CN1571932A - 光透射材料、连接光透射材料和光学器件的结构,以及光透射材料的制造方法 - Google Patents

光透射材料、连接光透射材料和光学器件的结构,以及光透射材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种光透射材料，它具有管状包层材料和无定形芯材料，所述芯材料的折射率大于管状包层材料的折射率，其特征在于，所述无定形芯材料包含来自单体的聚合物，所述聚合物包括聚合物多元醇以及具有羟基反应活性的多官能化合物。

Description

光透射材料、连接光透射材料 和光学器件的结构，以及光透射材料的制造方法
技术领域
本发明涉及适于光信号传输的光透射材料，如用于车内布线、移动布线和FA器件布线、光传感器如液面传感器或者压力传感器、图像波导如用于内窥镜、光导如用于装饰显示、家用电器、光学器件、户外标牌等。更具体的是，本发明涉及所述光透射材料，其特征在于，当弯曲时，它几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响；在高温和高湿度或温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响；当瞬间暴露在高温下时不会变形；能长时间稳定地保持优良的光透射性能；即使在增大直径时也具有足够的柔性。本发明也涉及以较低生产成本制造这种光透射材料的方法。
此外，本发明还涉及一种光透射材料(光散射材料)，其特征在于，因为它柔软和有柔性，即使直径增大，可以方便且任意成形放在任何位置上；由于具有良好的耐冲击性，不存在损害的风险；在高温和高湿度或温水中几乎没有降低侧面发光量的不利影响；能长时间稳定地保持优良的侧面发光性能。本发明也涉及以较低成本制造这种光透射材料(光散射材料)的方法。
此外，本发明还涉及将光透射材料和光学器件连接的结构。更具体的是，本发明涉及一种一种结构，其特征在于，在连接部分光量的降低或透射损耗值的增大的不利影响小，具有实际的足够连接强度，在高温和高湿度或温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响。
背景技术
首先，我们回顾几种常规的光透射材料，它们用于在这些材料的端部发光。
关于可用于如光信号传输如车内布线、移动布线以及FA器件布线、光传感器如液面传感器或者压力传感器、图像波导如用于内窥镜、光导如用于装饰显示、家用电器、光学器件、户外标牌等的光透射材料，以下提供了几种材料。
有一种材料，其芯材料和包层材料均由无机玻璃材料如二氧化硅玻璃或者多组分玻璃组成。
还有一种材料，其芯材料和包层材料均由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)塑料组成。
还有一种材料，其中，使用折射率小的管状包层材料如聚硅氧烷或氟烃聚合物，在所述管状包层材料中填充塑料如折射率比所述管状包层材料高的有机-聚硅氧烷，并硬化作为芯材料。
还有一种材料，其中，使用折射率小的管状包层材料如聚硅氧烷或氟烃聚合物，在所述管状包层材料中填充折射率比所述管状包层材料高的液体或流体透明材料，并密封作为芯材料(见日本未审查的专利公报No.平11-190808)。
此外，还有一种材料，其包层材料由氟烃聚合物等组成，其芯材料由聚碳酸酯树脂或降冰片烯树脂等组成，其折射率比包层材料的大(见日本未审查的专利公报No.2000-275448)。
但是，上述常规光透射材料存在如下的问题。
第一，在光透射材料的芯材料和包层材料均由无机玻璃材料组成的情况下，使用这种类型的光透射材料作为例如光导时，这种材料具有良好的光透射性能，几乎不会降低宽频带的光量。但是，由于使用一束大量很细光透射材料(各自外径约为10微米)作为单个光透射材料，故要求使用束扎工艺，以及束扎组件如束扎管或束扎金属配件，这会导致生产成本更高。
其次，涉及其芯材料和包层材料均由PMMA塑料组成的光透射材料。在这种光透射材料中，所述透射损耗值良好(约0.2dB/m)。但是，由于其柔性不够，所以其布线施工性差，并且当弯曲和使用时，所述材料会有降低光量并使透射损耗值增大的很不利影响，因此，这种材料的用途受到很大限制。此外，这种光透射材料很硬，当仅切割端面时，所述材料会有降低光量并使透射损耗值增大的很不利影响，因此必须将两个端面都抛光，这会导致生产成本更高。
第三，涉及在管状包层材料中填充并硬化作为芯材料的塑料如聚有机硅氧烷的光透射材料。这种光透射材料的透射损耗值约为1.0dB/m，并且在正常状态下，这种类型材料具有良好的光透射性能，并且几乎没有降低光量或增大透射损耗值的不利影响。但是，在高温和高湿度或温水中，这种材料会变得模糊，并且会有降低光通量或增大透射损耗值的很不利影响。为了克服这些问题，例如参照日本专利No.3024475，提出使用在高温和高湿度或温水中没有降低光量或增大透射损耗值的不利影响的改性聚有机硅氧烷作为芯材料。但是，所述改性聚有机硅氧烷是一种特殊且很贵的材料，光透射材料的成本将变得很高。
第四，在管状包层材料中填充并密封作为芯材料的液体或流体透明材料的光透射材料中，必须在所述材料的两端进行费力的末端密封工艺，如使用密封剂进行密封，并粘结所述包层材料，或者使用金属套筒来包覆所述包层材料，使套筒的两端被紧固，因此生产成本变得更高。此外，由于要求进行两端密封，因此当实际使用所述材料时，不可能按所需长度切割所述材料，这对其用途是很大的限制。
此外，对于其包层材料由氟烃聚合物等组成，且其芯材料由聚碳酸酯树脂或降冰片烯树脂等组成的光透射材料，其透射损耗值约为1.0dB/m。但是为了防止在高温和高湿度或温水中变得模糊，在日本未审查的专利公报No.2000-275448中提到必须具有双层结构的包层材料，这会导致生产成本更高。此外，当所述材料瞬间暴露在高温下时，由于收缩或熔化，所述光透射材料会变形，导致所述光透射材料不能发挥其功能的严重缺陷。因此，这种材料不能用于在预计温度会异常地地方布线。
现在，还回顾几种常规光透射材料，它们用于从这些材料的侧面发射出光。
例如，使用氖管或荧光管作为装饰显示、家用电器、室外标牌和各种发光器件用的光源。但是，这些器件要求高电压，因此若它们在水中或者任何受水影响的地方如淋雨，就存在电击或漏电的风险。此外，由于这些管由玻璃制成，容易破裂，也大大限制了其用途。
因此，最近已经提出使用各种类型的侧面发光的光纤作为替换材料，其中，光从包括芯体和包层的光纤的至少一个末端沿纵向入射，光从芯体和包层的圆周方向(侧面)射出。
例如，在日本未审查的专利公报No.2000-131529中，提供一种光透射管，其包含透明芯材料以及折射率小于所述芯材料的包层材料，在所述芯材料中分散了散射颗粒，例如有机聚合物颗粒如硅树脂颗粒或者聚苯乙烯树脂颗粒、金属氧化物颗粒如Al2O3、TiO2、SiO2、硫酸盐颗粒如BaSO4、碳酸盐颗粒如CaCO3。这种光透射管中，较好的是所述芯材料是(甲基)丙烯酸类聚合物如甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，所述包层材料是氟烃聚合物如四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)。
