(57)【要約】  耐衝撃性の導波路はコアを取り囲むクラッドを含む。コアを調製するために使用される硬化性シリコーン組成物中に補強充填剤が組み込まれ、それによってコアに耐衝撃性を与える。導波路の製造の方法は、シリコーンエラストマーチュービングで作られたクラッド中に硬化性シリコーン組成物を注入する段階とその後に硬化性シリコーン組成物を硬化させる段階とを含む。
2009525507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  コア屈折率を有するコア、および
（Ｂ）  前記コア屈折率よりも低いクラッド屈折率を有し、前記コアを取り囲むクラッド、を含む光導波路であって、
前記コアは硬化性シリコーン組成物の反応生成物を含み、前記硬化性シリコーン組成物は、
（ｉ）  １分子当たり平均で少なくとも２つの末端が不飽和の有機基を有するポリジオルガノシロキサンを１００重量部、
（ｉｉ）  １分子当たり平均で少なくとも２つのケイ素に結合している水素原子を有する硬化剤の組成物を硬化させるのに十分な量、
（ｉｉｉ）  ヒドロシリル化触媒を組成物の硬化に触媒作用を及ぼすのに十分な量、
（ｉｖ）  補強充填剤を硬化性シリコーン組成物の硬化された生成物に耐衝撃性を与えるのに十分な量
を含み、
０．５ｄＢ／ｃｍ以下の損失を有する光導波路。
【請求項２】
（Ｉ）  前記硬化性シリコーン組成物を前記クラッド中に注入する段階と、
（ＩＩ）  その後に前記組成物を硬化させてコアを形成し、それによって入口および出口を有する光導波路を形成する段階と
を含む、請求項１に記載の光導波路を製造する方法。
【請求項３】
前記光導波路が２ｃｍ〜１０ｍの範囲にわたる長さを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記充填剤が、導波路を通じて伝送される放射の波長の１０％よりも大きい粒子サイズを有し、前記充填剤は充填剤の屈折率を有し、ポリジオルガノシロキサンはポリジオルガノシロキサンの屈折率を有し、かつ充填剤の屈折率がポリジオルガノシロキサンの屈折率にマッチする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記充填剤が、導波路を通じて伝送される放射の波長の１０％以下の粒子サイズを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記充填剤が導波路を通じて伝送される放射の波長の１０％以下の粒子サイズを有し、充填剤は充填剤の屈折率を有し、ポリジオルガノシロキサンはポリジオルガノシロキサンの屈折率を有し、かつ充填剤の屈折率がポリジオルガノシロキサンの屈折率とマッチする、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
段階（Ｉ）の後でかつ段階（ＩＩ）の前に入口の組成物中に放射エミッタを挿入する段階をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
段階（Ｉ）の後でかつ段階（ＩＩＩ）の前にクラッドの出口の組成物中に検出器を挿入する段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エミッタが、発光ダイオードデバイスである、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出器が、フォトダイオードまたはフォトトランジスターである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか一項に記載の方法によって調製されたセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００６年２月１日申請の米国特許仮出願第６０／７６４１９６号の利益を主張するものである。米国特許仮出願第６０／７６４１９６号を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は耐衝撃性光導波路およびその製造のための効率的な方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
それぞれがエラストマー材料から作られたコアおよびクラッドで構成される導波路を含むセンサーは知られている。かかるセンサーは、それぞれが光導波路の末端に接続されている発光手段および受光手段を含んでもよい。コアまたはクラッド、あるいは両方は、透明であってよく、かつコアはクラッドの屈折率よりも幾分高い屈折率を有する。コアおよびクラッドの両方は合成のゴムまたはゲルから作られてよい。
【０００４】
導波路を調製するのに使用される組成物が例えば米国特許第４５２９７８９号で開示されてきた。しかし、この組成物は硬化すると一部の用途には不適当な屈折率および不十分な耐衝撃性を有するゲルを形成する。この組成物中に存在する樹脂は、光導波路用途のためには望ましくない曇りをも生じることがある。
【０００５】
