JP2023149713A - プラスチック光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、光学特性、耐熱性及び機械強度に優れるプラスチック光ファイバ（例えば、側面発光用）を提供することである。【解決手段】ポリメチルメタクリレート系樹脂を含むコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアよりも屈折率が低く、透明フッ素樹脂を含むクラッド層と、前記クラッド層の更に外側に前記クラッド層よりも屈折率が高く、透明樹脂を含む保護層とを含み、前記コア、クラッド層及び保護層に含まれる各樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０－５／Ｋ以下である、プラスチック光ファイバ。【選択図】なし

Description

本発明は、プラスチック光ファイバとその用途に関する。

プラスチック光ファイバは、透明樹脂からなるコアの外周を該透明樹脂より低屈折率の樹脂からなるクラッド層を被覆した構造を有し、コアとクラッド層との境界で光を全反射させることによりコア内で光を伝送する媒体である。通常、プラスチック光ファイバは、物理的損傷あるいは、化学的損傷を防止するためにプラスチック光ファイバの外側に被覆層を設けたプラスチック光ファイバケーブルとして使用されている。このような構成からなるプラスチック光ファイバは、一端から入射した光がコアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながら他端部に効率よく伝達されるため、工業用、自動車用などの通信媒体として広く用いられている。

これらの用途においては、一端から入光した光を途中で漏光させることなく他端に伝達することが重要となってくる。光を側面から漏光させた側面発光ファイバとして機能させることができれば、建屋内外の間接的な照明や電光表示等の代替用途などに展開することができる。また、これらを用いた織物や編物として使用することで自動車や電車、航空機などの移動体の車内照明や、その他装飾用途などの意匠照明用途への展開も期待できる。

このようなプラスチック光ファイバにサンドブラスト処理やレーザー加工を施して、意図的にクラッドに傷を付けることで光を漏らす方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－２０１２００号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようなプラスチック光ファイバの加工処理は、高度な加工精度が必要とされ、プラスチック光ファイバにクラッド層の厚み斑があったり、ファイバの撚れや曲がり癖があったりするとクラッド層を削り過ぎ局所的に光が強く漏れ、輝点の原因となることがある。また、特許文献１に記載のようなプラスチック光ファイバは、機械強度が不十分で加工時にプラスチック光ファイバが損傷し、破断してしまうこともある。そのため、例えば、側面発光用として、光学特性、耐熱性及び機械強度に優れたプラスチック光ファイバが求められている。

そこで、本発明の目的は、光学特性、耐熱性及び機械強度に優れるプラスチック光ファイバ（例えば、側面発光用）を提供することである。

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討したところ、特定の要件を満たすプラスチック光ファイバとすることにより光学特性、耐熱性及び機械強度に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下に関する。
［１］
ポリメチルメタクリレート系樹脂を含むコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアよりも屈折率が低く、透明フッ素樹脂を含むクラッド層と、前記クラッド層の更に外側に前記クラッド層よりも屈折率が高く、透明樹脂を含む保護層とを含み、前記コア、クラッド層及び保護層に含まれる各樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下である、プラスチック光ファイバ。
［２］
前記保護層の波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光線透過率が８０％以上である、［１］に記載のプラスチック光ファイバ。
［３］
前記保護層を形成する透明樹脂は、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含む、［１］又は［２］に記載のプラスチック光ファイバ。
［４］
前記クラッド層に含まれる透明フッ素樹脂は、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５以上１．４８以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のプラスチック光ファイバ。
［５］
［１］～［４］のいずれかに記載のプラスチック光ファイバの少なくとも一端が光源に接続された光ファイバ照明。
［６］
［１］～［４］のいずれかに記載のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する光ファイバ織物。
［７］
［１］～［４］のいずれかに記載のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する光ファイバ編物。
［８］
［１］～［４］のいずれかに記載のプラスチック光ファイバを形成する工程と、前記プラスチック光ファイバにサンドブラスト処理を施す工程と、を含む側面発光プラスチック光ファイバの製造方法。

本発明によれば、光学特性、耐熱性及び機械強度に優れるプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと記載する場合がある。）を提供することができる。

本実施形態の単芯プラスチック光ファイバの一例の概略断面図を示す。 本実施形態の多芯プラスチック光ファイバの一例の概略断面図を示す。 本実施形態の多芯プラスチック光ファイバの他の一例の概略断面図を示す。

