JPH01114806A - プラスチック光ファイバシートの製造方法 - Google Patents

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］ 本発明は各種イメージガイドやセンサヘッドあるいはテ
ィスプレー用に使用されるプラスチック光ファイバシー
トの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、光ファイバシートは各種イメージガイドやセンサ
ヘッドの素子として、あるいはデイスプレー用として使
用され、応用範囲は益々広がりつつある。

光ファイバシートの製造方法については種々提案されて
いる。その１つとして、特開昭４９−８４４５２号公報
や特開昭４９−９０１５１号公報には光ファイバを一列
にドラムに巻き取り固着する方法が述べられている。

連続的にシートを製造する方法としては、特開昭５０−
４６３４０号公報あるいは特開昭５８−６８００６号公
報で提案されているように給糸クリールから多数本の光
ファイバを筬等のガイドを多数使用して整経、接着し、
シート化する方法がある。

一方、連続的にシート化する効率的な方法として、特公
昭３９−２９６４６号公報、特公昭４２−２７５８５号
公報あるいは特開昭５０−８５４０号公報等では、ファ
イバあるいは光ファイバの紡糸過程で融着する方法が提
案されている。これらの方法は、多数の吐出孔から吐出
される冷却前のファイバを融着させる方法である。接着
剤を使用せず、作業性からも非常に簡便でコスト的にも
有利である。この方法の問題は、ファイバ本数が口金孔
数で限定されることと、また、吐出孔配列と集束方法と
の関連で光ファイバの透光性を悪化させる場合があるこ
とで、吐出孔数を増すと集束のための幅規制ガイドと両
端部との接触あるいはファイバ同志の接触角度がきつく
なり、透光性の悪化を引起こす傾向があり、均一な光フ
ァイバシートが得られないという問題があった。特開昭
６０−１１７２０２号公報はこれらの問題を解決するた
め、円形吐出孔配列を用い、円弧ガイドにより集束する
方法を提案している。しかし、この方法は孔数を増し、
かつ集束されるファイバの角度θが孔数を増してもそれ
程増大せず、透光性の悪化が起り難い利点はあるが、円
形ガイドの内側で集束するため接着開始部の観察ができ
ず、作業が煩雑であり、欠陥を生じやすいという難点が
あった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上記の種々のシート化方法の中で、特に
効率的な紡糸ダイレクトシート化方法の難点を解消し、
多数のプラスチック光ファイバからなる透光性の均一な
プラスチック光ファイバシートを効率的に製造する方法
を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するため、次の構成を有する
ものである。即ち、 （１）　　直列に配置された吐出孔を有する口金の下に
曲率Ｒを有する集合ガイドを設けて、吐出繊条を相互に
融着させてプラスチック光ファイバシートを製造するの
に際して、最外吐出孔中心と集合ガイド上の最外ファイ
バ外端とを結ぶ直線の延長線が、口金中央からの垂線と
のなす角度θおよび集合ガイドの曲率半径Ｒが次式で示
される範囲内であることを特徴とするプラスチック光フ
ァイバシートの製造方法。

５くθ＜　５０　　　　　　　　　　（１）０．５ｎｄ
＜Ｒ＜５ｎｄ　　　　　＜２）ただし、ｎ：シートを構
成する光ファイバフィラメント数の半数（本） ｄ：集合ガイド上での光フアイバシー トを構成する光ファイバフィラメ ント径（ｍｍ） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２
図（ａ）、第２図（ｂ）は本発明の口金の吐出孔の配置
例である。１は口金、２は吐出孔である。第２図（ａ）
の場合は吐出孔が１段の直列配置になっており、第２図
（ｂ）の場合は吐出孔が３段の千鳥状直列配置になって
いる。この列に対して直角方向から見た全吐出孔の投影
配列間隔α１、（Ｌ２、（１，３、・・・が同一である
ことが重要である。

