JPH04149042A - 漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材 - 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］ 本発明は光ファイバ中に発生する光の伝播損失量の変化
や後方散乱光の強度の変化を利用して光ファイバに沿っ
た漏洩油を検知する装置に使用する光ファイバセンサ用
被覆材に間するものである。

［従来の技術］ 光ファイバ中に発生する光の伝播損失量の変化や後方散
乱光強度の変化を、光パワーメーターやＯＴＤＲ（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｌａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｏｉｅｔｅｒ）の手法にて計測する漏洩油検知装置は、
その本質なる安全防爆性により、石油タンクやパイプラ
インなどの漏洩監視及び海（水）中・海（水）上の汚染
監視に有用であり、安全且つ確実に行なうことができる
利点を有する。

従来、漏洩油検知光ファイバには、漏洩油の屈折率で光
線の臨界角が変化することおよび油付着に起因するファ
イバ光の伝播損失量の増加を利用したバンドル光ファイ
バやクラッド剥離型多モード光ファイバなどがあり、油
の漏洩を遠隔より検知する目的で利用されてきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の漏洩油検知光ファイバは、環境東件の悪
い所に設置される可能性が大きい漏洩油検知装置には適
応が困離であったり、被覆材を被覆した場合には当該被
覆材が漏洩油との親和性に欠け、漏洩油の検知感度が低
かったり検知に長時間を要するなどの問題点を有してい
た。

従って、本発明の目的は、光ファイバ中に発生する光の
伝播損失量や後方散乱光強度の変化を利用して光ファイ
バに沿った漏洩油を検知する装置において、長距離に渡
った漏洩および漏洩位置の計測を高感度で安定して行な
うことができるよう、漏洩油と接触した際速やかに応答
することが可能な漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材
を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明者らは、
特定の単量体を重合して得た重合体が、広範な油に対し
て良好な溶解性もしくは膨潤性を有し、当該重合体が当
該漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材として極めて効
果的であることを見いだし、本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明は、光ファイバ中に発生する光の伝播
損失量や後方散乱光強度の変化を利用して光ファイバに
沿った漏洩油を検知する装置に使用する光ファイバセン
サ用被覆材であって、当該被覆材が被覆しようとする光
ファイバを構成するコア材またはクラッド材の屈折率以
下の屈折率を有し、且つ溶解度パラメーター（ＳＰ値）
が９以下の単量体および／またはポリアルキルシロキサ
ン基もしくはフルオロ炭化水素基を有する単量体からな
る分子中に１個の重合性不飽和基を有する単量体を主成
分とした単量体（Ａ）を重合して得られる当該漏洩油に
溶解または当該漏洩油を吸収する重合体（Ｉ）からなる
ことを特徴とする漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材
に関する（請求項１）。

本発明において溶解度パラメーター（ＳＰ値）は、化合
物の極性を表す尺度として一般に用いられており、本発
明では５ｎａｌｌの計算式にＨｏｙの凝集エネルギ一定
数を代入して導いた値を適用するものとし、単位は（ｃ
ａｔ／ｃＰ）　Ｉ／２で表される。

本発明で用いられる単量＃（Ａ）の主成分を構成する単
量体は、溶解度パラメーター（ＳＰ値）が９以下の単量
体および／またはポリアルキルシロキサン基もしくはフ
ルオロ炭化水素基を有する単量体（これらにはＨｏｙの
凝集エネルギ一定数は与えられていないが実質的に溶解
度パラメーターが９以下の単量体）からなる分子中に１
個の重合性不飽和基を有する単量体を主成分としてなる
ものである。これらを重合して得られる当該漏洩油に溶
解または当該漏洩油を吸収する重合体の中から、当該被
覆材を被覆しようとする光ファイバを構成するコア材ま
たはクラッド材の屈折率に応じて適宜選択し用いること
ができる。溶解度パラメーター（ＳＰ値）が９を越える
単量体を単量体（Ａ）の主成分に用いると、漏洩油に対
する溶解性や膨潤性の著しく劣った重合体しか得られな
いため好ましくない。

溶解度パラメーター（ＳＰ値）が９以下で分子中に１個
の重合性不飽和基を有する単量体および／まなはポリア
ルキルシロキサン基もしくはフルオロ炭化水素基を有す
る単量体の例としては、たとえば、メチル（メタ）アク
リレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ
）アクリレート、１−ブチル（メタ）アクリレート、２
−エチルヘキシル（メタ）アクリレ−）−１ｎ−オクチ
ル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレー
ト、ステアリル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ
）アクリレート、オクチルフェニル（メタ）アクリレー
ト、ノニルフェニル（メタ）アクリレート、ジノニルフ
ェニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）
アクリレート、メンチル（メタ）アクリレート、インボ
ルニル（メタ）アクリレート、ジブチルマレエート、ジ
ドデシルマレエート、ドデシルクロトネート、ジドデシ
ルイタコネートなどの不飽和カルボン酸エステル；　（
ジ）ブチル（メタ）アクリルアミド、（ジ〉ドデシル（
メタ）アクリルアミド、（ジ）ステアリル（メタ）アク
リルアミド、（ジ）ブチルフェニル（メタ）アクリルア
ミド、（ジ）オクチルフェニル（メタ）アクリルアミド
などの炭化水素基を有する（メタ）アクリルアミド；１
−ヘキセン、１−オクテン、インオクテン、１−ノネン
、１−デセン、１−ドデセンなどのα−オレフィン；ビ
ニルシクロヘキサンなどの脂環式ビニル化合物ニドデシ
ルアリルエーテルなどの脂肪族炭化水素基を有するアリ
ルエーテル；カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、バ
ルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどの脂肪族炭
化水素基を有するビニルエステル；ブチルビニルエーテ
ル、ドデシルビニルエーテルなどの脂肪族炭化水素基を
有するビニルエーテル；スチレン、ｔ−ブチルスチレン
、オクチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物；ポリジ
メチル（（メタ）アクリロキシ１０ビル）シロキサン等
のシリコン系化合物：テトラフルオロエチル（メタ）ア
クリレート、オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレ
ート、ヘプタデカフルオロデシル（メタ）アクリレート
などのフッソ系化合物をあげることができ、これらの単
量体を１種または２種以上用いることができる。

