WO2020145107A1 - 周面発光型導光棒 - Google Patents

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guide rod
light emitting
core layer
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笛吹祐登
畠山広大
山▲崎▼達也
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フクビ化学工業株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating

Definitions

  • the present invention is an improvement of a peripheral surface light emitting type light guide rod, more specifically, it can not only maintain the amount of emitted light and the color of emitted light even when it is used outdoors for a long time, but also can perform spiral winding around a rope or a rod without any problem.
  • the present invention relates to a peripheral light emitting type light guide rod which can be wound and is not loosened after winding and the appearance is not deteriorated.
  • linear light emitters have been used for many optical ornaments such as ornaments, illuminations, and illuminated signboards.
  • neon lights which have long been used as linear light emitters, have a flexible body. Since it is composed of scarce glass tubes, it is not possible to bend a linear light emitting body along a curved portion of a wall surface or draw a decorative character or a decorative pattern.
  • this soft resin is more likely to be deteriorated by ultraviolet rays than hard resin, its weather resistance is not sufficient and problems tend to occur when it is used outdoors.
  • the light guide rod is made of a hard resin, the light guide rod is spirally wound around the rope or the rod body with illumination or a line of sight indicator. Problems tended to occur when used.
  • the light guide rod becomes too stiff, and it can be wrapped around a rope or rod body while deforming the light guide rod especially in cold regions. There is a problem that the light guide rod cannot be deformed, and when the light guide rod is forcibly deformed and wound around the rod body, the light guide rod cannot endure the deformation and is broken.
  • the soft light guide rod proposed by the applicant of the present invention is easier to be wound because it is easier to deform than a hard resin when it is wound around a rope or a rod in a spiral shape and used as an illumination or a visual guide marker.
  • the light guide bar is too soft and the light guide bar is loosened after the light guide bar is wound around the rope or the rod body and the appearance is deteriorated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to maintain excellent light emitting performance with little variation in light emission even when used outdoors for a long period of time. Not only can the emission color at the start be maintained, but it can also be spirally wound around a rope or rod without any problems, and the surface emitting type light guide rod does not loosen after winding and its appearance does not deteriorate. To provide.
  • the core layer 1 mainly made of acrylic resin and the clad layer 2 mainly made of fluorine resin are used. Characterized by the amount of change in luminance within a range of ⁇ 10% and the amount of change in each value of chromaticity [x,y] within a range of ⁇ 0.02 after 1000 hours using an accelerated weather resistance tester. There is.
  • the clad layer 2 it is preferable to add 0.01 to 5 parts by weight of titanium oxide having an ultraviolet absorbing function as a light scattering agent to 100 parts by weight of the main material in order to enhance weather resistance.
  • the material of the core layer 1 a mixture of a hard acrylic resin and an acrylic elastomer is used, and the bending elastic modulus of the light guide rod B in the -20° C. atmosphere is 1.0 to 5.0 ⁇ 10 3 MPa. I try to fit in the range.
  • the thickness of the cladding layer 2 is set to 0.1 to 1.0 mm. It is preferable to keep it within the range.
  • a hard acrylic resin as a material of the core layer 1 and an acrylic elastomer are mixed at a ratio of 95:5 to 70:30. Is preferably used.
  • the magnitude of the attenuation coefficient [b] of the brightness attenuation characteristic represented by the following formula is 1.2 or less.
  • ethylene/tetrafluoroethylene copolymer hexafluoropropylene/tetrafluoroethylene/ethylene copolymer, or polyvinylidene fluoride are used. Is preferred.
  • the hard acrylic resin as the material of the core layer 1, it is preferable to use one or more of polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate, and polyisobutylmethacrylate.
  • acrylic elastomer as the material of the core layer 1, a block copolymer of methyl methacrylate and butyl acrylate, a block copolymer of methyl acrylate and butyl acrylate, or methyl methacrylate and acrylic acid is used. It is preferable to use one or more acrylic block copolymers composed of an ester and an aromatic acrylic acid ester.
  • the surface emitting light guide rod of the present invention uses an acrylic resin as the material of the core layer, and a fluorine resin as the material of the cladding layer, and a test time of 1000 hours by an accelerated weathering tester. By suppressing the amount of change in luminance and the change in chromaticity within a predetermined numerical range, the weather resistance of the light guide rod can be improved.
  • the light guide rod is wrapped around a rope or rod body and used outdoors for a long period of time such as illumination or a line-of-sight guide, the light emission brightness of the light guide rod is significantly reduced, and the light emitted by the part Since the problem of variation in the amount or discoloration of the luminescent color hardly occurs, the function as the light emitting device can be maintained.
