JPH0894872A

JPH0894872A - 光伝送チューブ

Info

Publication number: JPH0894872A
Application number: JP7211190A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Itsuo Tanuma; 逸夫田沼
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【解決手段】中空管状のクラッドにこのクラッドより
高屈折率の液状又は流動状の透明コア材を充填し、上記
クラッドの両端開口部を封止栓及び該封止栓をクラッド
に固定する口金により封止してなる光伝送チューブにお
いて、上記クラッドを包囲して低気体透過性材料を上記
口金間に気密に配設すると共に、上記クラッドの両端面
をシール材により被覆し、かつクラッド両端面と上記両
口金との間の空隙を気密に封鎖したことを特徴とする光
伝送チューブ。【効果】本発明の光伝送チューブは、高温多湿下の雰
囲気で長期間使用しても液状コアの劣化が防止され、安
定した良好な光伝送性能を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性を有すると
共に、長期に亘り良好な光伝送特性を有する光伝送チュ
ーブに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、透明コアとこのコアよりも低屈折率を有するクラッ
ドとからなる光伝送チューブが種々の光伝送用途に用い
られている。この場合、コアとしては、固体状及び液体
状のものが知られているが、特にコアを大口径として大
量の光を効率よく伝送する場合、剛性固体状のものは可
撓性がないので、液状コアを用いることが多い。

【０００３】この液状コアとしては、種々のものが提案
されており、例えばシロキサンポリマーを用いることが
提案されている（特開昭６３−２５３３０３号、同６３
−２７３８０４号公報）が、従来のこの種の液状コア、
特にシリコーンオイルは水分などを吸収すると白濁し、
光伝送特性を低下させる。この場合、特開昭６３−１６
８６０７号公報には、クラッドの外側に遮水性層を形成
することが行われているが、本発明者の検討によれば、
クラッドを遮水性層で被覆しただけではなお十分でな
い。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、コアの水分等による光透過性の低下が防止され、長
期に亘り良好な光伝送特性を維持する可撓性を有する光
伝送チューブを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、中空管状のクラッドにこのクラッドより高屈折率の
液状又は流動状の透明コア材を充填し、上記クラッドの
両端開口部を封止栓及び該封止栓をクラッドに固定する
口金により封止してなる光伝送チューブにおいて、上記
クラッドを包囲して低気体透過性材料を上記口金間に気
密に配設すると共に、上記クラッドの両端面をシール材
により被覆し、かつクラッド両端面と上記両口金との間
の空隙を気密に封鎖することが有効であることを知見し
た。

【０００６】即ち、クラッド材、特にシリコーンゴム等
のクラッド材は、大気から水分等の気体を比較的容易に
透過させ、シリコーンオイル等の液状コアに水分等を吸
湿させる。この場合、クラッドを被覆して遮水性を有す
る層を設けることは有効であるが、単にクラッドを被覆
しただけでは、特に高温多湿下の雰囲気で長期間使用し
た場合、シリコーンオイル等の液状コアの光透過性が低
下する。本発明者はこの原因について更に検討を行った
結果、クラッドの端面から水分等の気体が浸透し、これ
が液状コアの光透過性を低下させること、これに対し、
クラッドの両端面をそれぞれシール材で被覆し、かつク
ラッド両端面と口金との空隙を気密に封鎖することによ
り、高温多湿雰囲気で長期間使用しても液状コアの光透
過性の低下が防止されることを知見し、本発明をなすに
至ったものである。

【０００７】従って、本発明は、中空管状のクラッドに
このクラッドより高屈折率の液状又は流動状の透明コア
材を充填し、上記クラッドの両端開口部を封止栓及び該
封止栓をクラッドに固定する口金により封止してなる光
伝送チューブにおいて、上記クラッドを包囲して低気体
透過性材料を上記口金間に気密に配設すると共に、上記
クラッドの両端面をシール材により被覆し、かつクラッ
ド両端面と上記両口金との間の空隙を気密に封鎖したこ
とを特徴とする光伝送チューブを提供する。