これらの中でも、炭素数３〜３０の脂肪族炭化水素基、
炭素数６〜３０の脂環式炭化水素基、縮合度３〜１００
のポリアルキルシロキサン基および炭素数３〜３０のフ
ルオロ炭化水素基からなる群より選ばれる少なくとも１
種の基を有するアルコールのモノ（メタ）アクリル酸エ
ステル（ａ）が特に好ましい（請求項２）。

このような溶解度パラメーター（ＳＰ値）が９以下の単
量体および／またはポリアルキルシロキサン基またはフ
ルオロ炭化水素基を有する単量体の単量体（Ａ）中にお
ける使用量は、単量体（Ａ）の全体量に対して５０重量
％以上、より好ましくは７０重量％以上となる割合であ
る（請求項３）。該溶解度パラメーター（ＳＰ値）が９
以下の単量体および／、ｔたはポリアルキルシロキサン
基もしくはフルオロ炭化水素基を有する単量体の単量体
（Ａ）中の使用量が５０重量％未満では漏洩油に対する
溶解性や膨潤性の著し７く劣つた重合体しか得られない
ため好ましくない。

したがって、本発明では、単量体（Ａ）中に溶解度パラ
メーター（ＳＰ値）が９以下の単量体および／まなはポ
リアルキルシロキサン基もしくはフルオロ炭化水素基を
有する単量体が５０重量％以上含有される必要があるか
、単量体（Ａ）中に５０重量％以下の割合で例えば溶解
度パラメーター（ＳＰ値）が９を越える単量体等のその
他の単量体が含有されてもよい。このような単量体とし
て、後述する分子中に少なくとも２個の重合性不飽和基
を有する架橋性単量体ｆｂ）や分子中に少なくとも１個
の縮合性官能基を有し且つ１個の重合性不飽和基を有す
る単量体（Ｃ）があり、またメトキシポリエチレングリ
コール（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレン
グリコール（メタ）アクリレートなどをあげることがで
きる。

重合体（Ｉ）は、上記単量体をラジカル重合、光重合、
電子線重合、放射線重合、プラズマ重合や後述する架橋
重合法等の公知の方法により重合する事により得られる
。

当該漏洩油に溶解する重合体（Ｉ）は、前記単量体（Ａ
）をラジカル重合、光重合、電子線重合、放射線重合、
プラズマ重合などの重合方法を用いて非架橋重合体（Ｉ
−１）を重合することにより得られる。

ラジカル重合によれば、重合開始剤を用いて前記単量体
（Ａ）を重合させればよい。重合は、溶媒中での重合、
懸濁重合あるいは塊状重合などの公知の方法により行う
ことができる。

溶液重合は、エタノール、イソプロピルアルコールなど
のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、ｎ−ヘキサンなどの芳香族あるいは脂肪族
化合物、メチルエチルゲトンなどのケトン類、酢酸エチ
ルなどのエステル類などの溶媒中、たとえばベンゾイル
パーオキシド、ラウロイルパーオキシド、クメンハイド
ロパーオキシドなどの有機過酸化物、２，２′−アゾビ
スイソブチロニトル、２．２′　−アゾビスジメチルバ
レロニトリルなどのアゾ化合物などの重合開始剤の存在
下で行うことができる６重合温度は通常０〜１５０℃の
範囲であり、重合装置は撹拌槽を用いてもよく、ニーダ
−を用いてもよい。このようにして目的とする非架橋重
合体（Ｉ−１）を含有した粘稠液状物を得ることができ
る。

懸濁重合は、例えば、高ＨＬ　Ｂ値を有する乳化剤やポ
リビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、ゼ
ラチンなどの保護コロイド剤を使用し、単重量体成分を
水中に懸濁させ、上記溶媒中での重合の場合と同様の油
溶性重合開始剤の存在下で重合すればよい４重合温度は
０〜１５０℃の範囲が好ましい。得られた１〜１０００
μ程度の微粒状樹脂の水性懸濁液をろ過乾燥することに
より粒状の非架橋重合体（Ｉ−１）が得られる。

塊状重合は、たとえば、単量体成分を上記重合開始剤の
存在下、型に流し込み０〜１５０℃の条件下にて重合を
行うことにより目的の非架橋重合体（Ｉ−１）が得られ
る。

こうして得られた非架橋重合体（Ｉ−１）は必要により
溶剤で粘度を調整した後、光ファイバを構成するコア材
またはクラッド材にコーティングし、その後溶剤を乾燥
することによりコアまたはクラッド上に被覆することが
できる。

また、前記単量体（Ａ）に重合開始剤や重合促進刑を添
加し、光ファイバを構成するコア材またはクラッド材に
コーティングした後、加熱や、光、電子線、放射線、プ
ラズマ等を照射しコア材またはクラッド材上で直接重合
し非架橋重合体（Ｉ−１）で被覆された光ファイバを得
ることもできる。

当該漏洩油を吸収する重合体（Ｉ）は、上記単量体（Ａ
）を架１ｆＲｊＪＬ合して架橋重合体（Ｉ−２）を合成
することにより得られる。架橋重合体＋１−２）を架橋
重合して架橋重合体（Ｉ−２）を得るには、例えば、分
子中に少なくとも２個の重合性不飽和基を有する架橋性
単量体（ｂ）を含有する単量体ｆＡ）を前記重合法によ
り共重合して架橋重合体（Ｉ［＞を得る方法や、分子中
に少なくとも１個の縮合官能基（Ｘ）を有し且つ１個の
重合性不飽和基を有する単量体（Ｃ）を含有する単量体
（Ａ）を共重合して得られるプレポリマーを、縮合官能
性基（Ｘ）と縮合し得る縮合性官能基（Ｙ）を分子中に
少なくとも２個有する架橋性縮合剤ｆＢ）により後架橋
して架ｔｉ＃重合体（ＩＩ）を得る方法などにより得ら
れる。