  • the surface emitting light guide rod of the present invention uses a mixture of a hard acrylic resin and an acrylic elastomer as the material of the core layer, and the bending elastic modulus in a -20°C atmosphere has a predetermined numerical range.
  • the flexibility of the light guide rod can be improved as compared with the case where the core layer is made of only the hard acrylic resin.
  • the light guide rod of the present invention has higher rigidity than the case where the core layer is composed of only the soft acrylic elastomer, there is no fear that the light guide rod will be loosened after being wound around the rod body or the like and the appearance will be deteriorated. ..
  • the present invention not only can it be suitably used for outdoor illumination and lighting while maintaining the light emitting performance during use, but it can also be suitably used for illumination and lighting by winding it around a rope or rod even in cold regions. Since the surface-emitting light guide rod can be provided, the practical utility value of the present invention is extremely high.
  • FIGS. 1 what is designated by reference numeral 1 is a core layer, and what is designated by reference numeral 2 is a clad layer. Further, what is indicated by the symbol B is a light guide rod, and what is indicated by the symbol R is a rope.
  • the peripheral surface emitting light guide rod B is arranged around the core layer 1 mainly made of acrylic resin as shown in FIG.
  • the clad layer 2 containing a fluorine resin as a main material is formed on the above.
  • the luminance change amount within a test time of 1000 hours by the accelerated weather resistance tester is within ⁇ 10%, and the change amount of each value of chromaticity [x, y] is within ⁇ 0.02 range. I am trying to become.
  • the light guide rod B is spirally wound around the outer circumference of the rope R (or rod body) as shown in FIG. 2, and the light source device is arranged at the end of the light guide rod B (not shown). ), the light incident from the light source device passes through the inside of the light guide rod B, so that the outer periphery of the light guide rod B can be made to emit light. Further, by setting the amount of change in brightness and chromaticity of the light guide rod B after the accelerated weathering test within the above numerical range, problems such as a significant decrease in light emission amount and discoloration occur even when used outdoors for a long time. It can be used with confidence because it does not exist.
  • Light guide rod [2-1] Material of core layer Further, regarding the material of the core layer 1 of the light guide rod B, in this embodiment, a hard acrylic resin mixed with an acrylic elastomer is used. , The light guide performance that allows the light guide rod B to uniformly emit light to a place distant from the light source device, and the appropriate flexibility that is easy to wind around the rope R or the like and is less likely to cause slack. There is.
  • the material of the core layer 1 may be only a hard acrylic resin or an acrylic elastomer, and when a mixture of a hard acrylic resin and an acrylic elastomer is used, the mixing ratio is 95: It is preferably 5 to 70:30.
  • the hard acrylic resin for the core layer 1 one or more of polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate, isobutyl polymethacrylate or t-butyl polymethacrylate can be preferably used.
  • an acrylic resin having a glass transition temperature (Tg) at room temperature (25° C.) or higher is referred to as “hard acrylic resin”.
  • a block copolymer of methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate is used in the present embodiment, but methacrylic acid which is a thermoplastic elastomer is used.
  • MMA-BA block copolymer block copolymer of methyl acrylate and butyl acrylate
  • methyl methacrylate (methyl acrylate) and acrylate ester and acrylic acid One or more types of acrylic block copolymers composed of aromatic esters can be preferably used.
  • the cross-sectional shape of the core layer 1 is circular in this embodiment as shown in FIG.
  • a semi-elliptical shape of a kamaboko shape a shape that fits into a valley portion of a wire rope or a rope, or an elliptical shape, a semicircular shape, a polygonal shape, or the like may be adopted. it can.
  • a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene which is a fluororesin, hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene are used.
  • a copolymer of ethylene and ethylene (EFEP), or one or more of polyvinylidene fluoride can be preferably used.
  • the cladding layer 2 is formed to have a predetermined thickness on the outer periphery of the core layer 1. As shown in (), a multi-layer structure including a plurality of cladding layers 2 may be used. Further, with respect to the thickness of the clad layer 2, it is preferable to suppress the thickness within a range of 0.1 mm to 1.0 mm in order to obtain weather resistance.
  • the weather resistance is enhanced by adding a light scattering agent having an ultraviolet absorbing effect to the material of the clad layer 2.
  • a light scattering agent having an ultraviolet absorbing effect 0.01 to 5 parts by weight of powdery titanium oxide is added as a light scattering agent to 100 parts by weight of the main material of the cladding layer 2.
