以上６０度以下の範囲である。すなわち、ＰＯＦと被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂとが１０度から６０度で接触することが好ましい。θが１０度未満では、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚みで被覆することが難しくなる傾向にあり、一方、６０度を超えると、高温に加熱された材料がＰＯＦに与える熱や応力が大きくなり、ＰＯＦの光学特性が劣化する場合がある。被覆内層をより薄く均一に形成するためには、θを２０度以上４５度以下の範囲に設定することが好ましい。なお、本発明においては、被覆内層および被覆外層を被覆したＰＯＦケーブルの外側に更に被覆層を設ける場合についても、被覆温度やＰＯＦと被覆材料との接触角度は上記範囲であることが好ましい。
【００２９】
本発明のＰＯＦケーブルの製造に用いられるクロスヘッド被覆装置のダイス構造について説明する。図３および図４は、図２のダイス２１の一部分を拡大した図である。図３に示したダイスは、ランド部のダイス孔の直径が一定である直管部のみからなる形状のものを用いたものである。本発明においては、ダイスのランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄは下記式（１）および（２）を満たすことが重要である。
【数５】
【００３０】
これは、ランド部の長さＬが０．５ｍｍ未満であると、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚みで被覆することが困難となる傾向にあったり、ＰＯＦと被覆内層との間、被覆内層と被覆外層との間の密着性が低下りする傾向があるためである。一方、ランド部の長さＬが１５ｍｍを超えると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する時間が長くなり、ＰＯＦが熱による劣化を受けて伝送損失の増加等の光学特性の低下を生じる傾向にあり、被覆材料がランド部で流動しながら高配向化しやすくなり、ＰＯＦケーブルの熱収縮やピストニングが増大したりする傾向がある。ＰＯＦケーブルの被覆安定性と性能を維持するためには、ランド部の長さＬを１ｍｍ以上とすることがより好ましく、２ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。また、ランド部の長さＬは７ｍｍ以下とすることがより好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。
【００３１】
また、ダイスのランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄの比Ｌ／Ｄが０．３より小さくなると、得られるＰＯＦケーブルの外形変動が大きくなる傾向にあり、Ｌ／Ｄが１０より大きくなると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する時間が長くなり、ＰＯＦに加わる樹脂圧力が大きくなるため、伝送損失が増加等の光学特性の低下を生じる傾向にある。
【００３２】
本発明においては、図４に示すように、ランド部のダイス孔の直径が一定の直管部と直径が連続的に大きくなるテーパー部とを有する形状であるダイスを使用することが、得られるＰＯＦケーブルの外形変動を小さくすることができる点で好ましい。このようなダイスの場合、テーパー部の角度（テーパー角）θ’が０°より大きく１０°以下であり、直管部の長さＬ１、テーパー部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１、テーパー部末端の半径Ｒ２が下記式（３）および下記式（４）を満たすことが好ましい。
【数６】
【００３３】
ここで、テーパー角θ’が１０°より大きいと、直管部をＰＯＦが通過する際に高温に加熱された被覆材料の潜熱や樹脂圧力が急激にＰＯＦに加わるため、ＰＯＦが損傷を受ける傾向がある。一方、テーパー角θ’の下限については、特に制限はないが、０．１°以上とすることが好ましい。０．１°より小さいと、得られるＰＯＦケーブルの外径変動の制御が不十分となる傾向にあったり、ＰＯＦと被覆内層との間や被覆内層と被覆外層との間の密着性が不十分になる傾向にある。テーパー角θ’は、１°以上とすることがより好ましく、３°以上とすることさらに好ましい。一方、テーパー角θ’は、高温に加熱された被覆材料がＰＯＦに与える熱や応力の影響を考慮し、ＰＯＦの光学特性の劣化等を防ぐために、９°以下とすることがより好ましく、７°以下とすることが特に好ましい。
【００３４】
また、直管部の長さＬ１とテーパー部の長さＬ２の比Ｌ１／Ｌ２が１より大きいと、テーパー部を流動してきた被覆材料が、直管部で急に流路を狭められた際に、被覆材料の潜熱や樹脂圧力がＰＯＦに加わるため、ＰＯＦケーブルの光学性能が低下する傾向がある。Ｌ１／Ｌ２が０．０３より小さいと、テーパー部を流動してきた被覆材料が、直管部で急に流路を狭められた際に、被覆材料の流れに乱流を生じるため、被覆材料Ａおよび被覆材料ＢをＰＯＦに均一な厚さで安定に被覆することが困難となる傾向にある。一方、ダイス部のＲ１／Ｒ２が０．３より小さい場合は、テーパー角が大きくなり、高温に加熱された被覆材料の潜熱や樹脂圧力がＰＯＦに急激に加わるため、ＰＯＦの光学特性が劣化する場合がある。
