JPH0469605A

JPH0469605A - プラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ

Info

Publication number: JPH0469605A
Application number: JP2181540A
Authority: JP
Inventors: Fumio Suzuki; 文男鈴木; Toshinori Sumi; 敏則隅; Masaji Okamoto; 正司岡本; Katsuhiko Shimada; 島田　勝彦
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-03-04
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JP2987707B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、画素数が１００〜３００００なる範囲で、且
つ明るさ指数がＩ≧２．５　Ｘｌ０−”と明るく鮮明な
画ｉ龜伝送を行いうる画像伝送用イメージファイバやラ
イトガイドとして用いられるプラスチック製マルチフィ
ラメント型光ファイバに関するものである。

［従来の技術］繊維径２００−以下なる石英系ファイバを配列度良く整
列し、繊維同士を接着あるいは融着して接合したマルチ
フィラメント型光ファイバは、光による画像伝送を行う
事ができる為、胃カメラをはじめとする内視鏡として医
療機器分野を中心にその利用が進められている。

ガラス系マルチフィラメント型光ファイバは、これまで
開発されきてたプラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバに比べ、その繊度を細かくする事が比較的容易
であるため、１ｏｏｏ。

を越える多画素数のマルチフィラメント型光ファイバの
開発が進められているが、ここに用いている画素を構成
する光フアイバ心線は極めて細繊度である事と曲げに対
する抵抗力が小さいため、マルチフィラメント型光ファ
イバの使用時における曲げ操作により、比較的容易に切
損し、画素欠陥を生じ易い事が大きな難点とされている
。

また、ガラス系光ファイバにて作られたマルチフィラメ
ント型光ファイバは、その特性上剛直なものとなる事は
避けられず、イメージスコープとして使用する場合、そ
の曲げ角度を大きく取る事朱が難しく、監視視野を余り
大きくとれないという問題点もある。

そこで、従来よりガラス系光ファイバに比べ折損しに（
く、曲げ易いという特性を備えたプラスチック製光フア
イバ心線を複数本集合したプラスチック製マルチフィラ
メント型光ファイバの開発が試みられており、例えばＥ
Ｐ−Ａ２−０２０７７０５には優れたプラスチック製マ
ルチフィラメント型光ファイバを製造する方法が開示さ
れている。

この発明は、多数の島成分形成用ノズル孔をた海−島構
造のマルチフィラメント型光ファイバ製造用紡糸口金で
あり、最下部口金板直上に設置される口金板ノズル孔が
当該口金板の下端面に向ってラッパ状の開口部を備えて
おり、最下部口金板直上に設けた２枚の口金板の間に海
成分流路を設けた口金板を用いて複合紡糸した多数本の
繊条を集合ノズルにて集合せしめることにより、海成分
断面内に島成分が俵積み配列構造としたプラスチック製
マルチフィラメント型光ファイバを得るこ事を可能にし
ている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、ＥＰ　−Ａ２−０２０７７０５の発明にては芯
成分形成用重合体としてメルトフローレートが１．２ｇ
／１０分という低流動性のポリメチルメタクリレートを
用いてプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ
を得ているため紡糸装置の送く各種重合体の温度を非常
に高温にして流動性を高めた状態で紡糸口金に定量供給
しなければならない。しかしながら、紡糸装置に供給す
る樹脂を高温にすると、樹脂の流動性は良くなるが紡糸
機内の流路内での樹脂が熱的ダメージにより心材のみな
らず鞘材、溝材も同様に熱分解不純物の発生や、ゲル化
あるいは熱着色を起し鮮明な画像伝送性を備え明るさの
良好な画像伝送体とすることが難しい。一方、紡糸装置
に供給する樹脂の温度を低温にした場合、樹脂の流動性
は著しく悪く海−島構造を安定に形成することが難しく
、また心−鞘の界面の歪も大きくなり、やはり良好な明
るさを優れた画像伝送特性を備えたマルチフィラメント
型光ファイバとすることができず、いずれの場合にも特
に医療用内視鏡のイメージファイバとして使用する場合
、正確な像を伝送する事が困難であるという解決しなけ
ればならない課題を有している。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、上述したごとき現状にかんがみて、より
伝送損失が小さく特に医療用内視鏡のイメージファイバ
として使用する場合、正確な像を伝送し得るファイバを
得るべく鋭意検討した結果、海−島構造からなるプラス
チック製マルチフィラメント型光ファイバに於いて、島
部の心部分を特定範囲のメルトフローレートを有するメ
タクリレート系樹脂でもって構成する事により初期の目
的を達成し得る事を見いだし、本発明に至った。