このように多段配置にすることにより、吐出孔数の増大
が容易にでき、シート化のための集束も容易にできる。

第２図（Ｃ）は吐出孔の直径りと吐出孔中心間隔Ｐとの
関係を示す図である。前記１段の直列口金を用いて、吐
出孔間隔（同時に投影配列間隔でもある）を単一の紡糸
引取りファイバ径に等しくして、吐出と同時に融接着さ
せて、その後の幅寄せが不必要な形態でシート化させる
ことも可能であるが、プラスチック光ファイバのような
芯鞘複合紡糸の場合は口金設計上の制約から特殊な口金
構造にしなければならない。この場合、吐出後に口金下
のある距離において紡糸ファイバを集合して同時に融着
させる方法において、口金から集合ガイドに到達するま
での間に紡糸ファイバの一部が融着してしまうと、その
後の吐出繊条の走行状態に乱れが生じて、集合ガイド上
で均一に融着させることが困難となり、シートの品位が
劣ったものとなる。そこで、吐出孔径りに対して、吐出
孔中心間隔は次式を満たしていることが好ましい。　　
　　Ｐ≧１．２Ｄ 第３図から第５図は本発明に係る紡糸状態のファイバと
ガイドの位置関係を示す図であり、第３図（ａ）、第４
図（ａ）、第５図（ａ）はそれぞれほぼ正面から見た図
である。また、第３図（ｂ）、第４図（ｂ）、第５図（
ｂ）はその直角方向から見た図である。これらの図にお
いて１は口金、３は紡糸ファイバ、４は円柱形状で軸部
を水やガス等の冷却媒体で冷却したガイドロール、５は
曲率Ｒを有する集合ガイド、６は引取のためのニップロ
ール、７は各紡糸ファイバが集合してシート化された光
ファイバシートを示している。上記の通り、吐出孔中心
間隔ＰがＰ≧１．２Ｄを満足する吐出孔配列を有する口
金１から１段ないしは複数段に紡糸されたファイバ３は
口金下に設置された集合ガイド５で相互にクラッド同志
が融着し、シート７になるが、第４図のように曲率Ｒを
有する集合ガイド５のみでも融接管シート７は得られる
ものの、より好ましくは第２図のように集合ガイド５の
直前で集合してくるファイバ３を円柱状冷却ガイドロー
ル４を用いて平面化して、より均一な融着シート７とす
るか、第３図のように、集合ガイド５で融着シート７と
した直後に円柱状冷却ガイドロール４を用いてシートに
残存している・融着時の歪みを除去して均一な平面状シ
ート７とするのが良い。上記口金を用いて、しかもファ
イバ径よりも投影孔間隔が大きい場合は上記の通り、集
合ガイドを用いるのであるが、集合ガイド形状としては
棒状円弧ガイドを用いるのが好ましい。鼓状ガイドも構
成ファイバ本数が比較的少ない場合等の限定条件下では
用いることができるが、鼓状ガイドは各々のファイバの
ガイドへの接触距離が変わるため、シートのファイバ間
の接着程度の違いを生ずることがある。集合ガイドおよ
び円柱状ガイドは、未だ冷却していない高温のファイバ
の接触により高温となり、ファイバとガイドとで膠着状
態となる。このためステックスリップ状の走行状態とな
ったり、ドローレゾナンス等が生じ易く、安定した紡糸
ができないという問題とファイバが変形するという問題
が生じる。そのために集合ガイドおよび円柱状ガイドロ
ールは積極的に冷却する必要があり、そのためには冷却
水や冷媒ガス等を通過させるのが良く、結露を防止する
意味である程度加温され１、はぼ一定温度にコントロー
ルされた温水を用いることもできる。集合ガイド５は直
径３〜’１５ｍｍφの棒状のものに円弧に加工したもの
である。ガイド上に紡糸ファイバ３が集合される時点で
ファイバが互いにクラッド同志が接触し、融着するよう
にするために径が一定の円弧ガイドが極めて有効である
。ガイドを冷却することでファイバがガイドに接触した
瞬間にファイバが冷却され固化されるため、ガイドとの
接触でファイバに傷がついたり、あるいは変形したりす
ることが防止できる。その意味合いから、第３図の方法
よりも第４図、第５図の方式が理にかなっているが、第
３図は複数段吐出孔配列口金から紡糸されたファイバの
集合方法等に用いることができる。

