(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと該コア外周に設けられたクラッドとから成る光伝送体において、
前記コアは、直径が３mm以上３０mm以下で、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下のシリコーンゴムから成り、
前記クラッドは、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であり、且つ四ふっ化エチレン１０〜７０重量％、六ふっ化プロピレン１０〜７０重量％、ふっ化ビニリデン１０〜７０重量％の範囲から選ばれた組成を有し、且つ電子線照射により三次元架橋された四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体から成ることを特徴とする光伝送体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光伝送体、特に可撓性、座屈強度及び耐熱性に優れた合成樹脂光伝送体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送体としては石英系光ファイバ、合成樹脂光伝送体等がある。
【０００３】
石英系光ファイバは優れた光伝送性を有していることから長距離光伝送体、光デバイス用光伝送部材等として広く実用されている。しかし、石英系光ファイバは可撓性、取扱性、コスト等に難点がある。
【０００４】
合成樹脂光伝送体は光伝送損失が大きく且つ光伝送帯域が狭いという難点があるが、優れた可撓性と取扱性とを有し、しかも石英系光ファイバに比較してかなり安価であるという長所を有している。このため合成樹脂光伝送体は短距離光通信、装飾、照明等の分野に利用されるようになってきている。
【０００５】
このような合成樹脂光伝送体としては透明性、光伝送性、製造作業性等が優れたポリメチルメタアクリレート樹脂から成る合成樹脂製コアの上層に、ポリ四ふっ化エチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体、エチレン／四ふっ化エチレン二元共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル二元共重合体等のふっ素樹脂系樹脂から成るクラッドを薄く被覆して成る合成樹脂光伝送体が多用されている。
【０００６】
このメチルメタアクリレート樹脂から成る合成樹脂製コアの上層にふっ素樹脂から成るクラッドを薄く被覆して成る合成樹脂光伝送体は３mm以下の細サイズであれば石英系光ファイバに比べると優れた可撓性を有しているが、用いているメチルメタアクリレート樹脂及びポリ四ふっ化エチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体、エチレン／四ふっ化エチレン二元共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル二元共重合体等のふっ素樹脂は本質的には硬質プラスチックスであり、従ってゴムのような柔軟性がない。特に、照明や装飾等の用途に使われる合成樹脂製コア外径が３mm以上の太サイズの合成樹脂光伝送体は剛直性が大きく、その結果可撓性がかなり悪くなり、取扱い性に劣るという難点があると共に曲げにより伝送損失が増大するなどの難点もある。
【０００７】
これらに対してコアにゴム材料を用いた合成樹脂光伝送体は、最も優れた可撓性と曲げ性とを有している。特に、シリコーンゴムは可撓性と曲げ性とに加えて耐熱性も優れている。
【０００８】
なお、この外の光伝送体として液体封入光伝送体があるが、このものは液体封入作業が厄介であり、しかもコアに剛性がないため曲げときに光伝送体が座屈しやすいという難点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる点に立って為されたものであって、その目的とするところは前記した従来技術の欠点を解消し、可撓性、座屈強度及び耐熱性に優れた光伝送体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、コアと該コア外周に設けられたクラッドとから成る光伝送体において、前記コアは、直径が３mm以上３０mm以下で、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下のシリコーンゴムから成り、前記クラッドは、ＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であり、且つ四ふっ化エチレン１０〜７０重量％、六ふっ化プロピレン１０〜７０重量％、ふっ化ビニリデン１０〜７０重量％の範囲から選ばれた組成を有し、且つ電子線照射により三次元架橋された四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体から成ることを特徴とする光伝送体にある。
【００１１】
前記コアは、その直径が３mm以上３０mm以下であることが好ましい。コアの直径が３mm以上となったときに、従来のメチルメタアクリレート樹脂から成る合成樹脂製コアの上層にふっ素樹脂から成るクラッドを薄く被覆して成る合成樹脂光伝送体の可撓性との差が顕著になるためである。しかし、コアの外径が３０mm以上では肉厚も厚くなって曲げ特性が急激に悪化する。
【００１２】
また、本発明においてコアとなるシリコーンゴムとしてはＪＩＳ−Ａ硬度１０〜６０のものが好ましい。ＪＩＳ−Ａ硬度が１０以下のものでは余りに軟質で、そのために曲げたときに座屈し易く、逆に、６０以上のものではコア自身が剛直となって曲げにくくなる。
【００１３】
また、本発明においてクラッドとなる四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体としては可撓性及び成形性の点から、次のモノマー範囲の組成を有するものが望ましい。
【００１４】
四ふっ化エチレン      １０〜７０重量％
六ふっ化プロピレン    １０〜７０重量％
ふっ化ビニリデン      １０〜７０重量％
また、本発明においてクラッドは三次元架橋されたものであることが好ましい。クラッドを三次元架橋させるのは可撓性に加えて耐熱性を向上するためである。
【００１５】
クラッドの架橋方法として、加熱架橋方法は四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体に他の架橋性モノマー、架橋剤、架橋促進剤等を添加してから加熱して架橋する。このため加熱架橋方法は他の架橋性モノマー、架橋剤、架橋促進剤等の添加に伴う四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体の光学的特性の悪化の懸念がある。
【００１６】
これに対して電子線架橋方法は他の架橋性モノマー、架橋剤、架橋促進剤等を添加しないか、添加したとしても極めて微量であるから四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体の光学的特性の悪化の懸念がない。従って架橋方法としては電子線照射架橋が好ましい。
【００１７】
また、本発明は、直径が３mmから３０mmのコアと該コア外周に設けられたクラッドとから成る光伝送体において、前記コアがＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下のシリコーンゴムから成り且つ前記クラッドがＡＳＴＭ−Ｄ７９０曲げ弾性率が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体から成ることを特徴とする光伝送体である。
【００１８】
ここで、シリコーンゴムコアのＡＳＴＭ−Ｄ７９０という規格の曲げ弾性率（以下、単に「曲げ弾性率」という）が０．２ＭＰａ未満では、光伝送体を曲げたときに座屈しやすく、また、５ＭＰａを超えるとコア自身が剛直となり光伝送体の可撓性が低下する。好ましい曲げ弾性率の範囲は０．５ＭＰａ〜２．５ＭＰａである。
