JPH11142262A - 光ファイバーを埋め込んだ複合材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合材に埋め込まれた光ファイバーの取り出
し部で光ファイバーが折れ易くなるのを防止可能にし
た、光ファイバーを埋込んだ複合材及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 複合材に埋め込まれる光ファイバー３を
金属シース４の穴に通し、その金属シース４の外側つば
部５が積層体の外に突出するように上下に複合材を形成
するプリプレグ１，２，６，７を積層してゆく。金属シ
ース４のところのプリプレグは金属シース４の先端部に
空隙ロを形成する長さにカットされている。このように
して形成された積層体はオートクレーブ等で加熱・加圧
して成形され、光ファイバー３を埋め込んだ複合材とな
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、端部を引出した形
で光ファイバーを埋め込んだ複合材及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】端部を引出した形で光ファイバーを複合
材の中に埋め込んだものを製造するやり方として、プリ
プレグを積層し、その間に光ファイバーを置く方式があ
る。図８は、そのように積層したプリプレグ１と２の間
に光ファイバー３を置いて成形した複合材を示してい
る。積層したプリプレグ１と２の間に配置された光ファ
イバー３の端部は積層されたプリプレグの縁から引き出
されている。

【０００３】このように複合材の中に埋め込まれた光フ
ァイバーは、その複合材に外圧が加わるとストレンゲー
ジのように変形し、その変形を示す信号を検出器で受け
ることによりセンサーとして働くので、いわゆる光ファ
イバーセンサーとして用いられる。

【０００４】このように複合材の中に埋め込まれた光フ
ァイバーの端部を複合材から引出す場合、光ファイバー
の端部を直接そのまま引出すと、積層したプリプレグを
オートクレーブ等に入れて加熱・加圧して硬化するとき
に溶融した樹脂が光ファイバーの引出し部から流れ出し
て光ファイバーの端部にも付着する。その状態を図９に
示してある。

【０００５】このように、光ファイバーの端部に付着し
た溶出樹脂は、一般的に硬く、細い光ファイバーに対し
弾力性のない硬化樹脂となって了い、成形された複合材
を取り扱う間に光ファイバーがその付着樹脂の境界部で
切断し易いものとなる。また、複合材から引出された光
ファイバーの端部はコネクター化して結線することがで
きないものとなって了う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、光ファ
イバーを埋め込んだ複合材において、複合材に埋め込ま
れた光ファイバーをその複合材から引出す部分は従来折
れ易くなって了う欠点を有していた。

【０００７】そこで、本発明は、複合材に埋め込まれた
光ファイバーの取り出し部で光ファイバーが折れ易くな
るのを防止可能にした、光ファイバーを埋込んだ複合材
及びその製造方法を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、外側につば部を有する流れ止め部材を光フ
ァイバーの端部に設置し、その光ファイバーを内部に設
置して成形した複合材を提供する。

【０００９】このように構成した本発明の複合材は、内
部に埋め込まれた光ファイバーの端部に流れ止め部材を
設置してあるので、複合材の加熱・加圧成形時に光ファ
イバーに樹脂が流れ出て固まって付着したりしていない
ので、従来のもののように、取り扱い中に硬化した樹脂
との境目で光ファイバーが破損することがない。

【００１０】本発明による複合材において、その流れ止
め部材のつば部のみを複合材表面に突出させた状態で流
れ止め部材を複合材の中に設置するよう複合材の内部に
切欠き部を設けた構造にすると、流れ止め部材の設置に
拘らず複合材に段付き等が生じない所定板厚の複合材と
なるので好ましい。

【００１１】また、本発明の複合材において、光ファイ
バーの端部に設置する流れ止め部材を例えば金属製と
し、そのつば部をコネクタ形状にすることにより、測定
側の装置部分と結線する場合のコネクタとなるので有用
である。

【００１２】また、本発明は、前記課題を解決する複合
材の製造方法として、光ファイバーの端部に、外側につ
ば部を有する流れ止め部材を設置して成形するやり方を
提供する。

【００１３】この製造方法によれば、複合材は内部に光
ファイバーを埋め込み状態にして成形され、複合材から
引き出された光ファイバーの端部に樹脂が漏れ出してい
ない前記した本発明の複合材を円滑に製造することがで
きる。