  • the light scattering agent barium sulfate other than titanium oxide may be used.
  • the addition of the light diffusing agent can be performed not only on the cladding layer 2 but also on the core layer 1.
  • the flexural modulus in an atmosphere of -20°C is 1.0 to 5.0 ⁇ 10 3 MPa (preferably 2.0 to 4.0 ⁇ 10
  • the pressure is set to 3 MPa, the light guide rod B can be wound around a rope or the like without any problem even in a cold region, and the light guide rod B after winding is not easily loosened. If the bending elastic modulus is too large, it becomes difficult to wind the light guide rod B while bending it around the rope or the like. On the other hand, if the bending elastic modulus is too small, the light guide rod B is likely to loosen after winding.
  • the amount of change in luminance within a test time of 1000 hours by an accelerated weather resistance tester is ⁇ 10% (preferably, It is preferable that the amount of change in each value of chromaticity [x, y] is within the range of ⁇ 0.02 (preferably ⁇ 0.01) within the range of luminance change amount ⁇ 5%).
  • the target can be freely changed according to the application such as illumination, and for example, a metal wire, carbon fiber, aramid fiber, etc. can be bundled. Also, wire ropes, ropes, strings, etc. can be targeted, and poles, pillars, bars such as bar materials, etc. can also be wound.
  • a monochromatic LED light source is used in the present embodiment.
  • a monochromatic light emitting type but also a multicolored light source are used depending on the application such as illumination.
  • a light emitting device can be used, and the light source device can be attached not only to one end of the light guide bar B but also to both ends thereof.
  • a halogen lamp other than the LED light source may be used for the light source device.
  • Example 1 a peripheral surface light-emitting light guide rod having a circular cross-sectional shape with a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, clad layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding. Further, polymethylmethacrylate which is a hard acrylic resin was used as the main material of the core layer, and ETFE which was a fluorine resin was used as the main material of the cladding layer. Further, 0.065 parts by weight of titanium oxide, which is a light scattering agent, was added to the clad layer with respect to 100 parts by weight of the main material of the clad layer.
  • Example 2 In Example 2, as in Example 1, a round rod-shaped peripheral surface light-emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding.
  • the main material of the core layer is a block copolymer of poly(methyl methacrylate), which is a hard acrylic resin, and methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate, which is an acrylic elastomer, in a weight ratio of 95:
  • the mixture was used in the ratio of 5, and the main material of the clad layer was ETFE which is a fluororesin. Further, 0.065 parts by weight of titanium oxide, which is a light scattering agent, was added to the clad layer with respect to 100 parts by weight of the main material of the clad layer.
  • Example 3 In Example 3, as in Example 1, a round rod-shaped peripheral surface light-emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding. Further, as the main material of the core layer, a block copolymer of methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate which is an acrylic elastomer and polymethylmethacrylate which is a hard acrylic resin in a weight ratio of 90: A mixture of 10 parts was used, and ETFE, which is a fluororesin, was used as the main material of the cladding layer. Further, 0.065 parts by weight of titanium oxide, which is a light scattering agent, was added to the clad layer with respect to 100 parts by weight of the main material of the clad layer.
  • Example 4 In Example 4, as in Example 1, a round rod-shaped peripheral surface light-emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding.
  • core layer diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm
  • cladding layer thickness 0.2 mm
  • ETFE which is a fluororesin
  • Example 5" In this Example 5, as in the case of Example 1, a round rod-shaped peripheral surface light-emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding.
  • the main material of the core layer is a block copolymer of poly(methyl methacrylate), which is a hard acrylic resin, and methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate, which is an acrylic elastomer, in a weight ratio of 70: A mixture of 30 was used, and ETFE, which is a fluororesin, was used as the main material of the cladding layer. Further, 0.065 parts by weight of titanium oxide, which is a light scattering agent, was added to the clad layer with respect to 100 parts by weight of the main material of the clad layer.
  • Comparative Example 1 a round rod-shaped peripheral surface light-emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding.
  • Comparative example 2 In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, a round rod-shaped surface emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding. A block copolymer of methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate, which is an acrylic elastomer, is used as the main material of the core layer, and ETFE which is a fluororesin is used as the main material of the clad layer. It was used.
  • Comparative Example 2 is different from that of Comparative Example 1 in that a small amount of titanium oxide is added to the core layer as a light scattering agent.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, similarly to Comparative Example 1, a round rod-shaped peripheral light emitting light guide rod having a diameter of 3.5 mm (core layer: diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm) was produced by coextrusion molding.