本発明の要旨とするところは、面積が３０〜１３００−
”高直からなる島部が海部に１００〜３００００個なる
範囲で俵積み状に配列されたプラスチック製マルチフィ
ラメント型光ファイバで有り、島部のうち主に光が伝送
される芯部分がメルトフローレート（ＭＦＲ）　５〜４
０　ｇ　／１０分なるメチルメタクリレート系樹脂にて
構成され、明るさ指数が■≧２．５　Ｘｌ０−”なる特
性を備えた事を特徴とするプラスチック製マルチフィラ
メント型光ファイバにある。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バは海−島構造を有しており、島部が海部に１００〜３
００００個なる範囲で配列されている事が必要である。

島が余り多すぎると、島部断面形状が変形したり、島の
俵積み配列構造に乱れが生じ得られるプラスチック製マ
ルチフィラメント型光ファイバの均一性を保つのが難し
い。また、島の数が１００個未満のプラスチック製マル
チフィラメント型光ファイバでは、取扱い上、島部の面
積を７５０ｍ”以下と小さくする事が困難となり、従っ
て画像伝送用として用いた場合、解像度の良好な画像伝
送を行い得る事が難しくなるので好ましくない。一方島
部の数を３００００個を越えて多くすると島部の断面形
状の均一性が不足し、均一な明るさを備えたマルチフィ
ラメント型光ファイバとすることが難しい。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの一例の断面図を第１図に示す。

芯材のメルトフローレートを前記の如く５〜４０ｇ／１
０分とし、紡糸時の樹脂の温度を２１５〜２４５“Ｃの
範囲に保って複合紡糸を行なう事により芯成分の受ける
熱的ダメージが少なく、且つ得られるマルチフィラメン
ト型光ファイバ断面内での外周部の島成分と中心部の島
成分との配列状態に差はなく、かつ、光伝送損失の差は
極めて小さいプラスチック製マルチフィラメント型光フ
ァイバを得る事ができる。なお、芯材とするポリメチル
メタクリレートのメルトフローレートが５未満の場合、
紡糸機内を通過せしめる樹脂の温度を高温にする必要が
ある為、該樹脂が劣化し、着色する為得られる光ファイ
バの光伝送性能は低下する。メルトフローレートが４０
を越えたポリメチルメタクリレートを芯材として作成し
たマルチフィラメント型プラスチック光ファイバは脆く
、その取扱い時にファイバが破損し易くなる。

この伝′では、ファイバユニットの外形は円形を取って
いるが、その他矩形、正方形、六角形等の多角形状を取
る事も可能である。また、本発明のプラスチック製マル
チフィラメント型光ファイバは、その海断面内に配され
た島部の配列状態が第１図に示した如く、俵積み構造を
取っている事が必要で、がくすることによってマルチフ
ィラメント型光ファイバ内での島断面の異常変形を防止
することができ、画像伝送用として画像密度が高く高解
像度のプラスチック製マルチ光ファイバを得る事が出来
るのである。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの芯材形成用重合体としては、メルトフローレートが
５〜４０ｇ／１０分なるメチルメタクリレート系樹脂を
用いる事が必要である。

かかるメルトフローレートのメチルメタクリレート系樹
脂を用いる事により、比較的低温で溶融押出しする事が
可能であり、紡糸機内を通過する樹脂の熱劣化を抑える
ことができ、その結果、島成分の着色が抑えられ伝送性
能の優れたプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバとする事が出来る。本発明に於けるプラスチック製
マルチ光ファイバの明るさ指数は次式の如く表される。

！＝Ｓ−ＮＡ”−１０−（””０Ｌ−−−−（１）式中
、Ｓはプラスチック製、マルチフィラメント型光ファイ
バ中の芯部の占有率Ｎ八は開口数 αはプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバＩ１１当たりの伝送損失（６８７ｍ）Ｌはプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバの使用長（ｍ）を示す。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの明るさ指数Ｉは２．５Ｘ１０−”以上のものとする
事が必要である。特にＩ値を５×１０−　”以上となる
ようにしたマルチフィラメント型光ファイバは画像伝送
用として用いた場合極めて明るい画像伝送を行なうこと
ができる。上式（１）で示されるマルチフィラメント型
光ファイバ中の芯部の占有率が２５％未満のものは、そ
の伝送画像の明るさ指数は２．５　Ｘ１０１未満となり
、プラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ中に
て伝送される画像の明るさは急激に暗くなり、伝送され
た画像の不鮮明さも増大する。

