JPH02306205A - 線状光導波路およびその製法 - Google Patents

線状光導波路およびその製法

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JPH02306205A
JPH02306205A JP2021912A JP2191290A JPH02306205A JP H02306205 A JPH02306205 A JP H02306205A JP 2021912 A JP2021912 A JP 2021912A JP 2191290 A JP2191290 A JP 2191290A JP H02306205 A JPH02306205 A JP H02306205A
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core
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jacket
heat
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A John Robbins
ジョン・エイ・ロビンズ
J Zarian Jamshed
ジャムシド・ジェイ・ザリアン
R Willford Sanford
サンフォード・アール・ウィルフォード
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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、改良された光導波路およびその製法に関する
本発明の改良された光導波路およびその製法は、従来知
られているよりも光学的な効率の高い状態で、大きな光
強度でおよび均一な状態で外周表面から光を発生する円
筒状光発生導波路を包含する。
光学的な効率とは、一定チューブ長さおよび断面におい
て光出力の光入力に対する比をいう。
本発明は、相対的に高い屈折率を有するガラス、液体ま
たはポリマーのコアが、相対的に低い屈折率を有するク
ラッドによって包囲されており、それらの間の間隙が最
小限にされているクラッド光導波路を包含する。
本発明は、改良されたライト形材、システムおよび製法
、特に、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル
またはシリコーンポリマーなどの透明または半透明の材
料のシースによって緊密にジャケット被覆されたフルオ
ロポリマークラッドおよび光伝送コアを有する単式また
は複式線状イルミネーション光導波路にも関する。
本発明の改良された光導波路およびシステムは、ネオン
蛍光性チューブライトおよび従来の熱硬化、熱可塑性お
よび)α状体コア光導波路などの通常に使用されている
線状ライト形材の多くの特質を加え、線状ライト形材に
伴う問題の多くを解消またはおおいに減少する。本発明
は、これら従来の線状ライト形材の実質的に全ての現在
知られている使用に適している。本発明の改良された熱
硬化、熱可塑性または液体コア線状ライト形材は、以下
に詳細に説明する多くの利点を与える。
本発明の分野に属する従来の線状ライト形材は、2つの
一般型式に分類される。第1型式の線状ライト形材は、
真の線状ライト、即ち、光源がライト形材エンベロープ
内に包含されるものである。
線状ライトは、ネオンライト、蛍光性および冷陰極ライ
ト、反射蛍光ライトおよびチューブライトを包含する。
第2型式の線状ライト形材は、光導波路、即ち、イルミ
ネーション源がエンベロープに対して外側にあり、光導
波路が外部源によって発生された光を伝えるように機能
するものである。
線状光導波路の例は、フルオロポリマークラッドを有す
る熱可塑性または熱硬化コア光導波路、液体コア光導波
路および本発明の改良された光導波路を包含する。本発
明の好ましい態様は、熱硬化コア光導波路であるが、本
発明の原理は、熱可塑性コアおよび液体コア光導波路に
ついても使用してよい。
従来の線状ライト形材のそれぞれの製法は、よ(知られ
ているように、ライト形材毎に異なっている。
本発明の光導波路の好ましい製法は、熱硬化または熱可
塑性コアおよび熱収縮フルオロポリマークラッド上に完
成ジャケット材料を緊密に押し出すことを包含する。光
導波路を緊密にジャケット被覆する池の方法を使用して
よい。本発明の製法は、以下に詳細に説明するような利
点を有する。
[従来の技術] 線状ライト形材は長年にわたって知られており、サイン
文字:ビルのアウトライン;装飾的アート形材;ブール
および温泉の周囲および水中の照明;警報信号;通路照
明;噴水照明;特殊光景;風景照明;−酸イルミネーシ
ョンのような用途のため実際の照明製品として、広く受
容されている。
本明細書において使用する用語「線状ライト形材」は、
従来の線状ライト形材および本発明の線状光導波路の両
方を意味し、これらライト形材は長さが最も大きい寸法
であり、典型的には線に見え、あるいは幅、高さまたは
直径寸法よりも大きい長さ寸法を有する他の形状を有す
る。従来の形材の良く知られた例は、ネオンサイン、蛍
光、チューブ照明、ならびにエスカ(Eska)ブラン
ドおよびルメナイト(L umenyte)ブランド光
導波路を包含する。
本明細書において使用する「光導波路」という用語は、
当業者によってよく知られているように、導波路が、ク
ラッドで被覆されたコアを包含し、コアおよびクラッド
の構成が「全内的反射」の原理によって電磁スペクトル
の赤外から可視を通過して紫外領域にわたる光または電
磁気的エネルギーを伝えるという事実を意味する。
光導波路は、通常、「光ファイバー」と呼ばれている。
光ファイバーは3つの明確に別個の機能、即ち;通信、
コーヒーレンシイおよび照明を有する。通信光ファイバ
ーは、光源から、離れた地点へ光を伝えるために電話通
信において使用される。
コーヒーレント機能は、受像される離れた地点における
ファイバー相互の配置が、伝送される物体の像の光源地
点におけるファイバー相互の末端の配置と全く同様であ
る状態で、複数の個々の光ファイバーを一団にすること
によって、可撓性光導波路に沿った、離れた地点への可
視像の伝送を包含する。
通信光ファイバーおよびコーヒーレント光ファイバーは
、地点照明と考えられ、光導波路の側面から出る光の発
生は防止される。
照明光ファイバーは、2つの別個の照明機能を有する。
1つの機能は、「地点照明」であり、即ち、光ファイバ
ーの一次機能が光源から、離れた地点へ光伝送する手段
を供給し、末端から光を発生することにある。池の機能
は、「線状照明」であり、即ち、光ファイバーの一次機
能は、光源から先ファイバーの長さ方向に沿って線状に
光を伝送し、光ファイバーの側面から光を発生する手段
を供給することにある。
本発明は、照明光ファイバー、特に線状照明機能に関す
る。
本発明から得られる技術の性質および敗退を良好に知る
ため、既知の線状ライト形材および伴う問題点について
以下に簡単に説明する。
ネオンライト ネオンライトは長年存在し、現在広く使用されており、
実用的な照明製品として受容されている。
これらは、主に、装飾性アート形材として、照明サイン
文字のため、ビルのアウトラインのため、および他の創
造的な用途のため使用されている。
ネオンは、従来のガラス押出技術によって種々の直径の
チューブ形状に押し出されており、典型的には標準的な
長さに限定される。ガラスチューブは、排気の後、ガス
、典型的にはネオンによって充填される。作動時、ガス
は、既知の方法でガスを励起し光を形成する電流によっ
て活性化される。
ネオンライトにおいて使用されるチューブは典型的には
2種のガラスのうちの1つからできている:ソーダー石
灰としても知られている軟質ガラス、あるいはパイレッ
クス(商標)ガラスとして知られている硬質ガラス。軟
質ガラスは、ガラス温度が約300°Cになった場合に
屈曲できる。硬質ガラスは、屈曲できる柔軟さを得るた
めに約600〜800°Cの温度を必要とする。
ネオンライトの工業的に得られる既知の最大長さは約6
0〜72フイートである。しかし、これら長さのガラス
チューブの取り扱いに伴う困難さのために、ネオン製造
者は、1名装着のためには長さ8フイートを越えないチ
ューブ、2名装着のためには長さ12フイートを越えな
いネオンライトチューブを一般に好む。
ネオン線状照明は主として4つの特質のために広く使用
されている:それは、オー9を有しているように見え、
即ち、輝きがその内部からその長さ方向に沿って半径方
向に外側に発散されており、非常に明るく、種々の色を
示し、種々の線状形状に形成できる。
しかし、ネオン照明製品には多くの問題が伴う。
ガスがガラス囲いの中に含有されているので、ネオン照
明形材は容易に破壊する。1つの地点で製造し、離れた
地点で装着しなければならない。その製造においてはか
なりの技量を必要とする。作動させるにはかなり多量の
エネルギーを必要とする。ガラスチューブから発生する
光は、使されるガラス色およびチューブの内側で使用さ
れるガスの選択によって固定されるので、色の変化が不
可能である。チューブ内側でガスを励起し、光製造を連
続するのに要するかなりの高電圧のために、使用に危険
を伴う。かなり高いエネルギーを必要とするため、作動
させるのがかなり高価である。
長期間にわたって、高いメンテナンスコストのため付加
的にかなり高価であり、破損およびガス漏れのためかな
り高い交換費用を要する。ビルの壁のような表面に設置
できない。壁などのサポートまたは支持体表面から離し
て保持するために隔離物を使用する必要がある。ネオン
ライトの電力要求のために、電源からネオンライトまで
を接続するために特別な電気配線管を使用しなければな
らない。ネオンは、必要なかなり高い電圧のために、住
宅用途において使用するには非常に限定される。
電気的危険性のため、ネオンは水中または危険な環境下
において使用することはできない。その場でのネオン照
明製品の修理はかなり困難である。
実際問題として、ネオンチューブの電極間の最大長さは
、約8〜12フイートである。破壊したガラスおよび伴
った電気的危険性のため、人に重篤な傷害をおわせる危
険がある。
蛍光冷陰極ライト 従来の冷陰極線状ライトは、埋設された強力彼覆直角電
極を有する被覆チューブを焼くことによって形成された
約1インチ直径のハロゲンリン被覆鉛ガラスチューブで
ある。冷陰極線状ライトは見かけ上は蛍光照明と同様で
ある。しかし、冷陰極線状ライトは低電圧であり、蛍光
線状ライトは高電圧である。冷陰極および蛍光線状ライ
トの色選択は、ネオンと同様であり、ネオンのように所
定ライトについて固定される。囲いの内側に使用するガ
スは水銀アマルガムを有するアルゴンまたはネオンであ
る。
蛍光および冷陰極線状ライトの使用および製造には多く
の問題を伴う。第1に、製造に非常に高価な装置を必要
とする。第2に、製造装置の高価さおよび′f夏雑さの
ために、蛍光および冷陰極ライトは、ネオン照明が組み
立てられるような、作業場所でおよび小さい店において
さえ組み立てられない。第3に、蛍光および冷陰極ライ
トは、予め組み立てた形状で得なければならず、したが
ってその多様性は限定されている。第4に、冷陰極ライ
トのコストは、現在、ネオンライトのコストの約2倍で
ある。第5に、冷陰極ライト製品は約96インチの最大
長さに限定されている。第6に、蛍光および陰極ライト
はネオンライトが有するオークを持たない。蛍光ライト
は通常、機能照明として使用される。冷陰極ライトは通
常、アクセントまたは装飾的照明として使用される。
反射蛍光ライト(ブラックライト) ブラックライトとしても良く知られている反射蛍光ライ
トは、紫外光周波数にさらされた場合に発光するプラス
チックからできているチューブまたはロッドである。従
来の押出技術によって、ロッドまたはチューブは好まし
い断面形状に形成される。
色は、使用する蛍光物質の化学組成に応じて変化し、選
択した化学物質に応じて固定される。
ブラックライトにはいくつかの限定があり、そのいくつ
かをここで例示する。ブラックライトは、暗いエンクロ
ージャーの中に置かれ、光として見えるように紫外線源
にさらされる。ネオンライトのようなオークを有してい
ない。その効果のために反射光に依存するので、背面照
明文字または他の形状に使用できない。
チューブライティング チューブライティングは、偽線状ライト形材である。チ
ューブライティングは、一定距離において連続ライトの
外観を与えるが、チューブライティングは、チューブ内
の等間隔に離れた一連のライトを有する清澄なガラスま
たはプラスチックチューブを有して成る。チューブライ
ティングは、所望長さでライトを一体にしストランドを
形成し、次いでガラスまたはプラスチックチューブにス
トランドを挿入することによって製造されている。
ワイヤの末端は、適当なコネクタで成端されている。
チューブライティングは、星のような外観を生じるユニ
ークな性質を有する。ライトのストランドが配置される
チューブ材料に応じて、可撓性または剛直であってよい
色は、ライトまたはチューブの色によって変化する。し
かし、一旦セットされると色は固定されチューブライテ
ィングに伴う問題の幾つかは、ストランド中に使用され
るライトおよびワイヤが、カップリングの間で形成され
たジヨイントで損害を受は易いこと、および個々のライ
トバルブを変化することは多くの場合に不可能であり、
最良で非常に実施困難である。
熱可塑性光導波路 熱可塑性光導波路は、アクリル、スチレンまたはポリカ
ーボネートポリマーから通常はできているプラスチック
ロッドである。これら光学的ロッドは通常、1/8イン
チまたはそれ以下の直径に製造される。アクリルポリマ
ーは非常に脆いが、かなり小さい直径を使用することに
よって可撓性が得られる。ロッドは、外部光源によって
照明を受ける場合に一末端から細末端へ光を伝送し、そ
の長さ方向に沿って半径方向に外側に少量の光の漏れを
生じる。個々の熱可塑性光ファイバーは市販されており
、押出によって製造されている。典型的には、多くの完
成熱可塑性光ファイバーが束に集められ、中空チューブ
の内側に配置され完成熱可塑性光ファイバーが得られる
。色変化は、光源での光のフィルタリングによって形成
される。
個々の場合および一団にされ中空チューブの内側に配置
された場合の両方において、熱可塑性光ファイバーには
多くの問題が伴う。その幾つかを例示する。熱可塑性フ
ァイバーは、かなり低い融点を有しており、かなり低い
強度の光源についてのみ使用できる。光源がかなり限定
されるので、個々の熱可塑性ファイバーから発生する光
およびチューブ内側で束にされたファイバーから発生す
る集合光の強度も、他のライト形材に比較して非常に限
定されている。チューブから発生された光は実際、チュ
ーブ内の多くの個々のファイバーストランドから発生し
ているので、チューブからの光発生の全効果は、他の線
状ライト形材と異なって均等で均一な様子を持たない。
チューブ内の個々のストランドは、多くの影を形成し、
その視覚的非均一性に寄与する。熱可塑性光導波路はネ
オンと異なってオーラを持たない。
勢碑進弐導波路 熱硬化光導波路は、使用ポリマーの化学結合の性質にお
いて主として、熱可塑性光導波路と異なっている。熱硬
化光導波路は、厚さ約0. OO7〜0.30インチの
フルオロポリマークラッドが周囲に配置された耐熱性、
可撓性モノフィラメントソリッドコア光ファイバーであ
る。伝送光は光導波路を通して伝送され、光源の反対側
の末端から発生するかおよび/またはその長さ方向に沿
って半径方向に発生する。熱硬化光導波路は、熱可塑性
光ファイバーをディスプレイする方法と同様に、隙間嵌
め透明または半透明チューブに挿入されることが知られ
ている。この型式の種々の線状光導波路およびその製法
が、アメリカ合衆国特許第3゜641.332号および
アメリカ合衆国特許出願1300、202号に記載され