【０００８】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は、図１に示したように、
中空管状クラッド１内に液状乃至流動状の透明コア２を
充填し、かつ管状クラッド１の両端開口部を封止栓３
ａ，３ｂにより封止し、口金４ａ，４ｂにより上記封止
栓３ａ，３ｂをクラッドに固定したものであるが、更に
本発明においては、クラッド１の外周面を包囲して低気
体透過性材料５を上記口金４ａ，４ｂ間に気密に配設
し、かつクラッド１の両端面をシール材６により被覆す
ると共に、クラッド１両端面と口金４ａ，４ｂの間の空
隙を気密に封鎖したものである。

【０００９】ここで、中空管状クラッド１を形成するク
ラッド材としては、ジメチルシリコーンゴム、メチルフ
ェニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム等のシ
リコーンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴム、
ニトリルゴム、フッ素ゴム、更にＳＢＳ、ＳＥＢＳ、Ｓ
ＩＳ等の熱可塑性エラストマーなどが使用され、これら
の単層構成又は２層以上の複層構成とすることができ
る。この場合、これらの中ではシリコーンゴムが耐熱性
等の点から好適に用いられるが、上述したようにシリコ
ーンゴムは水分透過性がある。しかし、本発明において
は、低気体透過性材料５及びシール材６による水分遮断
でシリコーンゴムをクラッド材として有効に用いること
ができるものである。

【００１０】なお、クラッド材としてシリコーンゴムを
用いる場合、コア材がシリコーンオイルであるとシリコ
ーンゴムが膨潤し易い。このため、シリコーンゴムをク
ラッド材として使用する場合は、シリコーンゴムのコア
と接する内面にフッ素ゴム層を設けることが好ましい。

【００１１】このフッ素ゴム層を形成するフッ素ゴムと
しては、ビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）−ヘキサフ
ルオロプロピレン（ＨＦＰ）二元共重合体、ＶＤＦ−Ｈ
ＦＰ−テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）三元共重合体
等のＶＤ系フッ素ゴム、プロピレン−テトラフルオロエ
チレン系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴム、熱可塑性
フッ素ゴムなどが挙げられる。

【００１２】上記フッ素ゴムを用いて上記ゴム弾性体の
内面にフッ素ゴム層を形成する方法としては、フッ素ゴ
ムをゴム弾性体材料と共押し出しする方法（この場合、
マンドレルに押し出しても良い）、フッ素ゴムを管状に
押し出したものに上記ゴム弾性体材料を被覆する方法な
どを採用することができるが、管状のゴム弾性体の内面
をフッ素ゴムの有機溶剤溶液でコーティングする方法が
好ましく、この内面コーティング法を採用することによ
り、平滑性に優れたフッ素ゴム層を形成することができ
る。

【００１３】なお、上記フッ素ゴム層は、着色の点から
分子内にヨウ素原子を有するフッ素ゴムをパーオキサイ
ド加硫等のラジカル架橋したものが好ましく、また架橋
後、エタノール等による溶剤洗浄処理、加熱処理、減圧
処理などによって、加硫フッ素ゴム層中の遊離ハロゲン
化合物を８０ｐｐｍ以下、特に３０ｐｐｍ以下に減少し
たものを用いることが好ましい。

【００１４】一方、コア材としては、クラッド材よりも
屈折率が高い液状又は流動状の透明材料が用いられる。
液状又は流動状の透明材料の具体例としては、無機塩の
水溶液、エチレングリコールやグリセリン等の多価アル
コール、ポリジメチルシロキサンやポリフェニルメチル
シロキサン等のシリコーンオイル、ポリエーテル、ポリ
エステル、流動パラフィン等の炭化水素、三フッ化塩化
エチレンオイル等のハロゲン化炭化水素、トリス（クロ
ロエチル）ホスフェートやトリオクチルホスフェート等
の燐酸エステル類、ポリマーを適当な溶媒で希釈したポ
リマー溶液が挙げられる。

【００１５】これらの中では、屈折率が高く、耐熱性に
優れるシリコーンオイルが好適に用いられる。シリコー
ンオイルとしては、特に制限されず、例えばジメチルシ
リコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ア
ルキル変性シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイ
ルなどを使用することができるが、耐熱性及び高屈折率
という点から、フェニル基をケイ素原子に結合する全有
機基の５モル％以上、特に１０〜６０モル％含有するシ
リコーンオイルが好適に用いられる。