在日本未审查的专利公报No.2000-321444中，提供一种光纤，它包含由树脂制成的芯材料，以及由树脂制成的且其折射率小于芯材料的包层材料，其中，所述芯材料混有其折射率和芯材料不同的颗粒，其比重约为芯材料的70-130％。在这种光纤中，较好的是，所述芯材料是硅橡胶，所述包层材料较好是氟烃树脂如四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，所述颗粒是微胶囊，在加热时它会膨胀。
但是，上述常规光透射材料存在如下问题。
第一，对于日本未审查的专利公报No.2000-131529中揭示的光透射管，由于其柔性不够，所以其布线施工性差，并且当直径更大时，就更难以任意形式就位，因此，这种材料的用途受到很大限制。此外，这种光透射材料很硬，当仅切割端面时，由于输入光严重损失所述材料会显著降低侧面发光量，因此必须至少抛光入射光端面，这会导致生产成本更高。
其次，对于日本未审查的专利公报No.2000-321444中揭示的光纤，这种光纤具有良好的柔性，即使直径变得更大也可以以任意形式就位。此外，在正常情况下，所述光纤具有良好的侧面发光性能，这是因为它几乎不会降低侧面发光量。但是，当在高温和高湿度或温水中使用时，所述材料变得模糊，导致所述侧面发光量显著降低。为了克服这一问题，如日本专利No.3024475已经提出使用在高温和高湿度或温水中没有降低侧面发光量的不利影响的改性聚有机硅氧烷作为芯材料。但是，所述改性聚有机硅氧烷是一种特殊且很贵的材料，光透射材料的成本将变得很高。
现在，回顾所述光透射材料和光学器件之间几种类型的常规结构。
当使用光透射材料时，为了提高便利性，需要用于连接光透射材料和光学器件的技术，且已经调查研究了各种技术。对于光透射材料和光学器件，已经调查研究了包含PMMA塑料的，或者包含聚硅氧烷的连接技术等。
为了将这些光透射材料和光学器件连接在一起，已经调查研究了以下的方法。当连接均包含PMMA塑料的光透射材料和光学器件时，将光透射材料的端面接触光学器件的端面，或者使各端面形成预定长度的基本上半圆的截面，并使之相互接触，之后，通过粘合剂或者超声波焊机将接触面连接。此外，在所述光透射材料和光学器件之一由PMMA塑料制成，而另一则由聚硅氧烷制成时，参照一种连接方法。在这一方法中，可以在硬化反应之前将液体聚硅氧烷连接所述PMMA塑料制成的光学器件，在这里，所述聚硅氧烷通过其本身的硬化反应而起到粘合剂的作用。当连接均包含聚硅氧烷的光透射材料和光学器件时，可以使用上述任一的方法。
当连接均包含PMMA塑料的光透射材料和光学器件时，应理解在连接部分的结构中，所述光透射材料的芯材料和光学器件的芯材料之间的接触面并没有用光透射材料的包层材料包覆。另一方面，当连接光透射材料和光学器件(其中任一个由PMMA塑料制成，另一个用聚硅氧烷制成)时，或者当连接光透射材料和光学器件(其中均由聚硅氧烷制成)时，应理解在连接部件的结构中，所述光透射材料的芯材料和光学器件的芯材料之间的接触面是用光透射材料的包层材料包覆的。
但是，上述常规连接结构存在如下的问题。对于光透射材料和光学器件材料的结合，首先，当PMMA塑料用于光透射材料和光学器件时，所述光透射材料的芯材料和光学器件的芯材料之间的接触面并没有用光透射材料的包层材料包覆，换句话说，所述芯材料和包覆层在接触面上处于相同平面上。因此，在所述接触面上易存在光散射，当芯材料的接触面上存在光散射时，芯材料接触面上的散射光容易从包层材料的接触面射出，而且，在所述包层材料处还容易出现光散射，这将促进光量的降低，并增大透射损耗值。
当所述光透射材料和光学器件之间的接触面并没有用光透射材料的包层材料包覆时，相比所述包层材料接触面和芯材料接触面不在同一平面的情况，所述接触面变得更小，因此很难获得足够的连接强度。此外，若不能为光透射材料或光学器件之一或两者提供足够的柔性，当在其上施加任何作用力如扭曲时，就不能通过任何柔性部分吸收这种扭曲作用力，这可能导致接触面破坏。因此，很难简便地获得实际上足够的连接强度，并且容易出现破坏，造成实际应用困难的问题。
此外，当光透射材料和光学器件之一或两者均由聚硅氧烷制得的情况下，在聚硅氧烷硬化反应之前使它们接触的话，它们将相互连接在一起，这是因为所述聚硅氧烷通过其本身的硬化反应而起到粘合剂的作用。这种连接结构具有柔性，因此它可以获得实际上足够的连接强度。但是，当使用聚硅氧烷时，在高温和高湿度或温水中会出现变模糊的问题，这会导致光通量降低，或者导致透射损耗值增大的不利影响，并且不能发挥光透射材料或光学器件的作用。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种光透射材料，其特征在于，当弯曲时它几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响，在高温和高湿度或温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响，当瞬间暴露在高温下时不会变形，能长时间稳定地保持优良的光透射性能，即使在增大直径时也具有足够的柔性。本发明的目的还有提供以较低生产成本制造这种光透射材料的方法。
此外，本发明的另一目的是提供一种光透射材料(光散射材料)，其特征在于，因为它柔软和具有柔性即使直径增大，也可以方便且任意成形放在任何位置上；由于具有良好的耐冲击性，不存在损害的风险；在高温和高湿度或温水中几乎没有降低侧面发光量的不利影响；能长时间稳定地保持优良的侧面发光性能。本发明的另一目的还有较低生产成本制造这种光透射材料(光散射材料)的方法。
此外，本发明的再一目的是提供一种将光透射材料和光学器件连接的结构，其特征在于，在连接部分光量的降低或透射损耗值的增大的不利影响小，具有实际足够连接强度，在高温和高湿度或温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响。
发明概述
为了达到上述目的，如本发明权利要求1所述，提供一种光透射材料，它包含管状包层材料以及加入所述管状包层材料中的无定形芯材料，所述芯材料的折射率大于管状包层材料的折射率，其特征在于，所述无定形芯材料至少具有聚合物的成分，所述聚合物包括聚合物多元醇以及具有羟基反应活性的多官能化合物。
如本发明权利要求2所述，提供权利要求1所述的光透射材料，其特征在于，所述具有羟基反应活性的多官能化合物具有作为一种成分的化合物，该化合物具有异氰酸酯基团。
如本发明权利要求3所述，提供权利要求1所述的光透射材料，其特征在于，所述具有羟基反应活性的多官能化合物具有来自异氰酸酯基团的官能团。
如本发明权利要求4所述，提供权利要求3所述的光透射材料，其特征在于，所述化合物具有来自包含异氰脲酸酯键的异氰酸酯基团的官能团。
如本发明权利要求5所述，提供权利要求1-4任一项所述的光透射材料，其特征在于，所述聚合物多元醇具有作为一种成分的聚氧丙烯多元醇。