ている。池のそのような導波路はルメナイト・インター
ナショナル・コーポレイション(Lumenyte I
 nternationalCorporat 1on
)およびその他から市販されている。
従来の市販されている熱硬化モノフィラメント光導波路
は、熱硬化性モノマーおよびフルオロポリマークラッド
チューブがモノマー混合物を重合させる以前に内部に配
置される構造型としてのポリエチレンまたは同様の熱可
塑性材料の製造ジャケットを有して形成されている。重
合後、製造ジャケットが除去され、得られる製品は、熱
収縮クラ。
ドを有する線状熱硬化モノフィラメント光導波路である
クラッドコア(熱収縮性または非熱収縮性型式)は、か
なり透明であり、照らされた場合に、ネオンライトに伴
う特徴的オーラを有しない以外はネオンライトと幾分同
様のサイドライト効果を生じる。本発明の完成ジャケッ
トは、従来の製造ジャケットと異なり、それと混同して
はならない。
熱硬化光導波路は多(の問題を有する。例えば、熱硬化
光導波路は、屈曲された場合に、その形状を保持しない
。クラッドは塵などを引き寄せる静電気を生じる。熱硬
化光導波路はかなり柔軟であり、ガラスに比べて容易に
傷がつく。透明または半透明チューブに挿入された場合
に、不均一な光が発生し、屈曲した場合にチューブのク
リンプか生じ、そのようなチューブに光導波路を挿入す
るコストはかなり高い。熱硬化光導波路はスプライスで
きるが、スプライスにおいてクラッドは弱く、光のホッ
トスポットがスプライス位置に生じる。
コア材料を波頂するために使用される最も普通に使用さ
れる種類のフルオロポリマーであるFEPテフロン(登
録商標)クラッドにおいて溶媒接着が非常に困難である
ので、熱硬化導波路は、典型的なスプライス法、溶媒接
着によってスプライスするのがかなり困難である。熱硬
化光導波路は、キンクなく、および特に鋭い屈曲におい
て発生光の質を乱すことなく、文字または池の形状に造
形することをかなり困難にする屈曲半径限界を有する。
日光にさらすような紫外線照射がコアポリマーの硬化を
生じさせ、その可撓性を減少させ、極端な場合には可撓
性を消滅させる。照らされた熱硬化モノフィラメント光
導波路はかなり透明であり、幾つかの用途において好ま
しくない。クラッド表面はFEPテフロン(登録商標)
または同様の材料からできているので、熱硬化光導波路
を他の材料に貼り付けるのはかなり困難である。熱硬化
導波路は、ネオンライトのものに似たオークを持たない
。水または池の液状体がクラッドに浸透するかまたはク
ラッドとコアの間においていずれかの末端で導波路に侵
入する場合に、導波路に沿った光伝送は半径方向に変化
し、殆どの場合にひどく低下する。その光学的または環
境的品質を守るかまたは向上させるため、熱硬化光導波
路は、コアにおいてまたはクラッドにおいて化学的また
は物理的充、填剤を含んだ状態で形成できない。これら
材料の屈折率が変化し、導波路を通過して伝送される光
の減衰を増加するかもしれないからである。
クラッド材料が設置の助けとなる突起を有した状態で容
易にまたは安価に形成できないので、熱硬化光ファイバ
ーを設置する方法は、かなり高価であり魅力的でない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の1つの目的は、改良された光効率を有するクラ
ッド光導波路を提供することにある。
本発明の他の目的は、所定光源において円周方向周囲か
らの大きな光発生を有するクラッド光導波路を提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、屈曲が存在する領域においてさえ
円周方向周囲からのかなり均一な光発生分布を有するク
ラッド光導波路を提供することにある。
本発明の他の目的は、同程度の屈曲を有する既知のクラ
ッド光導波路の光学的効率性質に比較して、導波路の屈
曲部分において改良された光学的効率性質を有するクラ
ッド光導波路の製法を提供することにある。
本発明の他の目的は、その外側円周方向周囲からのかな
り均一な光発生を有するクラッド光導波路の製法を提供
することにある。
本発明の他の目的は、改良された光効率を有する複数の
クラッド光導波路を同時に製造する方法を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、円周方向周囲からのかなり均一な
光発生をそれぞれ有する複数のクラッド光導波路を同時
に製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、改良された光効率および均一な光
発生性質を有する改良されたクラッド光導波路を提供す
ることにある。
本発明の他の目的は、内側コアと外側クラッドの間に存
在する隙間が最小限であるクラッド光導波路を提供する
ことにある。
本発明の池の目的は、内側コアと外側クラッドの間のか
なり均一な最小限にされた隙間を有するクラッド光導波
路を提供することにある。
本発明の他の目的は、クラッド円柱状光導波路のクラッ
ド材料として熱収縮性チューブを提供することにある。
本発明の他の目的は、熱収縮性クラッド材料を有し、ク
ラッドチューブの内周と内側コアの外周との間に最小限
にされた均一な隙間を有するクラッド光導波路を製造す
る方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、改良された線状ライト形材を提供
することにある。
本発明の他の目的は、透明または半透明ジャケットによ
って緊密に包囲されているクラッドによって包囲されて
いる、かなり可撓性のソリッド光伝送コアおよび/また
は液体コア光伝送コアを有する改良された熱硬化および
/または熱可塑性光導波路を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱硬化、熱可塑性および/または
液体コア光導波路の製法を提供することにある。
本発明の他の目的は、フルオロポリマークラッドコア上
に押し出されたアクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化
ビニルまたはシリコーンポリマーなどの透明または半透
明材料の締り嵌めシースによって包囲されているフルオ
ロポリマークラッドによって包囲されている光伝送ポリ
マーコアを有する束のまたは単一の熱硬化モノフィラメ
ント光導波路を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱硬化、熱可塑性または液体の光
導波路の光伝送性質を変えないような状態で透明または
半透明ジャケットを提供することにある。
本発明の他の目的は、異なった物理的性質を有する透明
または半透明ジャケットを提供することにある。
本発明の他の目的は、光間上充填剤、着色剤、粒子、紫
外線安定剤および/または関連物質を許容できる透明ま
たは半透明ジャケットを提供することにある。
本発明の他の目的は、対称および/または非対称断面形
状を有する透明または半透明ジャケットを提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的のいくつかは、クラッドとコアとの間にか
なり薄い最小限にされた均一な隙間およびコアの周囲の
均一なりラッドを供給するテフロン(登録商標)を包含
するフルオロポリマーなどの収縮した熱収縮性チューブ
によってコアが包囲されているクラッド光導波路の製造
によって達成される。改良されたクラッド光導波路の製
造は、従来の反応器において、従来のモノマー混合物を
膨張された熱収縮性チューブの内側に配置し、該チュー
ブを丈夫なかなり厚い材料からできている製造ジャケッ
トまたは他のチューブの内部に配置し固定し;1つの末
端から他の末端へ徐々に重合を行い、反応器内にある間
、コアの好ましい重合度を達成する以前に熱収縮性チュ
ーブを完全に収縮した状態に収縮させないように可撓性
コアを形成し;ポリマーコアを有する熱収縮性チューブ
および製造ジャケットを有するアッセンブリを反応器か
ら取り出し;製造ジャケットを除去し;およびポリマー
コアを有する熱収縮性チューブに熱を適用し、チューブ
を収縮させ、ポリマーコアの周囲に滑り嵌めクラッドを
形成することによって行える。
あるいは、コアは、光学ガラスおよび種々の液体のよう
な他の光伝送材料からできていてよい。コアを包囲する
熱収縮性クラッドは、直線形状および屈曲形状の両方に
おいて改良された光伝送性および発光性質を有するクラ
ッド光導波路を供給する。
本発明は、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、シリコ
ーンまたはアクリル材料からできていることが好ましい
、透明または半透明であってよい締り嵌め完成ポリマー
ジャケットによって包囲されているフルオロポリマーク
ラッドによって包囲されている液体の、熱可塑性のまた
は熱硬化の光伝送コアを有する光導波路にも関する。完
成ジャケットポリマーにおいて多くの充填剤を使用して
よく、完成ジャケットポリマーは種々の形状に形成でき
、例えば、円形の光ファイバーを四角形のまたは他の形
状の完成ポリマージャケットで緊密にジャケット被覆で
きる。
フルオロポリマークラッドの周囲に完成ジャケットを形
成する好ましい方法は、クロスヘッド押出ダイを使用し
てクラッドの周囲に完成ジャケットを押し出すことであ
る。
本発明の目的のいくつかは、クラッドの内周とコアの外
周の間の最小限にされたかなり狭い均一な隙間を有し、
コアの屈折率に比較して低い屈折率を有する熱収縮性材
料から成るチューブ状クラッドによって包囲されている
高い屈折率を有する光伝送コアを有する改良された導波
路を有した状態でクラッド光導波路を製造する方法によ
って達成される。コアは、アメリカ合衆国特許出願筒8
83、350号に記載されているポリマー材料からでき
ていてよく、あるいはガラスまたは光導波路の製造に使
用される他の既知の材料からできていてよい。本発明は
、そのようなりラッド光導波路、単一のクラッド光導波
路の製造および複数のクラッド光導波路の同時製造に関
する。
第1〜9図を参照して、改良された熱収縮性クラッド光
導波路およびその製法の好ましい態様を説明する。
第1および2図を参照して、既知のクラッド光導波路お
よびその製法を記載する。そして、本発明の分野におい
て知られた問題を説明し、本発明を説明する。知られて
おり、アメリカ合衆国特許出願筒883.350号に記
載されているように、クラッド光導波路は、円筒状テフ
ロン(登録商標)フルオロポリマーチューブに従来のモ
ノマー混合物を充填し、反応器にU字形に配置し、反応
器内でチューブ内をチューブ長さに沿って重合し、比較
的低い屈折率のフルオロポリマークラッドによって包囲
された比較的高い屈折率を有する可撓性の光伝送および
発光コアを形成する。重合中および重合後、内側コアは
収縮し、クラッドの接着性質の不足に伴って、コアの外
周とクラッドの内周の間に隙間が形成する。
第1図において、従来の非熱収縮性フルオロポリマーチ
ューブ2を包囲する可撓性製造ジャケット1を有する従
来のクラッドおよび製造ジャケット被覆チューブアッセ
ンブリの重合前の断面図が示されている。チューブアッ
センブリは実質的な長さを有するが、製造のためU字形
状に一般に屈曲されており、全長約60フイートまでで
あり、発明の分野に関係する問題を示すため、上末端4
および下末端5を有する長さ約30フイートの真直なチ
ューブの小部分を示す。アメリカ合衆国特許出願第88
3,350号に記載されているフルオロポリマーチュー
ブ2に充填された液状モノマー混合物3が、徐々の重合
などの従来の方法によって、アメリカ合衆国特許出願第
883,350号に記載されているようなかなり遅い重
合を可能にするのに充分なかなり温かい浴において、そ
の下末端5からその上末端4にまで重合される。
第2図に示すように、重合後、可撓性の製造ジャケット
lが除去された重合クラッド光導波路が、包囲フルオロ
ポリマークラッド6を有する状態で示されており、コア
7は、比較的高い屈折率を有する重合した可撓性の光伝
送ポリマーから成る。
重合工程時、コア材料の体積は典型的には約12〜15
%収縮する。重合はU字形状チューブにおいて徐々に生
じるので、半径方向収縮はいくぶん最小限にされ、上の
液状重合混合物は下に流れ、フルオロポリマーチューブ
2を充填しようとする。
テフロン(登録商標)などの純粋なフルオロポリマーク
ラッドは、既知の接着性質に欠けるので、重合コアの壁
から離れようとし、フルオロポリマーチューブ6の内周
とコア7の間に隙間8を形成しようとする。アメリカ合
衆国特許第3.641,332号に説明されているよう
に、空隙または同等の材料で充填された隙間は、完成り
ラッド光導波路の良好な光学的性質を達成するため不可
欠である。収縮のため、コア7の全長は、フルオロポリ
マーチューブ2中における重合前のモノマー3の全長に
比較して減少する。従って、重合コア7の上末端9およ
び下末端10は、クラッド上末端4および下末端5とは
異なった位置にあり、重合前と異なっている。実際の収
縮はU字形状のいずれかの上末端で生じるが、アメリカ
合衆国特許出願第883,350号に記載されているよ
うに、これらの両方は上においてである。
第3図は第2図の3−3線における断面図を示し、外側
クラッド6、重合コア7および隙間8を示す。典型的に
は隙間8は空気のみを含有し、名目屈折率は1.0であ
る。典型的には隙間8は、第2図および第3図に示すよ
うに、コア7の外周とタララドチューブ6の間で幅が均
一でない。コアが重合物質またはガラスのような池の物
質からできていようと、充填物質の屈折率がコア7の屈
折率に比較して低い限り、隙間8は、空気以外に他の光
伝送物質、例えば、窒素を含んでよい。
アメリカ合衆国特許3,641,332号およびアメリ
カ合衆国特許出願第883.350号に記載されている
従来の方法あるいは製造ジャケットを使用する従来工業
的に使用されていた方法により製造されたクラッド光導
波路は、光学的効率および散乱問題に関して制限を有し
ており、例えば、特に導波路の屈曲部において多くの明
るいおよび暗いスポットを呈する。そのような光導波路
は、その長さに沿って見えるかる感じられる空気ポケッ
トをも典型的に有する。光学的問題の少なくとも一部分
は、従来のクラッド光導波路の第2図、第3図、第8図
および第9図に示すようにかなり大きくかつ不均一な隙
間8によって生じる。
従来のクラッド光導波路は、かなり薄い、即ち、厚す0
.005〜0.05インチのテフロン(登録商標)など
のフルオロポリマークラッドを有し、その内径は約1/
8〜3/4インチである。クラッドは、従来のフルオロ
ポリマー、例えば、デュポンにより製造されたFEPテ
フロン(登録商標)ヲ包含するフッ素化エチレンープロ
ピレンコボ1J7−である。クラッドは、薄いチューブ
の取り扱いを改良するため、ポリエチレンまたはポリ塩
化ビニルなどの熱可塑性製造ジャケットで包囲されてよ
くまたは成る状況下において該ジャケットと同時押出さ
れてよい。製造ジャケットにより?&′覆されたフルオ
ロポリマーチューブは、アメリカ合衆国特許出願筒88
3,350号に記載されているような熱硬化性有機モノ
マー混合物で充填され、有機モノマー混合物は、アメリ
カ合衆国特許出願筒883,350号に記載されている
ような従来の方法によってチューブの長さ方向に沿って
徐々に重合される。ポリマーコアに使用される典型的な
有機モノマーの沸点はかなり低いので、重合反応は、重
合時のコア中の泡および空隙の形成を防止するように、
約250psiまでの圧力でかつ36〜70℃のような
かなり低い温度で、行うことが好ましい。
薄いフルオロポリマーチューブを包囲する外側ポリエチ
レンまたはポリ塩化ビニル製造ジャケットは、取り扱い
を容易にするように機能し、2つの方法で薄いクラッド
を保護するように機能する。