既存の導波路は、しばしばまずコアを作製した後にクラッド材料でコアをコートすることによって調製される。かかる方法は、高粘度の透明な組成物をノズルを通して押し出す段階と、組成物を硬化させてコアを形成する段階と、液体クラッド材料をコアの外周に塗布する段階と、その後でクラッド材料を硬化させる段階とを含む。こうした導波路で作られたセンサーは、放射光源および検出器などのセンサー部品を導波路の末端に取り付けるために追加のコネクタを必要とするという欠点がある。これは工程段階およびセンサーを作製する費用を付加する。
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／７６４１９６号
【特許文献２】米国特許第４５２９７８９号
【特許文献３】米国特許第３１５９６０１号
【特許文献４】米国特許第３２２０９７２号
【特許文献５】米国特許第３２９６２９１号
【特許文献６】米国特許第３４１９５９３号
【特許文献７】米国特許第３５１６９４６号
【特許文献８】米国特許第３８１４７３０号
【特許文献９】米国特許第３９８９６６８号
【特許文献１０】米国特許第４７８４８７９号
【特許文献１１】米国特許第５０３６１１７号
【特許文献１２】米国特許第５１７５３２５号
【特許文献１３】欧州特許第０３４７８９５Ｂ号
【特許文献１４】米国特許第４７６６１７６号
【特許文献１５】米国特許第５０１７６５４号
【特許文献１６】米国特許第６１６９１４２号
【特許文献１７】欧州特許第１１０１１６７Ａ２号
【特許文献１８】米国特許第３４４５４２０号
【特許文献１９】米国特許第３９８９６６７号
【特許文献２０】米国特許第４５８４３６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、耐衝撃性の導波路を備えるセンサーを、効率的な製造方法によって提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、コアを取り囲むクラッドを含む耐衝撃性の導波路を提供することによって上述の問題を解決する。コアを調製するために使用する硬化性シリコーン組成物中に補強充填剤を組み入れ、それによってコアに耐衝撃性を与える。導波路製造の方法は、硬化性シリコーン組成物をチュービングを含むクラッド中に注入する段階とその後に硬化性シリコーン組成物を硬化させる段階とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
すべての量、比率、およびパーセンテージは、別途に指示のない限り重量による。冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」はそれぞれ１つまたは複数を意味する。
【０００９】
導波路
導波路は、クラッドによって取り囲まれたコアを含む。コアはクラッドの屈折率よりも高い屈折率を有するシリコーンエラストマーである。コアの屈折率とクラッドの屈折率の間の差は導波路の最終使用に基づいて選択すればよい。例えば、一部の用途においては、この差は０．００５〜０．５５、あるいは０．１〜０．３の範囲にわたりうる。例えば、比較的小さな曲げ半径が必要な場合、例えば導波路を小さな区域内で９０°以上曲げなければならない場合は、この範囲内の差が望ましいことがある。あるいは、導波路が長距離のデジタルデータ送信用途で使用される予定である場合は、０．００５〜０．０４などのより小さい屈折率の差が望ましいことがある。
【００１０】
コア
コアは硬化性シリコーン組成物をクラッド中に注入し、その後組成物を硬化させることによって調製することができる。コアは１．４３〜１．５９、あるいは１．４６〜１．５４の範囲にわたりうる屈折率を有する。適当な組成物は、
（Ｉ）  １分子当たり平均で少なくとも２つの反応性の不飽和有機基を有するポリオルガノシロキサン、
（ＩＩ）  １分子当たり平均で少なくとも２つのケイ素に結合した水素原子を有する硬化剤、
（ＩＩＩ）  ヒドロシリル化触媒、および
（ＩＶ）  補強充填剤
を含む。
【００１１】
成分（Ｉ）ポリオルガノシロキサン
組成物中の成分（Ｉ）は、１分子当たりに平均で、ヒドロシリル化反応を行う能力を有する少なくとも２つの不飽和有機基を有するポリオルガノシロキサンである。成分（Ｉ）はホモポリマーでもコポリマーでもよい。成分（Ｉ）は、直鎖、分岐鎖、または環状の構造を有することができる。成分（Ｉ）中の１分子当たりの反応性不飽和有機基は、末端、懸垂、または末端と懸垂の両方の位置にあってよい。成分（Ｉ）は、１．３８〜１．５９の屈折率を有してよい。組成物中の成分（Ｉ）の量は１００重量部である。成分（Ｉ）は、これらだけには限定されないが、Ｒ２Ｒ１２ＳｉＯ１／２、Ｒ１３ＳｉＯ１／２、Ｒ２Ｒ１ＳｉＯ２／２、Ｒ１２ＳｉＯ２／２、およびＲ１ＳｉＯ３／２単位を含むシロキサン単位を含むことができる。前記式中、それぞれのＲ１は独立に一価の有機基である。適当な一価の有機基には、これらだけには限定されないが、メチル、エチル、プロピル、およびブチルなどのアルキル基、ビニル、アリル、およびブテニルなどのアルケニル基、エチニルおよびプロピニルなどのアルキニル基、フェニル、スチリル、トリル、キシリル、およびベンジルなどの芳香族基が含まれる。しかし、Ｒ１の少なくとも５％、あるいは少なくとも５０％は芳香族基である。芳香族基であるＲ１基の量は、１０％〜９０％の範囲にわたることができる。芳香族基であるＲ１基の正確な量は、選択される充填剤を含む様々な因子に依存する。一般的に、芳香族基がより多く存在する場合は、屈折率は大きくなる。それぞれのＲ２は、独立に不飽和で一価の有機基である。Ｒ２は、ビニル、アリル、およびブテニルなどのアルケニル基ならびにエチニルおよびプロピニルなどのアルキニル基によって例示される。成分（Ｉ）は、式