以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面中、同一要素について重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

本実施形態のプラスチック光ファイバは、ポリメチルメタクリレート系樹脂を含むコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアよりも屈折率が低く、透明フッ素樹脂を含むクラッド層と、前記クラッド層の更に外側に前記クラッドよりも屈折率が高く、透明樹脂を含む保護層とを含み、前記コア、クラッド層及び保護層に含まれる各樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下である。本実施形態のプラスチック光ファイバは、このような特徴を有することにより、光学特性、耐熱性及び機械強度に優れる。

本実施形態では、例えば、上記特徴を有する、図１～図３に示すようなＰＯＦとすることができる。具体的には、例えば、コアと、コアよりも屈折率の低い透明なクラッド樹脂及びクラッド樹脂よりも屈折率の高い透明な保護樹脂から形成された３層構造とすることで、図１～図３に示すようなＰＯＦとすることが出来る。

図１は、本実施形態のＰＯＦ一例の概略断面図を表す。
図１に示すように、単芯ＰＯＦ１０は、中央にコア１２を有し、コア１２の外周に被覆形成されたクラッド層１４と、クラッド層１４の外周に被覆形成された保護層１６と、を備えている。そして、コア１２とクラッド層１４と保護層１６とが単芯ＰＯＦ１０を構成している。

図２は、本実施形態のＰＯＦの他の一例の概略断面図である。
図２に示すように、多芯ＰＯＦ２０は、７本のコア２２が各々個別にクラッド層２４によって被覆されており、これらを保護層２６によって被覆することで多芯化されている。なお、ＰＯＦ２０は、７芯タイプの光ファイバであるが、本実施形態のＰＯＦは、７芯に限定されるものではない。

図３は、本実施形態のＰＯＦの、他の一例の概略断面図である。
図３に示すように、多芯ＰＯＦ３０は、７本のコア３２がクラッド層３４によって被覆され、多芯化されている。さらにクラッド層３４の外周に保護層３６が設けられており、プラスチック光ファイバ３０を構成している。なお、ＰＯＦ３０は、７芯タイプの光ファイバであるが、本実施形態のＰＯＦは、７芯に限定されるものではない。

以下、本実施形態のＰＯＦを構成する部位や材料等について詳細に説明する。

（コア）
本実施形態のＰＯＦにおいて、コアを構成する樹脂（以下、「コア樹脂」ともいう。）は、メタクリル酸メチル単位を有する重合体（ポリメチルメタクリレート系樹脂）を含む。
コアを構成する樹脂は、透明樹脂であることが好ましい。
コア樹脂としては、プラスチック光ファイバのコア樹脂として公知のものも使用できる。
コア樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート系樹脂を含むが、ポリカーボネート系樹脂等を含んでいてもよい。それらの中でも、透明性の観点から、ポリメチルメタクリレート系樹脂が好ましい。

ポリメチルメタクリレート系樹脂（以下「ＰＭＭＡ」とも記す）とは、メチルメタクリレートの単独重合体、あるいはメチルメタクリレート単量体を５０質量％以上含む共重合体をいう。すなわち、ポリメチルメタクリレート系樹脂は、メチルメタクリレート単量体と、メチルメタクリレート単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
メチルメタクリレート単量体と共重合可能な他の単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸エステル類；イソプロピルマレイミド等のマレイミド類；アクリル酸、メタクリル酸、スチレン等が挙げられる。共重合可能な他の単量体は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

ポリメチルメタクリレート系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、成形性の観点から、好ましくは８万以上２０万以下であり、より好ましくは１０万以上１２万以下である。重量平均分子量は、従来公知のＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法により測定できる。

（クラッド層）
本実施形態のＰＯＦにおいて、クラッド層は、コアの周囲を取り囲み、例えば、コアの外周に被覆形成される。光信号がクラッド層とコアとの界面で反射することで、光ファイバ内を光信号が伝搬される。かかる観点から、クラッド層はコアの表面を直接被覆することが好ましい。

クラッド層を構成する樹脂（以下、「クラッド樹脂」ともいう。）としては、前記コアよりも屈折率が低い透明フッ素樹脂を含む。それらの中でも特に、可視光の透過率が高いフッ素系樹脂が好ましい。このようなフッ素系樹脂を用いることにより、伝送損失を一層抑制することができる。