このような観点より、本願発明のプラスチック製マルチ
フィラメント型光ファイバ中での芯部の占有率は２５％
以上、とくに４５％以上、さらには５５％以上とする事
が好ましい。また、開口数ＮＡの値は、次式（２）、（
３）にて規定されるもので有リ、本発明のプラスチック
製マルチフィラメント型光ファイバにおいては、伝送画
像の明るさに寄与する要因である。

ＮＡ−φＷ［覆７　　・・・・・（２）ＮＡ−φＷ［下
？　　・・・・・（３）式中、ｎ、は芯材の屈折率を、
ｎ２は鞘成分の屈折率を、ｎ、は温材の屈折率を示し、
式（２）は島部が芯−鞘構造を有する場合、式（３）は
島部が芯のみで形成されている場合の開口数を示す式で
ある。

本発明に於いて、島部が芯−鞘構造を有する場合、芯成
分の屈折率ｎ、と鞘成分の屈折率ｎ２との差が０．０１
以上、島成分が芯のみで形成されている場合、芯成分の
屈折率ｎ１と海成分の屈折率ｎ３との差が０．０１以上
となる事が好ましい。ｎ、　−ｎ２もしくはｎｌ−ｎ、
が０．０１未満となるような組み合わせで作られたプラ
スチック製マルチフィラメント型光ファイバは、芯成分
中に導入された光が鞘材、あるいは温材を通かして隣接
の芯成分中へ漏光する現象が認められ、マルチフィラメ
ント型光ファイバの画像の鮮明性が著しく低下するよう
になる。また、開口数ＮＡ値は０．１６以上、特に０．
３以上となるような屈折率を有する芯成分ポリマー、鞘
成分ポリマー、海成分ポリマーの組合せを選定する事が
望ましい。ＮＡが０゜１６未満なるマルチフィラメント
型光ファイバの伝送画像の明るさ指数１の値は２．５Ｘ
１０−”以上とすることが難しく、明るく、鮮明な画像
伝送を行ないうるプラスチック製マルチフィラメンＩ・
型光ファイバとすることが難しい。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの光伝送損失α値は３ｄＢ／ｍ以下、特に１．０ｄＢ
／ｍ以下とする事が好ましい。α値が３ｄＢ／ｍを越え
て大きなものは、開口数ＮＡ値を大きなものとしても明
るさ指数Ｔ値を２．５×１０−２以上とすることが難し
くなる。

（１）式におけるＬはプラスチック製マルチフィラメン
ト型光ファイバの使用用途によって種々選定するのがよ
い。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの芯成分形成用重合体としては、メチルメタクリレー
トを７０％以上、もしくは７５％以上共重合せしめたポ
リマーを用いる。メチルメタクリレートの共重合割合を
下げたポリマーを用いるとその熔融温度が下げることが
でき、紡糸時の樹脂の熱による劣化を低減化出来、得ら
れるマルチフィラメント型光ファイバをイメージファイ
バの明るさを高めることができるが、その耐熱性に問題
が生じるために実質的に７０重量％が下限である。