架橋性単量体（ｂ）の例としては、エチレングリコール
ジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、ポリプロレングリコールジ（メタ）
アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、ボリプロビレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、１．３−ブチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、ネオベンチルグリコールジ
（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンシオールジ（
メタ）アクリレート、Ｎ、Ｎ’　−メチレンビスアクリ
ルアミド、Ｎ、Ｎ’　−プロピレンビスアクリルアミド
、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリメチロー
ルプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロー
ルメタンテトラ（メタ）アクリレート、多価アルコール
（たとえばグリセリン、トリメチロールプロパンあるい
はテトラメチロールメタン）のアルキレンオキシド付加
物と（メタ）アクリル酸とのエステル化によって得られ
る多官能（メタ）アクリレートやジビニルベンゼンなど
をあげることができ、これらの架橋性単量体を１種また
は２種以上用いることができる。

架１ｆ＃重合体（ＩＩ）を製造する際に用いられる単量
体成分中の架橋性単量体ｆｂ）の使用割合は、単量体（
Ａ）中０．００１〜１０重量％の範囲が好ましい。

より好ましくは前記した単量体（ａ）および架橋性単量
体（ｂ）の比率が、単量体（ａ）および架橋性単量体（
Ｉ））の合計に対して、単量体（ａ）が９０〜９９、９
９９重量％の範囲、架橋性単量体（ｂ）がｏ、ｏｏｉ〜
１０重量％の範囲である（請求項６）。

架橋性単量体（ｂ）が単量体（Ａ）中１０重量％を越え
ると、得られる架橋重合体の架橋密度が高くなりすぎて
当該漏洩油の吸収倍率の低い被覆材しか得られず好まし
くない。また、架橋性単量体（ｂ）が０．００１重量％
未満では、架橋重合体は当該漏洩油に溶解するタイプの
被覆材となる。

また、架橋重合体（ｎ）を製造し光ファイバに被覆する
には、架橋性単量体（ｂ）を含有する単量体（Ａ）に重
合開始剤や重合促進剤を添加し光ファイバを構成するコ
ア材またはクラッド材にコーティングした後、加熱や、
光、電子線、放射線、プラズマ等を照射しコア材または
クラッド材上で直＃重合する方法などにより行うことも
できる。

分子中に少なくとも１個の縮合性官能基（Ｘ）を有し、
且つ１個の重合性不飽和基を有する単量体（Ｃ）は、後
述する架橋性縮合剤（Ｂ）中の縮合官能基（Ｙ）と縮合
して結合を形成する縮合官能基（Ｘ）を有する化合物で
あり、このような単量体（ｃ）の例としては（メタ）ア
クリル酸、フマル酸、イタコン酸などのカルボキシル基
を有するビニル系単量体；ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、プロピレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレ
ート、グリセリンモノ（メタ）アクリレート、トリメチ
ロールプロパンモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシ
スチレンなどのヒドロキシル基を有するビニル系単量体
：ビニルメルカプタン、メルカプトエチル（メタ）アク
リレートなどのメルカプト基を有するビニル系単量体；
　（メタ）アクリロニトリルなどの二トル基を有するビ
ニル系単量体；アミノエチル（メタ）アクリレート、ビ
ニルピリジンなどのアミノ基を有するビニル系単量体；
（メタ）アクリルアミドなとのアミド基を有するビニル
系単量体；ビニルイソシアナートなどのインシアナート
基を有するビニル系単量体ニゲリシジル（メタ）アクリ
レートなどのエポキシ基を有するビニル系単量体；無水
マレイン酸などの重合性不飽和基を有する酸無水物など
をあげることができ、これらの単量体を１種または２種
以上用いることができる。

プレポリマーを製造する際に用いられる単量体成分中単
量体（Ｃ）の使用割合は、単量体（Ａ）中ｏ、　ｏｏｓ
〜１０重量％の範囲が好ましい。より好ましくは前記し
た単量体（ａ）および単量体（Ｃ）の比率が、単量体（
ａ）および単量体（Ｃ）の合計量に対して、単量体（ａ
）が９０〜９９．９９５重量％の範囲、単量体（Ｃ）が
０．００５〜１０重量％の範囲である（請求項７）。

単量体（Ｃ）が単量体（Ａ）中１０重量％を越えると、
後に架橋性縮合剤（Ｂ）を添加して得られる架Ｗ＃重合
体の架橋密度が増加し過ぎたり残存する縮合性官能基が
増大し、吸油性能が著しく低下した被覆材しか得られな
いため好ましくない。また、単量体（Ｃ）が０．００５
重量％未満では、架橋重合体は当該漏洩油に溶解するタ
イプの被覆材となる。

プレポリマーを製造するには、重合開始剤を用いて、単
量体（Ｃ）を含有する単量体（Ａ）を共重合させればよ
い。共重合は、溶媒中での重合、懸濁重合、塊状重合な
どの公知の方法により行うことができる。

溶液重合は、エタノール、イソプロピルアルコールなど
のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、ｎ−ヘキサンなどの芳香族あるいは脂肪族
化合物、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチ
ルなどのエステル類などの溶媒中、たとえばベンゾイル
パーオキシド、ラウロイルパーオキシド、クメンハイド
ロパーオキシドなどの有機過酸化物、２，２−−アゾビ
スイソブチロニトリル、２．２−一アゾビヌジメチルバ
レロニトリルなどのアゾ化合物などの重合開始剤の存在
下で行うことができる。重合温度は通常Ｏ〜１５０℃の
範囲であり、重合装置は攪拌槽を用いてもよく、ニーダ
−を用いてもよい、このようにして目的とするプレポリ
マーを含有した粘稠液状物が得られ、それを乾燥するこ
とによりプレポリマーを得ることができる。