  • core layer diameter 3.1 mm, cladding layer: thickness 0.2 mm
  • cladding layer thickness 0.2 mm
  • a block copolymer of poly(methyl methacrylate) which is a hard acrylic resin and methyl methacrylate-n-butyl acrylate-benzyl acrylate which is an acrylic elastomer is used in a weight ratio of 50: A mixture of 50 was used, and ETFE, which is a fluorine-based resin, was used as the main material of the cladding layer.
  • 0.065 parts by weight of titanium oxide, which is a light scattering agent was added to the clad layer with respect to 100 parts by weight of the main material of the clad layer.
  • the light emission luminance was measured at intervals of 0.1 m at a portion having a length of 1.0 m and a diameter of 3.5 mm and a distance from the light source of 0.1 to 0.9 m.
  • the emission luminance was measured by disposing a spectral radiance meter (manufactured by CS-2000 Konica Minolta) at a position 0.6 m away from the measurement site of the sample in the vertical direction.
  • An LED light source with a driving current of 300 mA and a light amount of 28 lm was used as the light source.
  • the “luminance attenuation characteristic” in the present specification is based on the emission luminance measured under the test conditions in the table below.

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Abstract

【課題】屋外で長期間使用する場合でも発光量のバラツキが少ない優れた発光性能を維持することができ、また使用開始時の発光色を保つことができるだけでなく、ロープや棒体に対する螺旋状の巻き付けを問題なく行うことができ、更に巻き付け後に弛んで外観が悪化することもない周面発光型導光棒を提供すること。 【解決手段】屋外で使用される周面発光型導光棒Ｂにおいて、アクリル系樹脂を主材とするコア層１とフッ素系樹脂を主材とするクラッド層２とから構成すると共に、促進耐候性試験機による試験時間1000時間での輝度変化量が±10％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02の範囲内となるようにした。

Description

周面発光型導光棒
　本発明は、周面発光型導光棒の改良、詳しくは、屋外で長期間使用する場合でも発光量や発光色を維持できるだけでなく、ロープや棒体に対する螺旋状の巻き付けを問題なく行うことができ、更に巻き付け後に弛んで外観が悪化することもない周面発光型導光棒に関するものである。
　近年、飾り具やイルミネーション、電飾看板等の多くの光装飾品に線状発光体が利用されているが、線状発光体として古くから使用されているネオンライトは、本体が可撓性の乏しいガラス管から構成されているため、直線状の発光体を屈曲させて壁面の湾曲部に沿わせたり、装飾文字や装飾模様を描いたりすることができない。
　そのため、従来においては、端面から光を入射して線状発光体として使用できるプラスチック製の周面発光型導光棒も開発されており(例えば、特許文献１～３参照)、以前、本件出願人も、導光棒のコア層にアクリル系熱可塑性エラストマーを使用した軟質導光棒を開発し、特許出願も行っている(特許文献４参照)。
　しかし、この軟質樹脂は硬質樹脂よりも紫外線等による劣化が起こり易いため、耐候性が充分とはいえず屋外使用時に問題が生じ易かった。
　具体的には、イルミネーションや視線誘導標として屋外で長期間使用した場合に、コア層の透明樹脂が劣化して発光量が低下したり、また発光色が変色したりする等の問題が起こり易かった。
　また、光源に近い部分の発光量と光源から離れた部分の発光量の差が大きかったため、導光棒の長さ方向における発光量のバラツキが大きくなってしまい、特に導光棒の樹脂の劣化が進むとこのバラツキが大きくなって見栄えが損なわれるという問題があった。
　一方、従来におけるプラスチック製の周面発光型導光棒は、導光棒が硬質樹脂から形成されているため、イルミネーションや視線誘導標等でロープや棒体に導光棒を螺旋状に巻き付けて使用する際に問題が生じ易かった。
　具体的には、導光棒のコア層に曲げ弾性率の大きい透明樹脂を使用すると導光棒が固くなり過ぎてしまい、特に寒冷地において導光棒を変形させながらロープや棒体に上手く巻き付けることができないという問題や、導光棒を強引に変形させて棒体に巻き付けた際に導光棒が変形に耐えきれずに折れてしまう等の問題があった。