本発明のプラスチック製マルチ光ファイバに於いて、島
部が芯−鞘構造のものとする場合の軸形成用ポリマー、
もしくは島部が芯のみで構成されたものとする場合の海
形成用ポリマーの具体例としてはポリメチルペンテン（
ｎ＝１．４６）、エチレン／酢ビコポリマー（ｎ−１，
４６〜１．５０）、ポリ酢酸ビニル（ｎ＝１．４７）　
、ポリジメチルシロキサン（ｎ＝１．４０）　、ポリア
セタール（ｎ＝１．４８）、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ｎ＝１．３５）　、ポリフッ化ビニリデン（ｎ−１
，４２）　、ポリトリフルオロエチレン（ｎ　＝　１　
、４０）　、パーフルオロエチレン（ｎ＝１．３４）　
及び、これらフッ化エチレンの二元系、または三元系コ
ポリマー（ｎ＝１．３５〜１．４０）、フッ化ビニリデ
ンの二元系または三元系コポリマー（ｎ＝１．３４〜１
．４０）　、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタク
リレートのブレンドポリマ（ｎ＝１．４２〜１．４６）
　、一般式ＣＩ！　＝　Ｃ（ＣＨ３）　Ｃ００Ｒｆで表
されるフッ化メタクリレートを主成分とするコポリマー
で基Ｒｆが（ＣＨｚ）　、１（ＣＦｚ）　、ｌＨである
コポリマー（ｎ＝１．３７〜１．４２）　、訂が（ＣＨ
ｚ）−（Ｃｈ）ｌＩＰの物（ｎ＝１．３７〜１．４０）
　、ＲｆがＣＬ　（ＣＦｉ）　ｚの物（ｎ＝１．３８）
　、ＲｆがＣ（ＣＦ３）３の物（ｎ＝１．３６）　、Ｒ
ｆがＣＨｚＣｈＣＨＰＣＦ＋の物（ｎ＝１．４０）　、
ＲｆがＣＨｚＣＦ　（Ｃｈ）　２の物（ｎ＝１．３７）
　、及びこれらのフッ化メタクリレートのコポリマー（
ｎ＝１．３６〜１．４０）　、及びこれらのフッ化メタ
クリレートのメチルメタクリレートコポリマー（ｎ−１
，３７〜１．４３）　、一般式ＣＨ＝　ＣＨ−Ｃ０ＯＲ
’　ｆで表されるフッ化アクリレートを主成分とするポ
リマー、但しＲ’ｆが（Ｃ１１□）−（ＣＦ２）−Ｆの
物（ｎ＝１．３７〜１．４０）　、Ｒ’ｆが（ＣＨｔ）
　−（ＣＦ２）　−ＨＩ３の物（ｎ＝　１．３７〜１．４１）　、Ｒ’ｆがＣＨｚ
ＣＦｚＣＨＦ−ＣＰ、＋の物（ｎ＝１．４１）　、Ｒ’
ｆがＣｌ１（ＣＨ３）Ｚの物（ｎ＝１．３８）、及びこ
れらフッ化アクリレートコポリマー（ｎ−１，３６〜１
．４１）　、及びこれらフッ化アクリレートと前記フッ
化メタクリレートコポリマー（ｎ＝１．３６〜１．４１
）　、及びこれらフッ化アクリレートとフッ化メタクリ
レートとメチルメタクリレートコポリマー（ｒ＋＝１．
３７〜１．４３）　、一般弐Ｃ）ｌｚ−ＣＰ、Ｃ０ＯＲ
’ｆで表される２−フルオロアクリレートを主成分とす
るポリマー、及びそのコポリマー（ｎ＝１．３７〜１．
４２）　　（但し、式中Ｒ”ｆはＣＨ３、（ＣＨＪ）、
（ＣＦりｆｉＦ、　（ＣＨｚ）ＩＩ（ＣＦ２）、Ｈ１Ｃ
ｔ■ｔＣＦｔＣＨＦＣＦ＋、Ｃ（ＣＦｓ）ｚを示す。）
等をその具体例として示すことができる。

また三層構造を成すマルチフィラメント型光ファイバと
する場合の海成分形成用ポリマーの具体例としては、例
えば、ポリアミド、ポリエステルエラストマー、ポリア
ミドエラストマーポリスチレンエラストマー、ポリオレ
フィンエラストマー、ポリ−４−メチルペンテンエラス
トマー、ポリフッ化ビニリデン、アイオノマーエチレン
／エチルアクリレートコポリマー、エチレン／酢酸ビニ
ルコポリマー、フッ化ビニリデン系コポリマー、ポリメ
チルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン
、ＡＢＳ　、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレ
ン、塩化ビニルなどを挙げられるが、これらポリマーの
流動性が島成分となるポリマーの紡糸時の流動性よりも
大きくなるような海成分形成用ポリマーを選定するのが
明るく鮮明な画像を伝送し得るプラスチック製マルチフ
ィラメント型光ファイバを得るのに好ましい。

本発明に於いて、島部が芯−鞘構造を有するプラスチッ
ク製マルチフィラメント型光ファイバを製造する際に有
効的に用いる紡糸口金の断面図を第２図に示す。同図中
（１）は芯分配用口金であり、（２）は鞘分配用口金、
（３）は海分配用口金、（４）は各成分分配用口金、（
５）　（６）　（７）は芯成分供給口、鞘成分供給口、
海成分供給口であり、（８）はマルチファイバ形成用集
合口金である。（１ａ）は芯形成用ノズル、（２ａ）は
軸形成用ノズル、（３ａ）は海形成用ノズルであり、そ
の下端部はラッパ状開孔となっている点に特徴を有して
いる。（８）は集合ノズルを（９）は集合口であり、（
６ｂ）及び（７ｂ）は夫々口金内での鞘成分ポリマー及
び海成分ポリマーの流れを規制するスリットである。