【００１６】また、封止栓としては、光の窓材として作
用させる際は、封止栓を形成する材料は透明であること
が必要であり、かかる封止栓の材料として具体的には、
石英ガラス、パイレックスガラス、多成分ガラス、サフ
ァイヤ、水晶などの無機ガラス、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・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）アクリル樹
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
どの有機ガラスやプラスチック透明材料を挙げることが
できる。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、その内側
端面で接触するコアや、その外側端面で接触するガスや
水分とも化学的に反応せず、長期的に優れた性能をもた
らすことができる。

【００１７】ここで、窓材（封止栓）の屈折率はコアの
屈折率とほぼ等しいものを用いることが好ましい。ま
た、窓材（封止栓）の少なくとも光が入射する側の端面
に伝送しようとする光波長範囲に対する反射防止膜を設
けることが好ましい。更に、入射光に紫外線あるいは赤
外線が含まれる場合には、紫外線によるコアの劣化を防
いだり、赤外線よる温度上昇を防止するために、必要に
応じて紫外線及び／又は赤外線カット膜を窓材（封止
栓）の入射端面に設けることができる。窓材（封止栓）
自体がＵＶ及び／又はＩＲ吸収性を有するものを用いて
も良い。

【００１８】なお、透明性を必要としない場合は、金属
やセラミックスなどを用いることができる。

【００１９】また、図示していないが、封止栓でクラッ
ド端部を封止するに際し、熱収縮処理、接着処理、ホー
スバンド締結、ワイヤー素線による巻き上げ、形状記憶
合金による固定、スリーブ、Ｏ−リング、パッキングを
介しての締め付け等の機械的な締結を必要に応じて実施
することができる。中でも、ステンレススチール、アル
ミニウム、銅、真ちゅうなどの銅合金、スチール、Ｔ
ｉ、Ｎｉなどの金属スリーブをクラッド外周部にこれを
覆って嵌合し、スリーブを圧縮変形させる加締め方法で
封止栓をクラッドに固定することが好適である。

【００２０】本発明の光伝送チューブは、そのクラッド
の外周面を低気体透過性材料で気密に被覆する。この場
合、クラッドを包囲する低気体透過性材料としては、特
に管状に成型された状態で、６０℃，９０％ＲＨ，１週
間の条件で内部に侵入する水分透過量が１ｍの管に対し
て０．２ｇ以下、特に０．０５ｇ以下の材料が使用さ
れ、このような水分透過量を有するものであればプラス
チック、ゴム、金属、無機材料のいずれでもよいが、具
体的にはブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、飽和型ブ
チルゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴムなどの
ゴム材料が好ましく、また特に金属材料が好適である。
金属材料としては、ステンレススチール、銅、真ちゅ
う、鉄、アルミニウム等が用いられるが、クラッド外周
面に被覆する場合は、可撓性を与えるため、スパイラル
状、波状等に加工したものが好ましい。また、クラッド
１とこの低気体透過性材料層５とは、温度変化に応じて
光チューブ（クラッド及びコア）は膨張，収縮するた
め、これを吸収し得る空間を有するように完全に密着さ
せず、ある程度離間させて配設することが推奨される。

【００２１】この場合、口金４ａ，４ｂとクラッド１を
包囲する低気体透過性材料層５とは、その間に隙間があ
ると外部から水分等が低気体透過性材料層５とクラッド
１との空間部に侵入するため、該隙間がないように、低
気体透過性材料層５は両口金４ａ，４ｂに気密に配設す
る。その手段としては、図１に示すように口金４ａ，４
ｂと低気体透過性材料層５とをバリヤー性接着剤、シー
リング材を用いて封止、又は溶接、ハンダ付けもしくは
融着７等したり、図２に示すようにホースバンド締結、
ワイヤー素線による巻き上げ、スリーブ、Ｏ−リング、
パッキン８等を介して又は直接低気体透過性材料層５を
口金４ｂに気密に密着、固定する手段が採用し得る。

