JPH07168029A - 光伝送チューブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一端開口部を封止した中空管状の透明クラッ
ド材（１）内にこのクラッド材（１）よりも高い屈折率
を有する透明重合体を形成可能なモノマー（２）を充填
し、このモノマー（２）を上記クラッド材（１）の一端
部側から他端側に向けて順次重合してコア材を形成する
ことを特徴とする光伝送チューブの製造方法。 【効果】 本発明の光伝送チューブの製造方法によれ
ば、コア材とクラッド材との界面に泡状空隙や剥離等の
内部欠陥がなく、しかも歪のない均質なコアを有し、こ
のため光伝送性能に優れた光伝送チューブを容易かつ確
実に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クラッド材とコア材と
の界面などに泡状空隙等の内部欠陥が生じず、このため
光伝送性能に優れ、装飾用ディスプレー等の用途に好適
に使用される光伝送チューブの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近、
中空管状の透明クラッド材とこのクラッド材よりも高い
屈折率を有する透明コア材よりなる光伝送チューブが装
飾用ディスプレーなどに使用されている。このような光
伝送チューブとしては、従来、中空管状クラッド材内に
液状のコア材を充填したものが多く用いられている。

【０００３】しかしながら、このような液状コア材をク
ラッド材内に充填した光伝送チューブは取り扱い上不便
であるため、コア材が固体であるものが望まれる。

【０００４】かかるコア材が固体の光伝送チューブとし
ては、コア材が透明プラスチックからなるものが好適で
ある。本発明者は、このような光伝送チューブを製造す
る方法としては、中空管状のクラッド材にコア材を形成
し得るモノマーを充填し、このモノマーを重合して、ク
ラッド材にコア材を一体化する方法が生産効率等の点で
最も有効であることを知見した。

【０００５】しかし、装飾用ディスプレー等に用いる光
伝送チューブは、通常口径が３〜１００ｍｍ程度である
が、その長さが１〜１００ｍと長く、このように長いク
ラッド材内にモノマーを充填して重合させた場合、しば
しばクラッド材とコア材との界面などに泡状空隙が生
じ、クラッド材とコア材との密着が不十分でその界面に
剥離が起こる等の内部欠陥が見受けられた。

【０００６】このような内部欠陥は、光伝送チューブの
光伝送特性を損なうので、かかる内部欠陥を生じさせな
い光伝送チューブの製造方法の確立が要請された。

【０００７】また、光伝送チューブは、全ての部分の断
面形状ができるだけ同一で、真円であるものが光を均一
に伝送する点から要望されるが、クラッド材にモノマー
を充填して重合した場合、部分的に得られたコア材が歪
になる場合がしばしば生じた。

【０００８】本発明は上記要望に応えるためになされた
もので、上記のような内部欠陥がなく、また断面形状が
均一で、真円状を有し、光伝送特性に優れた光伝送チュ
ーブを容易かつ確実に製造することができる光伝送チュ
ーブの製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、一端開口
部を封止した中空管状の透明クラッド材内にこのクラッ
ド材よりも高い屈折率を有する透明重合体を形成可能な
液状モノマーを充填し、このモノマーを重合してコア材
を形成させるに際し、上記モノマーをクラッド材の一端
部（モノマーの充填下部）から他端側（モノマーの充填
上部）に向けて順次重合することにより、泡状空隙等の
内部欠陥がなく、しかもクラッド材の中空部断面形状に
確実に対応した形状を有し、クラッド材の中空断面が真
円である場合には、真円状のコア材を得ることができる
こと、またこの場合、上記モノマーの重合に際し、モノ
マーの液面をクラッド材の軸方向に加圧することによ
り、内部欠陥をより確実に防止し得ることを知見した。

【００１０】即ち、クラッド材内にモノマーを充填し、
このモノマー全体を同時に重合すると、モノマーの重合
が各所で同時に起り、この際モノマーの重合収縮が補償
されず、そのまま残って、これが内部欠陥につながると
共に、重合物が歪になってクラッド材の断面形状を維持
し得ないものであるが、モノマーをその充填下部側から
上部側に向けて順次重合させた場合、未反応モノマーの
重力が重合途上のモノマーにかかってこれを加圧すると
共に、重合収縮に応じてその体積減少分を未重合のモノ
マーで補うことができ、モノマーの重合収縮を確実に補
償し得るので、泡状空隙等の内部欠陥がなく、しかもク
ラッド材の中空部断面形状に応じた外観上歪のない均質
なコア材が得られることを見い出した。更に、このよう
なモノマーの重合法に加え、モノマーの液面をクラッド
材の軸方向に加圧することにより、更に確実にモノマー
の重合収縮を補償して、内部欠陥をなくすことができる
ことを見い出し、本発明をなすに至ったものである。

【００１１】従って、本発明は、一端開口部を封止した
中空管状の透明クラッド材内にこのクラッド材よりも高
い屈折率を有する透明重合体を形成可能なモノマーを充
填し、このモノマーを上記クラッド材の一端部側から他
端側に向けて順次重合してコア材を形成することを特徴
とする光伝送チューブの製造方法を提供する。

