(57)【要約】      （修正有）【課題】柔軟性を備えた紫外線伝送用光ファイバーを、複雑な手段によらず、低コストに提供することができる技術を提供する。【解決手段】コア部が、有機無機ハイブリッド組成物１からなる光ファイバーであって、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで、有機無機ハイブリッド組成物の骨格を構成した。【選択図】図１
2016224440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部が、有機無機ハイブリッド組成物からなる光ファイバーであって、
分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで、該有機無機ハイブリッド組成物の骨格を構成したことを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
前記コア部全体の外側に、フッ素樹脂からなるクラッド部を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項３】
前記コア部の全体が、有機無機ハイブリッド組成物を硬化させた硬化物からなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記コア部の少なくとも片端部が、有機無機ハイブリッド組成物を硬化させた硬化物からなり、中央部が、未硬化の有機無機ハイブリッド組成物からなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバー。
【請求項５】
前記片端部を除いたコア部の外側に、フッ素樹脂からなるクラッド部を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項６】
前記有機無機ハイブリッド組成物が、
前記ジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）を脱水縮合させて生じた生成物であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバー。
【請求項７】
前記コア部の直径が０．１〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバー。
【請求項８】
前記コア部の紫外線透過率（Ｔ）が、波長２６０ｎｍ、長さ１０ｍｍで、７５％以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバー。
【請求項９】
コア部をコア径と同じ直径の円柱に1周巻き付けた場合に、コア部が分断しないことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光ファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーに関する。更に詳しくは、紫外線の伝送に適し、かつ、柔軟性を備えた光ファイバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紫外線の伝送に用いる光ファイバーには、紫外線照射時のパワー損失が小さいという特性を備えることが求められる。このような特性を備えた紫外線伝送用光ファイバーとして、純粋石英系ガラスをコアとした石英系光ファイバー（例えば、特許文献１）や、公知の光ファイバーからコア部分を抜き取って形成された（空気をコアとする）中空ファイバー（例えば、特許文献２）が知られている。
【０００３】
しかし、これらの公知技術のうち、石英系光ファイバーは、曲げに弱く、湾曲させた際に損傷しやすいため、例えば医療用など、可撓性が求められる用途には適さないという問題があり、中空ファイバーは、伝送効率を高めるために、高い反射率を示す金属を用いてファイバーを構成したり、金属の表面に特定の波長の光を強める（干渉効果のある）薄膜を形成することが必要となり、製造に際し、複雑な工程が必要となりコスト高になるという問題があった。
【０００４】
なお、可撓性に富む光ファイバーとして、プラスチック製の光ファイバー（例えば、特許文献３）が各種開発されているが、従来公知のプラスチック光ファイバーの透過波長領域は、何れも、紫外線領域から外れており、紫外線伝送用に用いることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８０７３１号公報
【特許文献２】特開２００７−８８３８４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は前記の問題を解決し、紫外線の伝送に適し、かつ、可撓性に富む光ファイバーを、複雑な手段によらず、低コストに提供することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、光ファイバーにおいて、そのコア部が、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格を構成した有機無機ハイブリッド組成物からなるものとすることにより、この課題が解決されることを見出した。
【０００８】
請求項２記載の発明のように、前記コア部全体の外側に、フッ素樹脂からなるクラッド部を有するものとしてもよい。更に、請求項３記載の発明のように、前記コア部の全体が、有機無機ハイブリッド組成物を硬化させた硬化物からなるものとしたり、請求項４記載の発明のように、前記コア部の少なくとも片端部が、有機無機ハイブリッド組成物を硬化させた硬化物からなり、中央部が、未硬化の有機無機ハイブリッド組成物からなるものとしてもよい。また、請求項５記載の発明のように、前記片端部を除いたコア部の外側に、フッ素樹脂からなるクラッド部を有するものとしてもよい。