このようなフッ素系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フッ化メタクリレート系重合体やポリビニリデンフロライド系樹脂、エチレン－テトラフロロエチレン系共重合体等が挙げられる。
フッ化メタクリレート系重合体としては、特に限定されないが、透過率が高く耐熱性や成形性に優れるという観点から、フルオロアルキルメタクリレート、フルオロアルキルアクリレート、α－フロロ－フルオロアルキルアクリレート等のフッ素を含有するアクリレートモノマー又はメタクリレートモノマーが好ましい。また、フッ素を含有する（メタ）アクリレートモノマー由来の単位と、これらと共重合可能な他の成分由来の単位とを含む共重合体であってもよく、メチルメタクリレートなどの共重合可能な炭化水素系のモノマー由来の単位との共重合体が好ましい。フッ素を含有する（メタ）アクリレートモノマー由来の単位と、これと共重合可能な炭化水素系のモノマー由来の単位との共重合体とすることで、屈折率をコントロールすることができるため好ましい。

ポリビニリデンフロライド系樹脂としては、特に限定されないが、耐熱性や成形性に優れるという観点から、ビニリデンフロライドの単独重合体；ビニリデンフロライドと、テトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロペン、トリフロロエチレン、ヘキサフロロアセトン、パーフロロアルキルビニルエーテル、クロロトリフロロエチレン、エチレン、及びプロピレンからなる群から選択される少なくとも１種類のモノマーとの共重合体；これらのビニリデンフロライド成分由来の単位を含む重合体とＰＭＭＡとのアロイが好ましい。

さらには、耐熱性や機械的強度の観点から、前記クラッド層を構成するフッ素系樹脂としては、ビニリデンフロライド、ヘキサフロロプロペン及びテトラフロロエチレンを含む共重合体が好ましく、より好ましくはビニリデンフロライド成分が４０モル％以上６２モル％以下、テトラフロロエチレン成分が２８モル％以上４０モル％以下、ヘキサフロロプロペン成分が８モル％以上２２％モル％以下からなる共重合体が好ましい。
なお、前記ビニリデンフロライド、ヘキサフロロプロペン及びテトラフロロエチレンの共重合体は、前記成分比内であれば、トリフロロエチレン、ヘキサフロロアセトン、パーフロロアルキルビニルエーテル、クロロトリフロロエチレン、エチレン、プロピレン等との共重合体であってもよい。

クラッド層に含まれる透明フッ素樹脂は、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５以上１．４８以下であることが好ましく、より好ましくは１．３６以上１．４５以下、さらに好ましくは１．３７以上１．４２以下である。クラッド層に含まれる透明フッ素樹脂の屈折率が１．３５以上であれば後述するＰＯＦの開口数が大きくなり十分な量の光を伝搬でき、側面発光させた際にも相当量の光量を得ることが出来る。一方、クラッド層に含まれる透明フッ素樹脂の屈折率が１．４８以下であればＰＯＦの開口数が小さくなることでＰＯＦを曲げた際に光が漏光しやすくなり側面発光性に優れる。

ここで開口数（以下「ＮＡ」とも記す）とは、コア樹脂とクラッド樹脂の屈折率の関係を表し、下記式（１）で示される。ＮＡは光の反射特性を決定する因子でありＮＡの値が大きいほどより光源との結合性に優れ、光軸ずれの許容幅が大きくなり効率的に光を伝搬できる指標となる。そのため効率的に光を伝搬するため開口数は０．１５以上０．６５以下とすることが好ましく、０．３以上０．６５以下がより好ましく、０．４５以上０．６５以下が更に好ましい。開口数が０．６５以下であれば十分な量の光を伝搬でき、側面発光させた際にも相当量の光量を得ることが出来る。一方、開口数が０．１５以上であればＰＯＦを曲げた際に光が漏光しやすくなり側面発光性に優れる。
ＮＡ＝（Ｎｃｏｒｅ^２－Ｎｃｌａｄ^２）^０．５・・・（１）
Ｎｃｏｒｅ コア樹脂の屈折率
Ｎｃｌａｄ クラッド樹脂の屈折率

