JP3682944B2 - シリコーン組成物及びこれを用いた光伝送体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光透過性に優れ、光学材料、特に例えば光通信系における光ファイバのような光伝送体やこれらを接続するための接続用の光伝送体などとして有用なシリコーン組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコーン（オルガノポリシロキサン）は、シロキサン結合の特性から変形容易でしかもクリープ性が小さい、耐熱性が大きくて熱的に安定である、化学的な安定性が高い、比較的高い光透過性を持つ、屈折率の調整やその分布の調整が容易であるなど、優れた特性を持つ。このようなシリコーンの特性は光伝送体、例えば光通信系における光ファイバやこれらを接続するための接続要素などにも有用であり、シリコーンを光学材料、特に光伝送体に利用することが考えられる。例えば特公平２−２３８４４号に開示の技術はそのようなことを意図した一つである。
【０００３】
しかしシリコーンに可能な光透過性は、石英系の光学材料に比べて低く、ポリマー系の光学材料に比べても低い。大まかに言って、石英系の光ファイバは0.2 〜0.5 ｄＢ／ｋｍ程度であり、ポリマー系の光ファイバは１００〜２００ｄＢ／ｋｍ程度であるのに対し、シリコーンは一般に１０００〜２０００ｄＢ／ｋｍ程度と高い伝送損失を持つ。このようなシリコーンの低光透過性には、シリコーンのミクロな不均一構造による散乱損失やシリコーンが多量に有しているＣ−Ｈ結合の吸収特性が影響し、また吸水による散乱要因の発生も影響している。
【０００４】
そのためシリコーンの光学材料への利用は、例えば特公平２−１６４８３号、特公平４−３９６４３号、特公平４−７６３９０号、特公平５−１５２４３号 などとして知られるような、石英系光ファイバのクラッド用や、あるいは例えば特開平８−１４３７７６号で知られるような光散乱体用に留まらざるを得ないのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、シリコーンを光伝送体に代表されるような光学材料としてより広く利用できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的のために本発明では、一定の要件を満たす充填剤をシリコーンに加えた組成物とすることで、シリコーンに固有な優れた特性とともに高い光透過性も可能とするシリコーン組成物を得ている。
【０００７】
充填剤はシリコーンに不足する光透過性を補完することを主な機能目的とする。したがって充填剤は、シリコーン自体よりも光に対する吸収性が小さいことを要件とする。つまりシリコーン組成物で形成する光伝送体が伝送対象とする波長域の光に対する吸収性がシリコーンよりも小さいことが充填剤の一つの要件である。また充填剤は、これが散乱要素となることのないように、シリコーンと同じ屈折率を持つことを他の要件とする。この要件については、シリコーンにおける屈折率調整の容易性という特性を利用することができる。すなわちシリコーンは例えばフェニル基による置換で屈折率を大きくすることができ、逆に例えばフッ素による置換で屈折率を小さくすることができる。そしてこのような調整により屈折率を1.3 〜1.6 程度の範囲で連続的に変化させることができる。したがってこの範囲の屈折率を持つ物質を充填剤に用いることで、充填剤とシリコーンの屈折率を同じにすることができる。
【０００８】
以上のことから理解できるように、本発明によるシリコーン組成物は、伝送対象とする特定波長域の光に対する吸収性がシリコーンよりも小さく、且つ屈折率がシリコーンと同じである充填剤をシリコーンに加えてなる。
【０００９】
シリコーンには付加反応型または重合型を用いる。これらのシリコーンは、光透過性の阻害要素となる副生物を架橋反応時に発生しないという点で好ましい。付加反応型には、エポキシ基、カルビノール基、ヒドロシリル基、水素基などによる反応形式があり、特にヒドロシリル反応型が炭化水素部分が少なくて好ましい。
【００１０】
充填剤に種々の物質が利用可能である。特に好ましい物質は二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ2 ）である。シリカは、光学的均一性が高いとともに光透過性に優れ、しかも吸水性が小さく、シリコーンの光透過性を補完するのに最適である。この他にＣ−Ｈ結合におけるＨを他の原子、例えばフッ素や重水素などで置換した高分子なども好ましいものとして利用できる。
【００１１】
上記のようなシリコーン組成物は、これを硬化させて種々の形態の光伝送体とすることができる。例えば光ファイバ、光導波路、あるいは光ファイバを用いた光通信系における接続用の光学部品などがその代表的なものである。
【００１２】
【実施の形態】