この場合は集合ガイド５にできる限り近い位置で円柱状
ガイドロール４に接触させるか、冷却程度を若干緩めに
する等の手段を高じることが好ましい。一方、ファイバ
は集合ガイドにかなりの角度をもって接触されるため、
いかに冷却されているとはいえ、ガイド表面が粗いか、
荒れている場合はファイバに傷がついてしまう。したが
って、ガイド表面はできる限り平滑な仕上げを行う必要
があり、電解研磨、パフ加工などの鏡面仕上げ、硬質ク
ロムメツキ、あるいは“テフロン″含浸処理などがある
。

吐出孔２と紡糸ファイバ３および集合ガイドとの位置関
係の目安としては、第１図（ａ）、第１図（ｂ）に示し
た模式図を用いて説明できる。即ち、口金の中心点Ｃか
ら最外部吐出孔中心点Ｅまでの距離をＷとし、Ｅと集合
ガイド上の最外部ファイバ外端線Ｐを結ぶ直線の延長線
が、口金中心点Ｃからの垂線Ｑと交わる点をＯとする時
、両画線のなす角＜ＣＯＥをθ（度）とする。したがっ
て、口金から交点０までの距離をＬ（Ｉｌｌｍ＞とする
とθ＝ｊａｎ’　（Ｗ／Ｌ）で表わすことができる。

一方、集合ガイド５の上で、光ファイバシートを構成す
る直径ｄ（ｍｍ）のフィラメントが２ｎ本存在する時、
角度θにはｎ本ｘｄのフィラメントが集合されている。

円弧状集合ガイドの曲率半径をＲ（ｍｌ）とすると、集
合ガイド上の角度θに規定された円周上の弧の長さは２
πＲＸθ／３６０で表わすことができる。したがって、 ２πＲＸθ／３６０＝ｎｄとなり、 Ｒ＝３６０ｘｎｘｄ。

２πθ つまり、θ＝ｔａｎ’　　（Ｗ／Ｌ）を代入スルト、Ｒ
＋＋　　　３５ＱＸｎＸｄ ２π−ｊａｎ−１（Ｗ／Ｌ） で表わすことができる。

集合ガイド５の曲率Ｒとシート幅（２ｎＸｄ）との関係
や口金１の最外部吐出孔中心Ｅからの垂線と集合ガイド
５上の最外部ファイバ外端とを結ぶ直線の延長線がなす
角度θについて、適性条件を鋭意検討したところ、次の
関係を満足する必要があることをつぎとめた。

５くθ＜　５０　　　　　　　　　＜１＞０．５ｎｄ＜
Ｒ＜５ｎｄ　　　　　（２）θく５では、集合ガイドが
口金から下方すぎてファイバ温度が低下してしまうため
、接着強度が低くなったり、融接管が困難となる。一方
、θ〉５０では、ファイバ温度が高温すぎて変形したり
、接触角度がきつすぎるためファイバ表面に傷がついた
り、外向きのベクトルが作用するために均一なシートを
形成するのが困難となるし、融接管したシートに歪みが
残り易い。

また、集合ガイドの曲率としては、Ｒｈｏ、５ｎｄでは
円弧がきつくなり、弧面から遊離するファイバが生じて
ファイバの重なりが起り、不均一な融接者シー１〜とな
ったり、融接着時の歪みが残り、湾曲した面のシートと
なる。一方、Ｒ〉５ｎｄでは、円弧がゆるすぎるために
融接管が不十分となって、裂は目が生じたり、欠点の多
いシートとなってしまう。

本発明に使用するプラスチック光ファイバとしては、溶
融紡糸可能なポリマであればとくに限定されないが、芯
成分としてはポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメ
チルメタクリレート、あるいはそれらの共重合体などで
、鞘成分としてはポリメチルメタクリレート、含フツ素
メタクリレート、フッ化ビニリデン系共重合体などが用
いることができる。特に、融接管部分はクラッドであり
、フッ化ビニリデンもしくはその共重合体からなる場合
は接着強度の高い、優れた光ファイバシートが得られる
。ポリマ温度から見れば、融接管の条件として、タララ
ドポリマの融点以上でしかもコアポリマの軟化温度以下
であることが必要であり、その条件下でコアポリマが変
形することなく、クラッド同志が融接管したプラスチッ
ク光ファイバシートを得ることができる。