【００３５】
一方、直管部の半径Ｒ１とテーパー部末端の半径Ｒ２との比Ｒ１／Ｒ２が０．９より大きいと、テーパー角が小さくなりＰＯＦケーブルの外径変動の制御が不十分になる傾向にある。また、被覆内層をより薄く均一に成形するためには、Ｌ１／Ｌ２を０．０３以上０．７以下の範囲とするとともに、Ｒ１／Ｒ２を０．３以上０．８以下の範囲にすることがより好ましく、Ｌ１／Ｌ２≦を０．０３以上０．６以下の範囲に、Ｒ１／Ｒ２≦を０．３以上０．５以下の範囲に設定することがさらに好ましい。
【００３６】
以上に述べたように、本発明においては、被覆材料Ａと被覆材料ＢをＰＯＦの性能に影響を与えずに、ＰＯＦケーブルの外径変動を抑えつつ安定に被覆するために、被覆材料Ａと被覆材料Ｂのせん断粘度が特定の条件となるように、ダイスのランド部の長さＬとダイス孔の半径を上記のような条件に設定することが重要である。
【００３７】
次に、被覆内層および被覆外層を形成する被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂのせん断粘度の条件、被覆内層および被覆外層の厚さの条件等について説明する。
【００３８】
本発明においては、二層の被覆層の厚みをより均一に制御するために、被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃）における、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂのせん断粘度ηＡ、ηＢの関係を一定の範囲に制御することが好ましい。具体的には、被覆内層に用いる被覆材料Ａの被覆温度Ｔにおけるせん断粘度ηＡ（Ｐａ・ｓ）、および被覆内層の外側に存する被覆外層に用いる被覆材料Ｂの被覆温度Ｔにおけるせん断粘度ηＢ(Ｐａ・ｓ)について、被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃） において、せん断速度の範囲が１０００／s以上１０００００／s以下の領域において、被覆材料Ａと被覆材料Ｂとのせん断粘度の比ηＡ／ηＢ（せん断粘度比）を下記式（５）の範囲となるように、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂの粘度や被覆温度Ｔを決めることが好ましい。
【数７】
【００３９】
ここで、１０００／ｓ以上１０００００／ｓ以下に設定したせん断速度の範囲は、被覆の際の被覆装置に用いるクロスヘッドダイ、ダイスおよびニップルにより形成される流路中に存在する、被覆材料のせん断速度に基づいて設定されたものである。
【００４０】
せん断粘度比ηＡ／ηＢの値が２より大きくなる、すなわち被覆材料Ａの被覆材料Ｂに対する相対粘度が大きくなると、樹脂材料Bが樹脂材料Ａの外側に均一に回りこむのを妨げてしまい、被覆内層の厚みが花弁状のような不均一なものとなる傾向にある。また、ηＡ／ηＢの値が０．５より小さくなる、すなわち被覆材料Ａの被覆材料Ｂに対する相対粘度が小さくなると、樹脂材料Ｂの内側に被覆材料Ａの均一な層を形成することができず、被覆内層の厚み斑が大きくなってしまう傾向にある。
【００４１】
被覆内層の厚みをより薄くかつ均一に制御するためには、せん断粘度比は下記式（７）の範囲でとすることがより好ましく、下記式（８）の範囲とすることがさらに好ましい。
【数８】
【００４２】
また、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂの双方の有する機能を有効に発現させるためには、被覆内層の厚みｄＡおよび被覆外層の厚みｄＢを下記式（６）の範囲とすることが好ましい。
【数９】
【００４３】
被覆材料Ｂの中に存在する低分子量物や、着色顔料、可塑剤等がＰＯＦ内部への移行を十分に防止するためには、被覆内層の厚みはできる限り厚くした方がよいが、ｄＢ／ｄＡの値が１より小さくなると、被覆外層の耐薬品性や機械強度が大きく低下する傾向にある。一方、ＰＯＦと被覆内層の密着性を向上させるためには、被覆内層の厚みはできる限り薄くした方がよいが、ｄＢ/ｄＡの値が４９より大きくなると、被覆内層の低分子量物、着色顔料、可塑剤等のＰＯＦ内部への移行防止効果が低下する傾向にある。被覆内層と被覆外層との厚さの比ｄＢ/ｄＡの値は、１．５以上２５以下の範囲とすることがより好ましく、５以上１２．５以下の範囲とすることがさらに好ましい。
【００４４】