本発明を好ましい形態で実施するのに用いるシリコーンは、上記のように付加反応型または重合型である。そのようなシリコーンは市販品から入手することができる。例えば信越化学工業社の製品「ＫＥシリーズ」、東レ・ダウコーニング・シリコーン社の製品「ＳＥシリーズ」、東芝シリコーン社の製品「ＴＳＥシリーズ」などである。シリコーンは、その特長である柔軟性を活かすために一定以下の硬度、具体的にはＪＩＳＡ硬度で９０°以下の硬度になるように硬化させる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、充填剤にシリカを用いる。シリカにも一般的な市販品を使用することができる。例えばアドマテックス社の製品「アドマファイン」や宇部日東化成社の製品「ハイプシリカ」などである。
【００１４】
充填剤には、シリコーンとの結合性を与える表面活性処理を施すのが好ましい。そのような処理は、例えば水酸基やビニル基あるいはシラノール基などのシリコーンと反応性を有する官能基を付加する処理である。このような処理が予めしてある充填剤があれば、勿論これをそのまま用いることができる。充填剤は、その充填量が少ないと補完効果が小さくなり、他方多いと柔軟性や加工性を低下させる。充填剤の適当な充填量は、例えばシリカの場合であれば、５〜９５重量％の範囲が好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に説明する実施例及び比較例では、図１と図２に示す図表に挙げたシリカとシリコーンを用いている。各シリコーンは、フェニル基などにより変性させることでその屈折率を各シリカの屈折率と同じにしてある。
【００１６】
実施例１；シリカＡ１０重量部とシリコーンＡ１３０（Ａ液／Ｂ液＝５０／８０）重量部を真空脱泡混合してシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を１５０℃で３０分加熱して厚み２ｍｍのシート状の光伝送体を作成した。この光伝送体シートの光ファイバ接続要素としての接続損失を測定した。具体的には光伝送体シートを一つの光ファイバと他の光ファイバとの間に密着的に挟んで接続損失を測定した。その値は0.05ｄＢであった。
【００１７】
実施例２；シリカＢ３０重量部とシリコーンＢ１００重量部を真空脱泡混合してシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を１ｍｍφのポリカーボネート製円柱型に注入して紫外線照射で完全硬化させて棒状の光伝送体を得た。この光伝送体の伝送損失は２５０〜３５０ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１００時間放置した後に伝送損失を測定したが変化がなかった。
【００１８】
比較例１；シリカとしてシリカＥを用いた他は実施例２と同様にしてシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を光源（ＬＥＤ）と光ファイバの接続部に充填して接続損失を測定した。その値は０．１ ｄＢであった。またこのシリコーン組成物で実施例２と同様な棒状の光伝送体を得た。この光伝送体の伝送損失は３５０〜４００ｄＢ／ｋｍであった。このことからシリカが官能基によりシリコーンと結合を生じる条件（実施例２の場合）の方がそうでない条件（比較例１の場合）よりも光透過性の改善効果の高いことが分かる。
【００１９】
比較例２；シリコーンとしてシリコーンＥを用いた他は実施例１と同様にしてシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を実施例１と同様に接続損失を測定した。その値は０．９ｄＢであった。このことから縮合型シリコーンは光透過性に劣ることが分かる。
【００２０】
実施例３；シリカとしてシリカＣを用いた他は実施例１と同様にしてシリコーン組成物及び光伝送体を得た。この光伝送体の実施例１と同様な条件における接続損失は０．１ｄＢであった。
【００２２】
比較例３；シリコーンＡ単体で実施例１と同様な光伝送体シートを作成した。この光伝送体シートの接続損失は１．８ｄＢであった。このことからシリカを添加することによる光透過性の優れた改善効果を認めることができる。
【００２３】
比較例４；シリカとしてシリカＦを用いた他は実施例１と同様に光伝送体シートを作成した。その接続損失は５．３ ｄＢであった。また光伝送体シートを４０℃湿度８０％の雰囲気に１０００時間放置したところ白濁して劣化した。これはシラノール基が過剰であることが原因すると考えられる。
【００２４】
比較例５；シリコーンＢ単体で実施例２と同様な光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は１３００ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１０００時間放置した後にはやや白濁が見られ、伝送損失は１６００ｄＢ／ｋｍに増加した。このことからシリカを添加することによる吸水性の優れた改善効果を認めることができる。
【００２５】
比較例６；シリコーンＥ単体で実施例２と同様にして光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は１９００ｄＢ／ｋｍであった。このように伝送損失が大きいのは縮合反応の際にアルコールが副生することが影響していると考えられる。