【０００９】
請求項１記載の発明のように、前記有機無機ハイブリッド組成物の構造骨格を形成する原料物質が、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）であることが好ましく、請求項６記載の発明のように、前記有機無機ハイブリッド組成物が、前記ジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）を脱水縮合させて生じた生成物であることが好ましい。
【００１０】
請求項７記載の発明のように、前記コア部の直径が０．１〜２．０ｍｍであることが好ましく、請求項８記載の発明のように、前記コア部の紫外線透過率（Ｔ）が、波長２６０ｎｍ、長さ１０ｍｍで、７５％以上であることが好ましく、請求項９記載の発明のように、コア部をコア径と同じ直径の円柱に1周巻き付けた場合に、コア部が分断しないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンで骨格を構成した有機無機ハイブリッド組成物は、紫外線透過性に優れ、かつ、可撓性に富む、という特性を備える。光ファイバーのコア部として、上記の特性を備える有機無機ハイブリッド組成物を用いた本発明によれば、紫外線の伝送に適し、かつ、可撓性に富む光ファイバーを、複雑な手段によらず、低コストに提供することができる。
【００１２】
また、請求項３または４記載の発明によれば、コア部の少なくとも片端部が有機無機ハイブリッド組成物を硬化させた硬化物からなるものとする構成を採用しているため、光ファイバーの末端部分のみクラッド部を除去して、コア部を露出させ、紫外線を広範囲に照射する等の用途にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光ファイバーの各種形態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１５】
本実施形態の光ファイバーは、例えば医療用など、可撓性が求められる用途、および、紫外線の伝送用に好適なものであり光ファイバーの芯である「コア部」として、紫外線透過性に優れ、かつ、可撓性に富む有機無機ハイブリッド組成物を用い、その外側の「クラッド部」として、コア部よりも屈折率の低いフッ素樹脂を用い、フッ素樹脂製のチューブ内に、硬化前の有機無機ハイブリッド組成物を充填した後、加熱させ、硬化させたものである。また、型成形でも、ファイバーの片端、両端、全体を硬化させることができる。
【００１６】
コア部として、紫外線透過性に優れ、かつ、可撓性に富む有機無機ハイブリッド組成物を用い、クラッド部として、フッ素樹脂を用いることにより、紫外線の伝送に適し、かつ、可撓性に富む光ファイバーを、低コストに実現することができる。前記の「紫外線の伝送に適し、かつ、可撓性に富む、光ファイバー」とは、具体的には、表２に示すように、コア部をコア径と同じ直径の円柱に1周巻き付けた場合に、コア部が分断せず、直径０．１〜２．０ｍｍのコア部の紫外線透過率（Ｔ）が波長２６０ｎｍ、長さ１０ｍｍで７５％以上の光ファイバーを意味する。なお、本発明の光ファイバーは、前記のように、フッ素樹脂製のチューブ内に、硬化前の有機無機ハイブリッド組成物を充填する工程を経て製造されるが、直径０．１ｍｍ以下では「充填作業」自体が困難であり、また、直径２．０ｍｍより大きい場合、硬化の工程において、有機無機ハイブリッド組成物がクラッド部から流れ出てしまい光ファイバーを成形することができないため、コア部の直径は、上記範囲とすることが好適である。
【００１７】
本実施形態では、図１の（ａ）に示すように、「コア部」の全てを、有機・無機ハイブリッド組成物の硬化物１で構成しているが、その他の実施形態として、図１の（ｂ）に示すように、「コア部」の両端部を有機無機ハイブリッド組成物の硬化物１で構成し、中央部を有機・無機ハイブリッド組成物の未硬化物２で構成したり、図１の（ｃ）に示すように、「コア部」の一端部を有機無機ハイブリッド組成物の硬化物１で構成し、中央部を有機無機ハイブリッド組成物の未硬化物２で構成し、他端部には石英ガラス３を充填させることもできる。更に、図１の（ｄ）に示すように、光ファイバーを有機無機ハイブリッド組成物の硬化物からなるコア部１のみで構成したり、図１の（ｅ）に示すように、光ファイバーの末端部分のクラッド部４を除去して、有機無機ハイブリッド組成物の硬化物からなるコア部１を露出させた構成とすることもできる。
【００１８】
この有機無機ハイブリッド組成物は硬化前の状態では流動性を有するため、その流動性を有する状態で、フッ素樹脂製のチューブ内に充填し、光ファイバーのコア部の全体を硬化物で構成する場合には、前記の充填後、チューブ全体を、７０℃以上２００℃以下で４時間以上１００時間以下加熱して、硬化を行う。また、光ファイバーのコア部の中央部は未硬化物として端部のみを硬化物で構成する場合には、前記の充填後、チューブの末端を、７０℃以上２００℃以下で４時間以上１２時間以下加熱して、硬化を行う。本実施形態では、熱硬化性の有機無機ハイブリッド組成物を用いたが、常温で硬化する有機無機ハイブリッド組成物を用いることもできる。
【００１９】