（Ａ）  Ｒ１３ＳｉＯ（Ｒ１２ＳｉＯ）α（Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ）βＳｉＲ１３、
（Ｂ）  Ｒ１２Ｒ２ＳｉＯ（Ｒ１２ＳｉＯ）α（Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ）βＳｉＲ１２Ｒ２、または
（Ｃ）  これらの組合せ
のポリジオルガノシロキサンを含むことができる。これらの式中、Ｒ１およびＲ２は上記の通りであり、αは０〜２０，０００の平均値を有し、βは２〜２０，０００の平均値を有する。
【００１２】
成分（Ｉ）は、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサン）、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／ジフェニルシロキサン）、フェニル、メチル、ビニル−シロキシ末端を有するポリジメチルシロキサン、およびこれらの組合せなどのポリジオルガノシロキサンを含むことができる。
【００１３】
成分（Ｉ）は、単一のポリジオルガノシロキサンであっても、以下の性質すなわち構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、および配列の少なくとも１つが異なる２つ以上のポリジオルガノシロキサンを含む組合せであってもよい。成分（Ｉ）としての使用に適当なポリジオルガノシロキサンを調製する方法、例えば対応するオルガノハロシランの加水分解と縮合または環状ポリジオルガノシロキサンの平衡などは、当技術分野において周知である。
【００１４】
成分（ＩＩ）硬化剤
成分（ＩＩ）は、１分子当たりの平均で少なくとも２つのケイ素に結合している水素原子を有するポリオルガノハイドロジェンシロキサンでよい。成分（ＩＩ）は、ホモポリマーでもコポリマーでもよい。成分（ＩＩ）は、直鎖、分岐鎖、または環状の構造を有することができる。成分（ＩＩ）中のケイ素に結合している水素原子は、末端、懸垂、または末端と懸垂の両方の位置にあってよい。組成物中の成分（ＩＩ）の量は、組成物を硬化させるのに十分なものである。成分（ＩＩ）の量は、成分（Ｉ）中の反応性不飽和有機基１個当たり０．５〜２個のケイ素に結合している水素原子（ＳｉＨ／不飽和基の比）を提供するのに十分なものである。あるいは、ＳｉＨ／不飽和基の比は１．０〜１．８の範囲にわたってもよい。
【００１５】
成分（ＩＩ）は、これらだけには限定されないが、ＨＲ３２ＳｉＯ１／２、Ｒ３３ＳｉＯ１／２、ＨＲ３ＳｉＯ２／２、Ｒ３２ＳｉＯ２／２、およびＨＳｉＯ３／２単位を含むシロキサン単位を含むことができる。前記式中、それぞれのＲ３は独立に脂肪族不飽和を含まない一価の有機基から選択される。
【００１６】
成分（ＩＩ）は式
（ａ）  Ｒ３３ＳｉＯ（Ｒ３２ＳｉＯ）γ（Ｒ３ＨＳｉＯ）δＳｉＲ３３、または
（ｂ）  Ｒ３２ＨＳｉＯ（Ｒ３２ＳｉＯ）γ（Ｒ３ＨＳｉＯ）δＳｉＲ３２Ｈ、
（ｃ）  これらの組合せ
の化合物を含むことができる。
【００１７】
これらの式中、γは０〜２０，０００の平均値を有し、δは２〜２０，０００の平均値を有する。それぞれのＲ３は独立に、脂肪族不飽和を含まない一価の有機基である。適当な脂肪族不飽和を含まない一価の有機基にはメチル、エチル、プロピル、およびブチルなどのアルキル基、フェニル、スチリル、トリル、キシリル、およびベンジルなどの芳香族基が含まれる。Ｒ３の少なくとも５％、あるいは少なくとも５０％は芳香族基でよい。芳香族基であるＲ３基の量は、１０％〜９０％の範囲にわたることができる。芳香族基であるＲ３基の正確な量は、選択される充填剤を含む様々な因子に依存する。
【００１８】
成分（ＩＩ）は、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサン）、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／ジフェニルシロキサン）、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端を有するポリ（メチルハイドロジェンシロキサン／メチルフェニルシロキサン）シロキサン、トリメチルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン／メチルフェニルシロキサン）、フェニル、メチル、ビニル−シロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン）、およびこれらの組合せによって例示される。