　この点、本件出願人が提案した軟質導光棒は、ロープや棒体に螺旋状に巻き付けてイルミネーションや視線誘導標として使用する際に硬質樹脂よりも変形させ易いため、巻き付けが容易に行えるものの、導光棒が柔らかすぎて導光棒をロープや棒体に巻き付けた後に導光棒が弛んで見た目が悪化してしまうという問題があった。
特開２０００―１３１５３０号公報 特開２００９―２７６６５１号公報 特開２０１３―５７９２４号公報 国際公開第２０１７／０３８０４７号公報
　本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、屋外で長期間使用する場合でも発光量のバラツキが少ない優れた発光性能を維持することができ、また使用開始時の発光色を保つことができるだけでなく、ロープや棒体に対する螺旋状の巻き付けを問題なく行うことができ、更に巻き付け後に弛んで外観が悪化することもない周面発光型導光棒を提供することにある。
　本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
　即ち、本発明は、屋外で使用される周面発光型導光棒Ｂにおいて、アクリル系樹脂を主材とするコア層１とフッ素系樹脂を主材とするクラッド層２とから構成すると共に、促進耐候性試験機による試験時間1000時間での輝度変化量が±10％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02の範囲内となるようにした点に特徴がある。
　また、上記クラッド層２については、耐候性を高めるために主材100重量部に対し紫外線吸収作用を有する酸化チタンを光散乱剤として0.01～5重量部添加するのが好ましい。
　また、コア層１の材料には、硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを混合したものを使用して、導光棒Ｂの-20℃雰囲気下における曲げ弾性率が1.0～5.0×103MPaの範囲に収まるようにしている。
　また、上記のようにクラッド層２に耐候性を高めるために酸化チタンを添加する場合や、適度な曲げ弾性率の導光棒を得るためには、クラッド層２の厚みを0.1～1.0mmの範囲に抑えるのが好ましい。
　また、上記導光棒Ｂの導光性能と曲げ弾性率を両立するために、上記コア層１の材料として硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを９５：５～７０：３０の割合で混合したものを使用するのが好ましい。
　また、上記導光棒Ｂの導光性能に関しては、下記式で表される輝度減衰特性の減衰係数[b]の大きさを1.2以下となるようにするのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、上記クラッド層２の主材としては、エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、またはポリフッ化ビニリデンの１種または複数種を使用するのが好ましい。
　また、上記コア層１の材料である硬質アクリル系樹脂に関しては、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸イソブチルの１種または複数種を使用するのが好ましい。
　また、上記コア層１の材料であるアクリル系エラストマーに関しては、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、またはアクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、またはメタクリル酸メチルとアクリル酸エステルとアクリル酸芳香族エステルから成るアクリル系ブロック共重合体の１種または複数種を使用するのが好ましい。
　本発明の周面発光型導光棒は、コア層の材料としてアクリル系樹脂を使用し、かつ、クラッド層の材料としてフッ素系樹脂を使用すると共に、促進耐候性試験機による試験時間1000時間での輝度変化量及び色度変化を所定の数値範囲内に抑えることにより、導光棒の耐候性を改善することができる。
　またこれにより、ロープや棒体等に導光棒を巻き付けてイルミネーションや視線誘導標等として屋外で長期間使用する場合でも、導光棒の発光輝度が著しく低下したり、またそれによって部位による発光量のバラツキが生じたり、発光色の変色が起きたりする問題も生じ難くなるため、発光器具としての機能を維持することができる。
　更に、本発明の周面発光型導光棒は、コア層の材料として、硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを混合したものを使用し、-20℃雰囲気下における曲げ弾性率が所定の数値範囲内となるようにしたことにより、コア層を硬質アクリル系樹脂のみから構成する場合よりも導光棒の可撓性を改善することができる。
　これにより、導光棒を変形させながらロープや棒体等に螺旋状に巻き付けることが容易で巻き付け時に導光棒が折れてしまうような問題も生じない。一方、本発明の導光棒は、コア層を軟質のアクリル系エラストマーのみから構成する場合よりも剛性が高いため、棒体等に巻き付けた後に導光棒が弛んで外観を損なわれる心配もない。
　したがって、本発明により、使用時の発光性能を維持したまま屋外のイルミネーションや照明等に好適に使用できるだけでなく、寒冷地においてもロープや棒体に巻き付けてイルミネーションや照明等に好適に使用できる周面発光型導光棒を提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。
本発明の第一実施形態の導光棒を表す全体斜視図及び断面図である。 本発明の第一実施形態の導光棒を巻き付けたロープ部材を表す側面図及び断面図である。 本発明の第一実施形態の導光棒の変更例を表す断面図である。 効果の実証試験における導光棒の輝度減衰特性を表すグラフである。
　『第一実施形態』