【００１２】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の光伝送チューブの製造方法は、上述したよ
うに、一端開口部を封止した中空管状の透明クラッド材
内にこのクラッド材よりも高い屈折率を有する透明重合
体を形成可能なモノマーを充填し、このモノマーを重合
してコア材を形成し、クラッド材とコア材とを一体化し
た光伝送チューブを得るものであるが、この場合、クラ
ッド材としては、プラスチックやエラストマーなどのよ
うに可撓性を有し、チューブ状に成形可能で、屈折率の
低い材料を用いることが好ましい。

【００１３】その具体的な例としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹
脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、
ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコ
ール、ポリエチレン−ポリビニルアルコール共重合体、
フッ素樹脂、シリコン樹脂、天然ゴム、ポリイソプレン
ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重
合体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレ
ンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−
ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコンゴムなどが
挙げられる。

【００１４】これらの中でも屈折率が低いフッ素系ポリ
マーが特に好ましく、具体的にはポリジメチルシロキサ
ンポリマー、ポリメチルフェニルシロキサンポリマー、
フルオロシリコーンポリマー等のシリコーン系ポリマ
ー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ
化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、
四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重
合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフルオロエチレン（Ｐ
ＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフ
ルオライド、フッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン
共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重
合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン−四フッ
化エチレン三元共重合体、四フッ化エチレンプロピレン
ゴム、フッ素系熱可塑性エラストマーなどが挙げられ
る。

【００１５】これらの材料は単独又は２種以上をブレン
ドして用いることもでき、単管又は多重管として用いる
こともできる。更に、コア材が接する内面のみをコーテ
ィング又は二重押し出しなどの方法により平滑処理など
の処理を行うこともできる。

【００１６】この場合、クラッド材の外径は３〜１１０
ｍｍ、内径は２〜１００ｍｍ程度、長さは１〜１００ｍ
程度が一般的である。

【００１７】一方、上記クラッド材内に充填され、コア
材を形成するモノマーは、液状で、かつ上記クラッド材
よりも高屈折率を有する共重合体を形成し得るものであ
れば特に制限されないが、特にクラッド材との密着性、
透明性等の点から、（メタ）アクリル酸及び（メタ）ア
クリル酸エステルモノマーの１種又は２種以上を用いて
単独重合又は共重合させることが好ましい。なお、（メ
タ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸
と炭素数１〜１８、特に１〜１３のアルコールとのエス
テルを用いることができる。具体的には、モノマーとし
て、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−
ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−メトキ
シエチル（メタ）アクリレート、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、シクロヘキシル
（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレー
ト、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、グリ
シジル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸等を
用いることができる。

【００１８】上記モノマーを重合させる方法としては、
モノマーの種類に応じた公知の方法を採用し得、例えば
（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸エステルの場
合は、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチ
ルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾ
イルパーオキサイド、ジミリスチルパーオキシジカーボ
ネート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチル
パーオキシ（２−エチルヘキサノエート）、クミルパー
オキシオクトエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソ
ブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリルなど
のアゾ化合物等の重合開始剤を用い、５０〜１２０℃で
１〜２０時間重合する方法を採用することができる。

【００１９】この場合、本発明においては、かかるモノ
マーの重合を図１に示すようにクラッド材１の一端１
ａ、即ちモノマー２の充填下部側からクラッド材１の他
端１ｂ、即ちモノマー２の充填上部（液面）に向けて順
次重合していくものである。なお、図中３は封止栓であ
る。

【００２０】このようなモノマーを順次重合させる方法
としては、例えば重合温度に加熱した一定温度の恒温水
槽・油槽などの中にクラッド材をその一端部側から順次
段階的に又は連続的に浸漬していく方法、紫外線等で光
重合を行わせる場合は、クラッド材一端部側から順次段
階的に又は連続的に光を照射する方法などを採用するこ
とができる。この場合、モノマーはその重合すべき全量
をクラッド材内に同時に充填しておいてもよく、また重
合の進行に応じて逐次的にクラッド材内に供給するよう
にしてもよいが、逐次的にモノマーを供給する場合、先
に充填したモノマーの重合が終了してから新たなモノマ
ーを供給することは好ましくなく、少なくとも重合途上
のモノマーが液状を有し、液面がある段階で新たなモノ
マーを供給することが必要である。

【００２１】また、このように重合を進めながら、図１
に示すようにクラッド材１内に充填されたモノマー２の
液面をクラッド材１の軸方向に加圧Ｐしながら重合を行
うことが推奨される。

【００２２】ここで、モノマー液面に加える圧力は、２
〜１０ｋｇ／ｃｍ²、特に３〜５ｋｇ／ｃｍ²の範囲が好
ましい。加える圧力が２ｋｇ／ｃｍ²より低いと圧力を
加えた効果が生じない場合があり、一方５ｋｇ／ｃｍ²
より圧力を高くするとクラッド材が圧力に耐えられない
場合がある。