【００１４】本発明のこの製造方法において、成形すべ
き複合材に予め切欠き部を設け、その切欠き部に流れ止
め部材をそのつば部のみが複合材の表面に突出するよう
に配置して成形するやり方を採用すると、この切欠き部
内に流れ止め部材を受入れることにより成形後の複合材
に段付きが生じないので好ましい。

【００１５】また、その切欠き部は、複合材を加熱・加
圧して成形するときに複合材から光ファイバーへ伝わる
押圧力を弱めるとともに樹脂が流れ易い所となり流れ止
め部材から出た光ファイバーが切断されるのを防ぐ。

【００１６】更にまた、本発明の複合材製造方法におい
て採用する流れ止め部材のつば部をコネクタ形状とする
ことによって、測定側の装置部分と結線するためのコネ
クタが複合材の成形と同時に装着される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による複合材及びそ
の製造方法について図１〜図７に示した実施の形態に基
づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態にお
いて、図８，図９に示した従来のものと同じ構成の部分
には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。

【００１８】（第１実施形態）まず、図１〜図３によ
り、第１実施形態について説明する。図１において、４
は金属シースで、その金属シース４には光ファイバー３
が通される。金属シース４はつば部５を有している。複
合材を構成するプリプレグ１，２が積層されるが、光フ
ァイバー３の端部が引出される部分には金属シース４が
設置される。

【００１９】金属シース４が設置される部分の上下のプ
リプレグ６，７は、金属シース４を収容する空所が形成
されるように部分的にカットされており、そのプリプレ
グのカット状態を図２に示してある。図２において８は
そのカット部分である。このカット部分は、金属シース
５の長さイよりも１ｍｍ程度長い長さロをもつ切り込み
にカットされている。

【００２０】以上のように、複合材となるプリプレグの
中に配置された光ファイバー３の引出し部には金属シー
ス４が設置され、金属シース４は外側のつば部５が複合
材となるプリプレグ積層体の表面に突出するように置か
れる。

【００２１】光ファイバー３が引出される部分に設置さ
れる金属シース４は、積層したプリプレグ１，２，６，
７を加熱・加圧して成形する際に、樹脂が光ファイバー
３部分から流出するのを止めるために本発明で用いる流
れ止め部材に構成する。

【００２２】図１の状態に組み立てるには、先ずカット
されていない下のプリプレグ２を所定枚数積層し、次い
で流れ止め部材としての金属シース４のためにカットさ
れた下のプリプレグ７を金属シース４の半径部分の厚さ
に相当するだけ積層する。

【００２３】その状態で金属シース４と、その金属シー
ス４に通した光ファイバー３を置く。その上に金属シー
ス４のためにカットされた上のプリプレグ６を金属シー
ス５の半径部分の厚さに積層し、その上にカットされて
いないプリプレグ１を所望の厚さ積層する。

【００２４】こうして図１の状態に積層されて光ファイ
バーを埋め込んだ積層プリプレグは真空バギィングして
オートクレーブで硬化し、光ファイバー３を埋め込んだ
複合材を製造する。

【００２５】カット部分８のうち、金属シース４の長さ
よりロだけ長いカット部分に当る空間のところでは成形
時にプリプレグ押付けの弱い所が生ずる。この空間は成
形時の脱気用の空間となるとともに、加圧力による光フ
ァイバー３への押付け力を弱めるとともに、樹脂が流動
し易い所となる。

【００２６】成形時は金属シース４の介在により樹脂が
光ファイバー３の引出し部に流れ出さない。また、プリ
プレグは金属シース４のためにカットされているので金
属シース４を介在させて積層したプリプレグを成形した
あとで得られた複合材には段付きを生ずることがない。

【００２７】なお、ＦＥＰフィルムでプリプレグをくる
み金属シース４の端面をシリコンゴムを使用したダムで
樹脂洩れをシールすることによりプリプレグをカットし
た部分に樹脂が流れ込み、金属シース４の中を通って光
ファイバー３を樹脂で固定するため、樹脂洩れがない結
果が得られる。金属シース４とその中を通す光ファイバ
ー３の寸法組合せの一例を表１に示してある。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、図３に示すように金属シース４のつ
ば部分５にネジ９を切りコネクタ形状とすることによ
り、これに測定側の装置部分コネクタ１０を連結するこ
とができるものとなる。

【００３０】（第２実施形態）次に、図４，図５によ
り、第２実施形態について説明する。前記第１実施形態
では、積層されたプリプレグの面と平行方向に光ファイ
バーの端部を引き出しているが、本第２実施形態は、光
ファイバーの端部を積層されたプリプレグの面に垂直な
方向に引き出す場合である。