第1に、典型的には複数のチューブアッセンブリが同時
重合のため製造反応器の内部に配置されるので、外側ポ
リエチレンまたはポリ塩化ビニルジャケットは、比較的
低いチューブアッセンブリの上に配置された上のチュー
ブアッセンブリの重量によって及ぼされる力のためにか
なり薄いフルオロポリマーチューブがつぶれることを防
止する。この機能は、アメリカ合衆国特許出願筒883
,350号に記載されているような、孔あきチューブサ
ポート板によって行われる機能と同様である。
第2に、熱硬化性モノマー混合物は重合時に収縮するの
で、製造ジャケットがない場合にかなり高い真空がフル
オロポリマーチューブの内側に形成される。そのような
真空はテフロン(登録商標)クラッドをつぶそうとする
。しかし、ジャケット壁の存在は、よく分かっていない
がクラ、ドのつぶれを防止する偽接着力をつくりだす。
外側のジャケットと内側の薄いフルオロポリマーチュー
ブの同時押出時、外側ジャケットの内壁とフルオロポリ
マーチューブの外壁は緊密に一体になる。熱いポリマー
メルトが冷え、次いで収縮する場合に、偽接着力がクラ
ッドの外周とジャケットの内周の間に形成され、クラッ
ド内側に形成される真空による力に充分に対抗する。
また、重合時に熱硬化性モノマー混合物の、クラ、ドに
対して半径方向および横方向の不均一な収縮のため、お
よびフルオロポリマーチューブ自体がその長さに沿って
均一な内径を有しておらず、半径変化が典型的な1/8
インチ内径のチューブにおいてO,OO3〜0.005
インチであるので、隙間幅の範囲はチューブの長さに沿
って変化する。
言い換えれば、第2図および第3図において、コア7と
クラッド6の間の距離は、即ち、隙間8は、被覆光チュ
ーブの長さに沿って変化し、半径方向に変化して容易に
観測可能な空気ポケットを形成する。
隙間8における不均一性の重要さは、ライトが直線状光
導波路、即ちコアチューブの一末端に導入された場合に
、変化する隙間幅が光発生導波路の外周において明るい
および暗いスポットを生じさせることにある。さらに、
光発生導波路が屈曲されまたは湾曲されて形体を形成す
る場合に、クラッドがコアに比較的接近する位置におい
て、即ち屈曲部分において、光は、導波路に沿った直線
状領域よりも明る(なる。したがって、直線状および湾
曲クラッドの両方において、不均一な隙間の存在によっ
て、クラッド導波路から均一な光を発生するという目的
が達成されない。多くの場合において、これら比較的明
るいおよび比較的暗いスポットは裸眼によって容易に観
測できる。
一般に、本発明の分野内の被凌光チューブにおいて、光
は、その長さに沿って円周周囲を通過して発生し、およ
び光源の反対側の末端において発生する。空隙の寸法、
即ち、コアの外周とクラッドの内周との間の距離、およ
び隙間の長さは、隙間に沿って発生する光の強さを決定
する。したがって、本発明は、所定長さ、隙間厚さおよ
び光源において隙間に沿った、より強い光発生を供給す
る。
かなり小さい隙間が、コアから包囲クラッドに発生され
る光のため短距離の移動を供給するからである。また、
従来の被覆光導波路に比較して、より大きな割合の光が
、非光源末端からよりも円周周囲から発生される。円周
周囲からの光の不均一さは、空隙の不均一さによって決
定されると考えられる。したがって、従来の被覆光導波
路に比較して狭く最小限にされた均一な空隙のため、本
発明は、円周周囲から発生される光のより大きな強度の
みならず、発生される光の改良された均一性を供給する
例えば、第8図および第9図はこの現象を説明している
。第8図の下部分は、アメリカ合衆国特許出願第883
3.350号にしたがって製造した被覆光導波路の断面
図を示す。この導波路の左側には、コアの外周とテフロ
ン(登録商標)クラッドの内周との間に見られる明瞭な
三日月形状の隙間が存在する。第8図の上部分は、本発
明の被覆光導波路の断面図を示す。容易に観測されるよ
うに、コアとクラッドの間には目に見える不均一な隙間
は存在しない。実際、クラッドはコアの周囲に緊密に形
成されており、隙間は目に見えず、裸眼で見るにはあま
りに狭い。
第9図において、アメリカ合衆国特許出願第883.3
50号の従来の光発生クラッド光導波路および本発明の
光発生クラッド光導波路が示されており、それぞれの導
波路は一末端で同様の光源に接続されている。本発明の
導波路は、2つのうち大きい方の湾曲半径を有する上方
の導波路である。容易に観測されるように、上方の導波
路はより明るく、本発明導波路のより高い光発生性質あ
るいはより大きい強度を示している。また、光出力にお
ける不均一性の存在が、下方の導波路において、特にそ
の左側において示されている。発生光のこれら不均一性
は、第8図に示されているように、裸眼で容易に観測で
きる空隙に対応する。
本発明の導波路がその全長に沿ってかなり均一に発光す
るが、従来の導波路がその直線部分に沿ってよりも屈曲
部において高い強度を有することが、第9図の比較写真
から観測される。
第4〜7図において、コアとクラッドの間のかなり狭い
最小限にされた均一な隙間の形成において助けとなるよ
うな、熱収縮性FEPテフロン(登録商標)、または他
の同様の熱収縮性フルオロポリマー材料のクラッド光導
波路における使用を説明する。低い屈折率を有するテフ
ロン(登録商標)のような熱収縮性フルオロポリマーま
たは他の熱収縮性材料の使用によって、コアとクラッド
の間に最小限にされた均一な隙間を有する被覆光導波路
が得られることを発見した。隙間が均一であるだけでな
く、かなり小さく、光発生導波路の全長に沿って好都合
な幅を有することを発見した。直線状および屈曲チュー
ブの光学的効率および光均−性は、非熱収縮性フルオロ
ポリマークラッドを有して形成された従来の導波路に比
較して本発明の導波路において予期せぬほど改良されて
いる。
熱収縮性チューブの製造方法および性質は既知である。
熱収縮性チューブは、膨張された、即ち収縮前の状態で
通常は供給される。熱を適用することによって、そのよ
うなチューブは、収縮し、配置された形体の周囲で徐々
に成形され、複雑で不規則な形状にさえなり、緊密な被
覆を形成する。
・熱源および膨張した熱収縮性材料を加熱する方法は既
知であり、例えば、対流、放射または反応の過剰熱を包
含する。熱収縮性チューブは種々の比で、例えば、1.
3対l;2対1;3対l;4対1などで得られる。通常
、熱収縮性チューブの収縮は半径方向のみに生じ、チュ
ーブの長さは一定のままである。従来の熱収縮性チュー
ブは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンおよび他のポリオ
レフィンまたはフルオロポリマーなどの種々の材料から
製造される。これら熱収縮性チューブは、直径約1/3
2インチ〜6インチの範囲の寸法で得られる。
熱収縮性チューブの選択は、収縮状態における熱収縮性
チューブの潜在的断面内径が、重合した即ち完成したコ
ア材料の断面外径よりも小さくなるように行う。
熱収縮性クラッドの選択において、その収縮比および直
径寸法は、本発明の範囲内の熱収縮の直径差によって影
響される。直径差は、本発明の線状光導波路の製造中、
種々の倍率で熱収縮性クラッドの直径を変化することに
付随する。
クラッドの第1内径は、熱収縮性クラッドがその膨張状
態に形成される以前に存在するものであり、ポリマーコ
アの最終外径よりも小さくなければならない。クラッド
の第1内径は、コアよりも約10%またはそれ以上の係
数でコアよりも小さい。第2内径は、膨張された収縮前
の状態のクラッドの直径である。クラッドの第3内径は
、コアの周囲で非常に緊密に収縮し、重合コアの外径よ
りも僅かに大きい、好ましくは顕微鏡レベルの大きさで
大きい、重合コアの輪郭に全般的に合致する内径である
。したがって、熱収縮性クラッドの選択は、3つの異な
った熱収縮性クラッドの内径を考慮して行うべきである
本発明は、アメリカ合衆国特許出願箱883゜350号
に記載されているようなまたは市販されているような可
撓性クラッド光導波路の製造とともに、前記熱収縮性チ
ューブの使用に関する。本発明のクラッド光導波路の製
造は、直径l/32インチ〜6インチである市販されて
いる熱収縮性チューブの寸法に現在限定されている。本
発明の範囲において、より小さいまたはより大きい直径
の被覆光導波路を製造することは、より小さいまたはよ
り大きい直径の熱収縮性チューブが工業的に入手できる
ともに可能になる。
本発明の改良されたクラッド光導波路は、従来の熱収縮
性材料によって製造されるが、幾つかの不純物が従来の
方法によって製造された熱収縮性チューブに見られ、゛
これら不純物によって、本発明の完成りラッド光導波路
の最適光学的性質が低下する。かなり少ない不純物を含
有する熱収縮性チューブを形成し、したがって均一のさ
らに向上された光学的性質を有する完成りラッド光導波
路を与えるヘリウムなどの不活性ガスをその製造におい
て使用することによって熱収縮性チューブを製造するこ
とが好ましい。
第4図に示すように、製造ジャケット9が、収縮前の熱
収縮性クラッド10を包囲し、クラ、クドが液状モノマ
ー混合物11を包囲する。
第5図において、収縮前の熱収縮性クラッド10が重合
コア11を含有しており、コアは第2図により説明した
ように収縮している。第4図の製造ジャケットは除去さ
れている。狭い隙間12がコア11とクラッド10の間
に存在するのが観測される。
第6図に示すように、熱空気送風機などによって熱をク
ラッドに適用した後、熱収縮性テフロン(登録商標)フ
ルオロポリマークラッド10は収縮し、コア11と収縮
クラッド13との間に狭いかなり均一な隙間14を形成
する。
第7図、即ち第6図の7−7線における断面図は、この
狭い最小にされた均一な隙間11を示す。
隙間11は、コア11の屈折率に比較して小さい屈折率
を有する空気または他の物質から成る。
例えば第6図に示すように、本発明において使用するポ
リマーの固有の性質のため、重合した内側コア11とク
ラッド13の間に融合はない。本発明において2つの物
質の融合が存在せず、2つの物質の間に隙間が存在する
。そのような隙間の存在になされる全てのことは、必ず
存在する隙間を顕微鏡レベルにまで最小にすることであ
る。アメリカ合衆国特許第3,641,332号に記載
された発明において、かなり大きな寸法の隙間は発明の
一体部分である。本発明において、そのような隙間の最
小化および実質的な照明は、発明の一体部分である。
熱収縮性クラッドの例 実施例1 公称直径が3/8インチであり、収縮比が1゜6対lで
あるFEP、テフロン(商標)フルオロポリマー熱収縮
性チューブ形材[ゼウス・インダストリアル(Zeus
  r ndustrial)、パーツNo、386I
S  O]に膨張させた状態で熱硬化性モノマー混合物
の典型的な従来配合を充填し、加圧下で重合した。重合
後、目視観察では試料の外表面は不均一であった。しか
しながら、試料を熱に短時間さらしたところ熱収縮性チ
ューブは半径方向に均一な収縮を示し、目視観察によれ
ば得られたクラブド導波路は非常に均一な外観を有した
。この試料を単一チューブを調製する試験室的規模の試
料とした。非収縮性型のクラッドの代わりに熱収縮性ク
ラッドを代用して、第7図に示すような断面を有するク
ラッド導波路をこの試料から作成し得ることが明らかで
ある。
しかしながら工業規模では、クラッド、光導波路は、典
型的にはモノマー混合物を含有する複数のチューブアセ
ンブリーを同時に重合する反応器中でバッチ法によって
加工されるが、このようなバッチ法における前記方法で
は良好な結果を得られないことがある。
実施例2 従来の反応器に複数の熱収縮性チューブアセンブリーを
導入し、従来のモノマー混合物を充填して従来法によっ
て加工した。細い熱収縮性テフロン(商標)チューブは
、目視で容易に観察できるようにそれ自身を支えること
はできず、その壁は多数の場所で崩れ、このためにコア
とクラッドとの間に不均一な間隙を生じた。
この崩れの問題を緩和するため、従来法を前もって参照
し、比較的太く化学的に安定な可撓性製造ジャケットを
熱収縮クラッドの外側に手動的に配置した。
実施例3 長さ4フイートの実施例1と同じ熱収縮性チューブ試料
を、長さ4フイートのポリエチレンチューブ形材の内側
に配置した。熱収縮性チューブの挿入を容易にするため
、ポリエチレンチューブ即ち、製造ジャケットもその全
長にあわせて切断した。熱収縮性チューブが膨張した状
態でポリエチレンチューブの内側に密着するように、し
かしポリエチレンチューブがクラッド上に押出されたよ
うに密接しないようチューブ直径を選択した。このよう
にして嵌合したチューブに、熱収縮性チューブが完全に
覆われるようにテープを巻き付けた。
次ぎに、熱収縮性チューブの内側にモノマーを配置する
ように、テープを巻き付は嵌合したチューブに従来の熱
硬化性モノマー混合物を充填した。
次いで、モノマーを加圧下で重合した。重合完了後、ポ
リエチレンジャケットを引き剥がした。可撓性重合チュ
ーブを含む熱収縮性チューブは、目視観察によればその
全長にわたって不均一でありほぼ円筒状の形状であった
。テフロン(登録商標)フルオロポリマークラッド形材
を熱にさらしたところ、熱収縮性テフロンフルオロポリ
マークラッドは半径方向に収縮し、目視観察ではその全
長にわたって細く均一で最小の円筒状の外観を有するク
ラッドモノフィラメント導波路が得られた。クラッドモ
ノフィラメント導波路は直線部分および屈曲部分の両方
において、その全長にわたって相当に均一で明るい発光
を示した。
実施例4 縦方向にスリットが形成されたポリ塩化ビニル製造ジャ
ケットを用いて熱収縮性チューブを覆い、熱収縮性チュ
ーブ挿入後、接着によってスリットを閉じる以外は、実
施例3に示した手順に従ってクラッドモノフィラメント
導波路を作成した。テープ、接着を生ずるレーザーまた
は他の従来法のようなジャケットを閉じる他の方法を用
いてよい。
重合後および熱収縮性テフロン(商標)フルオロポリマ
ークラッドの熱収縮後、クラッド導波路は均一で、その
全長にわたって円柱状の形状であり、直線部分および屈
曲部分の両方において、その全長および円周にわたり非
常に均一な光束を放射した。
実施例5 実施例4に記載した種類の複数の導波路を調製し、従来
の重合反応器に導入してアメリカ合衆国特許出願筒88
3,350号に記載したようにして重合した。ポリ塩化
ビニル製造ジャケットを除去した場合、非収縮条件にお
ける各クラッドモノフィラメント導波路はその全長にわ
たって不均一でほぼ円柱状の形状であった。このような
導波路の各々を熱処理に付した。処理後の完成りラッド
導波路は、目視観察によればその全長にわたって均一な
円柱状の形状を有した。また各導波路を試験したところ
、目視観察では各導波路から発する光は、直線形状およ
び屈曲形状の両方において各導波路の全長および円周に
わたって非常に均一であった。
熱収縮性クラッドへの製造ジャケットの押出通常、光導
波路の好ましい製造方法は、重合前のフルオロポリマー
クラッド上への製造ジャケットの共押出である。しかし
ながら、この製造方法は、熱収縮性フルオロポリマーチ
ューブを用いる実際的な方法としては効果的でない。な
ぜならば、好ましい製造ジャケット材料を用いるホット
メルト押出法に必要な温度が、製造におけるポリマーの
押出温度が相当低くても、製造ジャケットのホットメル
ト押出中に放出される熱が、熱収縮性フルオロポリマー
チューブを膨張状態から収縮状態へ収縮させ、このよう
にして熱収縮性チューブを用いる主目的、すなわち重合
反応が生じた後にチューブとコアとの間に薄く最小の均
、−な間隙を形成することを無効にするような温度であ
るからである。アメリカ合衆国特許第3,641,33
2号またはアメリカ合衆国特許出願第883,350号
の導波路の間隙に比較して、コアとクラッドとの間に薄
く最小の均一な間隙を生じるように、熱収縮が重合前よ