如本发明权利要求6所述，提供权利要求1-5任一项所述的光透射材料，其特征在于，所述至少具有聚合物成分的无定形芯材料至少部分加入胶体材料，所述聚合物包括聚合物多元醇以及具有羟基反应活性的多官能化合物。
如本发明权利要求7所述，提供权利要求1-6任一项所述的光透射材料，所述光透射材料还包含分散在所述无定形芯材料中的颗粒。
如本发明权利要求8所述，提供权利要求7所述的光透射材料，其特征在于，所述颗粒的直径不超过50微米。
如本发明权利要求9所述，提供一种连接光透射材料和光学器件的结构，其中，所述光透射材料如权利要求1-8任一项所述，且其光学器件至少具有芯材料，所述光学器件的芯材料的折射率大于所述光透射材料的管状包层材料的折射率，其特征在于，所述光透射材料的无定形芯材料和光学器件的芯材料的接触面用所述光透射材料的包层材料包覆，且与光学器件芯材料的折射率之差在±0.1之内。
如本发明权利要求10所述，提供一种制造光透射材料的方法，所述方法包括如下步骤：在管状包层材料中至少填充流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物，使所填充的聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物反应，由此制得非流化光透射材料。
如本发明权利要求11所述，提供一种制造光透射材料的方法，所述方法包括如下步骤：在管状包层材料中至少填充流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物以及颗粒，使所填充的聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物反应，由此制得非流化光透射材料。
对本发明中用作管状包层材料的材料并没有限制，只要所述材料为柔性，且能形成管状，如塑料或弹性体。例如，所述材料可以是聚乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、硅树脂、天然橡胶、氟烃聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)、聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV)、聚全氟丁烯醇(butenil)乙烯醚、TFE-全氟二甲基二氧戊环共聚物、甲基丙烯酸氟代烷基酯共聚物或者氟烃热塑性弹性体。它们可以单独使用或者两种或多种材料混合使用。这些材料中，较好使用FEP、PFA、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、THV、聚全氟丁烯醇乙烯醚、TFE-全氟二甲基二氧戊环共聚物以及氟烃热塑性弹性体，这是因为它们具有良好的透明度和机械性能。
本发明中，这些材料通过已知的挤出方法形成管状，作为管状包层材料。
所述芯材料必须由折射率大于上述管状包层材料折射率的任何材料制得。在本发明中，使用聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的聚合物作为成分之一。对于聚合物多元醇，例子可以是聚丙二醇、聚乙二醇、聚氧化烯多元醇如聚四亚甲基醚二醇、改性聚氧化烯多元醇如氨基甲酸酯改性的聚醚多元醇或硅氧烷改性的聚醚多元醇、聚醚酯共聚物多元醇、聚碳酸酯多元醇或者它们的共聚物或混合物。这些材料中，较好使用聚氧丙烯多元醇，这是因为它们在高温和高湿度或温水中具有良好的光透射性能。
对于具有羟基反应活性的多官能化合物，例子可以是具有N-羰基内酰胺基团的化合物、卤化物、具有异氰酸酯基的化合物或者具有来自异氰酸酯基的官能团的化合物。对于具有异氰酸酯基的化合物，例子可以是脂族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯、或者芳族多异氰酸酯。至于具有来自异氰酸酯基的官能团的化合物，例子可以是封端异氰酸酯，其中，异氰酸酯已经通过已知技术如内酰胺封端，或者是具有异氰脲酸酯的化合物，其中异氰酸酯基已经通过已知技术增多。它们可以单独使用或者两种或多种材料混合使用。这些材料中，较好使用具有异氰酸酯基的化合物或者具有来自异氰酸酯基的官能团的化合物，这是因为它们在高温和高湿度或温水中具有良好的光透射性能。对于具有异氰酸酯基的化合物，更好是使用脂环族多异氰酸酯。对于具有来自异氰酸酯基的官能团的化合物，更好是使用具有异氰脲酸酯键的化合物。
本发明中，光透射材料通过使用上述管状包层材料和芯材料以以下所述方法制得。
首先，在管状包层材料中至少填充流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的聚合物。
在这一点上，术语“至少”是指具有聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的聚合物作为成分之一就足够了，并且当然可以假设包含任意第三种成分。
至于将所述流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物填充到所述管状包层材料中的方法，例如可以使用真空泵或者管式泵。此外，作为另一方法，也可以在通过挤出方法制造管状包层材料的同时填充所述流体芯材料。用这种方法，可以连续制造长尺寸的光透射材料。
之后，例如通过加热使所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物反应，形成非流化状态。
在这一点上，术语“非流化”包括固体材料的情况和部分夹杂胶体材料的情况。此外本发明中，术语“至少部分加入胶体材料”包括三种情况，即胶体和固体材料的情况、胶体和液体材料的情况以及完全胶体材料的情况。当加入部分胶体材料时，可以提高透明度和柔性。
也可以加入任何第三成分，作为形成胶体材料的部分。换句话说，由于第三成分不会起反应，因此所述部分仍旧是胶体材料的部分。
对于本发明的颗粒，首先就无机材料而言，例子可以是玻璃颗粒如二氧化硅玻璃或多组分玻璃，金属氧化物颗粒如氧化铝、氧化钛、氧化镁，硫酸盐颗粒如氧化钡以及碳酸盐颗粒如碳酸钙。就有机材料而言，例子可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒、聚苯乙烯颗粒、聚碳酸酯颗粒或者氟烃聚合物颗粒如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(THV)、全氟丁烯醇乙烯醚、TFE-全氟二甲基二氧戊环共聚物、甲基丙烯酸氟代烷基酯共聚物或者氟烃热塑性弹性体。
通过考考虑结构材料或所用芯材料的非流化状态、本发明所得光透射材料(光散射材料)的长度、侧面发光量、所用条件；或者考虑颗粒的绝对比重、形状、粒径、密度或折射率，可以适当选择所述材料。例如，当所述粒径不大于50微米时，可以在非流化过程中保持颗粒的均匀分散状态，从可以获得均匀侧面发光量的角度来看这优选的。选择所述材料最重要的一点就是仔细检查保持所述均匀分散颗粒状态的条件。