【００２６】
比較例７；シリカＤとシリコーンＣで実施例２と同様にして光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は８００ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１００時間放置した後の伝送損失は１６００ｄＢ／ｋｍであった。これにはシリカのカルボン酸とシリコーンのエポキシ基との反応で生成したエステル基が加湿により加水分解することが影響していると考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、シリコーンに固有な優れた特性を持ち、しかも光透過性にも優れた光学材料を得ることができ、シリコーンの光学材料へのより広い利用を可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例に用いたシリカの一覧図表。
【図２】実施例及び比較例に用いたシリコーンの一覧図表。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光透過性に優れ、光学材料、特に例えば光通信系における光ファイバのような光伝送体やこれらを接続するための接続用の光伝送体などとして有用なシリコーン組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコーン（オルガノポリシロキサン）は、シロキサン結合の特性から変形容易でしかもクリープ性が小さい、耐熱性が大きくて熱的に安定である、化学的な安定性が高い、比較的高い光透過性を持つ、屈折率の調整やその分布の調整が容易であるなど、優れた特性を持つ。このようなシリコーンの特性は光伝送体、例えば光通信系における光ファイバやこれらを接続するための接続要素などにも有用であり、シリコーンを光学材料、特に光伝送体に利用することが考えられる。例えば特公平２−２３８４４号に開示の技術はそのようなことを意図した一つである。
【０００３】
しかしシリコーンに可能な光透過性は、石英系の光学材料に比べて低く、ポリマー系の光学材料に比べても低い。大まかに言って、石英系の光ファイバは0.2 〜0.5 ｄＢ／ｋｍ程度であり、ポリマー系の光ファイバは１００〜２００ｄＢ／ｋｍ程度であるのに対し、シリコーンは一般に１０００〜２０００ｄＢ／ｋｍ程度と高い伝送損失を持つ。このようなシリコーンの低光透過性には、シリコーンのミクロな不均一構造による散乱損失やシリコーンが多量に有しているＣ−Ｈ結合の吸収特性が影響し、また吸水による散乱要因の発生も影響している。
【０００４】
そのためシリコーンの光学材料への利用は、例えば特公平２−１６４８３号、特公平４−３９６４３号、特公平４−７６３９０号、特公平５−１５２４３号 などとして知られるような、石英系光ファイバのクラッド用や、あるいは例えば特開平８−１４３７７６号で知られるような光散乱体用に留まらざるを得ないのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、シリコーンを光伝送体に代表されるような光学材料としてより広く利用できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的のために本発明では、一定の要件を満たす充填剤をシリコーンに加えた組成物とすることで、シリコーンに固有な優れた特性とともに高い光透過性も可能とするシリコーン組成物を得ている。
【０００７】
充填剤はシリコーンに不足する光透過性を補完することを主な機能目的とする。したがって充填剤は、シリコーン自体よりも光に対する吸収性が小さいことを要件とする。つまりシリコーン組成物で形成する光伝送体が伝送対象とする波長域の光に対する吸収性がシリコーンよりも小さいことが充填剤の一つの要件である。また充填剤は、これが散乱要素となることのないように、シリコーンと同じ屈折率を持つことを他の要件とする。この要件については、シリコーンにおける屈折率調整の容易性という特性を利用することができる。すなわちシリコーンは例えばフェニル基による置換で屈折率を大きくすることができ、逆に例えばフッ素による置換で屈折率を小さくすることができる。そしてこのような調整により屈折率を1.3 〜1.6 程度の範囲で連続的に変化させることができる。したがってこの範囲の屈折率を持つ物質を充填剤に用いることで、充填剤とシリコーンの屈折率を同じにすることができる。
【０００８】
以上のことから理解できるように、本発明によるシリコーン組成物は、伝送対象とする特定波長域の光に対する吸収性がシリコーンよりも小さく、且つ屈折率がシリコーンと同じである充填剤をシリコーンに加えてなる。
【０００９】
シリコーンには付加反応型または重合型を用いる。これらのシリコーンは、光透過性の阻害要素となる副生物を架橋反応時に発生しないという点で好ましい。付加反応型には、エポキシ基、カルビノール基、ヒドロシリル基、水素基などによる反応形式があり、特にヒドロシリル反応型が炭化水素部分が少なくて好ましい。