りもむしろ重合中および/または重合後に生じることは
、本発明にとって重要である。
製造ジャケットをフルオロポリマー熱収縮性クラッド上
に押出す2つの方法は、膨張したクラッドの第2の直径
を、熱収縮性クラッドに要求される最終的な収縮機能が
損なわれるような程度に収縮しないことが明らかになっ
た。第1の方法は、熱収縮性クラッドを収縮させるのに
必要な温度を越えないl温度で押出可能な低押出温度製
造ジャケット材料を利用する。第2の方法であり好まし
い方法は、熱収縮性クラッドの内部を雰囲気、外部圧力
よりも大きい圧力に一定に保ち、熱収縮クラッドを収縮
させるのに必要な温度よりも高い温度で押出可能な低押
出温度製造シャケ・/ト材料をクラッド上に押出しなが
ら、より大きい内部圧力を保つことである。製造ジャケ
ット材料が、同じ低温で押出可能な材料の機能よりも良
好な製造ジャケットに必要な機能を果たすことが明らか
であるため第2の方法が好ましい。
フルオロポリマークラッド上に製造ジャケットを押出す
2つの方法を試験した。低押出温度エチレンー酢酸ビニ
ルコポリマーの製造ジャケットとしての使用を実施例6
および7に記載した。製造ジャケットとしての従来のポ
リエチレンの使用を実施例8に記載した。
商品名ウルトラセン(ULTRATHENE二登録商標
)として市販されている[JSI・ケミカルズ・シーオ
ー(US I  Chemicals Co、)の一連
のエチレン−酢酸ビニルコポリマーが、熱収縮性フルオ
ロポリマークラッド上の製造ジャケットとして用いるこ
とができる。このポリマーは、USIパンフレット#P
4−3874/4402に記載されている。
前述したように、比較的低温、約210’Fで収縮に影
響を与えることなくフルオロポリマー熱収縮性チューブ
上にある種のポリエチレンコポリマーを押出すことがで
きる。さらに、フルオロポリマー熱収縮性チューブの一
端をふさぎ、約40〜100psiの比較的高い圧力に
一定に保ち維持することによって、従来の低密度ポリエ
チレンを収縮に影響を与えることなくフルオロポリマー
熱収縮性チューブ上に押出すことが可能であることが明
らかになった。チューブの内圧は、使用するチューブ材
料の種類および壁厚によって変える。
従来のクラッド導波路のある種類の製造では、低密度ポ
リエチレンを製造ジャケットとしてフルオロポリマーチ
ューブ上に押出す。しかしながら、このポリエチレンジ
ャケットは、コアの徐々なる重合の後には除去される。
前記の加圧法を用いない、従来の低ないし高密度ポリエ
チレンのホモポリマーまたは他の従来ポリマーのフルオ
ロポリマー熱収縮性チューブ上への押出は収縮に影響を
与え、その結果として本発明の方法の光導波路の製造に
おいて、熱収縮性チューブをクラッドとして利用する目
的は失われる。
実施例6 UE  631−04  ウルトラセン(登録商標)コ
ポリマーを用い、これを製造ジャケットとして収縮に影
響を与えることなく、通常のジャケットの壁厚、すなわ
ち0.030〜0.090インチの厚さでフルオロポリ
マー熱収縮性クラ・ノド上に押出した。UE  631
−04  ウルトラセンコポリマーの壁厚が実質的に0
.100インチに増加するか、および/または=、−ブ
寸法が直径0゜500インチ以上に大きくなった場合に
わずかな収縮が観察された。ウルトラセンコポリマー材
料の柔軟性のため、製造ジャケットとして現在用いられ
ている従来の材料に比較して、より壁の厚いジャケット
を適用する。また、ウルトラセン材料本来の比較的粘着
性である性質が、製造中の取り扱いを困難にする。
実施例7 長さ約30フイートのフルオロポリマー熱収縮性クラッ
ドの一端をふさぎ、反対側の端部を約45〜50psi
の圧力で一定に保ち、UE  631−04ウルトラ七
ンコボリマーを製造シャケ、ソトとして適用した。壁厚
が比較的厚い0.100インチになり、直径が0.50
0インチである大きいチューブ寸法となった場合でも収
縮は観察されなかった。
実施例8 長さ約1500フイートのフルオロポリマー熱収縮性チ
ューブの一端をふさぎ、反対側の端部を約45〜50p
siの圧力で一定に保ち、従来のポリエチレンホモポリ
マーをフルオロポリマー熱収縮性チューブ上に押出した
。著しい収縮は観察されなかった。製造ジャケットを除
去したとき、このチューブを用いて作成された光導波路
は、熱収縮クラッド光導波路に関して本明細書中に記載
した特性を示した。
実施例9 長さ約3フイート、外径0.375インチの線状カラス
ロッドを石鹸水で洗浄し、次にアセトンで2回洗浄して
完全に乾燥しオーブン中で火にかけた。次いで、ロッド
を内径0.410インチ、壁厚0.012インチのFE
P熱収縮性チューブの内部に挿入した。熱収縮性チュー
ブに熱を加えてロッドの周囲で収縮させた。ロッドの一
端を発光体中に配置し発光させた。発光体中の光源で光
の色を変化させることによって、ロッドにおける色の変
化が観察された。光の減衰が容易に観察できるため、こ
のガラスロッドは光学的品質を有しない。しかしながら
、先約的品質を有するガラスロッドを使用することによ
って、ガラスロッドに熱収縮性クラッドを適用し、その
間に均一で最小にされた薄い間隙を形成することに影響
を与えず、光の減衰を著しく減することができる。
これらの例で示したように、熱収縮フルオロポリマーま
たは池の熱収縮材料は、可撓性クラッドモノフィラメン
ト導波路の周囲、および/またはガラスロッドのような
他の光導波路の周囲に薄く最小の間隙を形成する方法を
与える。
本発明の完成ジャケットの特徴 本発明はまた、好ましくはテフロン(登録商標)FEP
のようなフッ素化エチレン−プロピレンコポリマーによ
って覆われた光を伝達する高分子可撓性固体コアを有す
る熱硬化性モノフィラメント光導波路上に押出された透
明または半透明の完成ジャケットに関し、最も好ましく
は前記熱硬化性光ファイバーに関する。
また、従来の液体コア光導波路を本発明の完成ジャケッ
トで覆ってよい。
透明または半透明の完成ジャケットは、ポリマーの特性
および用途によって池のポリマーを使用してもよいが、
好ましくはアクリル、ポリカーボネートまたはポリ塩化
ビニルポリマーである。
コアの外表面とクラッドの内表面との間、およびクラッ
ドの外表面と完成ジャケットの内表面との間に比較的薄
く均一な間隙が存在する。
完成ジャケットの壁厚は、好ましくは約0.010〜0
.50インチ、最も好ましい壁厚は約0゜010〜0.
3875インチの範囲である。
本発明の線状光導波路の一般目的および機能は、床また
は壁に使用されたような場合、場所および物体を照らす
ことである。本発明は、現在ネオンライトに関連する実
質的にすべての用途に対して機能し、従って多くの例に
おいてネオンライトの代用としてもよい。また、本発明
の線状照明形材をプール、温泉および噴水の照明、周囲
および風景の照明、ディスプレイの背景照明、通路およ
び階段の照明、サイン、出展品および陳列ブースのアク
セント、プール出入り口の照明、医療補助装置、建築デ
ザイン、インテリアデザインに、さらにフリー・スタン
ディング・アート(rree 5tan −ding 
art)の形態で使用してよい。
第10図および第11図に、テフロンフルオロポリマー
のようなフルオロポリマークラッド24に覆われた楕円
形断面を持っ可撓性モノフィラメント光伝送高分子コア
21を有する、本発明の好ましい熱硬化モノフィラメン
ト光導波路の長さ方向の断面図および横断面図を示す。
もちろん、導波路は第14図に示すような円形断面でも
よい。
好ましくはポリ塩化ビニル、アクリルまたはポリカーボ
ネートポリマーから成る完成ジャケット23が、クラッ
ドを覆う。後述する機能を果たすならば、シリコーンの
ような他の材料を使用してもよい。また第10図に示す
ように、比較的薄く最小の均一な空隙22が、コア21
の外側とクラッド24の内側との間に存在する。また比
較的薄く最小の均一な間隙25が、クラッド24の外側
とポリマー完成ジャケット23の内側との間に存在する
。第10図の間隙22および25は、はぼ同じ厚さであ
るように示されているが、全く同じ厚さは必要でない。
本発明はまた、レイク(Reick)らのアメリカ合衆
国特許第3,641,332号に記載されているような
比較的大きく不均一な間隙を有する従来の熱硬化光導波
路、およびアメリカ合衆国特許出願第300,202号
の改良コア導波路または前記の収縮フルオロポリマーク
ラッドに関連する比較的薄く均一な間隙を有する導波路
に使用できる。
製造ジャケットと完成ジャケットとの差異本発明の完成
ジャケットに使用される材料は、いくつかの従来の熱硬
化光導波路の製造において使用される製造ジャケット用
材料七同じでもよいが、前述したように製造ジャケット
は一般に、熱硬化または熱可塑性コアを有する導波路を
製造するのに用いられる非熱収縮性クラッド上に低押出
温度製造ジャケットとして共押出しされる限定された場
合以外に本発明の完成ジャケット程度の有用性はなく、
一般に劣悪で受は入れられない製品を生ずる。
本発明の完成ジャケットは、従来の製造ジャケットと比
較して多くの点で異なる。ある従来の熱硬化光導波路の
製造では、製造ジャケットはフルオロポリマーチューブ
上に共押出しされる。光伝送コアを形成するモノマー混
合物は、共押出チューブに挿入された後重合される。製
造ジャケットは主に、製造工程中にフルオロポリマーク
ラッドとコアを摩擦、ちぢれ、変形から保護するよう機
能する。
製造ジャケットを用いて作られる既知の導波路に共通の
問題の1つは、導波路の長さが約68フイートに制限さ
れるということである。これは、従来の反応器で重合し
得る現在知られている最大長であるためである。また、
実際的な問題としてアクリル、ポリカーボネートまたは
硬質シリコーン製造ジャケットを使用した場合、U字型
の屈曲においてしばしば見られる欠陥のため、より短い
約20〜25フイートが有効な実際的な最大長である。
ポリ塩化ビニルのようなさらに可撓性の材料を従来の製
造シャケ・yhとして共押出しした場合、比較的高い温
度および圧力が、ジャケットの任意の位置にへこみおよ
び部分的なへこみを生ずる。
このへこみおよび部分的なへこみは、特に不規則な断面
形状が望まれる場合、変形した完成製品を生じる。
また、熱硬化性光導波路を従来の比較的高い押出温度の
ジャケット材料および熱収縮性フルオロポリマークラッ
ドを使用して組み立てる場合、前述したように、完成ジ
ャケット材料と共に重合する前にクラッドにジャケット
を付けることは、熱収縮材料を早期に収縮させ、望まし
い熱収縮クラッド完成導波路の形成を妨害することが明
らかになった。
製造ジャケットの目的は、重合工程において構造を保全
することであり、線状発光光導波路の製造において、製
造ジャケットは重合が完了したときに除去、廃棄される
。製造ジャケットは厚さ0゜0300〜0.200イン
チであり、比較的−貫したコア形状を維持するのに十分
な材料で作られていることが必要である。
これに比べ完成ジャケットは、所望の光学特性を達成し
使用中に完成製品を保護するため、好ましくはクラッド
コアの周囲に配置される。このような所望の光学特性を
達成するため、完成ジャケットがクラッドコア上に比較
的均一で比較的に締まり嵌めすることが不可欠である。
一般に、完成シャケ、/)が基材導波路の周囲に密接に
締まり嵌めするにしたがって、完成品の光学特性は良好
となる。
本発明によれば押出法の重要な1つの機能は、基材導波
路のフルオロポリマークラッドの外表面と完成ジャケッ
トの内表面との間に比較的均一な間隙を形成することで
ある。押出法の別の重要な機能は、もし存在するならば
、基材導波路のフルオロポリマークラッドの外表面と完
成ジャケットの内表面との間に形成された間隙を最小に
することである。本発明によれば、基材導波路のフルオ
ロポリマークランドの外表面と完成ジャケットの内表面
との間には許容最大距離がある。さらに、許容最大距離
は基材導波路の外径によって変化する。
すなわち、基材導波路の直径が小さくなるにしたがって
、完成ジャケットの内表面と基材導波路の外表面との間
の最大許容距離は小さくなる。例えば、外径約0.50
インチの基材導波路は、内径が約0.55インチよりも
大きい完成ジャケットを有してはならず、外径約0.1
25インチの基材導波路は、内径が約0.150インチ
よりも大きい完成ジャケットを有してはならない。
従って、一般に従来の製造ジャケットを本発明の完成ジ
ャケットとして使用するのは適当ではない。
本発明の完成ジャケットを有する熱硬化光導波路の製造
方法 本発明の完成ジャケットを有する熱硬化モノフィラメン
ト光導波路を製造する好ましい方法は、膨張した熱収縮
フルオロポリマークラッド熱硬化光導波路上に接着性ポ
リマーを押出し、これによってクラッドを同時に収縮さ
せることである。
出発物質 従来のフルオロポリマークラッド熱硬化モノフィラメン
ト光導波路を基材として使用するか、または前記もしく
はレイクらのアメリカ合衆国特許第3.641..33
2号、アメリカ合衆国特許出願筒300.202号に記
載されている種類のもののいずれか、および/またはル
メナイト・インターナショナル・コーポレイション(L
+rmenyte I n −ternational
 Corporation)もしくは他の供給者から市
販されているものを出発物質とj、でよい。
好ましい基材出発材料は、前記のように熱収縮型のクラ
ッドおよび除去される製造ジャケットを有する熱硬化光
導波路である。
基材の添え継ぎ 従来の熱収縮性クラッドまたは非熱収縮性クラッド熱硬
化光導波路は、通常約68フイートまでの最大長で利用
される。より長い方が望ましい場合、従来のクラッド熱
硬化光導波路を、非常に長い導波路を形成する種々の方
法の1つによって添え継ぎ、完成ジャケットポリマーを
クロスへツ、ドダイから押出す従来の押出機に導入して
よい。
第12図に好ましい添え継ぎ方法を示す。従来のクラッ
ド熱硬化導波路の形材26および27を外科用のテープ
でカバーしたフルオロポリマースリーブ28によって接
合することを示す。形材26および27は、それぞれコ
ア29.30、クラッド31.32および間隙33.3
4を有する。フルオロポリマーまたは他の適当な材料か
ら成るスリーブは、接合部の周囲に巻き付けられ、また
は成形されている。次に、フルオロポリマースリーブに
外科用テープ28Aをまたは中央部では比較的暗く第1
2図の矢印35.36の方向へ端部に近付くにつれて徐
々に明るくなるように色付けされた他の適当な材料を巻
き付は覆う。
コア形材29と30との界面では、照明時に比較的明る
い光のラインが通常束じることが分かった。しかしなが
ら、第12図に示されているようにテープが2つのコア
形材の隣接している領域を暗(し、かつ除々に明るくす
るように導波路形材が添え継がれている場合、明るい光
のラインは弱められ、実際的な目的のために除去される
いくつかの場合、発光体に接続された光導波路は添え継
ぎ部でホットスポットを生じず均一で連続的な光を与え
る。この効果は、ポリマー完成ジャケットか添え継がれ
た形材上に押出され導波路が発光体に接続されたときに
生じる。好ましい基材の添え継ぎ法を用いた本発明の最
終製品導波路の形材を第13図に示す。添え継がれた基
材が完成ジャケット37中に存在する。
種々の長さを有する従来のフルオロポリマークラッド熱
硬化光導波路を添え継ぐことによって、5000フイー
トまで、またはそれ以上の長さの基材光導波路のスプー
ルが得られる。
押出機に導入するための基材導波路を形成するため、従
来の熱硬化クラッド光導波路を添え継ぐ方法を以下に示
す; 第1段階 添え継ぐべき熱硬化導波路の各端部を、鋭利
なかみそり刃を用いて90°で直角に切断し、可能な限
り平滑にかつ密接に相互に隣接させる。
第2段階 長さ約1インチ、クラツド光コアの直径より
もわずかに大きい直径を有するチューブを選択して、フ