【００１９】
成分（ＩＩ）は、以下の性質すなわち構造、平均分子量、粘度、シロキサン単位、および配列の少なくとも１つが異なる２つ以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの組合せでもよい。成分（ＩＩ）としての使用に適当な直鎖、分岐鎖、および環状のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを調製する方法、例えば対応するオルガノハロシランの加水分解および縮合などは、当技術分野において周知である。
【００２０】
成分（ＩＩＩ）ヒドロシリル化触媒
適当なヒドロシリル化触媒は当技術分野において知られており、市販されている。ヒドロシリル化触媒は、組成物の硬化反応に触媒作用を及ぼすのに十分な量で添加される。成分（ＩＩＩ）の量は、組成物の重量に対して白金族金属０．１〜１０００ｐｐｍ、あるいは白金族金属１０〜１００ｐｐｍにわたってよい。ヒドロシリル化触媒は、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウムもしくはイリジウム金属から選択される白金族金属またはこれらの有機金属化合物、あるいはこれらの組合せを含むことができる。ヒドロシリル化触媒は、クロロ白金酸、クロロ白金酸六水和物、二塩化白金などの化合物、および前記化合物の低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、あるいはマトリックスまたはコアシェル型構造中にマイクロカプセル化された白金化合物によって例示される。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体には、１，３−ジエテニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの白金との錯体が含まれる。これらの錯体は樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化することができる。
【００２１】
適当なヒドロシリル化触媒は、例えば米国特許第３１５９６０１号、米国特許第３２２０９７２号、米国特許第３２９６２９１号、米国特許第３４１９５９３号、米国特許第３５１６９４６号、米国特許第３８１４７３０号、米国特許第３９８９６６８号、米国特許第４７８４８７９号、米国特許第５０３６１１７号、米国特許第５１７５３２５号および欧州特許第０３４７８９５Ｂ号に記載されている。マイクロカプセル化されたヒドロシリル化触媒およびそれらの調製方法は、米国特許第４７６６１７６号およびその中に引用されている参考文献ならびに米国特許第５０１７６５４号に例示されている通り当技術分野において知られている。
【００２２】
成分（ＩＶ）補強充填剤
成分（ＩＶ）は補強充填剤である。組成物に添加される成分（ＩＶ）の量は、選択された充填剤の種類に依存するが、成分（ＩＶ）は組成物の重量に対して０．０１％〜６５％の量で組成物に添加することができる。適当な補強充填剤にはヒュームドシリカもしくはコロイダルシリカなどのシリカ、チタニア、金属ケイ素、アルミニウム、またはこれらの組合せが含まれる。適当な補強充填剤は当技術分野において知られており、ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＣａｂｏｔ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬの名称で販売されているヒュームドシリカなどが市販されている。選択される充填剤は、導波路によって伝送される放射の波長および充填剤の性質を含む様々な因子に依存する。例えば充填剤の粒子サイズが伝送される放射の波長の１０％よりも大きい場合には、充填剤およびポリジオルガノシロキサンはそれらの屈折率がマッチするように選択される。「マッチする」は、充填剤の屈折率とポリジオルガノシロキサンの屈折率とは、得られる導波路の光学損失が導波路出口の検出器にとって放射を検出するために十分な程度に低くなるように、十分に近接した値を有することを意味する。例えば成分（Ｉ）と（ＩＶ）の間で屈折率が１％以内でマッチしていれば、２ｍ〜１０ｍの長さの導波路は、１センチメートル当たり０．５デシベル（ｄＢ／ｃｍ）以下の損失で調製することができる。充填剤の粒子サイズが伝送する放射の波長の約１０％よりも十分に小さい場合は、光学損失を低減させるために成分（Ｉ）と（ＩＶ）の屈折率をマッチさせる必要はない。あるいは、充填剤は導波路を通じて伝送される放射の波長の１０％以下の粒子サイズを有することができ、充填剤は充填剤の屈折率を有することができ、ポリジオルガノシロキサンはポリジオルガノシロキサンの屈折率を有することができ、かつ充填剤の屈折率はポリジオルガノシロキサンの屈折率にマッチすることができる。当技術分野者は成分（Ｉ）と（ＩＶ）の屈折率をマッチさせなければならない場合を、過度の実験を行うことなく決定することができる。