　次に、本発明の第一実施形態について図１～図３に基づいて説明する。なお図中、符号１で指示するものは、コア層であり、符号２で指示するものは、クラッド層である。また符号Ｂで指示するものは、導光棒であり、符号Ｒで指示するものは、ロープである。
　「周面発光型導光棒の構成」
　[１]周面発光型導光棒の基本構成について
　本実施形態においては、周面発光型の導光棒Ｂを、図１に示すようにアクリル系樹脂を主材とするコア層１の周囲にフッ素系樹脂を主材とするクラッド層２を形成して構成している。また導光棒Ｂについては、促進耐候性試験機による試験時間1000時間での輝度変化量が±10％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02範囲内となるようにしている。
　これにより、上記導光棒Ｂを図２に示すようにロープＲ(または棒体)の外周に螺旋状に巻き付け、導光棒Ｂの端部に光源装置を配置して光源装置（図示せず）を起動させれば、光源装置から入射された光が導光棒Ｂ内を通過することで導光棒Ｂの外周を発光させることができる。また導光棒Ｂの促進耐候性試験後の輝度及び色度の変化量を上記数値範囲内とすることによって、長期間屋外で使用する場合でも、発光量の著しい低下や変色等の問題が生じないため、安心して使用できる。
　[２]導光棒について
　[2-1]コア層の材料
　また上記導光棒Ｂのコア層１の材料に関しては、本実施形態では硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを混合したものを使用し、導光棒Ｂを均一に光源装置から離れた場所まで均一に発光させることができる導光性能と、ロープＲ等に巻き付けが容易で、かつ、弛みが生じ難い適度な柔軟性を両立している。なおコア層１の材料は、硬質アクリル系樹脂のみまたはアクリル系エラストマーのみであってもよく、また硬質アクリル系樹脂とアクリル系エラストマーを混合したものを使用する場合には、その混合比率を９５：５～７０：３０とするのが好ましい。
　また上記コア層１の硬質アクリル系樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸イソブチルまたはポリメタクリル酸t－ブチルの１種または複数種を好適に使用できる。なお本明細書中においては、ガラス転移温度(Tg)が常温(25℃)以上のアクリル系樹脂を「硬質アクリル系樹脂」とする。
　また上記コア層１に使用するアクリル系エラストマーに関しては、本実施形態ではメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を使用しているが、熱可塑性エラストマーであるメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体(ＭＭＡ－ＢＡブロック共重合体)、またはアクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、またはメタクリル酸メチル(アクリル酸メチル)とアクリル酸エステルとアクリル酸芳香族エステルから成るアクリル系ブロック共重合体の１種または複数種を好適に使用できる。
　[2-2]コア層の形状
　また上記コア層１の形状に関しては、本実施形態では図１に示すように断面形状が円形状のものを使用しているが、コア層１の断面形状は、図３(a)(b)に示すようにかまぼこ型の半楕円形状やワイヤーロープや綱の谷間部に嵌合する形状、その他、楕円形状や半円形状、多角形状等を採用することもできる。
　[2-3]クラッド層の材料
　また上記導光棒Ｂのクラッド層２の主材料としては、フッ素系樹脂であるエチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体(ＥＴＦＥ)、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ＥＦＥＰ)、またはポリフッ化ビニリデンの１種または複数種を好適に使用できる。なおクラッド層２の主材料に摩擦係数の小さいフッ素系樹脂を使用することで、ロープ等に引っ掛かりなく巻き付けることができる。
　[2-4]クラッド層の形状
　また上記クラッド層２の形状に関しては、コア層１の外周に所定の厚みで形成されていればよく、本実施形態のように一層構造でも、図３(c)に示すように複数のクラッド層２から成る多層構造であってもよい。またクラッド層２の厚みについては、耐候性を得るために厚みを0.1mm～1.0mmの範囲に抑えることが好ましい。
　[2-5]光散乱剤
　また本実施形態では、クラッド層２の材料に紫外線吸収作用を有する光散乱剤を添加して耐候性を高めている。具体的には、本実施形態では粉末状の酸化チタンを光散乱剤として、クラッド層２の主材100重量部に対し、0.01～5重量部添加している。なお光散乱剤としては、酸化チタン以外の硫酸バリウム等を使用することもできる。また光拡散剤の添加は、クラッド層２だけでなくコア層１に対しても行うことができる。
　[2-6]ブルーイング剤
　また本実施形態では、上記コア層１に対しブルーイング剤(青色顔料や紫色顔料)を添加することによって導光棒Ｂの発光色の黄変を抑制している。なおブルーイング剤の添加量については、コア層１の樹脂材料に対しブルーイング剤を重量比で0.1ppm～10ppmの割合で添加することが好ましい。
　[2-7]導光棒の曲げ弾性率
　また上記導光棒Ｂの曲げ弾性率に関しては、-20℃雰囲気下における曲げ弾性率が1.0～5.0×103MPa(好ましくは2.0～4.0×103MPa)とすることで、寒冷地においてもロープ等に対する導光棒Ｂの巻き付けを問題なく行うことができ、また巻き付け後の導光棒Ｂに弛みも生じ難い。なお曲げ弾性率が大き過ぎると、導光棒Ｂを曲げながらロープ等に巻き付けることが難しくなり、無理に巻き付けると導光棒Ｂが限界を超えて破断する。一方、曲げ弾性率が小さ過ぎると、巻き付け後に導光棒Ｂが弛み易くなる。
　[2-8]導光棒の導光性能