ルオロポリマーのカップリングスリーブを調製する。先
細の端部を有する鉛筆または類似する物体をフルオロポ
リマースリーブの端部に挿入し、チューブの端部をわず
かにフレア状にする。フルオロポリマースリーブをこの
ようにして各末端でフレア状にする。
第3段階 添え継ぐべきフルオロポリマークラッド導波
路形材の一端に、調製したフルオロポリマースリーブを
、その約半分が導波路の端部に入るまで挿入する。
第4段階 ウェルド−オン(Weld−On)No。
16(商標)セメントのようなアクリル系液状接着剤の
1〜2滴をカップリングスリーブの内側にある導波路端
部に適用する。
第5段階 液状接着剤が完全に各導波路の端部を覆うま
で、添え継ぐべき別の導波路の端部をスリーブに挿入し
、先に挿入した導波路に衝接させる。
第6段階 添え継いだ形材を動かさずに保持し、約24
〜48時間乾燥させる。
本発明に従って押出機に導入するための基材光導波路を
形成するため、従来の熱硬化性クラッド光導波路を添え
継ぐ別の、かつ好ましい方法を以下に示す: 第1段階 前記方法の第1,2および3段階を実施する
第2段階 要すれば透明紫外線硬化接着剤1〜2aを、
カップリングスリーブの内側にある導波路形材の端部に
適用する。
第3段階 接着剤が導波路形材の両端を完全に覆うまで
、添え継ぐべき別の導波路の端部をスリーブに挿入し、
先の導波路端部に衝接させる。
第4段階 アセンブリーを紫外線硬化ランプの下に硬化
するのに十分な時間、通常約5秒間置く。
第5段階 エアブラシによってスリーブの周囲に広がる
比較的暗い塗装がされ、第13図に示したように縦方向
に中央部を濃く端部を極く明るくした暗さの濃淡を有す
る従来の外科用テープでスリーブの周囲を巻く。
基材である熱硬化導波路上に完成ジャケットを押出した
後、この色付きの外科用テープは、添え付ぎに関連して
「ホットスポット」現象を減じるように機能する。実際
的な問題として、本発明の完成ジャケットを有する熱硬
化光導波路は、導波路が発光体に接続された際、肉眼で
ホットスポットを認めるのが非常に困難なほど良好な添
え付ぎを形成する。
好ましい添え付ぎ方法では、ノーランド・プロダクツ・
インコーホレイテッド(Norland Pro −d
ucts I nc、 )製のノーランド・オプチカル
・アドヘッシブ(Norland 0ptical A
shesive)68が、好ましい紫外線硬化接着剤で
ある。320〜400niの紫外線を放射する従来の紫
外線硬化ランプが好ましい。紫外線硬化法の非常に有利
な点の1つは、液状接着剤法に必要な24〜48時間の
硬化時間を排除できることである。
ポリマー完成ジャケットを添え付ぎ部に配置すれば、こ
の外部ジャケットが添え付ぎ部を固定しコアの伸長に対
する抵抗を補助するため、添え付ぎ部の強度が増加する
ことが分かった。また、完成ジャケットは、添え付ぎ部
それ自体の表面形状に拘わらず、添え付ぎ部に平滑で連
続的な外表面を与える。
完成ジャケットポリマーの選択 いくつかの種類の市販ポリマーが、本発明の光導波路に
適当な完成ジャケットを与えることか明らかとなった。
このようなポリマーは以下のものであるニ アクリルポリマー ルーサイト(Lucite)  147KNc、ポリメ
チルメタクリレート[イー・アイ・デュポン(E。
1 、 D upont)市販品、ウイルミントン、プ
ラウエア在]。
プレキシグラス(Plexiglass)  MC,ポ
リメチルメタクリレート[ローム・アンド・)\−ス(
Rohm & Haas)市販品、フィラデルフィア、
ペンシルバニア在]。
ポリカーボネート レキサン(Lexan)  929、ポリカーボネート
[ジェネラル・エレクトリック(General El
ec −tric)市販品、ビッツフィールド、マサチ
ューセッツ在]。
カリブレ(Calibre)  800.ポリカーボネ
ート[ダウ・ケミカル(Dow Chemical)市
販品、ミツドランド、ミシガン在]。
ポリ塩化ビニル エチル(Ethyl)  7042、ポリ塩化ビニル[
ジョーシア・パシフィソク・カンパニー(Georgi
aPaciric Company)市販品]0ボリウ
゛イン(Polyvin)  6641、ポリ塩化ビニ
ル[シュルマン(S chulIIlan)市販品、ア
クロン、オハイオ在]。
本発明に従って完成ジャケットを与えることが可能な他
の市販プラスチックには、以下のものが包含される; シリコーン系ポリマー ダウ・コーニング(Dot Corning)  30
6 [シラスチック(silastic)耳ダウ・コー
ニング・カンパニー(Dot Corning Com
pany)市販品]0GE  SE  9058(ジェ
ネラル・エレクトリック市販品、ウォーターフォード、
マサチューセッツ在)。
エチレ7−4¥酸ビニルコポリマー ウルトラセン(U 1trathen:登録商標’) 
 UE657[ニーxスアイ・ケミカルズ・シー:t−
(USI  Chemicals Co、)市販品、シ
ンシナティ、オハイオ在」。
ニスコレン(Escorene)  LD−302[−
cクソン・コーポレイション(E xxon Corp
orat 1on)市販品〕。
ポリ塩化ビニル/エチレン−酢酸ビニルコポリマーアロ
イ ポリ塩化ビニル/エチレン−酢酸ビニルコポリマーアロ
イか、種々の製造業者から得られる。
各完成ジャケット材料は、当業者によって見出されるよ
うな特殊な用途に対して、1種の材料を他の材料よりも
好ましくする特殊な性質を有する。
例えば、アクリルはポリ塩化ビニル、ポリカーボネート
またはシリコーンよりも脆い。しがしながら、光を非常
に良く伝達する。アクリルは、いくつかのポリ塩化ビニ
ルおよびシリコーンよりも硬質である。ポリカーボ、ネ
ートおよびシリコーンは、耐衝撃性ポリマーとして知ら
れており衝撃が予想される用途に有用である。シリコー
ンポリマーは、医療用途に使用されてよい。接着性完成
ジャケットが望ましい用途では、アクリル、ポリカーボ
ネート、ポリ塩化ビニルまたはシリコーンのような接着
性ポリマーを使用してよい。
充填剤およびインサートの含有 紫外線安定剤、着色剤、微粒子、微少法、光増白剤およ
び強化剤などの充填剤を化学配合機または押出機によっ
てジャケット材料に添加してよい。
紫外線安定剤は、阻害剤、防止剤、遅延剤などのような
クラッドコアおよびジャケット保護剤を含んでよい。除
霜ヒーター線、反射物、「ブース−ネックJ(”Goo
se−neck”)型ワイヤーなどのインサートを押出
工程においてジャケットに包含させてもよい。
押出 基材導波路(添え継いだ形材またはそうでない個々の形
材のどちらでもよい)を押出、好ましくはクロスへラド
押出ダイを用いて所望の完成ジャケットポリマーで被覆
する。
ポリ塩化ビニルポリマーを、好ましくは約300°Fの
温度で基材導波路上に押出す。完成ジャケットとしてポ
リカーボネートを使用した場合、押出温度は約500〜
560’Fの範囲が好ましい。完成ジャケットをアクリ
ルポリマーで調製した場合、好ましい押出温度は約30
0〜450゜Fである。
押出に好ましい流速は、ポリ塩化ビニルを使用した場合
、約15フイート/分、ポリカーボネートまたはアクリ
ルポリマーのどちらかを使用した場合、約15フイート
/分である。一般に、与えられたジャケット材料に用い
る流速は、非常に密接にかつ均一にジャケットが基材導
波路に嵌合する流速であり、その結果、完成製品はクラ
ッドと得られたジャケットとの間に非常に薄く均一な間
隙を有する。
前述したように完成ジャケットは、好ましくは所望のポ
リマーを熱収縮性フルオロポリマークラッドおよびコア
を有する熱硬化導波路上に、従来の押出装置および押出
方法を用いて押出すことによって形成される。装置およ
び方法が、選択された材料の押出に適応するように設計
されまたは改良されているならば、実質的には、いずれ
の種類のプラスチック押出機および押出方法を使用して
もよい。本発明の完成ジャケットで被覆された熱硬化光
導波路の多数の試料が、従来の単軸押出機を使用しポリ
塩化ビニル、アクリル、エチレン−酢酸ビニルならびに
ポリカーボネートポリマーをジャケットに用いて調製さ
れた。2軸押比機を使用してもよい。熱収縮性クラッド
を使用した場合、クラッドの収縮は、完成ジャケットの
押出前かまたは基材導波路上に完成ジャケットを押出す
のと同時かのいずれかで生じ、クラッドは完成ジャケッ
トポリマーの溶融から放散する熱によって自然に収縮す
る。
他の製造方法 基材クラッドコアを添え継いだ形材上へ完成ジャケット
材料を押出すことは、本発明の光導波路の好ましい製造
方法であるが、一部変更した前記押出方法、注入成形、
2つの縦断面の接着、クラッドコア形材の周囲でのジャ
ケットの巻付け、温浴または積層法、冷間噴霧法および
熱収縮法のような池の製造方法を用いてもよい。これら
の種々の方法を完成ジャケット光導波路の製造に使用し
てよいが、種々の理由からこれら他の方法は好ましくな
い。
他の押出方法 他の押出方法の1つは、従来の熱硬化性クラッド光導波
路の添え継がれていない形材を基材導波路として使用す
ることを含む。この方法では、連続した長さの完成製品
を製造するため長尺基材導波路を押出機に供給する。こ
の方法は、労力を多(必要とし非常に厄介であり、さら
に最も重要なことに、−貫しない光伝送性を有する完成
製品を製造するため不利である。特に、ジャケット中で
個々の形材が他の形材と隣接する領域で使用中にホット
スポットが生じる。光導波路に沿ってホットスポットが
存在するのは好ましくない。
完成ジャケットクラッドコア光導波路を得る他の押出方
法は、さらに詳細に前述したようにコアの形成前に完成
ジャケットの内側にフルオロポリマークラッドを共押出
することを含む。次に、共押出しされたクラッドの内部
に選択されたモノマー混合物を充填し、モノマー混合物
を従来の方法によってクラッドの内側で重合することに
よって高分子コアが形成される。この方法は、コアが重
合中にしばしば収縮し、その結果望ましくない空隙か生
じるので最も好ましくない押出方法である。
またこの方法は、完成ジャケット材料のショア硬度(A
スケール)が80またはそれ以上の場合、最大長が約4
0フイートの製造/完成ジャケットクラッド導波路の製
造に限定される。
その他の製造方法 他の製造方法の各々は、注入成形、縦方向に分割した2
つの部品の接着、巻付け、温浴また積層、冷間噴霧を含
む。熱収縮は試験されるかまたは広く考慮に入れられる
かのいずれかであるが、多くの理由から好ましいもので
はない。基材である光フアイバー上の完成ジャケットを
熱収縮させる熱収縮法は有用な結果を生じるが、完成製
品の長さが非常に制限されるためおよび材料ならびに労
力コストが比較的高いため、実際的な製造方法ではない
好ましい方法の要旨 本発明の完成ジャケット光導波路を製造するのに使用さ
れる好ましい加工工程は、フルオロポリマークラッド中
で熱硬化性コア材料を予め反応させることを含む。この
反応は、前記のような従来のまたは共押出タイプの製造
ジャケットによる補助を用いるか、もしくは補助無しの
いずれかで生じさせてよい。コア材料の重合および硬化
か完了した後、好ましくは製造ジャケットを用いたなら
ば製造ジャケットは除去される。約40〜68フイート
よりも長い完成製品が望ましいならば、重合したクラッ
ドコアをい(つか添え継ぎ、基材の全長が所望の長さに
なるまでスプールに巻(。次に、選択したポリマーを用
いて基材上に完成シャケ。
トを形成するのに推奨される温度および条件で従来の押
出装置を用い、スプールに巻き付けたコアにアクリル、
ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルまたはシリコーンを
押出す。コアの製造工程に用いられるフルオロポリマー
クラッドが、熱収縮フルオロポリマー材料である場合、
硬化させたコア上の収縮していないクラッドを、押出ノ
ズルから出る溶融したジャケットポリマーから放散され
る熱によって自然に熱収縮させてよい。完成シャケ、2
トに用いられるほとんどのポリマー材料の押出において
、この熱はフルオロポリマーを熱収縮させるのに十分で
ある。また、押出の前に熱収縮フルオロポリマー材料を
予め収縮させておいてもよい。
好ましい方法では、押出機中でクラッド材料を熱収縮さ
せる。
熱可塑性コアの選択 前述したように、本発明の好ましい態様には、熱可塑性
コアよりもむしろ熱硬化コアを用いるものがある。熱硬
化コアを用いる主な理由は、熱硬化プラスチックが、発
光体から生じる高温に対する優れた抵抗性を有すること
である。
熱可塑性なる用語は、完成品のような最終状態において
温度上昇による軟化および温度低下による硬化を繰り返
し得る樹脂またはプラスチック化合物に当てはまる。熱
硬化性なる用語は、完成品のような最終状態において実
質的に不融性かつ不溶性である樹脂またはプラスチック
に当てはまる。
熱硬化樹脂は、いくつかの製造または加工工程において
はしばしば液体であり、熱、触媒または他の化学的手段
によって硬化する。完全に硬化した後、熱硬化プラスチ
ックは、熱を加えても変形し得ない。通常熱可塑性であ
るいくつかのプラスチックは、非常によく知られた方法
を用いて他の材料で架橋させることにより熱硬化性にす
ることが可能である。
熱硬化プラスチックは熱可塑性ポリマーよりも耐熱性で
あるため、熱可塑性コア材料ではなく熱硬化コアを使用
すれば、本発明に使用される押出方法は非常に容易にな
る。
熱硬化コア材料は好ましいコア材料であるが、熱可塑性
コア材料を用い本発明に従って完成ジャケット光導波路
を調製してもよい。この場合、比較的高温の熱可塑性コ
ア材料および比較的低温の完成ジャケット材料から、最
も良好な完成ジャケット光導波路が得られる。
本発明の完成ジャケット光導波路の利点、用途および共
に用いられるオプションが多数ある。このようなオプシ
ョン、用途および利点を以下に説明する: 方墳剤 従来の光導波路と異なり本発明の完成ジャケット導波路
は、内部の光伝送に影響を与えることなく、光増白剤、
光強化剤、微粒子およびマクロ粒子のような粒子、微小
球、リサ(Lisa)プラスチック[モーベイ・ケミカ
ルズ・インコーホレイテッド(M□t)ay Chem
icals 1 nc、)製コ、紫外線安定剤、着色剤
およびポリ塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート、
シリコーンならびに同様なジャケット材料に用いられる
他の既知の充填剤などの種々の充填剤の利点を受けるこ
とができる。充填剤粒子は、従来の方法によって完成ジ
ャケットポリマーに混合され、第14図に示すようにポ
リマーマトリックス中に存在する。完成ジャケット38
は多数の粒子39を有し、ジャケット38はクラッド4
oおよびコア41を囲む。
例えば微分散粒子は、P−1000の名称でフンラソド
ーハノビア(Conrad−Hanovia)から市販
されているリン光性粒子のような非常に小さく、顕微鏡
サイズの粒子である。また、エム・ディー・ボース・イ
ンダストリーズ(M、 D、 Both I ndu 
−5tries)から市販されている金属顔料も、所望
の視覚効果を生ずる本発明に使用できる微粒子である。
マクロ粒子、すなわち比較的大きい粒子には色彩、光彩
および光沢を与える反射アルミニウムおよび金属ポリエ
ステル粒子が包含される。このような粒子は、メドウブ
ルック・インペンション・インコーホレイテッド(Me
adowbrook  I nventionI nc
、 )から市販されている。また、アルミニウムフレー
クの可塑化着色剤を本発明に使用してよい。このような
アルミニウムフレーク粒子は、レイノルズ・メタルズ・
カンパニー(ReynoldsMetals Comp
any)から市販されている0また・バーンズ・アンド
串ルネル・カンパニー(Burnsand Runel
l Company)のエフニスアール・ケミカル・デ
ビジョン(F S RCheIIIical Devi