懸濁重合は、例えば、高ＨＬＢ値を有する乳化剤や、ポ
リビニルアルコール、しドロキシエチルセルロース、ゼ
ラチンなどの保護コロイド剤を使用し、単量体成分を水
中に懸濁させ、上記の溶媒中での重合の場合と同様の油
溶性重合開始剤の存在下で重合すればよい。重合温度は
０〜１５０℃の範囲が好ましい、得られた１〜１０００
μ程度の微粒状ポリマーの水性懸濁液をろ過乾燥して粒
状のプレポリマーが得られる。

塊状重合は、たとえば、単量体成分を上記重合開始剤の
存在下、型に流し込み、０〜１５０℃の条件下にて重合
を行うことにより目的のプレポリマーが得られる。

本発明で用いられる縮合性官能基（Ｙ）を分子中に少な
くとも２個有する架橋性縮合剤（８）は、プレポリマー
中に含有される単量体（Ｃ）に基づく縮合性官能基（Ｘ
）と縮合し架橋剤として働く化合物であり、プレポリマ
ーに含有される縮合性官能基（Ｘ）に応じて適宜選定で
きる。このような架橋性縮合剤（Ｂ）の例としては、た
とえば、縮合性官能基（Ｘ）がカルボキシル基、メルカ
プト基、ニトリル基、エポキシ基である場合に縮合可能
な、ジメチロールフェノールやポリメチロールフェノー
ルなどのフェノール樹脂；縮合性官能基（Ｘ）がカルボ
キシル基、ヒドロキシル基である場合に縮合可能な、メ
ラミンやベンゾグアナミンや尿素などのアミノ化合物と
ホルムアルデヒドやアルコールとを付加縮合しなアミノ
樹脂；縮合性官能基（Ｘ）がカルボキシル基、イソシア
ナート基、エポキシ基である場合に縮合可能な、ヘキサ
メチレンジアミンやりエチレントリアミンやテトラエチ
レンペンタミンなどの多価アミノ化合物；縮合性官能基
ｆＸ）がカルボキシル基、ヒドロキシル基、メルカブト
基、イソシアナート基、アミド基、アミノ基、エポキシ
基である場合に縮合可能な、ヘキサメチレンジイソシア
ナート、インホロンジイソシアナート、Ｐ−フェニレン
ジイソシアナート、２，４−トルエンジイソシアナート
、２．６−トルエンジイソシアナート、１，５−ナフタ
レンジイソシアナート、これらのイソシアナートとメタ
ノールやフェノールなどを縮合させたブロックドイツシ
アナートなどのイソシアナート化合物−縮合性官能基Ｔ
Ｘ）がエポキシ基、インシアナート基である場合に縮合
可能な、マロン酸、コハク酸やアジピン酸やフタル酸や
テレフタル酸などの多価カルボン酸；縮合性官能基（Ｘ
）がヒドロキシル基、インシアナート基、エポキシ基で
ある場合に縮合可能な、無水フタル酸やピロメリット酸
無水物やベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などの
酸無水物；縮合性官能基（Ｘ）がヒドロキシル基、メル
カプト基、アミノ基、アミド基である場合に縮合可能な
、グリオキザルやテレフタルアルデヒドなどのアルデヒ
ド化合物：１ｍ合性官能基ｆＸ）がヒドロキシル基、イ
ンシアナート基、エポキシ基である場合に縮合可能な、
エチレングリコールやジエチレングリコールやプロピレ
ングリコールやヘキサンジオールなどの多価アルコール
；縮合性官能基（Ｘ）がカルボキシル基、ヒドロキシル
基、メルカプト基、インシアナート基である場合に縮合
可能な、トルエンジグリシジエーテルやヘキサメチレン
ジグリシジルエーテルやビスフェノールＡジグリシジル
エーテルやポリプロピレングリコールジグリシジルエー
テルなどのエポキシ化合物などをあげることができプレ
ポリマーに含有されている縮合性官能基（Ｘ）の種類に
より、その組合せは適宜室められ、これらの１種または
２種以上用いることができる。

これらの中でも特に好ましい縮合性官能基ｆＸ）と縮合
性官能基（Ｙ）の組合せは、カルボキシル基、ヒドロキ
シル基、メルカプト基、アミノ基及びアミド基からなる
群より選ばれる少なくとも１つの官能基とイソシアナー
ト基、エポキシ基および無水カルボン酸基からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの官能基との組合せである。

架橋を行う際に用いられるプレポリマーおよび架橋性縮
合剤（８）の比率は、プレポリマーの構成単位である単
量体（Ｃ）に基づく縮合性官能基［Ｘ）のモル数と架橋
性縮合剤＋８）が有する縮合性官能基（Ｙ）のモル数の
関係から決定され、縮合性官能基（Ｘ）１モルに対する
縮合性官能基（Ｙ）のモル数が０．１〜１０モルの範囲
であることが好ましい。

縮合性官能基（Ｙ）のモル数が、縮合性官能基（Ｘ）の
モル数１に対して０．１未満であったり１０を越えると
、架橋が充分に行えず強度の低い架橋重合体しか得られ
なかったり、架橋重合体が形成されなくなるので好まし
くない。

架橋重合体＜ｍ＞を製造し光ファイバを構成するコア材
またはクラッド材に被覆するには、プレポリマーと架橋
性縮合剤（Ｂ）とを混合した後、架橋反応が進行する前
にコア材またはクラッド材上にコーティングした後、加
温条件下で架橋反応をせしめればよい、また、必要に応
じて各種反応を促進する触媒を選択し用いることにより
反応速度を速めることも可能である。まなプレポリマー
を縮合性官能基（Ｘ）や縮合性官能基（Ｙ）と縮合しな
い不活性溶剤により希釈して粘度を調整した後、架橋反
応が進行する前にコア材またはクラッド材上にコーティ
ングし、その後加温条件下で架橋反応を進行させ、その
後溶剤を乾燥により除去することも可能である。