【００２３】
充填剤は、任意選択で処理剤を用いて表面処理することができる。処理剤および処理方法は当技術分野において知られており、例えば米国特許第６１６９１４２号（４欄、４２行目〜５欄、２行目）を参照されたい。充填剤は組成物の他の成分と合わせる前に処理剤を用いて処理することができ、あるいは充填剤は使用される箇所で処理することもできる。
【００２４】
処理剤は式Ｒ４εＳｉ（ＯＲ５）（４−ε）を有するアルコキシシランでよく、式中、εは１、２、または３であり、あるいはεは３である。Ｒ４は炭素原子１〜５０個、あるいは炭素原子８〜３０個、あるいは炭素原子８〜１８個の一価の炭化水素基で例示される一価の有機基である。Ｒ４は、ヘキシル、オクチル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、およびオクタデシルなどのアルキル基、ならびにベンジル、フェニルおよびフェニルエチルなどの芳香族基によって例示される。Ｒ４は、飽和または不飽和、分岐鎖または非分岐鎖、および非置換でよい。Ｒ４は飽和、非分岐鎖、および非置換であってよい。
【００２５】
Ｒ５は、炭素原子１〜４個の非置換で、飽和の炭化水素基である。処理剤は、ヘキシルトリメトキシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、およびこれらの組合せによって例示される。
【００２６】
アルコキシ官能性オリゴシロキサンも処理剤として使用することができる。アルコキシ官能性オリゴシロキサンおよびそれらの調製の方法は当技術分野において知られており、例えば欧州特許第１１０１１６７Ａ２号を参照されたい。例えば、適当なアルコキシ官能性オリゴシロキサンには式（Ｒ６Ｏ）υＳｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）４−υのものが含まれる。この式中のυは１、２、または３であり、あるいはυは３である。それぞれのＲ６はアルキル基でよい。それぞれのＲ７は、独立に、炭素原子１〜１０個の飽和および不飽和で一価の炭化水素基から選択することができる。それぞれのＲ８は、少なくとも１１個の炭素原子を有する飽和または不飽和の一価の炭化水素基でよい。
【００２７】
シラザンも処理剤として使用することができる。例えば、ヘキサメチルジシラザンを使用することができる。
【００２８】
任意選択の成分（Ｖ）硬化調整剤
成分（Ｖ）は、組成物に添加することができる任意選択の硬化調整剤である。成分（Ｖ）は、組成物の貯蔵期間または作用可能時間、または両方を長くするために添加することができる。成分（Ｖ）は、組成物の硬化温度を高めるために添加することができる。適当な硬化調整剤は当技術分野において知られており、市販されている。
【００２９】
成分（Ｖ）は、メチルブチノール、エチニルシクロヘキサノール、ジメチルヘキシノール、およびこれらの組合せなどのアセチレンアルコール、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、およびこれらの組合せによって例示されるメチルビニルシクロシロキサンなどのシクロアルケニルシロキサン、３−メチル−３−ペンテン−１−イン、３，５−ジメチル−３−ヘキセン−１−インなどのエン−イン化合物、ベンゾトリアゾールなどのトリアゾール、ホスフィン、メルカプタン、ヒドラジン、テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン、ジアルキルフマレート、ジアルケニルフマレート、ジアルコキシアルキルフマレート、マレート、およびこれらの組合せによって例示される。適当な硬化調整剤は、例えば米国特許第３４４５４２０号、米国特許第３９８９６６７号、米国特許第４５８４３６１号、および米国特許第５０３６１１７号によって開示されている。
【００３０】
組成物に添加される成分（Ｖ）の量は、使用する特定の硬化調整剤、成分（ＩＩＩ）の性質および量、ならびに成分（ＩＩ）の組成に依存する。しかし、成分（Ｖ）の量は、組成物の重量に対して０．００１％〜１０％でよい。
【００３１】
クラッド
適当なクラッドは、当技術分野において知られており、市販されている。例えば、Ｍｉｄｌａｎｄ，  Ｍｉｃｈｉｇａｎ，  Ｕ．Ｓ．Ａ．のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）ブランドのチュービングはクラッドとして使用するのに適当である。ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）チュービングを使用すると、クラッドの屈折率は１．４５未満、あるいは１．４０〜１．４２である。クラッドの内側に塗布することができる適当なコーティング組成物は当技術分野において知られており、市販されている。例えば、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳＩＬＧＡＲＤ（登録商標）１８４はコーティング組成物として使用するのに適当である。理論に拘束されたくはないが、コーティングは導波路の損失特性を改善すると考えられる。