sion)から市販されている表面改質シリカを、本発
明においてマクロ粒子充填剤として使用してよい。
本発明での使用に適当な市販されている他の充填剤は、
抗微生物剤として知られている生物学的活性化合物であ
り、アルジサイド、殺生剤、殺カビ剤が包含される。こ
のような抗微生物剤の例には、モートン・チオコール(
Morton Th1okol)のペントロン・デビジ
ョン(Ventron Devision)から市販さ
れているビニセン(V i nycene、オキシビス
フェノキシアルシン)およびフェロ(F erro)か
ら市販されているミクロ・チェック(Micr。
Chek)11が包含される。
除霜剤および防曇剤のような他の充填剤も含んでよい。
特定の周波数の光を選択的に透過しまたは比較的無用の
光を吸収し、所望の可視周波数と同じ光を再度発する他
の充填剤を含んでもよい。
紫外線吸収剤、防止剤、阻害剤 光導波路および完成ジャケットポリマーを紫外線による
損傷から保護するため、耐紫外線薬品を本発明に用いて
よい。添加されるプラスチックの種類に従って、特定の
耐紫外線薬品が選択される。
これらの多数の紫外線吸収剤、防止剤および阻害剤が市
販されている。例えば可撓性ポリ塩化ビニル用では、ニ
ービニル(Uvinyl)  M−40(2−ヒドロキ
シ−4−メトキシベンゾフェノン、BASF製)および
シアソーブ(Cyasorh)  U V 24[2,
2−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、アメ
リカン・シアナミド(American Cy −an
amid)製]が好ましい。硬質ポリ塩化ビニルに使用
されるものでは、シアソーブUV2126(2−ヒドロ
キシ−4−アクリロイルオキシエトキシベンゾフェノン
、アメリカンシアナミド市販品)およびチヌビン(Ti
nubin)  P(2,2−ジヒドロキシ−5−メチ
ルフェニルベンゾトリアゾン、チバガイギー市販品)が
好ましい。
紫外線に対する保護の程度は、完成ジャケットに使用さ
れるポリマーに添加する量によって変化し得る。紫外線
安定剤を完成ジャケットに多く添加し、ジャケットが厚
くなるに従って、紫外線がコアポリマー材料を照射する
ことを防止し保護の持続が長くなる。
完成製品の所望の性質を達成するため、光増白剤、強化
剤、微少法、着色剤およびリサプラスチックのような他
の従来の充填剤を添加してもよい。
挿入物 本発明では、他の従来の熱硬化また熱可塑性線状光導波
路に用いられないものを追加してもよい。
除霜ヒーター線、反射物、補剛材および完成ジャケット
材料中に埋め込むべき他の物のような挿入物を挿入して
よい。
埋込物、即ち挿入物を含ませる好ましい方法は、クロス
へラド押出ダイを使用して光導波路上に完成ジャケット
材料を配置すると同時に、完成ジャケット材料中にこれ
らを配置することである。
輝 本発明の線状導波路の最も普通の形状は、管状、すなわ
ち第14図に示すように円形断面を有するものであるが
、特殊な押出ダイによって形成される他の断面形状も本
発明に有用である。例えば、第11図はわずかに楕円形
の断面を示す。第15図は、正方形の断面を有する本発
明の完成ジャケット光導波路を示す。正方形の断面を有
する完成ジャケット42は、円形断面のコア43、クラ
ッド44および間隙45ならびに46を囲む。適当な押
出ダイを選択することによって、正方形、三角形のよう
な多数の完成ジャケットの形状、種々の溝付き形状およ
びその他の形状が得られる。第16図は、コア49、ク
ラッド50および間隙51ならびに52を囲む完成ジャ
ケット48を包含し、取り付は突起47を有する断面形
状を示す。突起47は導波路の全長にわたって付いてお
り、支持体または壁に導波路を取り付ける際の補助とし
て機能する。突起47は、押出工程中に完成ジャケット
と同時に形成される一体部品である。
可撓性および硬質導波路の選択 硬質または可撓性完成ジャケット材料の選択は、用途の
要求による。使用される特定の硬質または可撓性完成ジ
ャケット材料の選択もまた用途による。完成ジャケット
材料の性質は大きく変化し、このような変化は種々の断
面形状と共に広い多用性を可能にする。
カップリングおよび接着 従来のクラッド光導波路の添え継ぎは、多数の困難を有
する。現在知られている技術では、従来の導波路で得ら
れる最大長は約68フイートである。従って、68フイ
ートよりも長い方が好ましい用途では、光導波路を添え
継ぐ必要がある。理想的な添え継ぎは構造的に強く、か
つ外観が美しくなければならない。すなわち、添え継ぎ
部に位置するホットスポットを隠すかまたは排除する必
要がある。従来の添え継ぎ法はすべて比較的不十分な、
すなわち、構造的に弱くおよび/または外観が美しくな
いものであった。しかしながら、本発明の接着性完成ジ
ャケットを用いれば、強く外観の美しい添え継ぎが達成
できる。
例えば、第17図に示すように本発明の完成ジャケット
光導波路の形材52を、コネクター54によって完成ジ
ャケット導波路の形材53に接続してよい。コネクター
は、好ましくは接着性ポリマージャケットと同じ接着性
ポリマーで作成されているか、または異なるジャケット
材料が使用されていれば、各形材と接着可能な材料で作
成される。
従来の接着剤または溶剤法によってコネクターを接着す
る。第18図に示したように、前述したような適当な接
着剤でコア55を接着してもよく、次に完成ジャケット
光導波路の2つの形材56.57を前述したようにコネ
クター58で添え継ぐ。
第17図のコネクター54または第18図のコネクター
58は熱収縮性材料か、もしくは第17図または第18
図の接着性ポリマージャケット形材52.53または5
6.57の結合に適当な接着特性を有する材料であって
よい。
前記のカップリングおよび接着法に加えて、本発明の完
成ジャケットクラッド導波路は、端部キャップ、接合エ
ルボおよびコネクターを用いても有利に使用できる。適
当な内径を有する端部キャップを外部ジャケットにはめ
、適当な溶剤セメントまたは完成ジャケットに選択され
た接着性材料に適合する他の接着剤を用いて外部ジャケ
ットに接着してよい。本発明の完成ジャケット光導波路
の種々の形材を、同じ方法の多く、すなわち簡単な溶剤
溶接もしくは適当な接着剤を用いる外部ジャケットへの
エルボおよび/またはコネクターの接着を用いて、エル
ボまたはコネクターによって結合してよい。
フルオロポリマークラッドの接着能が比較的低いため、
従来の光導波路を添え継ぐことは非常に困難であり、か
つ端部キャップで端部をシールすることは非常に困難で
ある。しかしながら、本発明の接着性完成ジャケットを
使用すれば、このような添え継ぎおよび接着を比較的容
易に行える。
比較的容易なばかりでなく非常に強固に接着できるため
、連結され接着された形材は水密性であり、従って添え
継ぎ点におけるコアが劣化する危険、現在用いられてい
る光導波路に関連する他の問題の危険を排除できる。
異なる色および/または異なる断面形状ならびに/もし
くは断面積を有する形材を、適当なカップリングエルボ
およびコネクターを選択し、接着性材料を用いることに
よって添え継ぐことができる。
多重光導波路 熱硬化および熱可塑性光導波路はモノフィラメントであ
る。熱可塑性光ファイバーの直径が小さいため複数の導
波路を通常束にし、嵌合の緩い透明または半透明材料の
ジャケットに挿入して線状の発光性導波路が可視的にな
る。熱硬化光導波路の束、または熱硬化光導波路と熱可
塑性光導波路の組み合わせが適用できる用途がある。多
重熱硬化または熱可塑性光導波路のこのような用途のす
べてにおいて、本発明の完成ジャケットは、このような
多重光導波路を被覆する従来の方法を著しく改良する。
スリット 基材上に完成ジャケットを押出す前に基材コアおよびク
ラッドにスリットを付すことによって、新規な光特性が
得られることが見出だされた。適当な寸法および位置で
、従来の熱硬化光導波路のクラッドおよび光コア材料に
切り口を入れ、このようにして切り口を入れた基材導波
路に本発明の完成ジャケットを押出した場合、光導波路
を発光させたときスリットを付けた各点で明点が現れる
このような明点は、導波路の適当な位置に配置され適当
な完成ジャケット材料を選択して調製された場合、劇場
の通路、または標識もしくは装飾効果が必要である他の
暗い場所において、発光する注意または表示として非常
に効果的に機能し得る。
好ましいスリットは、鋭利でない剃刀刃を用いて、導波
路の発光源末端に対して45°の角度で切断され、例え
ばコア導波路の公称直径が1/2インチである場合、3
/32インチの深さで切断されたものである。もちろん
、深さは使用したコアの厚さによって変える。この用途
に好ましい完成ジャケットは、硬質製品が所望である場
合はポリカーボネートである。アクリルは脆(破砕点を
生じる。シリコーンは用いることができるが比較的高価
である。
スリットを有する本発明の完成導波路は、チューブライ
トに関連する問題を生じることなく、これに類似する製
品を与える。
長さの無制限化 前述したように従来の熱硬化光ファイバーは、長さ約6
8フイートの添え継いでいない形材としてのみ利用でき
る。導波路の直径は、チューブ状クラッド材料の利用性
によってのみ制限される。
前述した添え継ぎ法によって、熱硬化光導波路の長さは
実際には無制限である。
目視観察によれば、ジェネラル・エレクトリック・コー
ホレイシコンから市販されている1個のELCランプを
各端で18.50ボルトにセットし、これを用いて本発
明の光導波路の両端へ光を照射した場合、発光時に良好
な品質、十分な強度の均一な光が得られる本発明の完成
ジャケット光導波路の最大炎は、約160フイートであ
った。
現在使用できる技術による照明機能の見地から最大炎は
160フイートに制限されるが、さらに長い連続長が有
利である情況も現在ある。このような情況には、取り扱
い、輸送および保管の容易さが包含される。
焦二之 本発明の完成ジャケット光導波路に伴うオー5はネオン
ライトに伴うオー5に類似し、このオー5もネオンライ
トのオー5と同様、それ自体よりも大きく見える線状の
光を形成する効果を有する。
半透明完成ジャケット 半透明完成ジャケットを用いる場合、特に完成ジャケッ
トに従来の方法を用いてエツチングまたはサンダー仕上
げをした場合、完成導波路を発光させると艶消しの外観
が得られる。この艶消しの外観もまた非常に拡散された
ように見える光を発し、また、その上に平滑な完成ジャ
ケットを使用した場合よりも大きい外観を与える。サン
ダー仕上げまたはエツチングされた完成シャケ・/トの
使用は傷をよく隠し、従って特定の用途における利点を
増加させる。
形状の維持 従来の熱硬化光導波路は、曲げ形状を維持する能力に比
較的欠ける。適当な完成ジャケット材料および屈曲方法
を選択すると本発明の光導波路を所望の形状にすること
ができ、形成された形状を維持することが可能である。
例えば、硬質ポリマーをジャケット材料に使用した場合
、完成製品は熱を加えることによって所望の形状にでき
る。この場合、硬質という用語は約80以上のショアー
硬度を有する材料に当てはまる。ショアー硬度または押
込み硬さという用語は、物質の硬さ試験に関連する数値
をいう。物質の硬さは、固定荷重下で押込具によって形
成されるへこみの大きさまたは押針が予め決められた深
さに針入するのに必要な荷重のいずれかで測定される。
通常プラスチックに用いられる試験は、ショアー硬さ試
験機のようなデニロメーターによって実施され、デュロ
メーターは基部の穴を通して突き出るスプリング荷重の
押針、押針の先端が基部から突き出た距離を示す装置を
含んで成る。読み取りスケールは、0すなわち0.10
0フィート針人から100すなわち針入度0まである。
種々のショアー硬さ試験機を用いることができる。例え
ば、ショアーA型試験機は荷重822gの鋭い押針を持
ち、ショアーD型試験機は通常非常に硬いプラスチック
に用いられ、押針の先端は鋭くなく荷重は10ポンドで
ある。
可撓性導波路、すなわちショアー硬度が約80以下であ
る完成ジャケット導波路は、冷間または熱間成形できる
。しかしながら、冷開成形では材料はその形状を維持せ
ず、熱開成形では維持できる形状もあるが、硬質ジャケ
ットを有する導波路と同じようにその形状を維持できな
い。
ネオン、蛍光体および冷陰極のような線状ライトに対す
る本発明の別の利点は、他の物が一旦形状を決めてしま
えば永久に固定されるのに対して、繰り返し変形できる
ことである。
接着 完成ジャケットを接着性材料で作成できるため、本発明
の導波路をトラックまたは池の接着性表面に接着するこ
とができる。従って、このような用途に本発明を使用す
ることによって、例えばネオンライトに必要な特殊なワ
イヤー取り付はアタッチメントを排除でき、他の線状ラ
イトに必要な支持具を排除できる。また、このようなト
ラックまたは他の表面に接着した場合、特に表面から離
さなければならないネオンに比較して、表面に取り付け
または接着することができる。さらに適当な押出ダイを
選択すれば、第16図に示したような完成ジャケットの
形状および形態を選択でき、この結果、取り付はトラッ
クまたは取り付は器具の対応する表面に嵌合または一致
できる。例えば第15図に示すような正方形または平ら
な側面を有する断面の場合、導波路の「取り付は用」形
材を製造する従来の方法によって、接着ストリップまた
はテープを導波路の背面に配置してもよい。本発明に比
較して、ネオンのような従来の線状ライトにこのような
付属物を付けられないことは、従来の線上ライトを非常
に望ましくないものにしている。
ライト出力 直径5/8インチである緑色のネオンライトを光度計の
ガラス製覆いの表面にあてたところ、その読みは58フ
イートキヤンドルであった。直径1/2インチである本
発明の熱硬化光導波路を、光度計を用いてその表面で光
度を測定した。本発明の導波路は、アクリル完成ジャケ
ットおよび直径1/2インチのコアを有し、外径は5/
8インチであった。電圧を18.50ボルトにセットし
たELCランプを用いて測定した光度計の読みは、4、
725フイートキヤンドルであった。光度計による測定
では、ネオンライトは本発明の光導波路よりも約12,
3倍明るかった。しかしながら目視観察では、この差は
光度計が示すほど太き(現れず、ネオンが約30%明る
いにすぎないようであった。
本発明の熱硬化光導波路に白色の背景を配置した場合、
光度計の読みは9.37フイートキヤンドルに増加した
。従って、本発明の完成ジャケット熱硬化光導波路に白
色の背景を配置しただけで、明るさをほぼ2倍にするこ
とができた。
完成ジャケット導波路の実施例 以下に示すように、本発明の完成ジャケット熱硬化光導
波路の多(の試料を前述した手順に従って調製し、種々
の試験に付した。
スリット試験 実施例10 従来の非熱収縮型フルオロポリマー、テフロン(登録商
標)FEPクラッド光導波路(ルメナイト・インターナ
ショナル・コーポレイション製、活性コアの公称径:1
/2インチ、モデルNo、5L500として市販)を光
導波路の基材として使用した。重合後、製造ジャケット
を除去しFEPクラッドとコアに切り口を付けた。この
切り口は、フルオロポリマークラッドの外表面からコア
方向のクラッド深さで測定して深さ3/32インチであ
った。スリットは、光源に対して45°の角度で付けた
。換言すれば、切り口の最深点はコア材料中に位置し、
光導波路の光源末端に最も近い切り口部骨である。これ
らのスリットは、相互に3/4インチの距離で離れ、全
長約20フイートにわたって連続的に作られている。光
源末端と最初のスリットとの間に約10フイートを残し
、この部分は切り口を入れなかった。従って、光導波路
基材の全長は30フイートであり、その20フイートに
スリットを付けた。
次に、スリットを付けていない10フイートの導波路部
分に隣接する端部に光源を配置して、この長さ30フイ