本発明の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材は、光フ
ァイバ中に発生する光の伝播損失量や後方散乱光強度の
変化を利用して光ファイバに沿って発生した漏洩油を検
知する装置に使用する光ファイバセンサ用被覆材であっ
て、当該被覆剤が被覆しようとする光ファイバを構成す
るコア材またはクラッド材の屈折率以下の屈折率を有す
ることが必要である。このような被覆材は、当該漏洩油
に溶解または当該漏洩油を吸収する重合体（Ｉ）の中か
ら当該光ファイバを構成するコア材またはクラッド材の
屈折率に応じて適宜選択することができる。

本発明の被覆材は、光ファイバ中に発生する光の伝播損
失量や後方散乱光強度の変化を、光パワーメーターやＯ
ＴＤＲの手法にて計測する漏洩油検知装置に用いる光フ
ァイバを構成する被覆材として一般に用いることができ
る。

光パワーメーターを用いる漏洩油検知装置は、例えば従
来一般に用いられている光ファイバのコア上にその屈折
率以下の屈折率を有する重合体（Ｉ）を被覆することに
より光ファイバセンサを構成し、その一端より光を入射
し、もう一端に到達する光の強度を光パワーメーターで
測定するものをあげることができる。この場合、光ファ
イバセンサの一部に漏洩油が付着すると、本発明の被覆
材が当該漏洩油に溶解もしくは当該漏洩油を吸収してコ
ア表面の屈折率が変化し光が漏洩するため、光パワーメ
ーターで観測している光伝播損失量の強度が変化し、漏
洩を検知することができる。

ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｎａｉｎ　
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｉｅｔｅｒ）の手法をもちいる漏洩油
検知装置は、たとえばクラッドの厚みをエバネッセント
波がしみだす程度に充分薄くした石英光ファイバのクラ
ッド上にその屈折率以下の屈折率を有する重合体ｆｌ）
を被覆することにより光ファイバセンサを構成し、その
−端より入射した光の後方散乱光を０ＴＤＨの手法によ
り計測するものをあげることができる。

本装置に使用する光ファイバとして、特に偏心コア光フ
ァイバを用いることが好ましい。偏心コア光ファイバは
、通常の光ファイバ母材を予めコアの偏心した母材の形
に加工しこれを線引きすることにより得られる。偏心コ
ア光ファイバを用いると、コアがクラッド中に同心的に
位置する構造の光ファイバをセンサに用いた場合よりも
、高感度である。さらにコアとクラッドの間隔の程度を
調整することで特に高感度とし得る。

この偏心コア光ファイバは、当該光ファイバのクラッド
材以下の屈折率を有し且つ検知すべき漏洩油に溶解もし
くは漏洩油を吸収する重合体（Ｉ）で被覆されているた
め偏心コア光ファイバよりしみだしたエバネッセント波
が被覆材より漏洩することはない。また被覆材は信心コ
ア光ファイバに対し補強材となっているなめ、石英ガラ
ス製の光ファイバを用いても破断確率は増加しない。

上記本発明の被覆材で被覆された鋼心コア光ファイバセ
ンサからなる漏洩油検知装置は、当該漏洩油に接触した
場合に、被覆材が当該漏洩油を吸収もしくは当該漏洩油
に溶解し、偏心コア光ファイバのクラッド周囲の屈折率
が変化するため、その漏洩及び漏洩位置が０ＴＤＨの手
法により、後方散乱光の強度変化として検出される。

本発明の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材は、光フ
ァイバを構成するコア材またはクラッド材の屈折率以下
の屈折率を有し、且つ当該漏洩油に溶解もしくは当該漏
洩油を吸収する重合体であるが、当該重合体が充分な機
械的強度を有していない場合、必要に応じて更に第二被
覆材により被覆することができる。このような第二被覆
材としては当該漏洩油に溶解もしくは当該漏洩油を吸収
もしくは当該漏洩油を容易に通過させる樹脂であれば特
に制限はない、当該漏洩油に溶解もしくは当該漏洩油を
吸収する樹脂としては本発明の被覆材で挙げた重合体（
Ｉ）の中から屈折率に関係なく要求される機械的強度に
応じて適宜選択することができる。また当該漏洩油を容
易に通過する樹脂としては、例えばネット状や多数の細
孔を有する樹脂などを用いることができる。

［実施例］ 以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は、光パワーメーターを用いて漏洩油の検知を行
う場合のブロック図である。

パルス光源１から出力される光パルスは、通常のシング
ルモード光ファイバ２、セレクタ３を経由して、通常の
シングルモード光ファイバ４及びこれにコネクター接続
ジされたセンサファイバ６へ導かれる６さらにセンサフ
ァイバ６の他端のコネクター７により通常のシングルモ
ード光ファイバ８、セレクタ９、通常のシングルモード
光ファイバ１０を経由して光パワーメーター１１へと導
かれる。尚、セレクタ３および９は、パルス光源および
光パワーメーターそれぞれ１台で複数のセンサファイバ
６の計測及び監視を可能とするなめに設けられている。

第２図は、上記センサファイバ６の断面構造を示す０図
示の如く、センサファイバ６は、コア１２およびこれを
覆う被覆材１３（必要により第二被覆材１４）で構成さ
れている。コア１２を覆う被覆材１３は、その屈折率ｎ
２がコア１２の屈折率ｎ１以下であり、且つ油溶解性も
しくは油吸収性のある本発明における重合体（Ｉ）から
なり、またさらに第二被覆する場合、第二被覆材１４は
油を吸収もしくは油に溶解もしくは油を容易に透過する
材料からなる。屈折率はｎ＋＞ｎｉとなっている。コア
１２の屈折率より被覆材１３の屈折率ｎ２の方が小さい
のでコア１２を伝播する光が被覆材１３より外へ洩れ出
すことはない。