また、図１の単芯ＰＯＦ及び図２の多芯ＰＯＦに示すような構造のＰＯＦにおいて、クラッド層の厚みは、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上９．０μｍ以下であることがより好ましく、３．０μｍ以上７．０μｍ以下であることがさらに好ましい。クラッド層の厚みが１．０μｍ以上であればＰＯＦに可視光を透過させる際、効果的に全反射させることが出来る。一方、クラッド層の厚みが１０．０μｍ以下であれば、クラッド層が十分に厚いため側面発光させるために後述するようなＰＯＦ表面をブラスト処理などで加工する際のクラッド層の切削処理がしやすくなるため好ましい。

また、図３に示すような多芯構造のＰＯＦの場合は、各コアとコアとの間にクラッド樹脂が充足されており、このクラッド樹脂がコアを伝搬する光を反射させる機能を有する。そのため、この場合、クラッドの厚みは本構造においてはコア間距離（コアとコアとの隙間の距離）にて定義される。この場合、コア間距離は０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上４．０μｍ以下であることがより好ましく、１．５μｍ以上３．５μｍ以下である。コア間距離が０．５μｍ以上であればＰＯＦに可視光を透過させる際、効果的に全反射させることが出来る。一方、コア間距離が５．０μｍ以下であれば、クラッド層が厚いためコアから漏れた光が再びコアに入り込むクロストークが抑止され側面発光ファイバとしての機能を発現できる。

（保護層）
本実施形態のプラスチック光ファイバは、クラッド層の更に外側にクラッド層よりも屈折率が高い保護層を含む。具体的には、保護層は、例えば、図１に示すように、コア／クラッド構造のさらに外周に設けられている。このようにクラッド層のさらに外周に適切な機能の保護層を設けることによりＰＯＦに耐熱性や耐候性、耐傷付き性などの機能性を付与したり、機械的強度を付与したりすることが可能となり、プラスチック光ファイバの性能を一層向上させることができる。

ここで保護層を構成する樹脂（以下、「保護樹脂」ともいう。）について詳細に説明する。
一般に、ＰＯＦの高機能化のためコア樹脂に熱可塑性樹脂を被覆してＰＯＦを多層化する場合、最外層の樹脂層（本実施形態に用いる保護層に相当する）を形成する樹脂の屈折率は、内層を形成する樹脂（本実施形態に用いるクラッド樹脂に相当する）の屈折率より低い材料を用いることが多い。このような構造とすることで保護層に第二のクラッド層としての機能を付与し、クラッドから漏れた光を最外層で反射することができ、光を効果的に伝搬させる効果が期待できる。しかし、本実施形態のＰＯＦは、例えば、側面発光用のＰＯＦであるため、保護樹脂（例えば、ＰＯＦの最外層を形成する樹脂）は、クラッド樹脂よりも屈折率が高い樹脂を選定することで、ＰＯＦを曲げた際にクラッド層から漏れた光を意図的に漏光させることが可能となる。

保護層に用いる材料としては、保護層に用いる樹脂の線膨張係数において、コア樹脂及びクラッド樹脂との２０℃における線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下であることが好ましい。
また、本実施形態のプラスチック光ファイバにおいて、コア、クラッド層及び保護層に含まれる各樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下である。
ここで線膨張係数とは、温度上昇による樹脂成型品の長さや体積が膨張する割合を温度当たりで示したものであり、その値が大きいほど変形量が大きくなる。線膨張係数はＪＩＳ Ｋ７１９７：１９９１ 「プラスチックの熱機械分析による線膨脹率試験方法」に基づき、熱機械分析（Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ；ＴＭＡ）を用いて、試験片の温度を変化させながら、一定荷重のもとで求めたＴＭＡ曲線の変位量より算出することができる。
そのため熱膨張率が大きく異なる樹脂どうしを用いてＰＯＦを製造した場合、高温環境下においてＰＯＦが撚れたり、保護樹脂の剥がれやひび割れが生じたりする懸念がある。特に後述するようなＰＯＦをモノフィラメントと織って成形したＰＯＦ織物においては成形時の熱処理や成形後の環境温度変化によるＰＯＦの収縮が生じないことが要求される。本実施形態のＰＯＦにおいてはコア樹脂及びクラッド樹脂、保護樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下となるよう各樹脂を適宜選定することにより、環境温度変化、特に高温環境下における熱収縮を抑制することが可能となる。本実施形態のＰＯＦにおいてはコア樹脂及びクラッド樹脂、保護樹脂の線膨張係数の差の絶対値の下限は、特に限定されないが、例えば、０／Ｋである。