ートの光導波路を試験した。使用した光源は、ジェネラ
ル・エレクトリックから市販されているELCランプで
あり、18.=50ボルトにセットした。発光した導波
路の目視観察によれば各スリットの位置で明点が現れた
。他の光導波路でスリ・ノドの深さおよび角度を変え試
験を実施した。しかしながら、45°の角度で深さ3/
32インチのスリットによって最も良好な結果が得られ
た。
実施例10のスリットを付けた導波路および他のスリッ
トを付けた導波路試料の観察において、導波路を床の上
の放置したところスリットは常に閉鎖する傾向にあった
実施例11 コアおよびクラッドにスリットを付けないこと以外は、
実施例10に示した手順に従って長さ30フイートの光
導波路の形材を調製した。
実施例1Oおよび11のライト出力を測定し比較した。
実施例10のスリットを付けた光導波路から1フィート
離して光度計を配置し、スリットが始まる、すなわち光
源に最も近い点から光源から最も遠(離れた端部へ導波
路に沿って測定を行った。光度計の読み(フィートキャ
ンドル)は非常に一貫しており、5.0〜8.0フイー
トキヤンドルの範囲であった。光度計が、長さ20フイ
ートにわたってスリットの反対側から、さらに隣接する
スリット間の導波路の領域へ向けて移動し、次の隣接す
るスリットをト苗切るに従って、数値は5.0〜6.0
フイートキヤンドルの間で変動した。
光度計が20フイートの形材を移動するに従って、スリ
ットに対する相対位置が変化することに加えて、スリッ
トは手で作成されたものであり、従って深さおよび角度
が絶対的に均一なものでないため、この数値はわずかに
変化する。
前述したように光度計の読みは同じ条件下で測定された
ものであり、実施例11の導波路も18゜50ボルトに
セットされたELCランプによって照らされた。光度計
を実施例11の導波路から1フィート離し、30フイー
トの導波路のうち光源から遠い20フイートにわたって
測定を実施した。
光度計の読みは、0.32〜0.40フイートカンデラ
の間で変化した。
実施例IOの導波路から得られたより高いフィートカン
デラ値を基にすると、スリットを付けた導波路は実施例
11の値、すなわち20フイートにわたってスリットを
付けられていない導波路の約15倍の側面における光出
力を有した。
実施例12 実施例12では、実施例10のスリ1.トを付けた導波
路の調製に使用した比較的鋭利な剃刀刃に比較して鋭利
でない剃刀刃を使用し、光導波路にスリットを付けた試
料を調製した。実施例12の導波路を床上に放置したと
ころ、実施例10の導波路のスリット閉鎖時間に比較し
て、スリットが閉鎖するのに時間か非常に長くかかった
。10〜60分の間で種々の閉鎖時間が得られた。
実施例13 クラッド、コアおよび実施例12と同様に鋭利でない剃
刀刃で付けたスリットを有する導波路基材に、完成ジャ
ケット材料としてポリカーボネートポリマーを押出した
。実施例13の完成ジャケット光導波路を約7日間床上
に放置したところ、実施例10および12の導波路試料
に見られたようなスリットの閉鎖現象は見られなかった
。実施例13の完成光導波路ジャケットは、実施例11
の光導波路よりも明らかに明るかった。
実施例14 本発明の円形断面を有する光導波路を前述したようにス
リットを付けて調製した場合、導波路はねじれる傾向に
あり、従って見る者にとってスリットが同じ側に位置し
ないスリットを有するスリット付きの導波路を提供する
ことになる。第11図に示すようなわずかに楕円形の断
面を有するように本発明の実施例14の完成ジャケット
光導波路を調製する。この楕円断面を有する実施例14
の導波路は、円形断面を有する導波路が示すねじれ現象
を示さないと予想される。この実施例14の導波路にお
いて、スリットは楕円の狭い扇型部分の1つに配置され
るべきであり、導波路は直線を維持するものと思われる
。この結果、見る者が実施例14の導波路のスリット付
きの狭い縁に向かって直接に見ることによって、スリッ
トは直線状に保持される。
実施例10〜14の結果から、コアの公称直径が1/2
インチである光導波路を使用した場合、好ましいスリッ
ト付きの製品は、比較的鋭利でない剃刀刃を用いて深さ
3/32インチ、導波路の光源末端に対する角度45°
で付けられた切り口を有し、わずかに楕円形の断面形状
を有する完成ジャケット熱硬化光導波路を製造するクロ
スへラドダイを用いてオブチックス上に押出されたポリ
カーボネート完成ジャケットを有する熱硬化光導波路で
ある。このスリット付きの製品は、スリットおよびその
形状を常に維持したまま最大のライト出力を均一なパタ
ーンで与える。切り口の深さは光導波路の直径と共に変
化し、直径が大きくなるにしたがって切り口は深くなる
熱による曲げ 種々の完成ジャケット光導波路を前述したように本発明
に従って調製し、導波路の熱による曲げ特性を試験した
実施例15 アクリル完成ジャケットを有する本発明の導波路試料を
調製してアセチレントーチで加熱し、次に加熱した導波
路を種々の形状に成形した。
実施例16 実施例15と同じ導波路試料を調製し、導波路を種々の
形状に成形する前にペイント・ストリッパー・ガン(p
aint 5Lripper gun)で加熱した。
実施例15に示したアセチレントーチを用いる方法は、
実施例16に示す方法よりも作業が非常に困難であった
。アセチレントーチはアクリルジャケットを非常に迅速
に加熱する傾向にあるが、アクリル完成ジャケット表面
にふくれを生じさせる。
また実施例15の試料を熱いまま曲げた場合、キンクを
生じる傾向があった。
実施例16のペイント・ストリッパー・ガンを用いる方
法では非常に良好な完成製品が得られ、この方法が好ま
しい。アクリルジャケットから約1インチ離してペイン
ト・ストリッパー・ガン(1300ワツト定格)を配置
し、アクリルジャケットが軟化するまでジャケット表面
上で前後に移動させた。このようにして軟化した導波路
を、表面に収縮またはふくれを生じさせることなく種々
の形状に成形できた。アクリルジャケット表面から1イ
ンチ離れた位置にペイント・ストリッパー・ガンを約2
3秒間置くとふくれが生じた。また、アクリル完成ジャ
ケットを有する本発明の導波路を、通常のオーブン中で
約7〜10分間で約200°Fに加熱でき、次いで文字
型、曲線などのような種々の形状に曲げることができ、
冷却後、導波路はその曲げ形状を維持することが見出だ
された。このオーブンを用いて加熱する方法も好ましい
実施例17 従来のクラッドを有しコアの直径が1/4インチである
光導波路基材を用いて実施例15および16の光導波路
を調製し、アクリルポリマーを押出して外径0.400
インチのアクリル完成ジャケットを形成した。ペイント
・ストリッパー・ガンを用いて実施例16に示した手順
に従って完成ジャケット光導波路を熱で曲げたところ、
屈曲部にキンクを生じさせることな(屈曲半径約1/4
インチで180°曲げることができた。このようにして
曲げた導波路を発光させたところ、屈曲部における導波
路外への発光は、直線部分の発光よりもごくわずかに明
るかった。この結果は、他の熱硬化光導波路の屈曲部に
おける光伝送に比較して非常に有利である。従来の光導
波路はこの程度にまでまったく曲げることができなかっ
たか、または曲げられたとしても屈曲形状領域で非常に
明るい部分を生じる。
実施例18 実施例16に示したペイント・ストリッパー・ガンを用
いる方法を使用して、アクリル完成ジャケット光導波路
を13箇所の曲げを有する3次元形状に成形した。全体
の外観は、比較的一様な光伝送を有しオークを持つネオ
ンライトの外観に非常に類似した外観を有する発光形態
であった。
実施例19〜22 完成ジャケットをポリカーボネートとする以外は、実施
例15〜18に示した手順にそれぞれ従って実施例19
〜22を実施した。実施例19〜22の導波路は、導波
路が曲げられるようになるまで加熱するのに時間が長く
かかったという点でのみ異なった。
耐紫外線試験 紫外線による崩壊に対する抵抗性について、本発明の熱
硬化光導波路を試験した。
実施例23 アクリル完成ジャケットを有する熱硬化導波路の長さ6
フイートの形材を前記方法に従って調製した。長さ6フ
イートの完成光導波路のうち3フイートのアクリルジャ
ケットを除去した。次ぎに、この6フイートの形材をl
O日間直射日光下に放置した。108間日光にさらした
後、試料の光伝送性を試験し目視で検査した。アクリル
ジャケットのない3フイートの実施例23の形材は外観
が赤みがかった黄色であり、アクリルジャケットがコア
およびクラッドを覆う部分と比較すると光伝送能力が非
常に低かった。アクリルジャケットを残した3フイート
の形材は、日光下で放置された同じジャケット被覆導波
路に比較して光伝送性に変化は見られなかった。また、
アクリルシャケ・ソトはわずかに退色を示したが、この
形材におけるコア材料の色は明瞭であった。
凍結試験、実施例24 本発明のアクリル完成ジャ゛ケットを有する熱硬化導波
路の形材を一10℃で2週間、食品冷凍貯蔵器中で放置
した。実施例23の試料をフリーザーから取り出してす
ぐ導波路の外表面に霜が生じた。導波路を18.50ボ
ルトにセットしたELCランプを用いて発光させたとこ
ろ、フリーザー中に放置しなかった試料と実質的に同じ
光伝送特性を示した。霜が消失した後、実施例24の導
波路を目視観察したところ外観の変化は見られなかった
第1表と第2表の比較 従来の非熱収縮FEPテフロン(商標)フルオロポリマ
ークラッドを有するアクリル完成ジャケット熱硬化光導
波路の長さ8フイートの形材を本発明に従って調製し、
30ミルのネオン、冷陰極、反射蛍光ロッドおよび従来
の熱硬化ならびに熱可塑性導波路を含む従来の線状照明
物の長さ8フイートの形材と比較した。明るさ、オーク
、形状の維持、断面形状の選択、脆性、危険電位、接着
性、添え継ぎの耐水性、色の変化およびリシェイピング
(reshaping)のような特性を基準として、従
来の線状ライトと本発明の完成ジャケット導波路を比較
し第1表に示した。
従来の線状光導波路および前記の熱収縮型クラッド導波
路を、非熱収縮クラッドを含む本発明の完成ジャケッl
t&導波路と比較し第2表に示した。
ネオン、冷陰極および反射蛍光ロッドは、すべて線状ラ
イトである。熱可塑性導波路および熱硬化導波路は線状
光導波路である。比較した各照明物は、長さが8フイー
トでありほぼチューブ状の形状であった。18.50ボ
ルトにセットしたジェネラル・エレクトリックから市販
されているELCランプを光源として各導波路に使用し
た。本発明のアクリル完成ジャケット熱硬化光導波路の
長さ8フイートの形材を標準として用いた。第1表およ
び第2表の第1欄「標準」という語句はこのことを示す
。明るさの比較に関しては、他の照明物の明るさを本発
明の長さ8フイートの形材の明るさと比較した。反射蛍
光ロッドおよび熱可塑性導波路は暗(、ネオンおよび冷
陰極ライトは明るかった。脆性の比較に関しては、第1
表ではアクリル完成ジャケットを30ミルのネオンのガ
ラス容器および冷陰極ライトと比較し、第2表では熱硬
化および熱可塑性導波路の可撓性フルオロポリマークラ
ッドと比較した。第1表において、本発明のアクリル完
成ジャケット導波路は、ガラス容器を用いた線状ライト
よりも脆性が少なかった。第2表の可撓性フルオロポリ
マークラッドを有する熱硬化および熱可塑性導波路は、
本発明のアクリル完成ジャケット導波路よりも脆性が少
なかった。
しかしながら、本発明のポリカーボネートおよびポリ塩
化ビニル完成ジャケット導波路は、第1表のガラス線状
ライトならびに第2表の熱硬化および熱可塑性フルオロ
ポリマークラッド導波路よりも脆性が少なかった。
前記の比較表から、従来の線状照明物、または前記のジ
ャケットを有しない熱収縮型クラッドコア導波路でさえ
、本発明の完成ジャケット線状照明物の有利な特性をす
べて示すものはなかった。
本発明の線状照明物は、他の線状照明物に比較して、明
るく、オーラを有し、形成後もその形状を維持し、実質
的にいかなる断面形状も選択でき、一般に脆性でなく、
実質的に電気的な危険を有さず、接着性であり、その場
で添え継ぐことができる。他の線状照明物は導波路であ
ろうとライトであろうと、前記のような本発明の導波路
の特性のすべてを可能とするものはない。
および26 従来の非熱収縮クラッド熱硬化光導波路を用いた本発明
の完成シャケyト導波路と、前述したような熱収縮クラ
ッドを用いた熱硬化光導波路とを比較した。等しい長さ
8フイートである非熱収縮FEPテフロン(登録商標)
フルオロポリマークラッドを基材として有する熱硬化光
導波路(実施例25)と、熱収縮FEPテフロンフルオ
ロポリマークラッドを基材として有する熱硬化光導波路
(実施例26)とを比較したところ、本発明の完成ジャ
ケットを有する熱収縮クラッド熱硬化光導波路は、本発
明の非熱収縮FEPテフロンフルオロポリマークラッド
熱硬化光導波路よりも約15%明るく、熱収縮クラッド
を基材とする光導波路の全長にわたって実質的により均
一で直線的に分布した光を発した。その他の点で、実施
例25および26の導波路は同等であった。実施例25
および26において、本発明の完成ジャケットは透明の
ポリカーボネートポリマーであった。
前記の実施例、゛比較および方法は、本発明の好ましい
態様を説明するために示されたものである。
当業者が、別の態様を容易に作り得、本発明の完成ジャ
ケット被覆導波路および熱収縮型クラッド導波路を製造
する別の方法を容易に工夫できることが想像できる。本
発明の範囲は本明細書に記載された実施例に制限される
ことを意味するのではなく、むしろ特許請求の範囲にの
み制限される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、重合前の従来のクラッド光導波路アッセンブ
リの一部分の断面図である。 第2図は、重合し、ジャケットを除去した後の従来のク
ラッド光導波路アッセンブリの一部分の断面図である。 第3図は、第2図の3−3線におけるクラツド光導波路
の断面図である。 第4図は、重合前の本発明のクラッド光導波路アッセン
ブリの一部分の断面図である。 第5図は、重合後であるが熱の適用前の本発明のクラッ
ド光導波路アッセンブリの一部分の断面図である。 第6図は、重合後、製造ジャケットの除去後および熱収
縮性フルオロポリマークラッドを収縮させるために熱を
適用した後における本発明のクラッド光導波路の一部分
の断面図である。 第7図は、第6図の7−7線におけるクラッド光導波路
の断面図÷ある。 第8図は、アメリカ合衆国特許出願筒883゜350号
に記載されているクラッド光導波路、および本発明のク
ラッド光導波路の断面における繊維形状を示す写真であ
る。 第9図は、アメリカ合衆国特許出願筒883゜350号
に記載されたクラッド光導波路、および本発明のクラッ
ド光導波路の繊維形状を示す写真である。 第1O図は、本発明の完成ジャケット被覆光導波路の部
分的長さ方向断面図である。 第11図は、第1O図の2−2線における導波路の横断
方向断面図である。 第12図は、本発明の導波路において使用するスプライ
スされたベースの部分的断面図である。 第13図は、本発明の完成したジャケット被覆されたス
プライスされたベースの部分的断面図である。 第14図は、円状断面を有し、充填剤粒子を含有する本
発明の導波路の断面図である。 第15図は、別の断面を例示する不発、明の導波路の断
面図である。 − 第16図は、他の断面を例示する本発明の導波路の断面
図である。 第17図は、本発明の導波路スプライスの部分的断面図
である。 第18図は、本発明の別の導波路スプライスの部分的断
面図である。 1.9,23.38,42.48・・・ジャケット、2
・・・フルオロポリマーチューブ、3・・・モノマー混
合物、6,10.13,24,31,32,40゜44
.50・・・クラッド、7,11,21,29゜30.