上記構成のセンサファイバ６は、例えば第５図に示すご
とく原油タンクからのパイプライン２６の下面に沿って
樋２７とともに布設される。

パイプライン２６に油洩れがあると樋２７内への漏洩油
がセンサファイバ６に接触し、被覆材が当該漏洩油に溶
解もしくは当該漏洩油を吸収する。

第二被覆されている場合は第二被覆材１４が漏洩油を吸
収もしくは透過、あるいは第二被覆材１４が漏洩油中に
溶解したのち、第一被覆材１３が当該漏洩油に溶解もし
くは当該漏洩油を吸収する。

これによりそれまで屈折率がｎ２であった被覆材１３部
分の屈折率が油の屈折率に近い値に変化し、光が漏洩す
る。従って、コア１２を伝播する光パルスの光強度を、
光パワーメーター１１で受信することにより、油の漏洩
が監視及び計測される。

以上原油タンクからのパイプラインの漏洩油検知を例に
本発明の説明を行ったが、被覆材１３の屈折率以上の油
類（原油、重油、軽油、等の各種石油類及びベンゼン、
トルエン、キシレン等の各種溶剤）についても同様にし
て検知できるものである。

第３図は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｎｅ　Ｄｏ
ｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）の手法により
光パルスの後方散乱光を利用して、漏洩油の検知を行う
場合のブロック図である。

ＯＴＤＲ装置１５内のパルス光源から出力される光パル
スは、通常のシングルモード光ファイバ１６、セレクタ
１７を経由して、通常のシングルモード光ファイバ１８
及びこれに融着接続１９されたセンサファイバ２０へ導
かれる。

一方、センサファイバ２０の中で発生した後方散乱光は
、ＯＴＤＲ装置１５の光受信回路で受信、処理され、そ
の損失発生位置及び光強度から、センサファイバ２０の
長さ方向の漏洩分布が求められる。尚、セレクタ１７は
、−台のＯＴＤＲ装置１５で複数のセンサファイバ２０
の計測及び監視を可能とするために設けられている。

第４図は、上記センサファイバ２０の断面構造を示す０
図示の如く、センサファイバ２０は、コア２１がクラッ
ド２２の中心からずれた偏心コア光ファイバ２３と、こ
れを覆う被覆材２４（必要により第二被覆材２５）で構
成されている。

偏心コア光ファイバ２３は、通常のシングルモード光フ
ァイバ（Ｉ６，１８）とは異なり、コア２１がクラッド
２２の中心からずれていて、コア２１を覆っているクラ
ッド２２の最薄部の厚さは、コア２２を伝播する光のエ
バネッセント波のしみだし効果が得られる程度まで薄く
なっている。このような偏心コア光ファイバ２３は、通
常の光ファイバ母材を予めコアの偏心した母材の形に加
工し、これを線引きすることで得られる。ただし、この
ようなコアの偏心した光ファイバをセレクタ１７に直接
コネクタ接続することは芯合わせが非常に困難であるた
め、通常のシングルモード光ファイバ１８のコアに傷心
コア光ファイバ２３のコア２１を芯合わせして予め融着
した上で、このシングルモード光ファイバ１８をセレク
タ１７に直接コネクタ接続している。

次に上記偏心コアファイバ２３を覆う被覆材２４はその
屈折率ｎ、がクラッドの屈折率ｎ４以下であり、且つ油
溶解性もしくは油吸収性のある本発明における重合体（
Ｉ）からなり、またさらに第二被覆する場合、第二被覆
材２５は油を吸収もしくは油に溶解もしくは油を容易に
透過する材料からなる。屈折率はｎｓ＞ｎ４＞ｎｔ＋と
なっている。クラッドの屈折率より被覆材２４の屈折率
ｎ５の方が小さいのでコア２２よりしみだした工バネッ
セント波が、被覆材２４より外へ洩れ出すことはない。

上記構成のセンサファイバ２０は、例えば第５図に示す
ごとく原油タンクからのパイプライン２６の下面に沿っ
て樋２７と共に布設される。

バイグライン２６に油洩れがあると樋２７内への漏洩油
がセンサファイバ２０に接触し、被覆材が当該漏洩油に
溶解もしくは当該漏洩油を吸収する。第二被覆されてい
る場合は第二被覆材２５が漏洩油を吸収もしくは、透過
、あるいは第二被覆材が漏洩油中に溶解したのち、第一
被覆材２４が当該漏洩油に溶解もしくは当該漏洩油を吸
収する。

これによりそれまで屈折率がｎ、であった被覆材２４部
分の屈折率が油の屈折率に近い値に変化し、偏心コア光
ファイバ２３の油付着による光量損失の増大、つまりコ
ア２１からクラッド２２の最薄部を経てしみだす光の量
が多くなる。従って、コア２１を伝播する光パルスによ
り、偏心コア光ファイバ２３の中に発生する後方散乱光
を、ＯＴＤＲ装置１５で受信、処理することにより、油
の漏洩及び漏洩位置の分布が監視及び計測される。

以上原油タンクからのパイプラインの漏洩油検知を例に
本発明の説明を行ったが、クラッド２２の屈折率以上の
油類（原油、重油、軽油、等の各種石油類及びベンゼン
、トルエン、キシレン等の各種用材〉についても同機に
して検知できるものである。

次に、本発明について、具体例をあげて詳細に説明する
が、本発明はこれだけに限定されるものではない。なお
、例中に特に断わりのない限り「部Ｊは重量部を表すも
のとする。