　また上記導光棒Ｂの導光性能に関しては、光源装置から離れた部位の発光性能および導光棒Ｂ全体の発光輝度の均一性を考慮して、下記式で表される輝度減衰特性の減衰係数[b]の大きさが1.2以下となるようにするのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　[2-9]導光棒の耐候性
　また上記導光棒Ｂの耐候性に関しては、促進耐候性試験機(サンシャインウェザーメーター)による試験時間1000時間での輝度変化量が±10％(好ましくは輝度変化量±5％)の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02(好ましくは±0.01)の範囲内となるようにするのが好ましい。これにより長期間屋外で使用する場合でも、発光量の著しい低下や変色等の問題が生じないため、安心して使用することができる。
　[３]巻き付け対象について
　また上記周面発光型導光棒Ｂの巻き付け対象に関しては、イルミネーション等の用途に応じて対象を自由に変更可能で、例えば、金属線や炭素繊維、アラミド繊維等を束ねたワイヤーロープや綱、紐等を対象とすることもでき、またポールや柱材、バー材等の棒体等を巻き付け対象にすることもできる。
　[４]光源装置について
　また上記光源装置（図示せず）としては、本実施形態では単色のＬＥＤ光源を使用しているが、イルミネーション等の用途に応じて単色発光型のものだけでなく複数色発光型のものを使用することもでき、光源装置を導光棒Ｂの一端だけでなく両端に装着することもできる。また光源装置にＬＥＤ光源以外のハロゲンランプ等を使用することもできる。
　[効果の実証試験]
　次に本発明の効果の実証試験について説明する。まず本試験では、導光棒のコア層の材料が異なる複数のサンプル(下記実施例１～５、比較例１～３)を作製し、これらの各サンプルについて、輝度減衰特性、曲げ弾性率および耐候性の評価を行った。以下に実施例１～５、比較例１～３の各サンプルの製造条件、並びに各試験の方法及び結果について説明する。
　「実施例１」
　この実施例１では、断面形状が円形型の直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「実施例２」
　この実施例２では、実施例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルにアクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を、重量比で９５：５の割合で混ぜたものを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「実施例３」
　この実施例３では、実施例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルにアクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を、重量比で９０：１０の割合で混ぜたものを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「実施例４」
　この実施例４では、実施例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルにアクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を、重量比で８０：２０の割合で混ぜたものを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「実施例５」
　この実施例５では、実施例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルにアクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を、重量比で７０：３０の割合で混ぜたものを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「比較例１」
　この比較例１では、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、アクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　「比較例２」
　この比較例２では、比較例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、アクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。なお、比較例２の構成は、比較例１に対してコア層にも光散乱剤として酸化チタンを少量添加している点が相違している。
　「比較例３」
　この比較例３では、比較例１と同様、直径3.5mm(コア層:直径3.1mm、クラッド層:厚み0.2mm)の丸棒状の周面発光型導光棒を共押出成形により作製した。またコア層の主材料には、硬質アクリル系樹脂であるポリメタクリル酸メチルにアクリル系エラストマーであるメタクリル酸メチルーアクリル酸ｎ－ブチルーアクリル酸ベンジルのブロック共重合体を、重量比で５０：５０の割合で混ぜたものを使用し、クラッド層の主材料には、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥを使用した。またクラッド層には、光散乱剤である酸化チタンをクラッド層の主材100重量部に対し0.065重量部添加した。
　＜耐候性の評価＞