硬化温度が低すぎると、有機無機ハイブリッド組成物が硬化せず光ファイバーとして使用することができない、一方、硬化温度が高すぎると、アルコール分の揮発により発生する気泡が硬化物の内部に残存してしまい、紫外線を散乱させ、透過率低下の一因となると考えられるため、何れも好ましくない。また、硬化時間が不足すると、硬化が不十分（ゲル状態）で、脆く断線しやすい光ファイバーとなってしまい、硬化時間が長すぎると、無駄なエネルギー消費およびコスト高の要因となり、何れも好ましくない。
【００２０】
コア部となる有機無機ハイブリッド組成物としては、石英系ガラスと同等の紫外線透過率を有するもの、具体的には、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）と、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）と、ケイ素アルコキシド（Ｃ）とを含み、これらが脱水縮合反応に伴い架橋して生じた有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）を用いることが好ましい。
【００２１】
前記の有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、シロキサン結合を備えたポリシロキサンが３次元的に複雑に架橋した構造となる。そのため、いわゆる無機ガラスに近似した構造であり、耐熱性、耐紫外線性等の好適な性質を得ることができる。
【００２２】
有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）において、ポリシロキサン等の架橋度を高くし過ぎると当該組成物自体の透過率が低下してしまう。逆にポリシロキサン等の架橋度を低くし過ぎた場合、永続的な形状保持性に欠く。そこで、以下、紫外線の伝送に適し、かつ、可撓性に富む光ファイバーのコア部として好適な組成を検討した。
【００２３】
ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の骨格構造を形成する物質であり、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなるケイ素化合物である。
【００２４】
フェニル基を含有する種類の有機無機ハイブリッド組成物の透過率は、３００ｎｍ以上の波長域では７５％以上であるが、２６０ｎｍ域の紫外線をフェニル基が吸収してしまいほとんど紫外線を透過しないのに対し、フェニル基を有さないヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）を原料として用いることにより、紫外線の吸収を防止することができる。
【００２５】
また、分子中にフェニル基を有さず、側鎖がメチル基のみからなり、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）で骨格を形成した有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）をコア部とする光ファイバーは、石英系光ファイバーに比べて、曲げに強く、湾曲させた際に損傷しにくいため、例えば医療用など、可撓性が求められる用途に好適に用いることができる。
【００２６】
さらに、ジメチルポリシロキサン（Ａ）同士、あるいはアルコキシド分子（Ｂ）または（Ｃ）との架橋反応性を高めるため、当該（Ａ）では規定のとおり、その末端部位はヒドロキシ基に置換される。ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の構造骨格となる分子であり、概ね分子量（重量平均分子量）５００ないし３００００の範囲から選択される。
【００２７】
アルミニウムアルコキシド（Ｂ）はヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端部分であるヒドロキシ基と縮合反応し、分子同士による網目構造を形成する役割を持つ。当該アルミニウムアルコキシド（Ｂ）として、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシド、アルミニウムｔｅｒｔ−ブトキシド、モノｓｅｃ−ブトキシアルミニウムジイソプロピレート（別名、アルミニウム（２−ブタノラート）ジ（２−プロパノラート））等をはじめとする各種のアルミニウムアルコキシドが挙げられる。紫外〜可視域の透過率の高さや反応性の良さから、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシドが好例である。
【００２８】
アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、ケイ素アルコキシド（Ｃ）と比較して加水分解や縮合等の反応性に富む。その結果、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、酸、塩基等の触媒を用いることなく加水分解が生じる。具体的には、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ビス（アセトキシジブチル錫）オキサイド、ビス（ラウロキシジブチル錫）オキサイド等のスズ系の反応促進剤を用いることなくヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）のヒドロキシ基と縮合反応し、架橋形成が可能である。
【００２９】