保護層の波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光線透過率は８０％以上であることが好ましい。
さらに保護層に用いる樹脂は波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光線透過率が８０％以上の熱可塑性樹脂であることが好ましい。可視光線透過率のより好ましい範囲としては９０％以上、より好ましくは９５％である。可視光線透過率が８０％以上であれば、樹脂の透明性に優れるためＰＯＦとした際の外観を損なわず、側面発光用のＰＯＦとして十分な光量を得ることが出来る。

ここでいう可視光線透過率とはＪＩＳ Ｋ７３６１－１：１９９７ 「プラスチック－透明材料の全光線透過率の試験方法」に基づき、厚さ５００μｍ程度のフィルムを分光光度計で測定することが出来る。分光光度計の光源としてハロゲンランプを用い、光源から波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光を回折格子によって単色光に分光し、試料に入射させる。試料を透過した光の強度（Ｉ）を検出器で検出し、透過率（％Ｔ）は試料設置前のリファレンスの光強度をＩ_０、試料の光透過後の光強度をＩとして次式（２）よって算出する。
透過率（％Ｔ）＝（Ｉ／Ｉ_０）×１００・・・（２）

このような条件を満足する保護樹脂としては本実施形態のコア／クラッド構造を形成する材料と一括紡糸することができる熱可塑性樹脂であることが好ましく、具体的には、特に限定されないが、保護層を形成する透明樹脂としては、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、クラッド層との密着性や、成形性の観点から、例えば、アクリル系樹脂、熱可塑性フッ素系樹脂やポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂であることが好ましく、これらの中でもアクリル系樹脂や熱可塑性フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が透明性に優れることから好ましく、特にアクリル系樹脂や熱可塑性フッ素系樹脂が耐候性に優れるため好ましい。アクリル系樹脂としては、本実施形態に用いるコア樹脂の具体例のメチルメタクリレートの単独重合体、あるいはメチルメタクリレート単量体を５０質量％以上含む共重合体などのポリメチルメタクリレート系樹脂を好適に用いることが出来る。熱可塑性フッ素系樹脂としてはフッ化メタクリレート系重合体やビニリデンフロイド構造単位を５０重量％以上含有するビニリデンフロライド系樹脂が透明性に優れることから好ましい。ポリオレフィン系樹脂としてはエチレンにプロピレンや１－ブテン、１－ヘキセン、１－オクテンなどのα－オレフィン（ハイヤーα－オレフィンもという）を共重合させた非晶性ポリエチレン系樹脂やプロプレンにエチレンやハイヤーα－オレフィンを共重合させた非晶性ポリプロピレン系樹脂、エチレンと酢酸ビニルやアクリル酸エチルなどの極性化合物との共重合体やシクロオレフィンなどの環状オレフィンを重合させた環状オレフィン系樹脂や環状オレフィンとα－オレフィンを共重合させた環状オレフィン共重合体が透明性に優れることから好ましい。

保護層の厚みについては、例えば、プラスチック光ファイバの光量を低下させない範囲で１．０μｍ以上１０．０μｍ以下が好ましく、さらには１．５μｍ以上９．５μｍ以下が好ましく、２．０μｍ以上９．０μｍ以下がより好ましい。保護層の厚みが１．０μｍ以上であればＰＯＦを傷や化学薬品等の影響等から、確実に保護することができる。一方、保護層の厚みが１０．０μｍ以下であれば、保護層が十分に厚いため側面発光させるためのＰＯＦの表面加工がしやすくなるため好ましい。

次に、本実施形態の側面発光プラスチック光ファイバの製造方法の例について説明する。

本実施形態の側面発光プラスチック光ファイバの製造方法は、上述のプラスチック光ファイバを形成する工程と、前記光ファイバにサンドブラスト処理を施す工程と、を含む。
本実施形態の製造方法において、側面発光プラスチック光ファイバの元となるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）は、例えば、コア／クラッド層／保護層を形成する複数の樹脂を一括して紡糸可能な複合ノズルを用いて製造することができる。この複合紡糸方法によればコアにクラッドと保護が均一な厚みで被覆された状態で連続的に製造することができる。