本发明中，所述光透射材料(光散射材料)通过使用上述结构材料以如下所述方法制得。首先，至少将流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的聚合物与所述颗粒混合，然后将所述混合物填充到所述管状包层材料中。
在这一点上，术语“至少”是指具有所述聚合物多元醇和具有所述羟基反应活性的多官能化合物的聚合物以及作为成分之一的颗粒就足够了，当然可以假设包含任何第三成分。
之后，例如通过加热使所述聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能团化合物反应，通过保持颗粒的分散状态来形成非流化状态。
至于所述将流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物填充到管状包层材料中的方法，可以是例如使用真空泵或者管式泵。此外，作为另一方法，也可以在通过挤出方法制造所述管状包层材料的同时填充所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物以及颗粒的混合物。用这种方法可以连续制造长尺寸的光透射材料(光散射材料)。
本发明所用的光学器件具有光射透射性能，且至少具有芯材料，它是连接到光透射材料上的结构部件。对所述光学器件的芯材料没有限制，只要其折射率大于所述光透射材料管状包层材料的折射率。且与所述光透射材料的芯材料折射率之差不大于±0.1，且在常温下不为流体状态。例如，和上述光透射材料的芯材料基本上相同的材料可以使用PMMA聚合物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、氟烃聚合物。它们可以单独使用或者两种或多种混合使用。这些材料中，较好使用基本上和光透射材料的芯材料相同的材料，PMMA聚合物和聚碳酸酯，这时因为它们具有良好的透明度和成本有效性。在这一点上，若所述光透射材料芯材料和所述光学器件芯材料之间的折射率之差大于±0.1时，当光从接触面入射时，光可以从容易地从管状包层材料中射出，这会导致降低光量或者增大透射损耗值的不利影响。因此，为了保持实际上足够的性能，所述光透射材料芯材料和所述光学器件芯材料之间的折射率之差必须在±0.1之内。
较好是通过分散上述颗粒使所述光学器件具有光散射功能。
所述光学器件形状可以是例如棒状、盖状或者分支状或连接状如字母Y形。制造这种光学器件的方法可以是例如通过浇注、注入、切割或挤出来形成。也可以使用上述光透射材料作为所述光学器件。
所述将光透射材料和光学器件连接的例子如下。通过部分或完全钻通光透射材料的芯材料来形成槽形部件，往其中倒入作为粘合剂的液体芯材料。光学器件或光透射材料的芯材料有部分或完全伸出的圆柱形部分，将该部分插入所述槽形部件中，之后通过例如加热来硬化所述液体芯材料，将所述光透射材料和光学器件连接。此外，在将所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物填充到所述包层材料中要进行硬化之前，所述光学器件的圆柱形部分要预先插入，之后，通过例如加热使所述流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物反应，硬化，由此可以制得所述连接结构，其中，所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物起到粘合剂的作用。对于本发明上述方法制得的连接所述光透射材料和光学器件的结构，在所述光透射材料的芯材料和光学器件的芯材料之间的接触面用光透射材料的包层材料包覆。
由于所述光透射材料和光学器件之间的接触面已经用光透射材料的管状包层材料包覆，对于容易出现光散射的接触面来说，即使在所述芯材料接触面上存在光散射，但是只要所述管状包层材料的接触面和所述芯材料的接触面不在同一平面上，就以防止所述芯材料接触面上的散射光被所述管状包层材料反射，而且还以防止所述散射光从包层材料上射出，由此进一步使所述管状包覆部件上的散射光最小，可以防止任何不利的影响，如降低光量和增大透射损耗值。
相比所述包层材料的接触面和所述芯材料的接触面在同一平面上的情况，当光透射材料和光学器件之间的接触面用光透射材料的包层材料包覆时，所述接触面积变得更大，由此可以获得足够的连接强度。此外，若在向其施加任何作用力如扭曲时可以为光透射材料或光学器件之一或两者均提供足够的柔性，则任何柔性部分可以吸收这种扭曲作用力，由此可以防止接触面破坏。
使用所述管状包层材料和所述芯材料，上述连接光透射材料和光学器件的结构具有几个优点，如在连接部分降低光量或者增大透射损耗值的不利影响较小，实际上足够的接触强度，以及在高温和高湿度或者在温水中几乎没有降低光量或增大透射损耗值的不利影响。
附图简要说明
图1是本发明第一实例的光透射材料的部分截面图。
图2是本发明第一实例的实施例和对比例的比较表。
图3是显示本发明第一实例中弯曲性能试验结果的图。
图4是显示本发明第一实例中老化性能试验结果的图。
图5是本发明第二实例的实施例和对比例的比较表。
图6是显示本发明第二实例中弯曲性能试验结果的图。
图7是显示本发明第二实例中老化性能试验结果的图。
图8是本发明第三实例的实施例和对比例的比较表。
图9是本发明第三实例的实施例和对比例的比较表。
图10是显示本发明第三实例中光透射材料(光散射材料)侧面发光性质(初始值)的图。
图11是显示本发明第三实例中光透射材料(光散射材料)侧面发光性质(老化性能)的图。
图12是本发明第四实例的实施例和对比例的比较表。
图13是本发明第四实例的实施例和对比例的比较表。
图14显示本发明第四实例中光透射材料和光学器件之间连接部件的结构。
图15是显示本发明第四实例中老化性能试验结果的图。
最佳本发明实例
参考图1-4说明本发明的第一实例。所述第一实例如以下“实施例1”、“实施例2”和“实施例3”所示。
首先，在解释各实施例前，参考图1说明本发明实例光透射材料1的基本结构。所述光透射材料1包含管状包层材料3和芯材料5，所述芯材料已经加入并置于所述管状包层材料3中。
实施例1：
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20g六亚甲基二异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm，长度为1.3m的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得长度为1m的光透射材料1。
实施例2
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm，长度为1.3m的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得长度为1m的光透射材料1。
实施例3