実施例　１ 温度計、攪拌機、ガス導入管および還流冷却器を備えた
５００１　フラスコに、ポリビニルアルコール３部を水
３００部に溶解して仕込み、撹拌したフラスコ内を窒素
置換し、窒素気流下に４０’Ｃに加熱した。その後、単
量体ＦＡ）としてイソボルニルアクリレート７０．０部
およびＩＨ，ＩＨ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルアク
リレート３０．０部、重合開始剤としてベンゾイルパー
オキシド０．５部からなる溶液をフラスコ内に一度に加
え、４ＱＯｒｌ）Ｉｔの条件下で激しく攪拌した。つい
で、フラスコ内の温度を８０°Ｃに昇温し、同温度で、
２時間維持して重合反応を行い、その後さらにフラスコ
内を９０°Ｃに昇温し、２時間維持して重合を完了させ
た。重合完了後、粒状の生成物をろ別し、水で洗浄した
後６０°Ｃで乾燥させることにより、粒径１００〜１０
００μｍの屈折率１．４５０の重合体（Ｉ）を得た６本
重合体（Ｉ）　３０部を酢酸エチル７０部に溶解させ、
直径１２５μｍ、長さ１ｍの石英ファイバ（屈折率１．
４９０　）上に塗布し酢酸エチルを乾燥させることによ
り光ファイバセンサ（Ｉ）を得た。このとき石英ファイ
バ上に被覆した重合体（Ｉ）の厚みは、５０μｍであっ
た。この光ファイバセンサ（Ｉ）を前記光パワーメータ
ーを用いる漏洩油検知装置に接続し、光ファイバセンサ
（Ｉ）の一部にトルエンを接触させたところ、１５分で
光強度変化が観測された。

実施例　２ 単量体（Ａ）としてポリジメチル（メタアクリロ”ｒ　
シフｏ　ヒル）　シｏ＊？　ン（ＭＷｌｏｏｏ）　７０
．０部、ドテシルアクリレート３０．０部、架橋性単量
体（ｂ）に相当する１、６−ヘキサンジオールジアクリ
レート０．１１０部および重合開始剤としてアゾビスジ
メチルバレロニトリル０．５部からなる溶液を直径１２
５μｍ、長さ１ｍの石英ファイバ（屈折率１．４９０）
上に塗布し窒素中６０″Ｃの条件下で重合し、重合体（
２）（屈折率１．４３０）で被覆されたファイバを得た
。

得られたファイバにさらにポリスチレン３０部トルエン
７０部からなる溶液を塗布しトルエンを乾燥することに
より、被覆材および第二被覆材で被覆された光ファイバ
センサ（２）を得た。このときの第一被覆および第二被
覆の厚みはそれぞれ３０部ｍおよび３０μｍであった。

この光ファイバセンサ（２）を前記光パワーメーターを
用いる漏洩油検知装置に接続し、光ファイバセンサ（２
）の一部にキシレンを接触させたところ、２０分で光強
度変化が観測された。

実施例　３ 温度計、攪拌機、２本の滴下ロート、ガス導入管および
還流冷却器を備えたフラスコにトルエン２０部を仕込み
攪拌したフラスコ内を窒素置換し、窒素気流下に８０°
Ｃに加熱した。その後、窒素気流下に同温度に維持しな
がら単量体（Ａ）としてポリジメチル（メタアクリロキ
シプロピル）シロキサン（Ｈ臀１０００）７０．０部、
デシルアクリレート３０．０部、単量体（Ｃ）に相当す
るヒドロキシエチルアクリレート１゜５６６部およびト
ルエン５０部からなる単量体混合溶液を２時間かけて滴
下し、同時にもう一方の滴下ロートから、アゾビスジメ
チルバレロニトリル０．５部及びトルエン８０部からな
る重合開始剤溶液を３時間かけて滴下した。滴下終了後
さらに同温度で１時間維持して重合を完了させた後、減
圧した溶媒を留去することによりプレポリマー（Ｉ）を
得た。

次いで、プレポリマー（Ｉ）　１００部、架橋性縮合材
（Ｂ）としてヘキサメチレンジイソシアナート２．２３
３部および触媒としてジ−ｎ−ブチルスズジラウレート
０．１部からなる混合溶液を下記偏心コアファイバに塗
布し１５０℃で縮合反応をせしめることにより、重合体
（３）（屈折率１．４４０　）で被覆された光ファイバ
センサ（３）を得な、このときの被覆材の厚みは５０μ
ｍであった。この光ファイバセンサ（３）を前記ＯＴＤ
Ｒを用いる漏洩油検知装置に接続し、光ファイバセンサ
（３）の中央部に原油を接触させたところ、１０分で光
強度変化及びその位置が観測された。

ここでは偏心コア光ファイバとして次に示す構成のファ
イバを用いた。

コア径＝７．３μｍ クラッド径：１２３μｍ バッファ層の厚み：３．０μｍ クラッドの屈折率：　１．４５８ クラッドに対するコアの比屈折率差Δ：　０．３１長さ
：　５００　ｍ 実施例　４ 実施例３において単量体（Ａ）としてドデシルアクリレ
ート６０．０部、１Ｈ，ＩＨ，５Ｈ−オクタフルオロペ
ンチルアクリレート４０．０．部、および単量体（Ｃ）
に相当するアクリルＦｉ１．７９２部を代わりに用いた
以外は、実施例３と同様の方法によりプレポリマ−（２
）を得た。

次いで、プレポリマー（２）　１００部、架橋性縮合材
［Ｂ）として１．６−へキサメチレンジグリシジルエー
テル５．６２４部及び触媒として２４６−トリス（ジメ
チルアミノメチル）フェノール０．１部からなる混合溶
液を実施例３と同様の方法により偏心コアファイバ上で
縮合させ、重合体（４）（屈折率１゜４５０）で被覆さ
れた光ファイバセンサ（４）を得た。このときの被覆材
の厚みは５０μｍであった。この光ファイバセンサ４を
前記ＯＴＤＲを用いる漏洩油検知装置に接続し、光ファ
イバセンサ４の中央部にＡ重油を接触させたところ、１
０分で光強度変化及びその位置が観測された。