【００１０】
充填剤に種々の物質が利用可能である。特に好ましい物質は二酸化珪素（シリカ；ＳｉＯ2 ）である。シリカは、光学的均一性が高いとともに光透過性に優れ、しかも吸水性が小さく、シリコーンの光透過性を補完するのに最適である。この他にＣ−Ｈ結合におけるＨを他の原子、例えばフッ素や重水素などで置換した高分子なども好ましいものとして利用できる。
【００１１】
上記のようなシリコーン組成物は、これを硬化させて種々の形態の光伝送体とすることができる。例えば光ファイバ、光導波路、あるいは光ファイバを用いた光通信系における接続用の光学部品などがその代表的なものである。
【００１２】
【実施の形態】
本発明を好ましい形態で実施するのに用いるシリコーンは、上記のように付加反応型または重合型である。そのようなシリコーンは市販品から入手することができる。例えば信越化学工業社の製品「ＫＥシリーズ」、東レ・ダウコーニング・シリコーン社の製品「ＳＥシリーズ」、東芝シリコーン社の製品「ＴＳＥシリーズ」などである。シリコーンは、その特長である柔軟性を活かすために一定以下の硬度、具体的にはＪＩＳＡ硬度で９０°以下の硬度になるように硬化させる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、充填剤にシリカを用いる。シリカにも一般的な市販品を使用することができる。例えばアドマテックス社の製品「アドマファイン」や宇部日東化成社の製品「ハイプシリカ」などである。
【００１４】
充填剤には、シリコーンとの結合性を与える表面活性処理を施すのが好ましい。そのような処理は、例えば水酸基やビニル基あるいはシラノール基などのシリコーンと反応性を有する官能基を付加する処理である。このような処理が予めしてある充填剤があれば、勿論これをそのまま用いることができる。充填剤は、その充填量が少ないと補完効果が小さくなり、他方多いと柔軟性や加工性を低下させる。充填剤の適当な充填量は、例えばシリカの場合であれば、５〜９５重量％の範囲が好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に説明する実施例及び比較例では、図１と図２に示す図表に挙げたシリカとシリコーンを用いている。各シリコーンは、フェニル基などにより変性させることでその屈折率を各シリカの屈折率と同じにしてある。
【００１６】
実施例１；シリカＡ１０重量部とシリコーンＡ１３０（Ａ液／Ｂ液＝５０／８０）重量部を真空脱泡混合してシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を１５０℃で３０分加熱して厚み２ｍｍのシート状の光伝送体を作成した。この光伝送体シートの光ファイバ接続要素としての接続損失を測定した。具体的には光伝送体シートを一つの光ファイバと他の光ファイバとの間に密着的に挟んで接続損失を測定した。その値は0.05ｄＢであった。
【００１７】
実施例２；シリカＢ３０重量部とシリコーンＢ１００重量部を真空脱泡混合してシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を１ｍｍφのポリカーボネート製円柱型に注入して紫外線照射で完全硬化させて棒状の光伝送体を得た。この光伝送体の伝送損失は２５０〜３５０ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１００時間放置した後に伝送損失を測定したが変化がなかった。
【００１８】
比較例１；シリカとしてシリカＥを用いた他は実施例２と同様にしてシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を光源（ＬＥＤ）と光ファイバの接続部に充填して接続損失を測定した。その値は０．１ ｄＢであった。またこのシリコーン組成物で実施例２と同様な棒状の光伝送体を得た。この光伝送体の伝送損失は３５０〜４００ｄＢ／ｋｍであった。このことからシリカが官能基によりシリコーンと結合を生じる条件（実施例２の場合）の方がそうでない条件（比較例１の場合）よりも光透過性の改善効果の高いことが分かる。
【００１９】
比較例２；シリコーンとしてシリコーンＥを用いた他は実施例１と同様にしてシリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物を実施例１と同様に接続損失を測定した。その値は０．９ｄＢであった。このことから縮合型シリコーンは光透過性に劣ることが分かる。
【００２０】
実施例３；シリカとしてシリカＣを用いた他は実施例１と同様にしてシリコーン組成物及び光伝送体を得た。この光伝送体の実施例１と同様な条件における接続損失は０．１ｄＢであった。
【００２２】
比較例３；シリコーンＡ単体で実施例１と同様な光伝送体シートを作成した。この光伝送体シートの接続損失は１．８ｄＢであった。このことからシリカを添加することによる光透過性の優れた改善効果を認めることができる。