使用20g聚氧丙烯三醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm，长度为1.3m的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得长度为1m的光透射材料1。
然后，为了比较这些实施例1、2和3，参考对比例1和对比例2进行说明。
对比例1
提供一种工业光透射材料，其芯材料和管状包层材料均由PMMA塑料制得，且其外径为3mm，其长度为1.3m，并且，切割两端，由此制得长度为1m的工业光透射材料。
对比例2
使用工业两液体混合物类型的聚有机硅氧烷作为芯材料，并使用外径为3.6mm，长度为1.3m的FEP管作为用作管状包层材料的管。将上述芯材料填充到上述管状包层材料中，并加热硬化，之后切割两端，由此制得长度为1m的光透射材料。
为了评价实施例1、2和3中光透射材料1的性能，进行以下实验。
检查端面状况：
肉眼观察各样品两端的切割面。结果列于表2中。
柔性：
将长度为100mm的光透射材料1的一端固定为水平状态，在该状态下悬挂50g的重量。这样，测量其偏离水平面的弯曲长度。结果列于表2中。
光透射性能：
(A)初始值
将各样品直线放置，测量各样品的保留光量值。在使用光照度计测量从白色LED射出的光量，并且当白色LED是在光透射材料1的一端射入时，还测量从作为测量对象的所述光透射材料1另一端射出的光量之后通过以下公式计算所述保留光量值。
[保留光量值(％)＝从光透射材料射出的光量/LED光量×100]
结果列于表2中。
(B)弯曲性能：
将各样品弯曲成半圆，其半径为13.5-3.5倍于原始直径，并测量所述保留光量值。之后，从上述初始值试验中获得的初始保留光量值计算所述变化率。结果列于图3中。
(C)老化性能：
将各样品置于80℃，95％的高温和高湿度浴中一段预定时间。之后，收集所述样品，并置于室温下30分钟，并在该状态下测量由于时间改变而导致的保留光量值改变。结果列于图4中。
根据上述试验的结果，发现以下几点：首先，就端面状况而言，实施例1、2和3的光透射材料1的切割面平而光滑，不需要对端面进行抛光。另一方面，对比例1的光透射材料不平，因此，需要抛光20秒。
其次，就柔性而言，实施例1、2和3中的各例相比对比例1来说具有显著的优良柔性。
第三，就初始值而言，实施例1、2和3各自具有优良的保留光量值。尤其是使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为所述芯材料5的实施例2和3，各自具有尤其优良的保留光量值。
第四，就弯曲性能而言，实施例1、2和3中的各例相比对比例1和2，各自具有显著优良的保留光量值。
第五，就老化性能而言，实施例1、2和3中，在高温和高湿度条件下几乎不会降低光量，且所述优良的光透射性能可以稳定保持长时间。尤其是使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能团化合物作为所述芯材料5的实施例2和3，其各自具有尤其优良的老化性能。
如上详细所述的本发明这一实例，几乎不会因为弯曲而降低光量，在高温和高湿度条件下几乎不会降低光量，并且所述优良的光透射性能可以稳定地保持长时间，即使所述直径更大时，也可以获得具有足够柔性的光透射材料1。此外，也可以提供制造光透射材料的方法，其中，可以以较低成本制造光透射材料1。
现在，参考图5-7说明本发明的第二实例。所述第二实例如以下“实施例4”、“实施例5”、“实施例6”和实施例7所示。
为了参考，由于所述光透射材料1的基本结构基本上和上述第一实例的相同，使用相同的标记和数字表示相同的部件。
实施例4
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20g六亚甲基二异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得光透射材料1。
为了参照，所述实施例4和本发明第一实例中的实施例1相同。
实施例5
使用12g聚氧丙烯三醇和12g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用13gCosmonate NBDI(由Mitsui Takeda Chemicals Inc.制造)作为具有羟基反应活性的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得光透射材料1。
实施例6
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得光透射材料1。
为了参考，所述实施例6和本发明第一实例中的实施例2相同。
实施例7
使用20g聚氧丙烯三醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为3.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在90℃下加热硬化，之后，切割两端，由此制得光透射材料1。
为了参考，所述实施例7和本发明第一实例中的实施例3相同。
对比例3
提供一种工业光透射材料，其芯材料和包层材料均由PMMA塑料制得，且其外径为3mm，并且，切割两端，由此制得工业光透射材料。
为了参考，所述对比例3和本发明第一实例中的对比例1相同。
对比例4
使用工业两液体混合物类型的聚有机硅氧烷作为芯材料，并使用外径为3.6mm的FEP管作为用作管状包层材料的管。将上述芯材料填充到上述管状包层材料中，并加热硬化，之后切割两端，由此制得光透射材料。
为了参考，所述对比例4和本发明第一实例中的对比例2相同。
为了评价实施例4、5、6和7中光透射材料1的性能，进行以下实验。
检查端面状况：
肉眼观察各样品两端的切割面。结果列于图5中。
柔性：
将长度为100mm的光透射材料1的一端固定为水平状态，在该状态下悬挂50g的重量。这样，测量其偏离水平面的弯曲长度。结果列于图5中。
光透射性能：
(A)初始值
将各样品直线放置，测量长度各自为1m的各样品的保留光量值。在使用光照度计测量从白色LED射出的光量，并且当白色LED是在光透射材料1的一端射入时，还测量从作为测量对象的所述光透射材料1另一端射出的光量之后通过以下公式计算所述保留光量值。
[保留光量值(％)＝从光透射材料射出的光量/LED光量×100]
结果列于图5中。
(B)透射损耗值：
按照3m-1m剪断方法，使用白色LED作为光源，测量各样品的透射损耗值。结果列于图5中。
(C)耐热性
将各样品置于200℃下的恒温浴中1分钟。之后，收集所述样品并置于室温下30分钟，按以下公式通过计算测量所述保留光量值变化：
[光量变化率(％)＝试验后的光量/试验前的光量×100]
结果列于图5中。
(D)弯曲性能：
将各样品弯曲成半圆，其半径为13.5-3.5倍于原始直径，并测量所述保留光量值。之后，从上述初始值试验中获得的初始保留光量值计算所述变化率。结果列于图6中。
(E)老化性能：
将各样品置于60℃的温水中一段预定时间。之后，收集所述样品，并置于室温下30分钟，并在该状态下测量由于时间改变而导致的保留光量值改变。结果列于图7中。