【００３２】
センサー
上記の導波路には入口と出口がある。本発明のセンサーは導波路および導波路入口の放射光源または導波路出口の検出器または両方を含む。あるいは、センサーは導波路入口の放射を放出しかつ検出するデバイスおよび導波路出口の鏡などの反射体を含む。放射光源は、例えばＬＥＤデバイスでよい。検出器は、例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスターでよい。
【００３３】
製造方法
本発明はさらに、上記の導波路およびセンサーを調製する方法に関する。その方法は、
（１）  硬化性シリコーン組成物を入口および出口を有するクラッド中に注入する段階と、
（２）  段階（１）の後で前記組成物を硬化させてコアを形成させ、それによって入口および出口を有する導波路を形成する段階と
を含む。この方法は、任意選択で、段階（２）の前に導波路入口の組成物中に放射光源を挿入する段階をさらに含むことができる。この方法は、任意選択で、段階（２）の前に導波路出口の組成物中に検出器を挿入する段階をさらに含むことができる。
【００３４】
この方法は、任意選択で、段階（１）の前にクラッドの内側にコーティング組成物を塗布する段階とコーティング組成物を硬化させて硬化したコーティングを形成する段階とをさらに含むことができる。段階（２）およびコーティング組成物を塗布する任意選択の段階は、例えば１００〜２００℃、あるいは１５０〜２００℃の温度で３０分間〜２時間加熱することによって行うことができる。これは、界面の粗さを低減するという利点を提供し、それによって光学損失を低減する。
【００３５】
本発明の方法は、前記放射光源および検出器の挿入が、複雑な光学レンズの配列を通じて光を導波路中に結合する必要性を排除するという利点を提供することができる。
【００３６】
使用の方法
本発明のセンサーは、圧力センサーまたは自動車もしくは医療用途の導光体として使用することができる。エミッタがＬＥＤである場合は、光線を平行にするためにセンサーを使用することができる。自動車用途には、フェンダー圧壊センサー、乗物の安全地帯センサー、サンルーフ、電気式引き戸、およびウインドウ用挟み防止センサー、歩行者衝撃重大性低減機構、シート上の搭乗者検出が含まれる。理論に拘束されたくはないが、本発明の光センサーは、電気−力学センサー（例えばピエゾ電気式）よりも高い精度、速い応答時間、および高い信頼性を有していると考えられている。
【００３７】
（実施例）
これらの実施例は、本発明を当技術分野者に例示することを意図されているものであり、特許請求の範囲で説明する本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００３８】
（実施例１）
ベース６０グラム（ｇ）、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）１１５ｇ、架橋剤３．９ｇ、鎖延長剤２．４ｇ、触媒０．０１３ｇ、およびサーフィノール６１を０．０３ｇ、混合することによってコア組成物を調製した。ベースはヘキサメチルジシラザン処理されたヒュームドシリカ３２％ならびに１．４６５〜１．４７５の範囲にわたる屈折率、２５℃で１４２５〜２６００ｃＳｔの範囲にわたる粘度、および０．６７〜０．７８％の範囲にわたるビニル含有量を有し、フェニル、メチル、ビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）６８％を含有していた。架橋剤は、０．７１〜０．８５％の範囲にわたるＳｉ−Ｈ含有量、および粘度５ｃＳｔ（ｍｍ２／ｓ）を有し、トリメチルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン）であった。鎖延長剤は、Ｇｅｌｅｓｔ，  Ｉｎｃ．からのジメチルハイドロジェンシロキシ末端を有するポリジメチルシロキサンであった。触媒は、白金０．８％およびテトラメチルジビニルジシロキサンを含有する混合物であった。サーフィノール６１は、日産化学工業株式会社からの３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オールである。
【００３９】
混合物を、まず真空下（＜２０Ｔｏｒｒ）の室温で脱気した。次いで注入器を得られた脱気混合物で満たした。注入器は脱気混合物を長さ０．５メートル（ｍ）のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｂｉｎｇ中に注入するために使用した。Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  Ｉｎｃ．からの直径３ミリメートル（ｍｍ）のＬＥＤエミッタを入口に押し込んだ。得られた物品をオーブンに入れて１５０℃で１時間（ｈ）加熱した。得られた導波路は、１センチメートル当たり０．３７５デシベル（ｄＢ／ｃｍ）の損失を有している。この導波路をハンマーで繰り返し叩いても亀裂は観察されなかった。