【００１９】
また、四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッドの曲げ弾性率が２０ＭＰａ未満では、柔軟性が高すぎて光伝送体が小さな力で変形して光透過量が変動したり、わずかな曲げで伝送損失が増大する等光伝送特性が不安定となる。また、２００ＭＰａを超えるとクラッド自身が剛直となり光伝送体の可撓性が低下する。好ましい曲げ弾性率の範囲は５０ＭＰａ〜１８０ＭＰａである。
【００２０】
なお、本発明の光伝送体においては、光伝送体の外周に更に他の可撓性被覆材料、例えば黒色塩化ビニル樹脂混和物等を被覆することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光伝送体の実施例を比較例と共に説明する。
【００２２】
（実施例１）
まず、四ふっ化エチレン４０重量％、六ふっ化プロピレン２０重量％、ふっ化ビニリデン４０％から成る四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体を押出機に入れ、加熱溶融しながらチューブを押し出し成形し、内径７mm、外径８．５mmの四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッドチューブを得た。
【００２３】
ここで得られたクラッドチューブは、屈折率が２５℃で１．３６４、曲げ弾性率が５６ＭＰａであった。
【００２４】
次に、得られたクラッドチューブを電子線照射架橋装置内を通過させて三次元架橋させた。
【００２５】
電子線架橋を施すことにより、クラッドチューブは１８０℃においても加熱溶融しないという優れた耐熱性を発揮した。
【００２６】
次に、電子線架橋されたクラッドチューブの一方側端末からコアとなるフェニル変性ジメチルシロキサン系シリコーンゴム前駆体を注入した。
【００２７】
次に、クラッドチューブの他方側端末を封止し、一方側端末からコア前駆体を加圧した状態で１２０℃の油槽に１時間入れて一次硬化させた。
【００２８】
次に、１５０℃の空気恒温槽に７時間入れてコア前駆体を加熱重合により二次硬化させてシリコーンゴムコアを形成した。このシリコーンゴムは屈折率が２５℃で１．５１１、ＪＩＳ−Ａ硬度が２６、曲げ弾性率が０．８ＭＰａであった。
【００２９】
図１はかくして得られた実施例１の光伝送体の断面図を示したものである。
【００３０】
図１において１はシリコーンゴムからなるコア、２は電子線架橋四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体からなるクラッドである。
【００３１】
光伝送体の特性は次の通りである。
【００３２】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．５dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．３dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………１５ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………３０mm
上記の通り実施例１の光伝送体は、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００３３】
（実施例２）
四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体の組成比を四ふっ化エチレン６０重量％、六ふっ化プロピレン２０重量％、ふっ化ビニリデン２０％とした電子線架橋クラッドチューブを使用した以外は、実施例１と同じ条件で光伝送体を製造した。
【００３４】
ここでクラッドチューブは、屈折率が２５℃で１．３５９、曲げ弾性率が１７６ＭＰａであった。また、１８０℃においても溶融せず、優れた耐熱性を発揮した。
【００３５】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００３６】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．４dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．２dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………１５０ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………３０mm
上記の通り実施例２の光伝送体においても、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００３７】
（実施例３）
クラッドの寸法を内径９mm、外径１０．５mmとした以外は、実施例１と同じ条件で光伝送体を製造した。
【００３８】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００３９】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．５dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．３dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………２５ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………４０mm
上記の通り実施例３の光伝送体においても、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００４０】
（実施例４）
コア前駆体を２段階硬化させるのではなく、クラッドチューブの一方側端末からコアとなるフェニル変性ジメチルシロキサン系シリコーンゴム前駆体を注入したのち、他方側端末を封止し、一方側端末から加圧した状態で１１０℃の油槽に５０時間入れてコア前駆体を加熱重合硬化させるようにした以外は、実施例１と同じ条件で光伝送体を製造した。
【００４１】
但し、使用したシリコーンゴムは屈折率が２５℃で１．５１１、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０、曲げ弾性率が２．１ＭＰａである。
【００４２】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００４３】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．５dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．２dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………２５ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………２５mm
上記の通り実施例４の光伝送体においても、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００４４】
（実施例５）
クラッドの寸法を内径１１mm、外径１３mmとした以外は実施例１と同じ電子線架橋四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッドチューブを得た。
【００４５】
次に、実施例４と同じ方法で、クラッドチューブの中にフェニル変性ジメチルシロキサン系シリコーンゴム前駆体を加熱重合硬化したシリコーンゴムからなるコアを形成した。
【００４６】