一般に、高反応性金属アルコキシドとして、列記のアルミニウムアルコキシド以外にもジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド、錫アルコキシド、亜鉛アルコキシド等の各金属アルコキシドの使用が可能である。ここで、本発明の課題である短波長紫外線領域の光線透過性確保を勘案した場合、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）に含まれる高反応性金属アルコキシドの反応生成物に由来する金属酸化物には、ある程度のバンドギャップの大きさが必要である。バンドギャップよりも高いエネルギーの光は吸収される。そのため、バンドギャップに相当する波長は吸収端の波長となる。これに対し、バンドギャップよりも低いエネルギーの光は吸収されずに透過する。
【００３０】
Ｅ＝ｈνであることから、Ｅ＝（ｈ・ｃ）／λとすることができ、まとめると、Ｅ（ｅＶ）＝１２４０（ｅＶ・ｎｍ）／λ（ｎｍ）となる。各金属酸化物のバンドギャップについて、Ａｌ2Ｏ3が６．９ｅＶ、ＺｒＯ2が５．０ｅＶ、ＴｉＯ2が３．２ｅＶ、ＳｎＯ2が３．７ｅＶ、ＺｎＯが３．４ｅＶである。なお、ＴｉＯ2は３．２ｅＶのバンドギャップ構造が紫外線を吸収するため除外される。
【００３１】
各金属酸化物のバンドギャップを代入すると、その吸収端の波長が求まる。順に、Ａｌ2Ｏ3は１７９．７ｎｍ、ＺｒＯ2は２４８ｎｍ、ＳｎＯ2は３３５ｎｍ、ＺｎＯは３６５ｎｍである。このように、Ａｌ2Ｏ3は１８０ｎｍ以上の波長の透過が可能である。しかし、Ａｌ2Ｏ3以外は、いずれも２４０ｎｍ以下の短波長紫外線領域の透過を得ることはできない。このため、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）の使用が高反応性金属アルコキシドとして最も適している。
【００３２】
ケイ素アルコキシド（Ｃ）もヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端部分であるヒドロキシ基と縮合反応し、分子同士による網目構造を形成する役割を持つ。ケイ素アルコキシド（Ｃ）として、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン等をはじめとする各種のケイ素アルコキシドおよびそれらの縮合物が挙げられる。なお、前記縮合物であるケイ素アルコキシドオリゴマーとして、信越化学工業株式会社から市販されている「ＫＣ‐８９Ｓ」を用いることもできる。
【００３３】
従来、ポリオルガノシロキサン類と、ケイ素アルコキシド等の金属アルコキシドとの反応に際しては、スズ系の反応促進剤を必要としていた。そのため、反応促進剤に起因して、出来上がる有機無機ハイブリッド組成物の透明度低下は不可避である。しかし、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）のように、より反応性の高いアルコキシドを配合することにより、反応促進剤の添加を省略することができ、透明度低下の回避は可能である。
【００３４】
そうすると、使用するアルコキシドの全てをアルミニウムアルコキシド（Ｂ）とすることが可能であり、ケイ素アルコキシド（Ｃ）の必要性はないようにも思われる。しかし、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端部分であるヒドロキシ基と温和にかつ未反応を少なくして縮合反応をするためには、むしろケイ素アルコキシド（Ｃ）のように、反応性を抑えた化学種が必要不可欠である。アルミニウムアルコキシド（Ｂ）のみでは、高反応性ゆえに未反応部分が生じるおそれがあると考えられる。つまり、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）はそれ自体による架橋剤としての作用と、ジメチルポリシロキサン（Ａ）とケイ素アルコキシド（Ｃ）との縮合反応を促進する反応促進剤としての双方の役割を有する。このため、両アルコキシドの性質の相違に鑑みアルミニウムアルコキシド（Ｂ）とケイ素アルコキシド（Ｃ）の双方の使用が必須である。
【００３５】
有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の形成と配合量は、おおよそ次のとおり規定される。有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の形成に際し、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）とアルミニウムアルコキシド（Ｂ）との混合により、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）とジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端ヒドロキシ基との脱水縮合により架橋した前駆体が生成される。重量換算では、使用する分子種により重量が大きく変動してしまい反応の把握に不向きである。そこで、ジメチルポリシロキサン（Ａ）とアルミニウムアルコキシド（Ｂ）に含まれ、反応の中心となる官能基の数量比に着目して混合量を規定することとした。
【００３６】
ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）のヒドロキシ基の数（Ａｆ）とアルミニウムアルコキシド（Ｂ）のアルコキシ基の数（Ｂｆ）の比率「Ａｆ：Ｂｆ」において、Ａｆ＝１としたとき、これに対するＢｆの割合（以下、単に「Ｂｆの割合」という）は、０．０１２＜「Ｂｆの割合」≦７．０の範囲が好ましく、より好ましくは、０．１＜「Ｂｆの割合」≦７．０の範囲に規定される。