［発明の効果］ 本発明の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材は、特定
の単量体を重合して得られる広範囲な種類の油に対して
良好な溶解性もしくは膨潤性を有する重合体からなり、
この重合体を光ファイバ中に発生する光の伝播損失量や
後方散乱光強度の変化を利用して光ファイバに沿って発
生した漏洩油を検知する装置に使用する光ファイバセン
サ用被覆材として用いた場合、次のようなすぐれた性能
を発現する。

すなわち、本発明の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆
材は光ファイバを構成するコア材またはクラッド材の屈
折率以下の屈折率を有し、且つ当該漏洩油に溶解もしく
は当該漏洩油を吸収する重合体であるため、光ファイバ
のコアを伝播する光が被覆材より漏洩することはない。

また被覆材は光ファイバの補強材となっているため石英
ガラス製の細芯なる光ファイバを使用しても破断確率は
増加しない。しかも、漏洩油があった場合には、本発明
の被覆材は速やかに当該漏洩油に溶解もしくは当該漏洩
油を吸収し、光ファイバ上の屈折率が変化して光が漏洩
するため、その伝播損失量や後方散乱光の強度が変化し
、その漏洩及び漏洩位置を光パワーメーターやＯＴＤＲ
の手法により高感度で検出できる。従って、長距離に渡
った漏洩監視及び漏洩位置の計測を高感度で安定して行
うことができ、産業の発展に大きく貢献できるものであ
、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す漏洩油検知装置の略図
、第２図はそのセンサファイバの拡大断面図、第３図は
本発明の他の実施例を示す漏洩油検知装置の略図、第４
図はのそのセンサファイバの拡大断面図、第５図はセン
サファイバを原油パイプラインに適用した状態を示す断
面図である。 図中、６，２０はセンサファイバ　１２２１はコア、１
３．２４は被覆材、１４．２５は第二被覆材を示す

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ中に発生する光の伝播損失量の変化や後
   方散乱光強度の変化を利用して漏洩油を検知する装置に
   使用する光ファイバセンサ用被覆材であって、当該被覆
   材が被覆しようとする光ファイバを構成するコア材また
   はクラッド材の屈折率以下の屈折率を有し、且つ溶解度
   パラメーター（ＳＰ値）が９以下の単量体および／また
   はポリアルキルシロキサン基もしくはフルオロ炭化水素
   基を有する単量体からなる分子中に１個の重合性不飽和
   基を有する単量体を主成分とした単量体（Ａ）を重合し
   て得られる当該漏洩油に溶解または当該漏洩油を吸収す
   る重合体（ I ）からなることを特徴とする漏洩油検知
   光ファイバセンサ用被覆材。 ２、単量体（Ａ）が、炭素数３〜３０の脂肪族炭化水素
   基、炭素数６〜３０の脂環式炭化水素基、縮合度３〜１
   ００のポリアルキルシロキサン基および炭素数３〜３０
   のフルオロ炭化水素基からなる群より選ばれる少なくと
   も１種の基を有するアルコールのモノ（メタ）アクリル
   酸エステル（ａ）を主成分としてなるものである請求項
   １記載の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材。 ３、単量体（Ａ）が、請求項２記載のモノ（メタ）アク
   リル酸エステル（ａ）を単量体（Ａ）中に５０重量％以
   上含有してなるものである請求項２記載の漏洩油検知光
   ファイバセンサ用被覆材。 ４、当該被覆材が、請求項１記載の単量体（Ａ）を重合
   して得られる当該漏洩油に溶解する非架橋重合体（ I
   −１）からなるものである請求項１記載の漏洩油検知光
   ファイバセンサ用被覆材。 ５、当該被覆材が、請求項１記載の単量体（Ａ）を架橋
   重合して得られる当該漏洩油を吸収して膨潤する架橋重
   合体（ I −２）からなるものである請求項１記載の漏
   洩油検知光ファイバセンサ用被覆材。 ６、架橋重合体（ I −２）が、請求項２記載の単量体
   （ａ）９０〜９９．９９９重量％および分子中に少なく
   とも２個の重合性不飽和基を有する架橋性単量体（ｂ）
   ０．００１〜１０重量％（ただし単量体（ａ）と単量体
   （ｂ）の合計は１００重量％である）からなる単量体成
   分を共重合して得られる架橋重合体（II）である請求項
   ５記載の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材。 ７、架橋重合体（ I −２）が、請求項２記載の単量体
   （ａ）９０〜９９．９９５重量％および分子中に少なく
   とも１個の縮合性官能基（Ｘ）を有し且つ１個の重合性
   不飽和基を有する単量体（ｃ）０．００５〜１０重量％
   （ただし単量体（ａ）および（ｃ）の合計は１００重量
   ％である）からなる単量体成分を共重合して得られるプ
   レポリマーを、縮合性官能基（Ｘ）と縮合し得る縮合性
   官能基（Ｙ）を分子中に少なくとも２個有する架橋性縮
   合剤（Ｂ）により架橋することによって得られる架橋重
   合体（III）である請求項５記載の漏洩油検知光ファイ
   バセンサ用被覆材。 ８、当該被覆材をコア材上又はクラッド材上に被覆して
   光ファイバを構成し、当該光ファイバ中に発生する光の
   伝播損失量の変化を光パワーメーターの手法で計測する
   漏洩油検知装置の光ファイバセンサとして用いることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の漏洩油検知
   光ファイバセンサ用被覆材。 ９、当該被覆材を偏心コア光ファイバを構成するクラッ
   ド上に被覆し、当該光ファイバ中に発生する後方散乱強
   度の光変化を利用して光ファイバに沿った漏洩油分布を
   ＯＴＤＲの手法で計測する漏洩油検知装置の光ファイバ
   センサとして用いることを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれかに記載の漏洩油検知光ファイバセンサ用被覆材。