但し、使用したシリコーンゴムは屈折率が２５℃で１．５１１、ＪＩＳ−Ａ硬度が５５、曲げ弾性率が２．２ＭＰａである。
【００４７】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００４８】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．６dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．２dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………１２０ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………５０mm
上記の通り実施例５の光伝送体においても、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００４９】
（実施例６）
寸法を内径５mm、外径６mmとした以外は実施例１と同じ電子線架橋四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッドチューブを得た。
【００５０】
次に、実施例４と同じ方法で、クラッドチューブの中にフェニル変性ジメチルシロキサン系シリコーンゴム前駆体を加熱重合硬化したシリコーンゴムからなるコアを形成した。
【００５１】
但し、使用したシリコーンゴムは実施例５と同じ屈折率が２５℃で１．５１１、ＪＩＳ−Ａ硬度が５５、曲げ弾性率が２．２ＭＰａである。
【００５２】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００５３】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．４dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．３dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………１０ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………２０mm
上記の通り実施例６の光伝送体においても、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００５４】
（比較例１）
まず、四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン二元共重合体を押出機に入れ、加熱溶融しながらチューブを押し出し成形し、内径７mm、外径８．５mmのクラッドとなる四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン二元共重合体クラッドチューブ（非架橋）を得た。
【００５５】
ここで得られたクラッドチューブは、屈折率が２５℃で１．３３８、曲げ弾性率が５５０ＭＰａであった。
【００５６】
次に、ここで得られたクラッドチューブの中に、実施例１と同じ条件で実施例１と同じシリコーンゴムからなるコアを形成した。
【００５７】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００５８】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．４dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．５dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………５００ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………５０mm
上記の通り比較例１の光伝送体は伝送損失が少ないものの、１２０℃、１０００時間加熱後の損失増加が大きい。また、長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重が５００ｇと大きく、可撓性が悪く剛直であった。
【００５９】
（実施例７）
コアのシリコーンゴムのＪＩＳ−Ａ硬度が８の低硬度であり、曲げ弾性率が０．１５ＭＰａである以外は実施例１と同じ光伝送体を得た。
【００６０】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００６１】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．４dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．３dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………１０ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………１５０mm
上記の通り実施例７の光伝送体は伝送特性及び耐熱性が良好である。また、座屈しない巻付径はφ１５０mmと大きかったものの十分な可撓性を有している。
【００６２】
（実施例８）
コアのシリコーンゴムのＪＩＳ−Ａ硬度が７５の高硬度であり、曲げ弾性率が４．０ＭＰａである以外は実施例１と同じ光伝送体を得た。
【００６３】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００６４】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．５dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．３dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………３００ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………３０mm
上記の通り実施例８の光伝送体は、若干可撓性が悪いものの、比較例１に比較して伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度の全ての面で良好な結果が得られた。
【００６５】
（実施例９）
クラッドの寸法を内径３５mm、外径３７mmとした以外は、実施例１と同じ条件で光伝送体を製造した。
【００６６】
得られた光伝送体の特性は次の通りである。
【００６７】
波長６６０nmの光の伝送損失……………………………０．３dB／ｍ
１２０℃、１０００時間加熱後の増加損失……………０．２dB／ｍ
長さ１００mmに対する１０mm撓み変形荷重……………２００ｇ
座屈しない最小巻き付け径………………………………３００mm
上記の通り実施例９の光伝送体は、伝送特性及び耐熱性が良好である。また、コア直径が３０mm以上であるにもかかわらず、可撓性は良好である。
【００６８】
なお、上記実施例１〜９は、四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッドチューブとして電子線架橋のものを使用したが、特に耐熱性が要求されない場合には、架橋を施さない方がコスト的に有利となる。実際に実施例１〜９において、非架橋のクラッドチューブを使用したところ、１８０℃において溶融変形が見られたが、その他の特性は良好であった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の光伝送によれば、伝送特性、耐熱性、可撓性及び座屈強度に優れており、工業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光伝送体の断面図を示したものである。
【符号の説明】
１  シリコーンゴムコア
２  四ふっ化エチレン／六ふっ化プロピレン／ふっ化ビニリデン三元共重合体クラッド
【図１】
0003740861.tif 000002