根据上述试验的结果，发现以下几点：首先，就端面状况而言，实施例4、5、6和7的光透射材料1的切割面平而光滑，不需要对端面进行抛光。另一方面，对比例3的光透射材料不平，因此，需要抛光20秒。
其次，就柔性而言，各实施例4、5、6和7中的各例相比对比例3来说具有显著的优良柔性。
第三，就初始值而言，实施例4、5、6和7各自具有优良的保留光量值。尤其是使用脂环族多异氰酸酯作为所述芯材料5的具有羟基反应活性的多官能化合物的实施例5，和使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为所述芯材料5的实施例6和7，各自具有尤其优良的保留光量值。
第四，就透射损耗值而言，实施例4、5、6和7各自具有不超过1.0dB/m的值，因此显示出足够的光透射性能。尤其是使用作为所述具有羟基反应活性的多官能团化合物的脂环族多异氰酸酯作为芯材料5的实施例5，以及使用具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为芯材料5的实施例6和7，它们各自具有特别优良的透射损耗值。
第五，就耐热性而言，实施例4、5、6和7中，没有一个会变形，并且几乎不会降低光量。
第六，就弯曲性能而言，实施例4、5、6和7中的各例相比对比例3，各自具有优良的保留光量。
第七，就老化性能而言，实施例4、5、6和7中，在温水中几乎不会降低光量，且所述优良的光透射性能可以稳定保持长时间。尤其是使用脂环族多异氰酸酯作为所述芯材料5的具有羟基反应活性的多官能化合物的实施例5，和使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为所述芯材料5的实施例6和7，其各自具有尤其优良的老化性能。
根据如上详细所述的本发明这一实例，几乎不会因为弯曲而降低光量或增加透射损耗值，在高温和高湿度条件下或者在温水中几乎不会降低光通量或增加透射损耗值，当瞬间暴露在高温下时不会变形，且所述优良的光透射性能可以稳定地保持长时间，即使所述直径更大时，也可以获得具有足够柔性的光透射材料。此外，也可以提供制造光透射材料的方法，其中，可以以较低成本制造光透射材料。
现在，参考图8-11说明本发明第三个实例。所述第三实例如以下“实施例8”、“实施例9”、“实施例10”和“实施例11”所示。
为了参考，由于所述光透射材料(光散射材料)的基本结构基本上和上述第一和第二实例的相同，使用相同的标记和数字表示相同的部件。
实施例8
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚氧丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20g六亚甲基二异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物。此外，使用外径为10.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物以及所述颗粒的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在100℃下通过加热使之非流化，之后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)1。
实施例9
使用12g聚氧丙烯三醇和12g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用13g Cosmonate NBDI(由Mitsui Takeda Chemicals Inc.制造)作为具有羟基反应活性的多官能化合物。此外，使用外径为10.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物以及所述颗粒的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在100℃下通过加热使之非流化，之后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)1。
实施例10
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为10.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物以及所述颗粒的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在100℃下通过加热使之非流化，之后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)1。
实施例11
使用20g聚氧丙烯三醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。此外，使用外径为10.6mm的FEP管作为用作管状包层材料3的管。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述流体聚合物多元醇和所述具有羟基反应活性的多官能化合物以及所述颗粒的混合物填充到上述管状包层材料3中，并在100℃下通过加热使之非流化，之后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)1。
对比例5
使用PMMA塑料作为芯材料。使用其外径为10.6mm的FeP管作为包层材料。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述芯材料和所述颗粒的混合物填充到上述管中，加热硬化后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)。
对比例6
使用工业两液体混合物类型的聚有机硅氧烷作为芯材料，并使用外径为10.6mm的FEP管作为包层材料。此外，使用0.01g各自平均直径为5微米的玻璃珠作为颗粒。将所述芯材料和所述颗粒的混合物填充到上述管中，加热硬化后，切割两端，由此制得光透射材料(光散射材料)。
对比例7
结构基本上与实施例10的相同，但用0.01g各自平均直径为70微米的玻璃珠作为颗粒。这样制得光透射材料(光散射材料)。
为了评价实施例8、9、10和11中光透射材料(光散射材料)1的性能，进行以下实验。
检查端面状况：
肉眼观察各光透射材料(光散射材料)两端的切割面。结果列于图8中。
柔性：
将长度为200mm的光透射材料(光散射材料)1的一端固定为水平状态，在该状态下悬挂200g的重量。这样，测量其偏离水平面的弯曲长度。结果列于图8中。
侧面发光性能：
(A)初始值
将各样品直线放置，测量长度各自为0.4m的各样品的侧面发光量。使用白色LED作为光源，并作为O-点，这样使用光照度计，通过测量预定位置的侧面发光量得到所述侧面发光量。结果列于图10中。
(B)均匀性