【００２３】モノマーを加圧する方法は、気体を介して
行うことができる。気体を介する方法としては、例えば
一端開口部を封止した中空管状クラッド材内にモノマー
を充填し、真空装置と窒素ガス等の不活性ガス供給装置
（ボンベ、ポンプ等）とを切換可能に接続したホースの
端部をクラッド材の他端部に気密に接続し、クラッド材
の空隙部に残存する空気を脱気した後、圧力のかかった
不活性ガスをクラッド材の中空部に供給し、この状態で
クラッド材を加温して重合を行う方法を採用することが
できる。このように不活性ガスを用いてモノマー液面上
方のクラッド材中空部を不活性ガスで置換し、重合を不
活性ガス雰囲気下で行うことにより、酸素の存在下で重
合反応が抑制されることを防止するという効果が得られ
る。

【００２４】なお、加圧の方法は上記の気体を用いる方
法に限定されず、また、モノマーに加える圧力は、重合
反応中一定である必要はなく、モノマーの種類に応じ重
合の初期には高く、重合が進行するに従い低くしたり、
あるいはこの反対のパターンで圧力を加えても良い。

【００２５】なおまた、クラッド材にモノマーを充填す
る際にこのクラッド材の一端開口部を封止する材料、及
びモノマー重合後にクラッド材の他端を封止するものと
して、封止栓を用いることができる。この場合、封止栓
としては、透明性が要求される場合には石英ガラス、多
成分ガラス、サファイヤ、水晶、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共
重合樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニ
トリル・スチレン共重合樹脂、スチレン・ブタジエン共
重合体、アクリロニトリル・ＥＰＤＭ・スチレン三元共
重合体、スチレン・メチルメタクリレート共重合体、メ
タクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリメチルペンテン、ア
リルジグリコールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、ア
モルファスポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリア
ミド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリアリルサル
ホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレート、ジアリルフタ
レート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、シリ
コン樹脂などの透明材料を用いることが好ましく、この
中でも石英ガラス、パイレックスガラス、多成分ガラス
等の無機ガラスは透明性のみならず、耐熱性にも優れ、
また化学的にも安定であるため、好ましく用いられる。

【００２６】封止栓に透明性が要求されない場合には、
上記材料の他に金属やセラミック材料も用いることがで
きる。この場合には封止栓で光を反射させ、側面からの
発光を増加させるために、封止栓の少なくともコアと接
する面を研磨したり、反射膜を設けることが好ましい。

【００２７】以上のようにして得られる光伝送チューブ
は、泡状空隙や界面剥離などの内部欠陥がなく、光伝送
性能に優れているため、装飾照明、水中照明、防爆照
明、ディスプレイ等の用途に好適に用いられる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２９】〔実施例〕内径５ｍｍ、外径６ｍｍ、長さ
１．５ｍの四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体製の中空管状クラッド材の一側開口部をステンレス
スチールのロッドで封止し、この内部に下記のモノマー
混合物を上記クラッド材の他端開口部より５０ｍｍのと
ころまで充填した。

【００３０】 メチルメタクリレート ５０重量部 ２−メトキシエチルアクリレート ５０ 〃 ベンゾイルパーオキサイド ０．５ 〃

【００３１】次に、このクラッド材の他端開口部から窒
素ガスを導入し、クラッド材中空部を窒素置換すると共
に、モノマー液面を窒素ガスでクラッド材の軸方向に対
し３ｋｇ／ｃｍ²の圧力を与えた。この状態でまずクラ
ッド材の一端から５０ｃｍまでの部分を７０℃の恒温水
槽に浸漬し、４時間重合を行った。次いでクラッド材の
残りの部分を恒温水槽に浸漬し、再び４時間重合させ
た。更に硬化後、その全体を７０℃オーブン中、常圧下
で２０時間加熱し、光伝送チューブを作製した。

【００３２】得られた光伝送チューブのコア材は、全体
に亘って真円性を有するものであり、またコア材とクラ
ッド材との界面との剥離がなく、空隙も認められなかっ
た。

【００３３】〔比較例〕クラッド材全体を恒温水槽に浸
漬し、クラッド材に充填したモノマーを一度に重合させ
た以外は、実施例と同様にして光伝送チューブを作製し
た。

【００３４】得られた光伝送チューブのコア材には内部
欠陥は認められなかったが、コア材の一部断面が楕円形
となっていた。

【００３５】また窒素による加圧を行わず、かつクラッ
ド材に充填したモノマーを一度に重合させた場合、かな
りの泡状空隙が生じ、内部欠陥が認められ、かつコア材
の一部断面が楕円状となった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の光伝送チューブの製造方法によ
れば、コア材とクラッド材との界面に泡状空隙や剥離等
の内部欠陥がなく、しかも歪のない均質なコアを有し、
このため光伝送性能に優れた光伝送チューブを容易かつ
確実に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を説明する概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ クラッド材 ２ モノマー ３ 封止栓 Ｐ 圧力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端開口部を封止した中空管状の透明ク
   ラッド材内にこのクラッド材よりも高い屈折率を有する
   透明重合体を形成可能なモノマーを充填し、このモノマ
   ーを上記クラッド材の一端部側から他端側に向けて順次
   重合してコア材を形成することを特徴とする光伝送チュ
   ーブの製造方法。