ＰＯＦに被覆層を施す際の被覆温度Ｔについては、被覆材料Ａと被覆材料Ｂのせん断粘度が前記式（２）となるように、材料の種類に応じて被覆温度Ｔを決めることが好ましい。具体的には、被覆材料Ａが、融点１９０℃以下またはガラス転移温度１６０℃以下である熱可塑性樹脂であり、被覆材料Ｂがナイロン１１またはナイロン１２である場合には、被覆温度Ｔを１９０℃以上２３０℃以下の範囲とすることが好ましい。被覆温度Ｔが、１９０℃より低いと、被覆材料が十分に溶融されず、塊となって被覆層の厚み変動が大きくなる傾向にあり、被覆材料の被覆装置配管中の流れが悪くなり、被覆材料の吐出不足を起こし、所望の厚み制御が困難になる傾向にある。また、被覆温度Ｔが２３０℃より高くなると、クロスヘッドダイの中をＰＯＦが通過する際に、ＰＯＦが熱による劣化を受けて伝送損失の増加等の光学特性の低下を招く傾向にある。被覆層の厚みをより薄く均一に制御し、ＰＯＦの光学特性を損なうことなく、安定に被覆層を被覆するためには、被覆温度Ｔを２００℃以上２２０℃以下の範囲とすることがより好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例に挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における各評価方法は次の通りである。
【００４６】
（ＭＦＲ）
テクノセブン社製メルトインデクサ（Ｌ２１７−１５３１）を用い、ＪＩＳ Ｋ ７２１０Ａ法に基づき測定温度２１０℃、荷重５ｋｇｆの条件下にて測定した。
【００４７】
（せん断粘度η）
ロザンド社製ツインキャピラリーレオメーター（ＲＨ７−２）を用い、ダイ直径１ｍｍ、ダイ全長１６ｍｍ、測定温度２１０℃、条件化で、せん断速度１０００〜１０００００／ｓの時のせん断粘度を測定した。
【００４８】
（被覆層の被覆状態の評価）
ＰＯＦケーブルの端面を、＃８０００番の研磨紙にて研磨した後、顕微鏡観察によって、断面状態を目視で観察した。被覆内層および被覆外層が均一な厚みで被覆されている場合を優良（表中、「◎」で表す。）、若干外形に変形が見られるが、大きな厚み変動の無いものを良（表中、「○」で表す。）、厚みが不均一で大きな変動が見られるものを不良（表中、「×」で表す。）と判断した。
【００４９】
実施例１〜７、比較例１〜３
芯材として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）の単独重合体（ＰＭＭＡ）、鞘材として、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）／１，１，２，２−パーフルオロデシルメタクリレート（１７ＦＭ）／ＭＭＡ／メタクリル酸（ＭＡＡ）＝３１／５０／１８／１（重量％）の共重合体を用い、保護層として、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン＝７０／２０／１０（ｍｏｌ％）の共重合体を用い、これらを溶融して同心円状に中心から順次積層して複合紡糸し、芯径９７０μｍ、鞘厚５μｍ、保護層厚１０μｍのＰＯＦ１２を得た。
【００５０】
ついで、被覆材料Ａとしてポリブチレンテレエフタレート（東レ・デュポン社製ハイトレル４７６７、ＭＦＲ＝２２、ηＡ＝６１）、被覆材料Ｂとしてダイアミド１２（ダイセルヒュルス社製Ｌ１６４０、ＭＦＲ＝１１３、ηＢ＝５０）を用い、これらをダイス構造が図３に示したコンプレッション式の２層一括被覆用クロスヘッド型被覆装置に供給して、ＰＯＦの外周に被覆材料ＡおよびＢを一括被覆して、外径１．５ｍｍのＰＯＦケーブルを得た。その際の被覆層Ａの厚みｄＡは４０μｍ、被覆材料Ｂの厚みｄＢは２１０μｍ、ｄＢ／ｄＡは５．２５とした。なお、被覆材料の被覆温度Ｔは２１０℃とし、ダイスのランド部の長さＬ、ダイス孔の直径および第３流路とＰＯＦの中心軸のなす角度θは、それぞれ表１に示した通りとした。
【００５１】
このようにして得られたＰＯＦケーブルの被覆層の被覆状態を目視にて観察・評価した結果を表１に示した。表１から明らかなように、実施例１〜７の本発明のＰＯＦケーブルは、いずれも被覆状態は優良であったが、比較例１〜３のＰＯＦケーブルの被覆状態は、厚みの斑が大きく不良であった。
【表１】
【００５２】
実施例８〜１６、比較例４〜１３
ダイス構造が図４に示したコンプレッション式の２層一括被覆用クロスヘッド型被覆装置に実施例１と同様の被覆材料を供給して、ＰＯＦの外周に被覆材料ＡおよびＢを一括被覆して、外径１．５ｍｍおよび２．３ｍｍのＰＯＦケーブルを得た。その際の被覆層Ａの厚みｄＡは３５μｍ、被覆材料Ｂの厚みｄＢは２１５μｍ、ｄＢ／ｄＡは６．１４とした。なお、被覆材料の被覆温度Ｔは２１０℃とし、ダイスの直管部の長さＬ１、テーパ部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１、テーパ部の半径Ｒ２、ダイス孔の直径および第３流路とＰＯＦの中心軸のなす角度θおよびテーパ角θ’は、それぞれ表２に示した通りとした。
【００５３】
このようにして得られたＰＯＦケーブルの被覆層の被覆状態を目視にて観察・評価した結果を表２に示した。表２から明らかなように、実施例８〜１６の本発明のＰＯＦケーブルは、いずれも被覆状態は優良であったが、比較例４〜１３のＰＯＦケーブルの被覆状態は、厚みの斑が大きく不良であった。