【００３１】すなわち、積層されたプリプレグ１１の中
にエルボ型の金属シース１２が図４のように設置される
ように穴をあけたプリプレグを積層してゆく。この場
合、積層に使うプリプレグの例を図５に平面図で示して
ある。

【００３２】図５で１４が金属シースを通すためにカッ
トされた穴である。この場合も、金属シース１２はその
外側のつば部１３のみがプリプレグ１１の表面に突出す
るように配置されて光ファイバー３を埋め込んだ複合材
が成形される。

【００３３】なお、本第２実施形態の場合も、プリプレ
グ１１中に配置される金属シース１２の端部の先にはプ
リプレグとの間に１ｍｍ程度の長さロだけ余分にカット
された部分を形成させておいて、プリプレグ１１の成形
時にこの部分に働く押圧力が弱くなるようにして成形時
の圧力で光ファイバー３がプリプレグ１１の中で切断し
ないようにする。

【００３４】（第３実施形態）次に図６により第３実施
形態について説明する。図６は積層されたプリプレグの
中に配置された２つの金属シース４に両端を露出して通
された光ファイバー３を示している。

【００３５】図６には積層されたプリプレグは図示省略
しているが、そのプリプレグの配置態様、金属シース４
配置のための空所のカット態様、その空所と金属シース
４との配置関係などは図１に示した第１実施態様の場合
と同じであり、それらの重複する説明は省略する。

【００３６】本実施形態においては、金属シース４とそ
の中を通る光ファイバー３との間の空隙に２液性加熱硬
化樹脂（ＥＡ９３９６）１６を充填している。この樹脂
１６を光ファイバー３と金属シース４との間の空隙に充
填後、一昼夜放置し樹脂を硬化させる。

【００３７】金属シース４とその中を通る光ファイバー
３との間の空隙に充填された２液性加熱硬化樹脂（ＥＡ
９３９６）１６が硬化することにより、空隙は埋めら
れ、空隙がなくなるとともに、金属シース４で光ファイ
バー３を固定化する役目と金属シース４により光ファイ
バー３を保護する役目を併せ持つ。金属シース４の径及
び光ファイバー３の外径とその空隙における各寸法の一
例を表２に示してある。

【００３８】

【表２】

【００３９】金属シース４とその中を通る光ファイバー
３との間の空隙のうち２液性加熱硬化型樹脂ＥＡ９３９
６が充填される所は図６に交差斜線で示してあり、光フ
ァイバー３が金属シース４を出る部分の空隙には樹脂
（ＥＡ９３９６）１６が充填されないすき間１５を生じ
させておく。以上説明した構成の積層体を加熱、加圧の
もとに成形して光ファイバーが埋め込まれた複合材が成
形される。

【００４０】こうして金属シース４に光ファイバー３を
固定し、この光ファイバー３が通った金属シース４を複
合材に埋めることにより複合材中に光ファイバーを埋め
込んで構成したセンサーのコネクター化機能を持たせて
いる。

【００４１】更に金属シース４から光ファイバー３が外
部に出る部分の空隙には樹脂（ＥＡ９３９６）が充填さ
れておらず、樹脂１６で埋められていないすき間１５が
形成されているので金属シース４の穴から引き出される
所で光ファイバー３にはある程度自由があるため光ファ
イバー３は切断し難い特徴を持っている。

【００４２】（第４実施形態）次に、図７により第４実
施形態について説明する。この第４実施形態では、図４
に示す第２実施形態の場合と同様、光ファイバーの端部
を積層されたプリプレグの面に垂直な方向に引き出して
いる。

【００４３】この場合も、図４の場合と同様、プリプレ
グの中にエルボ型の金属シース１２が配置され、エルボ
型の金属シース１２は、その外側のつば部１３のみがプ
リプレグの表面に突出するように配置され、光ファイバ
ー３を埋め込んだ複合材が形成される。

【００４４】図７にはプリプレグの図示を省略している
が、本第４実施形態の場合もプリプレグ中に配置される
金属シース１２の端部の先にはプリプレグとの間に１ｍ
ｍ程度の隙間をあけるような長さの穴がプリプレグにカ
ットされる。