以下、実施例により説明する。

［実施例］ 実施−１〜８、比較例１〜６ 第１図に示したタイプの口金で、表１に示したような各
種の吐出孔中心間隔、孔径て紡糸した。

集合ガイド（軸径１０ｍｍ＞および円柱状ガイドロール
（軸径１２ｍ１ｌｌ）は水を通過させることによって冷
却し、その曲率、口金上距離（したがってり。

θも変化）を表１に示した種々の条件で検討した。

また、ガイド等の表面はいずれも“テフロン″含浸処理
を施した。芯成分はポリメチルメタクリレート、鞘成分
は主としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン
共重合体を用い、一部テトラフルオロプロピルメタクリ
レート／メチルメタクリレート共重合体を用いた。第３
図〜第５図の方式により、２２．７ｍ／分で引取り、次
いで１５０℃に設定した熱風循環式加熱炉により、２．
２倍の延伸を施した侵、１５５℃に設定した熱風循環式
加熱炉により定長熱処理を施し、５０ｍ／分で巻取った
。結果は表１に示した。

実施例１〜８に示した本発明によるプラスチック光ファ
イバシートはシートの裂はヤ構成ファイバの重なりもな
く、透光性も各構成ファイバの線径を考慮に入れると優
れており、引裂強力で見た接着強度も高い。一方、本発
明の限定範囲から外れた場合は比較例１〜６に示したよ
うに、裂けや構成ファイバの重なりなどの欠点を有し、
接着状態が不良であった。

［発明の効果］ 本発明により、極めて多数のファイバでも作業性良好に
、かつ、均質なプラスチック光ファイバシートを効率的
に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は口金吐出孔と集合ガイド位置関係と集合
ガイド上のファイバと集合ガイドの曲率Ｒ等の関係を示
した模式図であり、第１図（ｂ）は第１図の曲率Ｒを説
明する拡大模式図である。 第２図は本発明に使用する口金の吐出孔配列の１例を示
す平面図であって、第２図（ａ）は１段直線状配列、第
２図（ｂ）は３段千鳥状配列、第２図（Ｃ）は吐出孔の
直径りと吐出孔中心間隔Ｐとの関係を示す図である。第
３図、第４図、第５図は実際の紡糸状態のファイバとガ
イドの位置関係を示す図であって、第３図（ａ）、第４
図（ａ）、第５図（ａ）はそれぞれの正面図、第３図（
ｂ）、第４図（ｂ）、第５図（ｂ）は側面図である。 １：口金　　　　　　２＝吐出孔 ３：光ファイバ　　　４：円柱状ガイドロール５：集合
ガイド　　　６：引取りニップロール７：光ファイバシ
ート Ｃ：口金中心点 Ｅ：Ｊｌ外部吐出孔中心点 Ｗ：口金中心点Ｃから最外部吐出孔中心Ｅまでの距離 ０：最外部ファイバ外端線Ｐと口金中心点Ｃからの垂線
Ｑとの交点 特許出願人　　東　し　株　式　会　社図面の浄口（内
容に変更なし１ 第１図 第２図 第４図 第５図 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２７２３３５号 ２、発明の名称 プラスチック光ファイバシートのＭｉ方法３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都中央区日本橋至町２丁目２番１号名称　（
３１５）　　東し株式会社 「願書に最初に添付した図面の浄書・別紙の通り（内容
に変更なし）」。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直列に配置された吐出孔を有する口金下に曲率Ｒ
   を有する集合ガイドを設けて、吐出繊条を相互に融着さ
   せてプラスチック光ファイバシートを製造するに際して
   、最外吐出孔中心と集合ガイド上の最外ファイバ外端と
   を結ぶ直線の延長線が、口金中央からの垂線とのなす角
   度θおよび集合ガイドの曲率半径Ｒが次式で示される範
   囲内であることを特徴とするプラスチック光ファイバシ
   ートの製造方法。 ５＜θ＜５０（１） ０．５ｎｄ＜Ｒ＜５ｎｄ（２） ただし、ｎ：シートを構成する光ファイバフィラメント
   数の半数（本） ｄ：集合ガイド上での光ファイバシートを構成する光フ
   ァイバフィラメント径（ｍｍ）