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法により得られるＰＯＦケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用される被覆装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用されるクロスダイヘッド被覆装置のダイス部分の拡大縦断面略式図である。
【図４】本発明のＰＯＦケーブルの製造方法に使用されるクロスダイヘッド被覆装置のダイス部分の拡大縦断面略式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ ＰＯＦケーブル
１１Ａ コア
１１Ｂ 第一鞘
１１Ｃ 第二鞘
１２ ＰＯＦ
１３ 被覆内層
１４ 被覆外層
２１ ダイス
２２ ニップル
２３ 第一流路
２４ 第二流路
２５ ＰＯＦの中心軸
２６ 第三流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂがプラスチック光ファイバの中心軸に対して１０度以上６０度以下の角度で導入するとともに、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが下記式（１）および（２）を満足するものを使用することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数１】
【請求項２】
前記ランド部が、ダイス孔の直径が一定の直管部と直径が連続的に大きくなるテーパー部とを有し、テーパー部のテーパー角θ’が０度以上１０度以下であり、直管部の長さＬ１、テーパー部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１およびテーパー部末端の半径Ｒ２が下記式（３）および（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数２】
【請求項３】
被覆内層および被覆外層の被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃） における被覆材料Ａのせん断粘度をηA(Ｐａ・ｓ)、被覆材料Ｂのせん断粘度をηB（Ｐａ・ｓ）としたとき、せん断速度が１０００／ｓ以上１００００／ｓ以下の領域でのせん断粘度の比ηA／ηBが下記式（５）の範囲となり、被覆内層の厚みをｄA、被覆外層の厚みをｄBとしたとき、厚みの比ｄB／ｄAが下記式（６）の範囲となるように被覆内層および被覆外層を被覆することを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数３】
【請求項１】
芯−鞘構造を有するプラスチック光ファイバの外周に被覆材料Ａを用いて被覆内層を形成し、該被覆内層の外周に被覆材料Ｂを用いて被覆外層を形成するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法であって、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂをプラスチック光ファイバの外周部に導入するダイスとして、被覆材料Ａおよび被覆材料Ｂがプラスチック光ファイバの中心軸に対して１０度以上６０度以下の角度で導入するとともに、ランド部の長さＬおよびダイス孔の直径Ｄが下記式（１）および（２）を満足するものを使用することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数１】
【請求項２】
前記ランド部が、ダイス孔の直径が一定の直管部と直径が連続的に大きくなるテーパー部とを有し、テーパー部のテーパー角θ’が０度以上１０度以下であり、直管部の長さＬ１、テーパー部の長さＬ２、直管部の半径Ｒ１およびテーパー部末端の半径Ｒ２が下記式（３）および（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数２】
【請求項３】
被覆内層および被覆外層の被覆温度Ｔ（１９０℃≦Ｔ≦２３０℃） における被覆材料Ａのせん断粘度をηA(Ｐａ・ｓ)、被覆材料Ｂのせん断粘度をηB（Ｐａ・ｓ）としたとき、せん断速度が１０００／ｓ以上１００００／ｓ以下の領域でのせん断粘度の比ηA／ηBが下記式（５）の範囲となり、被覆内層の厚みをｄA、被覆外層の厚みをｄBとしたとき、厚みの比ｄB／ｄAが下記式（６）の範囲となるように被覆内層および被覆外層を被覆することを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
【数３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２９９２６７（Ｐ２００８−２９９２６７Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４８２６０（Ｐ２００７−１４８２６０）
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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