次いでＰＯＦを１．５～２．５倍に加熱及び延伸処理を行うことでＰＯＦに機械特性や熱収耐性を付与することができる。延伸倍率が１．５倍以上であると、ＰＯＦの延伸配向が良好となり、機械的強度が向上する。一方、延伸倍率が２．５倍以下であると、高温環境下においてＰＯＦの熱収縮を抑制できる。
本実施形態に用いるＰＯＦの外径は、好ましくは０．１ｍｍ～３．０ｍｍであり、目的に応じて適宜選択すればよいが、後述するブラスト処理などの加工性の点から、０．２ｍｍ～１．５ｍｍであることがより好ましい。

本実施形態に用いるＰＯＦは、ファイバの表面にサンドブラスト処理を施し、ＰＯＦの表面を意図的に傷つけることでさらに側面発光性が良好となる。サンドブラスト処理は、具体的には、特に限定されないが、例えば、粒子径１０～５００μｍ溶融アルミナ、炭化珪素等の微粒子をプラスチック光ファイバ表面の所望の個所に吹き付け、ＰＯＦを形成する保護層やクラッド層を一定の深さになるように削る。このような表面処理加工を施すことでＰＯＦの一端から入射した光を側面から効果的に漏光させることが可能となる。

このようにサンドブラスト処理を施したＰＯＦをポリエステルやポリアミド、アクリルなどの合成繊維やレーヨン等の半合成繊維、綿や羊毛などの天然繊維等に織り込んだＰＯＦ織物や、ＰＯＦ編物を得ることが出来る。
本実施形態の光ファイバ織物は、上述のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する。また、本実施形態の光ファイバ編物は、上述のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する。
ＰＯＦ織物は、特に限定されないが、例えば、公知の織物を製造する方法を用いてＰＯＦを経糸とし、その他の繊維を緯糸として両者を交差させながら織り上げることで得られる。またＰＯＦ編物の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、編物を製造する公知の方法を採用することが出来る。具体的には、特に限定されないが、例えばループ状にしたＰＯＦにさらに次のＰＯＦを引っ掛けて編み上げていくことで得られる。ＰＯＦ織物はＰＯＦ編物に比べ繊維密度が高く耐久性に優れる。そのため車両内照明、特にドアトリムやルーフトリムなどの車両内装材の表皮など、耐久性が要求される用途に好適に用いることが出来る。
一方、ＰＯＦ編物は軽量で伸縮性に優れ、軽量である利点を活かし医療用ブランケット、特に新生児黄疸等の光線治療用途に好適に使用することが出来る。

なお、上記のブラスト処理は本実施形態で得られたＰＯＦをポリエステルやポリアミドなどの化学繊維とあらかじめ織合わせて製造したＰＯＦ織物としたのちに行ってもよい。ＰＯＦ織物を製造した後にブラスト処理を行うことで、任意の図柄等の模様を精度良く付与することが可能となる。

（光ファイバ照明）
本実施形態に係る光ファイバ照明は、上述のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の少なくとも一端（例えば、端面）が光源に接続している。光源としては、公知のであれば特に限定されず、例えば、水銀灯、蛍光灯などの放電発光体及び有機／無機ＥＬ、ＬＥＤなど電界発光体などを使用することが出来る。特にＥＬやＬＥＤは発熱量が少なく、熱くなりにくいことからＰＯＦ照明に好適な光源として使用することが出来る。ＬＥＤは使用する半導体材料の違いで紫外、可視、赤外域のさまざまな波長の光を発光させることができるため、任意の波長の光を選択することで照明の自由度が高くデザイン照明や医療用途への展開が可能となる。

以下、本実施形態について具体的な実施例及び比較例を挙げて説明するが、本実施形態は、後述する実施例に限定されない。
まず、実施例及び比較例における評価方法について説明する。

（伝送損失）
後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦケーブルを用いて、測定波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１５の条件で、２２ｍ－２ｍのカットバック法により、伝送損失を測定した。

（１０００時間後の伝送損失）
後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦケーブル２２ｍを、カセ巻きの状態で、８５℃の乾熱環境下及び８５℃８５％ＲＨの湿熱環境下にそれぞれ静置し、１０００時間後の伝送損失を測定した。
測定条件は、測定波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１５とし、２２ｍ－２ｍのカットバック法により伝送損失を測定した。