【００３７】
「Ｂｆの割合」が０．１以下となると、縮合反応が十分に進まず、図１の（ａ）、（ｄ）（ｅ）のように、コア部の全てを硬化させることが求められるケースには不都合である。また、「Ｂｆの割合」が、０．１以下となると、ジメチルポリシロキサン（Ａ）の未反応の残存量が多くなり、最終的に出来上がる組成物（Ｘ）の粘性、べたつき感（タック性／ｔａｃｋｉｎｅｓｓ）が増してしまうため、図１の（ｄ）（ｅ）のように、コア部を露出させるケースには不都合である。なお、図１の（ｂ）（ｃ）のように、コア部の端部のみを硬化させればよく、かつ、コア部の全てがクラッド部に被覆された構造を有し、コア部自体の「べたつき感」は製品品質に特段の影響を及ぼさないケースでは、「Ｂｆの割合」は、上記範囲よりも低く抑えることができ、０．０１２＜「Ｂｆの割合」≦０．１とすることができる。ただし、「Ｂｆの割合」が、０．０１２以下となると、粘度が過度に低下して、コア部がクラッド部から流れ出てしまうため好ましくない。
【００３８】
一方、「Ｂｆの割合」が７．０より大きくなると、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）自体が反応して結合し、出来上がる組成物（Ｘ）の粘度が、過度に上昇してハンドリングが困難になり、さらには白濁が生じてしまうため好ましくない。
【００３９】
ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）とアルミニウムアルコキシド（Ｂ）との反応に際し、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）自体の反応は激しく、前述のとおり、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）同士で結合することがある。そこで、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）の反応促進剤としての効果を最大限生かしつつケイ素アルコキシド（Ｃ）の縮合反応を促進する必要がある。この場合、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）の作用を勘案して、ケイ素アルコキシド（Ｃ）の配合量が規定される。
【００４０】
ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）のヒドロキシ基の数（Ａｆ）とケイ素アルコキシド（Ｃ）のアルコキシ基の数（Ｃｆ）の比率「Ａｆ：Ｃｆ」において、Ａｆ＝１としたとき、これに対するＣｆの割合（以下、単に「Ｃｆの割合」という）が、０．３８＜「Ｃｆの割合」≦１９２の範囲が好ましく、より好ましくは、１．０＜「Ｃｆの割合」≦５０の範囲に規定される。
【００４１】
「Ｃｆの割合」が２．０以下となると、アルミニウムアルコキシドの架橋の影響から、最終的に出来上がる組成物（Ｘ）の粘性、べたつき感（タック性／ｔａｃｋｉｎｅｓｓ）が増してしまうため、図１の（ｄ）（ｅ）のように、コア部を露出させるケースには不都合である。なお、図１の（ｂ）（ｃ）のように、コア部の全てがクラッド部に被覆された構造を有し、コア部自体の「べたつき感」は製品品質に特段の影響を及ぼさないケースでは、「Ｃｆの割合」は、上記範囲よりも低く抑えることができ、０．３８＜「Ｃｆの割合」≦１．０とすることができる。ただし、「Ｃｆの割合」が、０．３８以下となると、粘度が過度に低下して、コア部がクラッド部から流れ出てしまうため好ましくない。
【００４２】
一方、「Ｃｆの割合」が５０より大きくなると、縮合反応が十分に進まず、図１の（ａ）、（ｄ）（ｅ）のように、コア部の全てを硬化させることが求められるケースには不都合である。なお、図１の（ｂ）（ｃ）のように、コア部の端部のみを硬化させればよいケースでは、「Ｃｆの割合」は、この範囲よりも増やすことができ、５０＜「Ｃｆの割合」≦１９２とすることができる。ただし、「Ｃｆの割合」が、１９２より大きくなると、変色を生じるため好ましくない。
【００４３】
ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）、及びケイ素アルコキシド（Ｃ）を前述の配合割合において調製する場合、アルコールが溶媒として用いられる。前記のアルコキシドはアルコールに溶解され、その上でジメチルポリシロキサン（Ａ）に混合される。成分同士の混合を容易とし、しかも使用前の流動性を維持するためである。各材料の混合後、使用したアルコール溶媒は乾燥により蒸発して除去される。
【００４４】
特に、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、前述のとおり反応性に富むため、単純にジメチルポリシロキサン（Ａ）に添加するとアルミニウムアルコキシド（Ｂ）同士により脱水縮合して酸化アルミニウムを析出する。あるいは、添加したアルミニウムアルコキシド（Ｂ）の周りのジメチルポリシロキサン（Ａ）のみと反応して不均一な生成物が生じる。そのため、特にアルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、アルコール溶媒中に分散された上でヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）と混合される。
【００４５】