【００２２】一方、本発明においては、クラッド１の両
端面を被覆し、かつクラッド１の両端面と口金４ａ，４
ｂとの間の空隙をシール材で封鎖する。この手段として
は、接着剤やシーリング材を用いて空隙を接着もしくは
充填する方法、Ｏ−リングを用いて気密に密着、固定す
る方法、上記２つを併用する方法が用いられる。具体的
には、図１に示すように、口金４ａ，４ｂの先端内周縁
にリング状覆い体４ｃ，４ｄを一体に突設すると共に、
該覆い体４ｃ，４ｄとクラッド１との間に水分を遮断し
得るバリヤー性接着剤やシーリング材６を充填する方
法、また、図２，３に示すように、封止栓３ａ及び口金
４ａがクラッド１端面より外方に突出している場合は、
これらによって形成される凹部に同様にバリヤー性接着
剤やシーリング材６を充填する方法（なお、この場合に
はこれらバリヤー性接着剤やシーリング材は透明である
ことが好ましく、また封止栓より低屈折率であることが
好ましい）、更に、図４，５に示すように、封止栓３
ａ、クラッド１及び口金４ａの端面を覆って（図４）又
は封止栓３ａ及びクラッド１の端面を覆って（図５）、
ガラス、樹脂等の水分遮断性透明板９を透明のバリヤー
性接着剤やシーリング材６で接着する手段を採用するこ
ともできる。なお、図１及び図３の場合、その封止栓端
面に同様にして透明板を接着して又は透明材料を充填し
て、光伝送チューブの端面を平坦化することができる。
また、図２及び図３の場合、バリヤー性接着剤やシーリ
ング材の代りにＯ−リングを配設し、口金を加締めして
Ｏ−リングを圧縮し、口金と封止栓との間を密着するこ
とにより、口金とクラッドとの間を封鎖することもで
き、この場合、更にＯ−リングとクラッドとの間を接着
剤やシーリング材を充填することもできる。

【００２３】なお、接着剤やシーリング材としては、エ
ポキシ系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系、ア
クリル樹脂系、ＥＶＡ系、ポリサルファイド系、チオコ
ール系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリイミド
系、フッ素ゴム系、ＳＢＳ、ＳＩＳなどのＴＰＥ系、ポ
リアミド系、アルミナやシリカなどを用いたセラミック
系などが挙げられる。シール層の厚さが薄い場合には、
これら材料のガスバリヤー性が高くなっても十分にその
機能を発揮できるが、好ましくは低気体透過性のものを
用いることが好ましい。

【００２４】また、Ｏ−リング材としては、アクリルゴ
ム系、フッ素ゴム系、ＥＰＤＭ系、ブチルゴム系などの
ゴム材料、ポリエチレン、フッ素樹脂、軟質ナイロンな
どのプラスチック材料が用いられる。

【００２５】ここで、上記クラッド１と低気体透過性材
料５との間の空隙には、残存ハロゲン化合物、その他の
着色物質のトラップ剤とを充填することが推奨される。

【００２６】即ち、クラッド材としてフッ素ゴムを用い
た場合、フッ素ゴムが着色することがある。このフッ素
ゴムの着色はフッ素ゴム中の残存ハロゲン化合物により
大きな影響を受けるが、それ以外にもフッ素ゴムやシリ
コーンゴムなどのクラッド材成分、その他の光伝送チュ
ーブ用成分、例えば架橋剤（加硫剤）や架橋助剤、各種
添加剤の分散物、未反応物、更に高温での熱劣化物など
も着色物質（黄変物質）として影響を与える。これに対
し、クラッドを包囲して配設した保護管（低気体透過性
材料）とクラッドとの間に上記着色物質のトラップ剤を
充填することが有効であり、かかるトラップ剤を用いる
ことで光伝送チューブの光伝送特性が長期間に亘り保持
され、着色が防止された光伝送チューブが得られる。

【００２７】上記トラップ剤としては、残存ハロゲン化
合物、その他の着色物質を捕捉する物質であればいずれ
のものをも使用することができ、例えば活性炭、シリ
カ、シリカゲル、アルミナ、モレキュラーシーブスその
他のゼオライト系吸着剤などの吸着剤、ハロゲンとの反
応性の高い酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硝酸銀
などの化合物やイオン交換樹脂などを挙げることがで
き、その１種を単独で又は２種以上を組み合せて使用す
ることができる。

【００２８】これらのトラップ剤は、上記残存ハロゲン
化合物以外に他の着色物質、クラッド、その他の光伝送
チューブに含まれる成分、例えばパーオキサイド等の架
橋剤、架橋助剤、その他の各種添加物の分解物、未反応
物、高温での熱劣化物などを捕捉し得るが、このような
各種着色物質を効果的に捕捉する点で、モレキュラーシ
ーブス等のゼオライト系吸着剤が好ましい。この場合、
ゼオライト系吸着剤は水分の除去にも有効である。