将各样品直线放置，测量长度各自为0.4m的各样品的侧面发光量。使用白色LED作为光源，并作为O-点，这样使用光照度计，通过测量200mm的距离处相同圆周面上0°到270°之间每90°角处的侧面发光量得到的侧面发光量。结果列于图9中。
(C)老化性能：
将长度为0.4m的各样品置于60℃的温水中中一段预定时间。之后，收集所述样品，并置于室温下30分钟。然后，将各样品直线放置，在该状态下测量侧面发光量的发光量变化率。通过在距离作为光源的置于0-点的白色LED200mm的位置测量所述侧面发光量来计算发光量的变化率。结果列于图11中。
根据上述试验的结果，发现以下几点：首先，就端面况态而言，实施例8、9、10和11的光透射材料1的切割面平而光滑，不需要对端面进行抛光。另一方面，对比例5的光透射材料不平，因此，需要抛光20秒。
其次，就柔性而言，各实施例8、9、10和11中的各例相比对比例5来说具有显著的优良柔性。
第三，就侧面发光性能(初始值)而言，实施例8、9、10和11各自具有优良的侧面发光量，而与它离光源的距离无关，并显示出优良的侧面发光性能。尤其是使用所述作为具有羟基反应活性的多官能化合物的脂环族多异氰酸酯作为所述芯材料的实施例9，以及使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为芯材料的实施例10和11，各自具有尤其优良的侧面发光性能。
第四，就均匀性而言，实施例8、9、10和11各自在相同圆周面上具有均匀的侧面发光量。另一方面，粒径超过优选范围上限(50微米)的对比例7，在相同圆周面上不能获得均匀的侧面发光量。
第五，就侧面发光性能(老化性能)而言，实施例8、9、10和11中，在温水中几乎不会降低侧面发光量，且所述优良的侧面发光性能可以稳定保持长时间。尤其是使用所述作为具有羟基反应活性的多官能化合物的脂环族多异氰酸酯作为所述芯材料的实施例9，以及使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为芯材料的实施例10和11，其各自具有尤其优良的老化性能。另一方面，使用聚有机硅氧烷作为芯材料的对比例6，所述材料在50小时之后变模糊，并且不可能测量所述侧面发光量。
根据如上详细所述的本发明这一实例，可以提供一种光透射材料(光散射材料)，即使所述直径增大它也可以容易地在任意位置成形和放置，这是因为它柔软且具有柔性；也没有损坏的风险，这是因为它具有良好的耐冲击性；它在高温和高湿度或者温水中几乎没有降低侧面发光量的不利影响，并且能稳定地长时间保持优良的侧面发光性能，且其制造成本较低。
现在，参考图12-15说明本发明第四个实例。所述第四实例如以下“实施例12”、“实施例13”、“实施例14”和“实施例15”所示。
为了参考，由于所述光透射材料(光散射材料)的基本结构基本上和上述第一到第三实例的相同，使用相同的标记和数字表示相同的部件。
实施例12
如图14所示，使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20g六亚甲基二异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物。使用尺寸为长度0.6m、外径3.0mm以及内径为2.6mm的两个FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物加入管状包层材料3中。所述圆柱形光学器件7由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为2.7mm；将光学器件7的两端插入这些管状包层材料3中，分别用上述液体芯材料5填充，深度约为5mm。在100℃下加热硬化，之后，切割透明材料1的两端，而不是所述光学器件7所插入的末端，由此制得长度为1m并连接到光学器件7上的光透射材料1。
实施例13
如图14所示，使用12g聚氧丙烯三醇和12g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用13g Cosmonate NBDI(由Mitsui Takeda Chemicals Inc.制造)作为具有羟基反应活性的多官能化合物。使用尺寸为长度0.6m、外径3.0mm以及内径为2.6mm的两个FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物加入管状包层材料3中。所述圆柱形光学器件7由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为2.7mm；将光学器件7的两端插入这些管状包层材料3中，分别用上述液体芯材料5填充，深度约为5mm。在100℃下加热硬化，之后，切割透明材料1的两端，而不是所述光学器件7所插入的末端，由此制得长度为1m并连接到光学器件7上的光透射材料1。
实施例14
如图14所示，使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane IndustryCo.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能团化合物。使用尺寸为长度0.6m、外径3.0mm以及内径为2.6mm的两个FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物加入管状包层材料3中。所述圆柱形光学器件7由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为2.7mm；将光学器件7的两端插入这些管状包层材料3中，分别用上述液体芯材料5填充，深度约为5mm。在100℃下加热硬化，之后，切割透明材料1的两端，而不是所述光学器件7所插入的末端，由此制得长度为1m并连接到光学器件7上的光透射材料1。
实施例15
如图14所示，使用20g聚氧丙烯三醇作为用作芯材料5的聚合物多元醇，并使用20gCoronate HX(由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制得)作为具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物。使用尺寸为长度0.6m、外径3.0mm以及内径为2.6mm的两个FEP管作为用作管状包层材料3的管。将上述芯材料5的混合物加入管状包层材料3中。所述圆柱形光学器件7由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为2.7mm；将光学器件7的两端插入这些管状包层材料3中，分别用上述液体芯材料5填充，深度约为5mm。在100℃下加热硬化，之后，切割透明材料1的两端，而不是所述光学器件7所插入的末端，由此制得长度为1m并连接到光学器件7上的光透射材料1。
对比例8
提供两个工业光透射材料，其芯材料和包层材料均由PMMA塑料制成，且各自长度为0.5m，外径为3.0mm。使用工业粘合剂以及由PMMA制成的尺寸为长度10mm、外径3.0mm的圆柱形光学器件来连接这些光透射材料。由此制得长度为1m并连接到光学器件上的光透射材料。