（線膨張係数）
後述する実施例及び比較例で用いたコア樹脂、クラッド層樹脂、保護層樹脂を用いて、厚さ３ｍｍのシート状に加工し、長さ１０ｍｍ×幅５ｍｍの短冊状にカットした。これをセイコーインスツル社製 熱機械的分析装置ＴＭＡ／ＳＳ６１００にて窒素雰囲気下で２０℃から６０℃の温度下で線膨張係数を測定した。また、コア樹脂、クラッド層樹脂、保護層樹脂の線膨張係数の差の絶対値（線膨張係数差Δ）を算出した。

（光線透過率）
後述する実施例及び比較例で用いた保護樹脂を用いて、厚さ５００μｍに成形して得られた可視光線透過率測定用フィルムを日本分光社製 紫外可視近赤外分光光度計「Ｖ－６５０」を用い、透過モードにより波長領域３５０ｎｍ～１２００ｎｍの範囲を、ＵＶ／ＶＩＳバンド幅５ｎｍ、走査速度１００ｎｍ／分にて行い、測定によって得られた１ｎｍ毎の透過率を波長領域３８０ｎｍ～７８０ｎｍにおいて平均した値を平均可視光線透過率（光線透過率）とした。

（屈折率）
後述する実施例及び比較例で用いたコア樹脂、クラッド樹脂、保護樹脂を用いて、溶融プレスにより厚さ２００μｍのフィルム状試験片を作製した。アッベの屈折計を用い、２０℃におけるナトリウムＤ線の屈折率（ｎＤ２０）を測定した。
また、コア樹脂及びクラッド層樹脂の屈折率から、下記式（１）より開口数（ＮＡ）を算出した。
ＮＡ＝（Ｎｃｏｒｅ^２－Ｎｃｌａｄ^２）^０．５・・・（１）
Ｎｃｏｒｅ コア樹脂の屈折率
Ｎｃｌａｄ クラッド樹脂の屈折率
なお、ＮＡは光の反射特性を決定する因子でありＮＡの値が大きいほどより光源との結合性に優れ、光軸ずれの許容幅が大きくなり効率的に光を伝搬できる指標となる。

（クラッド層厚み、保護層厚み）
後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦを工業用カミソリで両端が平坦になるように薄くスライスし、断面をキーエンス製マイクロスコープＶＨＸ－８０００にて室温２５℃雰囲気にて測定した。

（９０度曲げ光量保持率）
後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦについて、曲げ半径１ｍｍＲの治具に９０度に沿わせて曲げた際の光量低下率を測定した。曲げ前と曲げ後との光量をそれぞれ測定し、光量保持率を算出した。
９０度曲げ光量保持率（％）＝曲げ後の光量／曲げ前の光量×１００
９０度曲げ光量保持率が小さいほど、曲げた際の光量ロスが大きい事を意味し、側面からの発光量が多いことを示す。

（機械強度）
後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦについて、温度２３℃、引張速度１００ｍｍ／分にてＡＳＴＭ Ｄ１７０８の方法に準じてＰＯＦが変形する際の降伏点強度と破断する際の最大破断強度（引張破断強度）とを測定した。降伏点強度及び引張破断強度が高いほどＰＯＦの機械物性が良好なことを示す。

（加熱収縮率）
室温条件下（２３℃）で、後述する実施例及び比較例で製造したＰＯＦを工業用カミソリで両端が平坦になるように１ｍにカットした後、１０５℃にて１時間加熱し、室温に冷却してからケーブル長を測定し、下記式により収縮率を求めた。加熱収縮率が４％以下のＰＯＦを十分な耐熱性を有するとして合格とした。
加熱収縮率（％）＝（１ｍ－試験後のケーブル長）／１ｍ×１００

実施例及び比較例に用いたコア樹脂、クラッド樹脂、保護樹脂は表１の下部に記載した。

〔実施例１〕
コア樹脂として、屈折率が１．４９、ＭＦＲが１．５ｇ／１０分である、ポリメチルメタクリレート系樹脂（ＰＭＭＡ）（線膨張係数７×１０^－５／Ｋ）を用い、コアと接するクラッド樹脂として、パーフロロアルキルビニルエーテルとビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンとの４元共重合体（屈折率１．３５、線膨張係数１７×１０^－５／Ｋ）を用いた。また、保護層を構成する樹脂（保護樹脂）として、ビニリデンフロライドとテトラフルオロエチレンとの共重合体（屈折率１．４０、線膨張係数１６×１０^－５／Ｋ、可視光線透過率８９％）を用いた。これらの重合体（線膨張係数の差は１０×１０^－５／Ｋ）を溶融して、２２０℃の紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合ノズルを用いて溶融複合紡糸した後、１５０℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に２倍に延伸し、クラッド層の厚みが５．０μｍ、保護層の厚みが５．０μｍからなる直径０．５ｍｍのプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を得た。