【００２９】なお、トラップ剤の粒径は適宜選定される
が、１０μｍ以下、特に１μｍ以下が好ましい。

【００３０】

【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。

【００３１】〔実施例、比較例〕内径６ｍｍ、外径８ｍ
ｍ、長さ２ｍのジメチルシリコーンチューブの内面にフ
ッ素ゴム層（屈折率１．３８、厚さ１００μｍ）をコー
ティング法により形成し、これの内部に屈折率１．５０
のメチルフェニルシリコーンオイルを充填し、上記チュ
ーブの両端を外径６ｍｍ、長さ２０ｍｍのパイレックス
ガラスでそれぞれ封鎖し、ＳＵＳスリーブを用いて両端
を加締めた。

【００３２】このジメチルシリコーンチューブの外周面
をポリ塩化ビニリデン樹脂製チューブ（５００μｍ厚）
で被覆したもの（比較例１）、これに加えて上記ジメチ
ルシリコーンチューブの両端面を同じポリ塩化ビニリデ
ン樹脂で被覆したもの（実施例１）、また、上記ジメチ
ルシリコーンチューブの外周面をステンレススチール製
可撓管で被覆したもの（比較例２）、これに加えて同じ
ステンレススチール製のキャップでシリコーン系接着剤
を用いて、図１に示す方法でジメチルシリコーンチュー
ブの両端面を被覆したもの（実施例２）、更に、上記ジ
メチルシリコーンチューブをそのまま被覆せずに用いた
もの（比較例３）について、６０℃，９５％ＲＨの湿熱
オーブン中に一定時間放置したのち、取り出し、室温で
１時間放置した場合のコア（メチルフェニルシリコーン
オイル）の状態を観察した。更に、シリコーンチューブ
の外周に厚さ４ｍｍのブチルゴムを被覆し、その両端を
ステンレススリーブを用いて気密に加締めると共に、厚
さ１ｍｍのガラス板とアクリル系接着剤を用い、図５に
示す方法で封止した（実施例３）。その結果は下記の通
りである。比較例１１０日の湿熱オーブン処理後、室温下に放置すると白濁
し、光を通さなくなった。実施例１３０日の湿熱オーブン処理後でも変化はなかった。比較例２１４日の湿熱オーブン処理後、室温下に放置すると白濁
し、光を通さなくなった。実施例２３０日の湿熱オーブン処理後でも変化はなかった。比較例３５時間の湿熱オーブン処理後、室温下に放置すると白濁
し、光を通さなくなった。実施例３３０日の湿熱オーブン処理後でも変化はなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光伝送チューブは、高温多湿下
の雰囲気で長期間使用しても液状コアの劣化が防止さ
れ、安定した良好な光伝送性能を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの第１の例を示す一部
省略断面図である。

【図２】本発明の光伝送チューブの第２の例を示す一部
省略断面図である。

【図３】本発明の光伝送チューブの第３の例を示す一部
省略断面図である。

【図４】本発明の光伝送チューブの第４の例を示す一部
省略断面図である。

【図５】本発明の光伝送チューブの第５の例を示す一部
省略断面図である。

【符号の説明】

１クラッド２コア３ａ，３ｂ封止栓４ａ，４ｂ口金５低気体透過性材料層６シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空管状のクラッドにこのクラッドより
高屈折率の液状又は流動状の透明コア材を充填し、上記
クラッドの両端開口部を封止栓及び該封止栓をクラッド
に固定する口金により封止してなる光伝送チューブにお
いて、上記クラッドを包囲して低気体透過性材料を上記
口金間に気密に配設すると共に、上記クラッドの両端面
をシール材により被覆し、かつクラッド両端面と上記両
口金との間の空隙を気密に封鎖したことを特徴とする光
伝送チューブ。
【請求項２】上記コアがシリコーンオイルよりなる請
求項１記載の光伝送チューブ。
【請求項３】上記クラッドがゴム弾性体のコアと接す
る内面にフッ素ゴム層が形成されたものよりなる請求項
１又は２記載の光伝送チューブ。
【請求項４】クラッドと低気体透過性材料との間に着
色物質のトラップ剤を充填した請求項１，２又は３記載
の光伝送チューブ。