对比例9
使用工业两液体混合物类型的聚有机硅氧烷作为芯材料，并使用各尺寸为长度0.6m、外径3.0mm且内径为2.6mm的两个FEP管。将上述芯材料的混合物加入管状包层材料3中。所述圆柱形光学器件由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为2.7mm；将光学器件的两端插入这些管状包层材料中，分别用上述液体芯材料填充，深度约为5mm。在100℃下加热硬化，之后，切割光透射材料的两端，而不是所述光学器件所插入的末端，由此制得长度为1m并连接到光学器件上的光透射材料。
对比例10
使用10g聚氧丙烯三醇和10g聚丙二醇作为用作芯材料的聚合物多元醇，并使用20g六亚甲基二异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物。使用尺寸为长度0.6m、外径3.0mm以及内径为2.6mm的两个FEP管作为用作管状包层材料的管。将上述芯材料的混合物加入管状包层材料中，在100℃下加热硬化。之后，切割两端，由此制得长度为0.5m的光透射材料，它使用工业粘合剂连接到圆柱形的光学器件上，所述光学器件由PMMA制得，尺寸为长度10mm，外径为3.0mm。由此制得长度为1m并连接到光学器件上的光透射材料。
为了评价实施例12、13、14和15中光透射材料的性能，进行以下实验。
连接强度：
将长度为100mm的光透射材料1的一端固定为水平状态，在该状态下悬挂重量，并检查接触面的状况。结果列于图12中。
光透射性能：
测量各样品的光量。为了测量所述光量，首先从各样品的一端射入从白色LED发出的光，然后使用光照度计测量穿过所述连接部件从各样品的另一端射出的光量。结果列于图13中。
老化性能：
将各样品置于60℃的温水中中一段预定时间。之后，收集所述样品，并置于室温下30分钟。然后，在该状态下测量由于时间改变而导致的保留光量值改变。结果列于图15中。
首先，就连接强度而言，当施加小作用力到对比例8的样品上时，它容易破裂，不可能获得在实际应用中所需的足够强度。另一方面，实施例12、13、14和15中光透射材料没有一个显示对负载产生变化，因此可以获得实际应用中所需的足够强度。
其次，就光透射性能而言，相比其中所述芯材料和包层材料在同一平面上的对比例10，其中所述芯材料和包层材料不再同一平面上的实施例12、13、14和15具有明显优良的光透射性能。
第三，就老化性能而言，实施例12、13、14和15在温水中几乎不会降低光量，并且可以稳定地长时间保持优良的光透射性能。尤其是其中使用脂环族多异氰酸酯作为具有羟基反应活性的多官能化合物作为芯材料的实施例13，以及使用所述具有羟基反应活性的具有异氰脲酸酯键的多官能化合物作为芯材料的实施例14和15各自具有特别优良的老化性能。另一方面，就使用聚有机硅氧烷作为芯材料的对比例9而言，50小时后该材料变得模糊，不可能测量侧面发光量。
本发明这一实例当然不受上述实施例的限制。虽然在上述实施例中并不使用所述分散颗粒，但是当提供分散颗粒时，对任何光透射材料或者光学器件，或者对两者而言，可以提供在所述分散颗粒部分处能获得侧面发光的样品。
根据以上详述的本发明实例，连接光透射材料和光学器件的结构可以具有以下优点：在所述连接部分降低光量或者增大透射损耗值的不利影响小，具有实际的足够连接强度，并且在高温和高湿度或者温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响。
工业应用性
如上所述，本发明在以下几点有用。第一，可以提供一种适于光信号传输的光透射材料，如用于车内布线、移动布线和FA器件布线、光传感器如液面传感器或者压力传感器、图像被导如用于内窥镜、光导如用于装饰显示、家用电器、光学器件、室外标牌等，也可以提供一种制造这种光透射材料的方法。其次，可以提供一种光透射材料(光散射材料)，由于它柔软且具有柔性，即使在直径增大的条件下也可以容易成形放在任何位置上；由于具有良好的耐冲击性，不存在损害的风险；在高温和高湿度或温水中几乎没有降低侧面发光量的不利影响；能长时间稳定地保持优良的侧面发光性能，并且也提供制造这种光透射材料(光散射材料)的方法。第三，可以提供将光透射材料和光学器件连接的结构，在连接部分光量的降低或透射损耗值的增大的不利影响小，具有实际的足够连接强度，在高温和高湿度或温水中几乎没有降低光量或者增大透射损耗值的不利影响。

Claims (11)

1.一种光透射材料，其包含管状包层材料以及加入所述管状包层材料中的无定形芯材料，所述芯材料的折射率大于管状包层材料的折射率，其特征在于，
所述无定形芯材料至少具有聚合物的成分，所述聚合物包括聚合物多元醇以及具有羟基反应活性的多官能化合物。
2.权利要求1所述的光透射材料，其特征在于，所述具有羟基反应活性的多官能化合物具有作为一种成分的化合物，该化合物具有异氰酸酯基团。
3.权利要求1所述的光透射材料，其特征在于，所述具有羟基反应活性的多官能化合物具有来自异氰酸酯基团的官能团。
4.权利要求3所述的光透射材料，其特征在于，所述化合物具有来自包含异氰脲酸酯键的异氰酸酯基团的官能团。
5.权利要求1-4任一项所述的光透射材料，其特征在于，所述聚合物多元醇具有作为一种成分的聚氧丙烯多元醇。
6.权利要求1-5任一项所述的光透射材料，其特征在于，所述至少具有所述聚合物成分的无定形芯材料至少部分加入胶体材料，所述聚合物包括所述聚合物多元醇以及所述具有羟基反应活性的多官能化合物。
7.权利要求1-6任一项所述的光透射材料，所述光透射材料还包含分散在所述无定形芯材料中的颗粒。
8.权利要求7所述的光透射材料，其特征在于，所述颗粒的直径不超过50微米。
9.一种连接光透射材料和光学器件的结构，其中，所述光透射材料如权利要求1-8任一项所述，且所述光学器件至少具有芯材料，所述光学器件的芯材料的折射率大于所述光透射材料的管状包层材料的折射率，其特征在于，所述光透射材料的无定形芯材料和所述光学器件的芯材料的接触面用所述光透射材料的管状包层材料包覆，且光透射材料芯材料与光学器件芯材料的折射率之差在±0.1之内。
10.一种制造光透射材料的方法，所述方法包括如下步骤：
在管状包层材料中至少填充流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物的混合物；
使所填充的聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物反应，
由此制得非流化光透射材料。
11.一种制造光透射材料的方法，所述方法包括如下步骤：
在管状包层材料中至少填充流体聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物以及颗粒，
使所填充的聚合物多元醇和具有羟基反应活性的多官能化合物反应，
由此制得非流化光透射材料。
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