【００４０】
実施例１による導波路を図１に示す。この導波路は、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）クラッド１０１および上記の組成物を硬化させることによって調製したシリコーンエラストマーコア１０２を含む。
【００４１】
（実施例２）
ベース６０ｇ、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）１１５ｇ、架橋剤３．９ｇ、鎖延長剤２．４ｇ、触媒０．０１３ｇ、およびサーフィノール６１  ０．０３ｇを混合することによってコア組成物を調製した。ベース、架橋剤、鎖延長剤、触媒、およびサーフィノールは実施例１のものと同じであった。
【００４２】
混合物を、まず真空下（＜２０Ｔｏｒｒ）の室温で脱気した。次いで注入器を得られた脱気混合物で満たした。注入器は脱気混合物を長さ０．５メートル（ｍ）のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｂｉｎｇ中に注入するために使用した。得られた物品をオーブンに入れ、１５０℃で１時間（ｈ）加熱して導波路を調製した。導波路をオーブンから取り出して室温まで冷ました。末端から０．５センチメートル（ｃｍ）までのコアをスパチュラで取り除いた。チュービングを上記の通り調製した未硬化混合物の数滴で満たした。物品を再度真空下で脱気した。チュービングの末端を再度未硬化の混合物で満たした。Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  Ｉｎｃ．からの３ミリメートル（ｍｍ）のＬＥＤ光源をチューブに押し込んだ。得られた物品をオーブンに入れて３０分間加熱した。これでＬＥＤは得られたセンサー中に固定された。
【００４３】
光学損失はカットバック法を使用し、各カット後にチューブ末端をＳｉフォトダイオードセンサーに近接させて再配列して、測定した。データは下の表１にまとめてある。
【００４４】
【表１】
2009525507.tif 000003
【００４５】
図２は、チューブの長さに対する出力（チューブ末端で測定）の半対数プロットであり、予想された指数関数的依存性を示している。実施例２についての損失はＬ＝０．３８ｄＢ／ｃｍである。
【００４６】
（実施例３）
長さ３６ｃｍのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｂｉｎｇ（内径１／４”、外径３／８”）をコア組成物で満たした。コア組成物は、ベース６０グラム（ｇ）、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）１１５ｇ、架橋剤３．９ｇ、鎖延長剤２．４ｇ、触媒０．０１３ｇ、およびサーフィノール６１  ０．０３ｇを混合することによって調製した。ベース、架橋剤、鎖延長剤、触媒、およびサーフィノールは実施例１のものと同じであった。混合物を、まず真空下（＜２０Ｔｏｒｒ）の室温で脱気した。次いで注入器をこの材料で満たしてそれをチュービング中に押し込むために使用した。３ｍｍのＬＥＤ光エミッタおよび検出器（Ｒａｄｉｏ  Ｓｈａｃｋ製）をチュービングのそれぞれの末端に押し込んだ。チュービングをオーブンに入れて１５０℃で１時間（ｈ）加熱した。
【００４７】
チューブセンサーの応答を、チューブに可変圧力を加えた条件下で評価した。直径３／８”の棒を、センサーのチューブを横切って９０°の角度で置いた。この金属棒に圧力を加え、検出器の出力を、チューブセンサーが置かれている平面に対する圧縮距離の関数として測定した。結果は表２に示し、かつ図３にプロットしてある。
【００４８】
【表２】
2009525507.tif 000004
【００４９】
表中の最後の３つのデータポイントは、圧縮を取り除いた後にもチューブの小さな一時的変形が残っていることを示している（プロットはしていない）。
【００５０】
図４は、実施例３によるセンサーを示している。このセンサーはコア４０２およびクラッド４０７を含む導波路４０４を含む。このセンサーは導波路４０４の入口４０３にあるコア４０２中に挿入されている放射光源（ＬＥＤエミッタ）４０１および導波路４０４の出口４０６にある放射検出器４０５をさらに含む。
【００５１】
（実施例４）