41,43.49・・コア、8.+2.14゜22,2
5,33,34,45.46,51.52・・・隙間、
28・・・スリーブ、47・・・取り付は突起、54.
58・・・コネクター。 特許出願人 ルメナイト・インターナショナル・コーポ
レイション 代理人 弁理士青白 葆 はか1名 図面の浄?(内容に変更なし) /;浣l 従来技術              /:タi!、−
/2挺l− G 8 /;fノt メ7にノZ /;ダI

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱可塑性および熱硬化ポリマーから本質的に成る群
    から選択されたモノフィラメント光伝送コア; コアを包囲するフルオロポリマークラッド;クラッドを
    包囲し、フルオロポリマークラッドコア上に押し出され
    たポリマーから成るジャケット から成る線状先導波路。 2、フルオロポリマークラッドが熱収縮性フルオロポリ
    マー材料である請求項1記載の導波路。 3、ポリマーが結合性であり、アクリル、ポリカーボネ
    ート、ポリ塩化ビニルおよびシリコーンから本質的に成
    る群から選択された請求項1記載の導波路。 4、約0.050インチまでの均一な空隙が、フルオロ
    ポリマークラッドとジャケットとの間に存在する請求項
    1記載の導波路。 5、ジャケットは実質的に透明である請求項1記載の導
    波路。 6、ジャケットは実質的に半透明である請求項1記載の
    導波路。 7、ジャケット内に充填剤をさらに含有する請求項1記
    載の導波路。 8、充填剤がUV安定剤である請求項7記載の導波路。 9、ジャケット内に埋設されたインサート材料をさらに
    含有する請求項1記載の導波路。 10、ジャケットが結合性材料から成る請求項1記載の
    導波路。 11、所定深さで、直角に対して傾いた角度で、および
    導波路の長さ方向に沿って相互に所定距離で位置するク
    ラッドとコア中のスリットをさらに包含する請求項1記
    載の導波路。 12、該ジャケットと一体に包含される導波路を配置す
    る手段をさらに包含する請求項1記載の導波路。 13、コアとジャケットが類似の断面を有する請求項1
    記載の導波路。 14、コアとクラッドが、ジャケットの断面に比較して
    非類似の断面を有する請求項1記載の導波路。 15、ベース導波路としてフルオロポリマークラッドに
    より包囲された光伝送モノフィラメントコアを選択し; 完成ジャケット材料としてのポリマーを選択し;および ベース導波路の長さにわたってポリマーを押し出し、完
    成ジャケット光導波路を形成する ことから成る線状先導波路を製造する方法。 16、フルオロポリマークラッドによりそれぞれ包囲さ
    れた複数の光伝送モノフィラメントコアを選択し; 複数のコアを相互にスプライスし、単一のスプライスさ
    れたベース導波路を形成し; 完成ジャケット材料としてのポリマーを選択し;および 単一のスプライスされたベース導波路上にポリマーを押
    し出す ことから成る線状光導波路を製造する方法。 17、モノフィラメントコアが熱硬化光学的ポリマーで
    ある請求項15または16記載の方法。 18、ポリマーが、アクリル、ポリカーボネート、ポリ
    塩化ビニルおよびシリコーンから本質的に成る群から選
    択された請求項15または16記載の方法。 19、フルオロポリマークラッドが熱収縮性材料である
    請求項15または16記載の方法。 20、熱収縮性材料が、押出時に収縮する請求項19記
    載の方法。 21、熱収縮性材料が、押出前に収縮する請求項19記
    載の方法。 22、クラッド上に押し出された結合性ポリマー完成ジ
    ャケットによって包囲されたフルオロポリマークラッド
    によって包囲された光伝送熱硬化ポリマーコアから成る
    線状光導波路;および線状光導波路の1つの末端に光学
    的に接続された少なくとも1つの光源 から成る線状光形材システム。 23、熱可塑性材料、熱硬化材料および液体から本質的
    に成る群から選択された複数のモノフィラメントフルオ
    ロポリマークラッド光伝送コア;および コアを包囲し、複数のモノフィラメントフルオロポリマ
    ークラッド光伝送コアの上に押し出されたポリマーから
    成るジャケット から成る線状光導波路。 24、熱可塑性材料、熱硬化材料および液体から本質的
    に成る群から選択された複数のモノフィラメント光伝送
    コア; コアを包囲し、複数のクラッドコアを形成する熱収縮性
    材料;および 複数のクラッドコア上に押し出されたポリマーから成る
    ジャケット から成る線状光導波路。 25、ジャケットが透明である請求項24記載の導波路
    。 26、ジャケットが半透明である請求項24記載の導波
    路。 27、可撓性円柱状コアの最終外径よりも小さい膨張前
    の第1内径を有するチューブ状熱収縮性フルオロポリマ
    ークラッドを選択し、なお、該クラッドはコアの最終外
    径よりも大きい第2内径を有するように膨張されており
    ; 熱収縮性クラッドの収縮を生じさせるのに必要な温度よ
    りも低い温度で、低押出温度のポリマーから本質的に成
    る製造ジャケットを膨張クラッド上に押し出し; クラッドの内側に重合性モノマー混合物を配置し; 混合物を重合し可撓性円柱状コアを形成し;ジャケット
    を除去し;および クラッドに熱を適用しコアの外周のクラッドを収縮させ
    る ことから成る可撓性クラッドモノフィラメント線状光導
    波路の製法。 28、低押出温度ポリマーがポリ酢酸ビニルである請求
    項27記載の方法。 29、低押出温度ポリマーがコポリマーである請求項2
    7記載の方法。 30、コポリマーがエチレン/酢酸ビニルコポリマーで
    ある請求項29記載の方法。 31、可撓性円柱状コアの最終外径よりも小さい膨張前
    の第1内径を有するチューブ状熱収縮性フルオロポリマ
    ークラッドを選択し、なお、該クラッドはコアの最終外
    径よりも大きい第2内径を有するように膨張されており
    ; クラッドの内側をクラッドの外側よりも高い圧力に加圧
    し圧力差を生じさせ; 圧力差を保持し; 熱収縮性クラッドの収縮を生じさせるのに必要な温度よ
    りも高い温度で、低押出温度のポリマーから本質的に成
    る製造ジャケットを膨張クラッド上に押し出し; クラッドの内側に重合性モノマー混合物を配置し; 混合物を重合し可撓性コアを形成し; ジャケットを除去し;および クラッドに熱を適用しコアの外周のクラッドを収縮させ
    る ことから成る可撓性クラッドモノフィラメント線状光導
    波路の製法。 32、クラッドの内圧をクラッドの外圧よりも約40〜
    100ポンド/平方インチ高い圧力に保持する請求項3
    1記載の方法。 33、低押出温度ポリマーがポリ酢酸ビニルである請求
    項31または32記載の方法。 34、低押出温度ポリマーがポリエチレンである請求項
    31または32記載の方法。 35、低押出温度ポリマーがコポリマーである請求項3
    1または32記載の方法。 36、コポリマーがエチレン/酢酸ビニルコポリマーで
    ある請求項35記載の方法。 37、可撓性円柱状コアの最終外径よりも小さい膨張前
    の第1内径を有するチューブ状熱収縮性フルオロポリマ
    ークラッドを選択し、なお、該クラッドはコアの最終外
    径よりも大きい第2内径を有するように膨張されており
    ; コアの最終外径に等しいかまたはこれよりも小さい第3
    内径に熱収縮性クラッドを収縮させる温度よりも低い温
    度で押し出す低押出温度ポリマー材料から本質的に成る
    製造ジャケットを、膨張されたクラッド上に押し出し; クラッドの内側に重合性モノマー混合物を配置し; 混合物を重合し可撓性コアを形成し; ジャケットを除去し;および クラッドに熱を適用しクラッドを第3内径に収縮させ、
    コアの外周とクラッドの内周との間の間隙をかなり均一
    に最小限にする ことから成る可撓性クラッドモノフィラメント線状光導
    波路の製法。 38、低押出温度ポリマーがポリ酢酸ビニルである請求
    項37記載の方法。 39、熱収縮性クラッドの第1内径が、コアの最終外径
    の約90%またはそれ以下である請求項37記載の方法
    。 40、低押出温度ポリマーがコポリマーである請求項3
    7記載の方法。 41、コポリマーがエチレン/酢酸ビニルコポリマーで
    ある請求項40記載の方法。 42、可撓性円柱状コアの最終外径よりも小さい膨張前
    の第1内径を有するチューブ状熱収縮性フルオロポリマ
    ークラッドを選択し、なお、該クラッドはコアの最終外
    径よりも大きい第2内径を有するように膨張されており
    ; コアの最終外径に等しいかまたはそれよりも小さい第3
    直径への押出工程時の収縮を防止するのに充分な圧力で
    、膨張状態において、クラッドの内側を加圧し、圧力を
    保持し; クラッドの内側の圧力を保持しながら、熱収縮性クラッ
    ドの収縮を生じさせるのに充分に高い温度で押し出す低
    押出温度ポリマー材料から本質的に成る製造ジャケット
    をクラッド上に押し出し、クラッド内側の圧力は収縮を
    防止しており;クラッドの内側に重合性モノマー混合物
    を配置し; 混合物を重合し可撓性コアを形成し; ジャケットを除去し;および クラッドに熱を適用し、第3直径程度にクラッドを収縮
    させ、コアの外周とクラッドの内周の間に存在する間隙
    をかなり均一に最小限にすることから成る可撓性クラッ
    ドモノフィラメント線状先導波路の製法。 43、クラッド内圧を約40〜100ポンド/平方イン
    チに保持する請求項42記載の方法。 44、低押出温度ポリマーがポリ酢酸ビニルである請求
    項42または43記載の方法。 45、低押出温度ポリマーがポリエチレンである請求項
    42または43記載の方法。 46、クラッドの第1内径がコアの最終外径の約90%
    またはそれ以下である請求項42または43記載の方法
    。 47、低押出温度ポリマーがコポリマーである請求項4
    2または43記載の方法。 48、コポリマーがエチレン/酢酸ビニルコポリマーで
    ある請求項47記載の方法。 49、かなり高い屈折率を有する円柱状可撓性ポリマー
    コア; コアを包囲するチューブ状可撓性クラッド;および コアの外周とクラッドの内周の間で空気を含有するなか
    り狭い均一な間隙を形成する手段 から成る可撓性のクラッドモノフィラメント光導波路。 50、クラッドが熱収縮性フルオロカーボンである請求
    項49記載の導波路。 51、クラッドがFEPテフロン(商標)である請求項
    49記載の導波路。 52、クラッドがテフロンPFA(商標)である請求項
    49記載の導波路。 53、クラッドがテフロンTFE(商標)である請求項
    49記載の導波路。 54、相対的に高い屈折率を有する円柱状光伝送コア; 相対的に低い屈折率を有し、収縮状態においてコアを包
    囲し、コアの外周とクラッドの内周との間にかなり狭い
    均一な間隙を与えるチューブ状熱収縮性クラッド から成る光導波路。 55、かなり耐久性のポリマーチューブ状ジャケットを
    選択し; ジャケットの長さ方向に沿って、スリットを切り; 収縮前の熱収縮性FEPテフロン(商標)、テフロンP
    FA(商標)およびテフロンTFE(商標)のチューブ
    から成る群からチューブ状クラッドを選択し; ジャケットの内側にチューブ状クラッドを挿入し; チューブ状クラッドの内側に重合性混合物を配置し; 混合物を重合して可撓性チューブ状コアを形成し; ジャケットを除去し;および クラッドに熱を適用してクラッドを半径方向に収縮させ
    、コアの外周とクラッドの内周の間にかなり狭い均一な
    間隙を形成する ことから成る可撓性クラッドモノフィラメント光導波路
    の製法。
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