この様な構造を有する紡糸口金の（５）から芯材形成用
ポリマーを流し、（１）にて所定の品数に分配する。次
に（６）から鞘材形成用ポリマーを流し、（２）にて芯
部の囲りに鞘部を形成する。

同様に（７）から海部形成用ポリマーを流し、（３）に
て鞘部の囲りに海部を形成する。各々、三層構造を有す
るファイバを形成した後、（３ａ）で各ファイバを独立
して吐出させ、次いで（８）の集合ノズル内で融着一体
化して（９）より吐出する事により、本発明のプラスチ
ック製マルチフィラメント型光ファイバを製造し得る。

上述した如き紡糸口金を用いて本発明のプラスチック製
マルチフィラメント型光ファイバを製造する場合、芯材
のメチルメタクリレート系樹脂のメルトフローレートに
対し鞘、海を構成する樹脂のメルトフローレートを大き
く取る事が望ましい。島部と海部を構成する樹脂のメル
トフローレート差を大きく取る事で島部は、より安定し
た円形断面とする事が出来る。海部形成用樹脂のメルト
フローレートを島部形成用樹脂のメルトフローレートに
近くする事により、島部断面は六角形状に近くする事が
出来る。

［実施例］以下実施例により本発明を更に説明する。

実施例１第２図に示した如き構造の紡糸口金を用い、島成分を芯
と鞘で構成し、その芯成分成形用ポリマーとして屈折率
ｎ＋＝１．４９２　、メルトフローレート（ＭＰＲ）　
＋＝５．６のポリメチルメタクリレートを、鞘成分形成
用ポリマーとして屈折率ｎ２−１．４１５　、メルトフ
ローレート（ＭＦＲ）　ｚ＝２５のポリフッ化メタクリ
レートを、海成分形成用ポリマーとしてＣＭＰＲ）　３
＝２６のポリメチルメタクリレートを用いて口金の温度
２４５°Ｃにて紡糸を行うことによって得られた画素数
１５００の３種のマルチフィラメント型光ファイバの特
性を第１表に示した。

第１表実施例２第２図に示した如き構造の紡糸口金装置を用い、島成分
を芯と鞘で構成し、芯成分形成用ボ角形状のものとなり
、画像伝送性が悪く十分な解像度も得られなかった。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマルチフィラメント型光ファイバの一
例を示す拡大断面図であり、第２図は本発明のマルチフ
ィラメント型光ファイバを有効に製造するのに用いる紡
糸口金の概略断面リマーとして屈折率ｎ、−１，４９２
、メルトフローレートＣＭＰＲ）　＋３０のポリメチル
メタクリレートを、鞘成分形成用ポリマーとして屈折率
ｊｌ、＝１、．４０２、ＣＭＦＲ）　ｚ＝４０のポリフ
ッ化ビニリデンを、海成分形成用ポリマーとしてメルト
フローレー）　（ＭＦＲ）　３＝４２のメチルメタクリ
レートをもちいて第２表に示した如き孔数の口金を用い
、口金の温度２２５°Ｃにて紡糸を行い３種のマルチフ
ィラメント型光ファイバを得た結果、第２表に示した如
き特性を備えたものであった。比較例実施例１で用いたものと同じ紡糸口金を用いて、芯成分
形成用ポリマーとして屈折率ｎ、−１，４９２、ＣＭＰ
Ｒ）　、＝５０のメチルメタクリレート系樹脂を、鞘成
分形成用ポリマー、海成分形成用ポリマーとして実施例
１で用いたものと同一のポリマーを用い、口金の温度２
４０℃にて実験番号１．２．３と同様にして紡糸を行な
いマルチフィラメント型光ファイバを製造したところ得
られた光ファイバの島部断面形状は全て６図である。特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１　１００〜３００００なる範囲の島部が海部に俵積み
状に配置された海−島構造を有するプラスチック製マル
チフィラメント型ファイバで有り、島部のうち主に光が
伝送される芯部分がメルトフローレートレート５〜４０
ｇ／１０分なるメチルメタクリレート系樹脂にて構成さ
れ、明るさ指数が１≧２．５×１０＾−＾２で有る事を
特徴とするプラスチック製マルチフィラメント型光ファ
イバ。