このようにして得られたＰＯＦを前記の評価方法により評価し、その結果を表２に示した。

〔実施例２～４、比較例１～５〕
クラッド層及び保護層に用いた樹脂を表１に示した材料に変更した以外は実施例１と同様にして直径０．５ｍｍのＰＯＦを得た。これらのプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を使用して実施例１と同じ評価を行い、その結果を表２に示した。なお、比較例１及び比較例２に示したＰＯＦは保護層を設けていないものとした。また比較例３は保護樹脂の屈折率がクラッド樹脂の屈折率よりも低い樹脂構成で製造されたＰＯＦとした。

フッ素系樹脂１：パーフロロアルキルビニルエーテル／ビニリデンフロライド／テトラフロロエチレン／ヘキサフロロプロペン４元共重合体（透明樹脂）
フッ素系樹脂２：ビニリデンフロライド／テトラフルオロエチレン共重合体（透明樹脂）
フッ素系樹脂３：ビニリデンフロライド／テトラフロロエチレン／ヘキサフロロプロペン３元共重合体（透明樹脂）
フッ素系樹脂４：フルオロアルキルメタクリレート共重合体（透明樹脂）
フッ素系樹脂５：フルオロアルキルメタクリレート／メチルメタクリレート共重合体（透明樹脂）
アクリル系樹脂：メチルメタクリレート／メチルアクリレート重合体（透明樹脂）
環状オレフィン系樹脂：（エチレン／ノルボルネン共重合体）（透明樹脂）
ポリオレフィン系樹脂１：低密度ポリエチレン樹脂（透明樹脂）
ポリオレフィン系樹脂２：エチレン／α-オレフィン共重合体（透明樹脂）

表２の結果より、実施例１～４で得られたＰＯＦは、曲げ光量試験において９０度曲げ時の光量保持率９０％以下であり、側面発光ＰＯＦとして十分な漏れ光量を有していることが分かった。また、実施例１～４で得られたＰＯＦは、その他物性においても破断強度や耐熱性が良好であった。一方、保護層を設けなかった比較例１及び比較例２においては漏れ光量については実施例と同等であったが、耐熱性において不十分であった。また、比較例３においては曲げ光量試験において９０度曲げ時の光量保持率９４％であり、側面発光ＰＯＦとして漏れ光量が不十分であった。また、比較例４及び比較例５においては各樹脂における線膨張係数差が大きく熱収縮特性に劣った。

１０：単芯ＰＯＦ、１２：コア、１４：クラッド層、１６：保護層、２０：多芯ＰＯＦ、２２：コア、２４：クラッド層、２６：保護層、３０：多芯ＰＯＦ、３２：コア、３４：クラッド層、３６：保護層。

Claims (8)

1. ポリメチルメタクリレート系樹脂を含むコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアよりも屈折率が低く、透明フッ素樹脂を含むクラッド層と、前記クラッド層の更に外側に前記クラッド層よりも屈折率が高く、透明樹脂を含む保護層とを含み、前記コア、クラッド層及び保護層に含まれる各樹脂の線膨張係数の差の絶対値が１０×１０^－５／Ｋ以下である、プラスチック光ファイバ。
2. 前記保護層の波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光線透過率が８０％以上である、請求項１に記載のプラスチック光ファイバ。
3. 前記保護層を形成する透明樹脂は、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバ。
4. 前記クラッド層に含まれる透明フッ素樹脂は、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５以上１．４８以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバの少なくとも一端が光源に接続された光ファイバ照明。
6. 請求項１～４のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する光ファイバ織物。
7. 請求項１～４のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバを少なくとも一部に有する光ファイバ編物。
8. 請求項１～４のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバを形成する工程と、前記プラスチック光ファイバにサンドブラスト処理を施す工程と、を含む側面発光プラスチック光ファイバの製造方法。