一般にアルコールは水素結合により水分子と親和性が高い。このため、アルコールを含んで有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）を調製する際の吸水により、全体の水分量が変化するおそれがある。そこで、２−プロパノール（イソプロピルアルコール）、２−ブタノール（ｓｅｃ−ブチルアルコール）等の２級アルコール、２−メチル−２−プロパノール（ｔｅｒｔ−ブチルアルコール）等の３級のアルコールが用いられる。後述の実施例にあるとおり、短波長紫外線の透過率が高く、また吸水性が低く、さらに沸点が１００℃以下であることを考慮して２−メチル−２−プロパノールが選択される。アルミニウムアルコキシド（Ｂ）は、２−メチル−２−プロパノールに溶解され、ジメチルポリシロキサン（Ａ）と混合される。
【００４６】
前出のアルミニウムアルコキシド（Ｂ）とジメチルポリシロキサン（Ａ）の末端ヒドロキシ基との脱水縮合により架橋した前駆体に、さらにケイ素アルコキシド（Ｃ）も脱水縮合により架橋する。その後、空気中の水分が前記の３種類の化合物による架橋物、つまり有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の表面から吸収される。
【００４７】
組成物表面から吸収された水分により、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）及びケイ素アルコキシド（Ｃ）の加水分解は進行する。そして、さらにヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）との脱水縮合が促進する。縮合により生成した水に起因して、さらにアルミニウムアルコキシド（Ｂ）及びケイ素アルコキシド（Ｃ）の加水分解が誘発される。このように、アルコキシドの加水分解とポリシロキサンの脱水縮合は連鎖的に生じ、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の表面から次第に内部全体の架橋、硬化の反応が進行する。最終的に、流動物であった有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）が架橋、硬化することによって、本発明の目的とする光ファイバーのコア部が生成する。
【００４８】
既述のとおり、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の組成成分であるヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）、及びケイ素アルコキシド（Ｃ）の配合割合の調整によって、コア部の性能改善に効果を上げることができる。この場合、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）において、弾力性、粘度等の物理的性質は、主材料としてのヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）の種類の影響を受けると考えられる。
【００４９】
一般に鎖長の短い分子を用いた場合、混合溶液の粘度が低下しやすい。逆に鎖長の長い分子を用いた場合、混合溶液の粘度は高まりやすい。この点に着目すると、適度な鎖長の分子を組み合わせること、あるいは、それぞれを単体で使用することが粘度の制御に有用である。
【００５０】
低分子量分子と高分子量分子の配合割合を適切に調整すること、あるいは、それぞれを単体で使用することにより、硬化後の硬度の調整も可能となる。そのため、優れた紫外線透過性能を備えるとともに、適度な柔軟さを備えた光ファイバーのコア部を得ることができる。
【００５１】
有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）のために使用するヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）は、異なる重量平均分子量のヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンを２種以上使用してもよい。本発明において、ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）として、概ね分子量５００〜３００００の範囲のジメチルポリシロキサンが用いられる。
【００５２】
例えば、後記実施例のとおり、低分子量（低重合度）のヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ１）と、高分子量（高重合度）のヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ２）の組み合わせである。むろん、平均分子量（重合度）の異なるヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサンは２種類に限らず、１種類あるいは３種類以上とすることもできる。なお、分子量の相違にかかわらず、アルミニウムアルコキシド（Ｂ）及びケイ素アルコキシド（Ｃ）と前述と同様の反応形態で架橋し、反応生成物の有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）が生じると考えられる。
【００５３】
これまでに説明した有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は、加熱と空気中の水分吸収による硬化前では流動性を有する。特に、前述のとおりヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）における異なる平均分子量の分子を選択することにより、その調整は、より容易となる。