　次に上記実施例１～５及び比較例１の長さ300mmの各サンプルについて、ブラックパネル温度：63℃×1000hの条件下で促進耐候性試験機(サンシャインウェザーメーター)を用いて耐候性試験を行った。そして各サンプルについて試験前及び試験後の発光色の色度、並びに試験前と試験後の発光色の色度の変化率を調べたところ、下記表１～３に示すように実施例１～５の試験時間1000時間での輝度変化量が±10％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02の範囲内に収まることが確認できた。また実施例１～４のサンプルについては、試験時間1000時間での輝度変化量が±5％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.01の範囲内に収まることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　＜輝度減衰特性の評価＞
　上記実施例１～５及び比較例１～３のサンプルについて、寸法を長さ1.0m、直径3.5mmとして、光源からの距離が0.1～0.9mの部位の発光輝度を0.1m間隔で測定した。なお本試験では、発光輝度の測定を、サンプルの被測定部位から垂直方向に0.6m離れた位置に分光放射輝度計(CS-2000コニカミノルタ製)を配置して行った。また光源には、駆動電流300mA、光量28lmのＬＥＤ光源を使用した。また本明細書中の「輝度減衰特性」とは、下記表の試験条件において計測された発光輝度に基づくものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
　そして、測定結果をグラフ化した図４を見ても分かるように、実施例１～５のサンプルの輝度減衰特性を示す下記式における輝度減衰特性の減衰係数[b]の大きさが1.2以下となっていることが確認できた。また減衰係数[b]の大きさが1.2以下の実施例１～５では、長さ4m(x=4)で計算した場合の発光輝度(y)が3.0以上の大きさであったのに対し、減衰係数[b]の大きさが1.2よりも大きい比較例１～３では、長さ4m(x=4)で計算した場合の発光輝度(y)が3.0よりも小さく発光輝度のバラツキが大きかった。下記表５に発光輝度と減衰率の詳細なデータを示す(輝度の単位はcd/m2)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　＜曲げ弾性率及び曲げ応力の評価＞
　上記実施例１～５及び比較例１のサンプルについて、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)5.17.3 積層棒の曲げ試験方法に準拠し、23℃及び-20℃雰囲気下においてそれぞれ試験を実施した。その結果、下記表６に示すとおり実施例１～５の各サンプルにおける-20℃雰囲気下の曲げ弾性率が1.0～5.0×103MPaの範囲内に収まることが確認できた。また実施例１～５の各サンプルについては、-20℃雰囲気下の曲げ弾性率が2.0～4.0×103MPaの範囲となっており、曲げ弾性率に優れていることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　１　コア層
　２　クラッド層
　Ｂ　導光棒
　Ｒ　ロープ
 

 

Claims (9)

  1. 　屋外で使用される周面発光型導光棒において、アクリル系樹脂を主材とするコア層とフッ素系樹脂を主材とするクラッド層とを備えると共に、促進耐候性試験機による試験時間1000時間での輝度変化量が±10％の範囲内、色度[x,y]の各数値の変化量が±0.02の範囲内であることを特徴とする周面発光型導光棒。
  2. 　クラッド層の主材100重量部に対し、紫外線吸収作用を有する酸化チタンが光散乱剤として0.01～5重量部添加されていることを特徴とする請求項１に記載の周面発光型導光棒。
  3. 　コア層の材料として、硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを混合したものが使用され、更に-20℃雰囲気下における曲げ弾性率が1.0～5.0×103MPaであることを特徴とする請求項１に記載の周面発光型導光棒。
  4. 　クラッド層の厚みが0.1～1.0mmであることを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。
  5. 　コア層の材料として、硬質アクリル系樹脂にアクリル系エラストマーを９５：５～７０：３０の割合で混合したものが使用されていることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。
  6. 　下記式で表される輝度減衰特性の減衰係数[b]の大きさが1.2以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  7. 　クラッド層の主材として、エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、またはポリフッ化ビニリデンの１種または複数種が使用されていることを特徴とする請求項１～６の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。
  8. 　コア層の材料となる硬質アクリル系樹脂として、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸イソブチルの１種または複数種が使用されていることを特徴とする請求項１～７の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。
  9. 　コア層の材料となるアクリル系エラストマーとして、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、またはアクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体、またはメタクリル酸メチルとアクリル酸エステルとアクリル酸芳香族エステルから成るアクリル系ブロック共重合体の１種または複数種が使用されていることを特徴とする請求項１～８の何れか一つに記載の周面発光型導光棒。

     
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