この実施例では、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｂｉｎｇの内部表面をＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標）でコートして界面の粗さを低減し、それによって損失特性を改善した。長さ３ｍのチュービングにＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標）１８４を１２ｇ注入した。チュービングを一端で天井から吊るすと、ＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標）１８４はチュービングの内面を流下した。生じたコーティングを室温で２４時間（ｈｒ）硬化させた。チューブを長さ２．５ｍにカットし、次いでベース６０ｇ、ジメチルビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）１１５ｇ、架橋剤３．９ｇ、鎖延長剤２．４ｇ、触媒０．０１３ｇ、およびサーフィノール６１  ０．０３ｇを合わせることによって調製した混合物で満たした。ベース、架橋剤、鎖延長剤、触媒、およびサーフィノールは実施例１のものと同じであった。得られた満たされたチュービングを１５０℃のオーブンに入れて１時間（ｈ）加熱した。硬化した導光体のカットバック法を使用して測定した光学損失は０．２１１ｄＢ／ｃｍである。この導波路をハンマーで繰り返し叩いても亀裂は観察されなかった。
【００５２】
実施例４による導波路の断面を図５に示す。この導波路は、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）クラッド５０１、クラッドの内側の硬化したＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標）１８４コーティング５０２、および上記の組成物を硬化させることによって調製したシリコーンエラストマーコア５０３を含む。
【００５３】
（比較例１）
トリス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン１１部、フェニル、メチル、ビニルシロキシ末端を有するポリ（ジメチルシロキサン／フェニルメチルシロキサン）６８部、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端を有するフェニルシルセスキオキサン樹脂２１部、１，３−ジエテニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの白金との錯体１部未満、テトラメチルジビニルジシロキサン０．０６部、およびジメチル−１−ヘキシン−３−オール０．３０部を含有し、補強充填剤を含まない硬化性組成物を調製した。この組成物を、まず真空下（＜２０Ｔｏｒｒ）の室温で脱気した。次いで長さ０．５ｍのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｂｉｎｇを脱気された組成物で満たした。満たされたチュービングを１５０℃のオーブンに入れ、１時間（ｈ）加熱して導波路を形成した。カットバック法を使用して測定した光学損失は０．３１４ｄＢ／ｃｍであった。この導波路をハンマーで叩くとコアが壊れて粉々になった。この比較例は、導波路を耐衝撃性にするための充填剤の重要性および樹脂は所望する程度の耐衝撃性をこの組成物に与えることができないことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の導波路およびセンサーは、コアとクラッドの間にプライマーまたは接着剤を必要としないという点で有利でありうる。このことはこれらの調製のための方法を、コアとクラッドの間にプライマーまたは接着剤を適用しなければならない場合よりも効率的にする。さらに、長さ２〜１０メートルの光導波路を本発明によって調製することができる。本発明の光導波路における低い損失がこれらの長さの光導波路を調製することを可能にする。導波路の損失は０．５ｄＢ／ｃｍ未満、あるいは０．２〜０．５ｄＢ／ｃｍでありうる。充填剤の屈折率をポリジオルガノシロキサンの屈折率とマッチさせること（充填剤の粒子サイズが伝送される放射の波長の１０％を超える場合）および界面の粗さを低減させることは、光学損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１による導波路の断面図である。
【図２】導波路を通じて伝送される光出力を導波路長さの関数として示すグラフである。
【図３】圧力下での導波路の変形に対する応答を示すグラフである。
【図４】実施例３によるセンサーの断面図である。
【図５】実施例４による導波路の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  クラッド
１０２  コア
４０１  放射光源
４０２  コア
４０３  導波路入口
４０４  導波路
４０５  放射検出器
４０６  導波路出口
４０７  クラッド
５０１  クラッド
５０２  コーティング
５０３  コア
【図１】
2009525507.tif 000005
【図４】
2009525507.tif 000006
【図５】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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