【００５４】
有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）は硬化前の状態では流動性を有するため、本実施形態では、その状態で、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）をフッ素樹脂製のチューブ内に充填する。
【実施例】
【００５５】
〔使用原料〕
（実施例１〜２３、比較例１、３〜６）
・ヒドロキシ末端を有するジメチルポリシロキサン（Ａ）として、分子量（平均重合度）の異なる２種類を使用した。モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のＹＦ３８００（重量平均分子量３５００）、ＸＦ３９０５（重量平均分子量２００００）を使用した。
・アルミニウムアルコキシド（Ｂ）として、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシド（アルミニウムｓｅｃ−ブチレート）（川研ファインケミカル株式会社製，商品名：ＡＳＢＤ）を使用した（以下、表中を含めて［ＡＳＢＤ］と称する。）。
・溶解用に２−メチル−２−プロパノール（ｔｅｒｔ−ブチルアルコール）（和光純薬工業株式会社製）を使用した。
・ケイ素アルコキシド（Ｃ）として、テトラエトキシシラン（信越化学工業株式会社製，商品名：ＫＢＥ−０４）を使用した（以下、表中を含めて［ＴＥＯＳ］と称する。）。
【００５６】
［光ファイバーの試作および硬化性の評価］
発明者らは、表１の使用原料を用い実施例１〜９及び実施例１５〜２３と、比較例１、３〜６の材料を調製し、フッ素樹脂製のチューブ内に充填した後、１５０℃で７２時間加熱して、コア径：１．０ｍｍ  クラッド径：２．０ｍｍの光ファイバーを試作した。その後、硬化性の評価を行った。
結果を下記の表１に示している。なお、使用原料の配合の詳細は、表中に記載の量（調合量、重量比、官能基比）とした。また、表１の「評価」欄における「硬化性」は、触感検査によって「べたつき」の有無を評価したものである。
【００５７】
［光ファイバーのコア部の紫外線透過率の測定］
具体的に、紫外線透過率の測定は、シャーレ内で硬化させた長さ１０ｍｍの硬化物を測定対象として行った。紫外線透過率を測定した結果を下記の表３に示している。また、下記の表４には、実施例１の有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）を硬化させる前後で、それぞれ、紫外線の透過率を測定した結果を示している。なお、使用原料の配合の詳細は、表中に記載の量（調合量、重量比、官能基比）とした。また、表１の「評価」欄における、「透過率」は紫外線透過率（Ｔ）が、波長２６０ｎｍ、長さ１０ｍｍで、７５％以上であるか否かを評価したものである。
【００５８】
［光ファイバーのコア部の可撓性評価］
表１の実施例１と同じ組成で表２の実施例１０〜１４のコア径の光ファイバーを試作した。その後、光ファイバーからコア部のみを取り出し、可撓性の評価を行った。結果を下記の表２に示している。可撓性の評価として、コア径と同じ円柱に光ファイバーを１周巻き付けた場合に、光ファイバーのコア部が分断するか否かを評価したものである。
【００５９】
【表１】
2016224440.tif 000003
【００６０】
【表２】
2016224440.tif 000004
【００６１】
【表３】
2016224440.tif 000005
【００６２】
【表４】
2016224440.tif 000006
【００６３】
表１に示すように、実施例１〜９及び実施例１５〜２３は、何れも、硬化性に問題がないことが確認された。また、比較例１、４に示すように、ケイ素アルコキシド（Ｃ）の添加量が少ないと有機無機ハイブリッド組成物が硬化しないことが確認された。比較例３に示すように、ＡＳＢＤの添加量が少ないと有機無機ハイブリッド組成物が硬化しないことが確認された。さらに、比較例５に示すように、ＡＳＢＤの添加量が多いと有機無機ハイブリッド組成物が着色してしまうことが確認された。また、比較例６に示すようにケイ素アルコキシド（Ｃ）の添加量が多いと有機無機ハイブリッド組成物が着色してしまうことが確認された。
表３に示すように、実施例１〜９及び実施例１５〜２３は、波長２６０ｎｍの紫外線では、何れも、７５％以上の透過率を示すことが確認された。これらの結果から、コア部としては、上記実施例１に示した有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）を用いることが最も好ましく、各原料の配合比率（官能基比）は、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１：０．２：２．６１とすることが最も好ましいことが確認された。更に、表４に示すように、有機無機ハイブリッド組成物（Ｘ）の紫外線の透過率が、硬化物、未硬化物のどちらも７５％以上の透過率であることが確認された。
【００６４】
表２に示すように、実施例１０〜１４は、何れも、コア部をコア径と同じ直径の円柱に１周巻き付けた場合に、コア部が分断しないことを確認した。
【符号の説明】
【００６５】
１  有機無機ハイブリッド組成物の硬化物
２  有機無機ハイブリッド組成物の未硬化物
３  石英ガラス
４  クラッド部
【図１】
2016224440.tif 000007