【００４５】金属シース１２の孔を通る光ファイバー３
と金属シース１２の孔との間の空隙には第３実施形態の
場合と同様に２液性加熱硬化樹脂（ＥＡ９３９６）１６
が充填されこの樹脂１６が硬化することでその空隙が埋
められる。

【００４６】金属シース１２の穴をその中を通る光ファ
イバー３との間の空隙のうち２液性加熱硬化型樹脂が充
填される所は図６の場合と同様に交差斜線で示してあ
り、光ファイバー３が金属シース１２を出る部分の空隙
には樹脂１６が充填されていないすき間１５を形成させ
ている。

【００４７】この第４実施形態の場合は、エルボ型シー
ス管１２によって光ファイバー３の出入方向を変えてい
るが、金属シース１２の穴とその中を通る光ファイバー
３との間の空隙を２液性加熱硬化樹脂１６を充填するこ
とによって塞ぐとともに光ファイバー３を金属シース１
２に固定させる点で図６の場合と同様である。そして、
金属シース１２を、光ファイバーを埋め込んで構成した
複合体センサーのコネクターとして利用できるものとし
ている。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば光
ファイバーの端部に流れ止め部材を設置して光ファイバ
ーを埋め込んだ複合材が提供される。この複合材は、光
ファイバーの端部に流れ止め部材を設置してあるので、
光ファイバーの引出し端部には複合材成形時に樹脂が流
出して付着し固化していないので光ファイバーは切断し
難い状態となっている。

【００４９】また、本発明の複合材によれば、前記した
流れ止め部材の外側につば部を形成し、これをコネクタ
ーとして適用することができる。

【００５０】また、本発明の複合材製造方法は、光ファ
イバーの端部に、外側につば部を有する流れ止め部材を
設置して成形するもので、これによれば、前記した効果
をもつ光ファイバーを埋め込んだ複合材を効率的に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を説明するための積層状
態のプリプレグを示す説明図で（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図２】本発明の第１実施形態で用いるプリプレグの例
を示す平面図。

【図３】第１実施形態による複合材にコネクタを取付け
た状態を示す説明図。

【図４】本発明の第２実施形態を説明するための積層状
態のプリプレグを示す縦断面図。

【図５】本発明の第２実施形態で用いるプリプレグの例
を示す平面図。

【図６】本発明の第３実施形態における光ファイバーと
金属シースの結合状態を示す説明図。

【図７】本発明の第４実施形態における光ファイバーと
金属シースの結合状態を示す説明図。

【図８】光ファイバーを埋め込んだ複合体の従来の製造
方法を説明する図面で（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断
面図。

【図９】光ファイバーを埋め込んで成形した従来の複合
材を示す図面で（ａ）は斜視図，（ｂ）は（ａ）図のＢ
−Ｂ線に沿う横断面図。

【符号の説明】

１ プリプレグ（上の） ２ プリプレグ（下の） ３ 光ファイバー ４ 金属シース ５ つば部 ６ カットしたプリプレグ（上の） ７ カットしたプリプレグ（下の） ８ カット部分 ９ ネジ １０ コネクタ １１ プリプレグ １２ エルボ型の金属シース １３ つば部 １４ 穴 １５ すき間 １６ ２液性加熱硬化樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバーと、同光ファイバーの端部
   に設置され、外側につば部を有する流れ止め部材とを内
   部に設置して成形したことを特徴とする光ファイバーを
   埋め込んだ複合材。
2. 【請求項２】 前記流れ止め部材を受入れ、そのつば部
   のみが複合材表面に突出するように、前記複合材の内部
   に設けられた切欠き部を有することを特徴とする請求項
   ４記載の複合材。
3. 【請求項３】 前記流れ止め部材のつば部をコネクタ形
   状としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合
   材。
4. 【請求項４】 内部に光ファイバーを埋込み状態で成形
   した複合材の成形方法において、前記光ファイバーの端
   部に、外側につば部を有する流れ止め部材を設置して成
   形することを特徴とする光ファイバーを埋め込んだ複合
   材の製造方法。
5. 【請求項５】 前記複合材に予め切欠き部を設け、同切
   欠き部に前記流れ止め部材をそのつば部のみが複合材の
   表面に突出するように設置して成形することを特徴とす
   る請求項４記載の複合材の製造方法。
6. 【請求項６】 前記流れ止め部材のつば部をコネクタ形
   状とすることを特徴とする請求項４又は５記載の複合材
   の製造方法。