【００２３】
比較例４；シリカとしてシリカＦを用いた他は実施例１と同様に光伝送体シートを作成した。その接続損失は５．３ ｄＢであった。また光伝送体シートを４０℃湿度８０％の雰囲気に１０００時間放置したところ白濁して劣化した。これはシラノール基が過剰であることが原因すると考えられる。
【００２４】
比較例５；シリコーンＢ単体で実施例２と同様な光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は１３００ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１０００時間放置した後にはやや白濁が見られ、伝送損失は１６００ｄＢ／ｋｍに増加した。このことからシリカを添加することによる吸水性の優れた改善効果を認めることができる。
【００２５】
比較例６；シリコーンＥ単体で実施例２と同様にして光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は１９００ｄＢ／ｋｍであった。このように伝送損失が大きいのは縮合反応の際にアルコールが副生することが影響していると考えられる。
【００２６】
比較例７；シリカＤとシリコーンＣで実施例２と同様にして光伝送体を作成した。この光伝送体の伝送損失は８００ｄＢ／ｋｍであった。また４０℃湿度８０％の雰囲気に１００時間放置した後の伝送損失は１６００ｄＢ／ｋｍであった。これにはシリカのカルボン酸とシリコーンのエポキシ基との反応で生成したエステル基が加湿により加水分解することが影響していると考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、シリコーンに固有な優れた特性を持ち、しかも光透過性にも優れた光学材料を得ることができ、シリコーンの光学材料へのより広い利用を可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例に用いたシリカの一覧図表。
【図２】実施例及び比較例に用いたシリコーンの一覧図表。
Claims (2)
- 光伝送体に用いるシリコーン組成物であって、付加反応型又は重合型のシリコーンと、伝送対象の波長域の光に対する吸収性がシリコーンよりも小さく、且つ屈折率がシリコーンと同じであるシリコーンと反応可能なビニール基又はシラノール基を有するシリカとを含んでなるシリコーン組成物。
- 請求項１に記載のシリコーン組成物を用いて形成した光伝送体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20146697A JP3682944B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | シリコーン組成物及びこれを用いた光伝送体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20146697A JP3682944B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | シリコーン組成物及びこれを用いた光伝送体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1143605A JPH1143605A (ja) | 1999-02-16 |
| JP3682944B2 true JP3682944B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=16441561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20146697A Expired - Fee Related JP3682944B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | シリコーン組成物及びこれを用いた光伝送体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3682944B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5601481B2 (ja) * | 2012-09-06 | 2014-10-08 | 国立大学法人 新潟大学 | 高透明シリコーン組成物並びに該組成物で封止した発光半導体装置 |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20146697A patent/JP3682944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1143605A (ja) | 1999-02-16 |
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Legal Events
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