JP2000338352A - 光伝送チューブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 透明の固体状コアの周囲に、このコアよ
りも低屈折率の透明クラッドを有してなる光伝送チュー
ブにおいて、上記コアを包囲して固体状被覆層を形成す
ると共に、このコアと被覆層との間に実質的にコアの全
長に亘って空気層を介在させ、この空気層をクラッドと
したことを特徴とする光伝送チューブ。 【効果】 本発明によれば、開口角（受光角度）が広が
り、臨界角度が小さくなり、透過性能が向上し、また、
本発明の製造方法によれば、管材を膨張させるだけでコ
ア材に傷を入れることなく長尺の光伝送チューブを製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気をクラッドと
する長尺の光伝送チューブ及びその製造方法に関し、更
に詳述すると、開口角（受光角度）、臨界角度及び透過
性を高めた光伝送チューブ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、光伝送チューブとしては、屈折率の低いフッ素樹
脂、特に透明性に優れるＦＥＰ（４弗化エチレン−６弗
化プロピレン共重合体）の管状のクラッドにこのクラッ
ドより高屈折率のコアを形成し得る液状のアクリルモノ
マーを注入し、適宜な温度と圧力をかけて（共）重合反
応により固体化させて、コアを形成させたフッ素樹脂チ
ューブからなるクラッドとアクリル（共）重合体からな
るコアとを密着一体化させたものが知られている。

【０００３】この光伝送チューブの受光角度や伝達効率
を向上させるためには、クラッド材を剥いで使用するこ
とが推奨されるが、特に大径で単芯の光伝送チューブの
場合、コアが軟らかいために、剥ぐときに刃物や切り取
ったクラッド材の角などでコア表面に傷が入り、変形を
起こすことにより、透過性能の劣化につながるという問
題がある。

【０００４】この場合、クラッド材を傷が入らないよう
に剥ぎ取ることができても、コア表面自体に傷が入りや
すいため、コア材を単独で使用したり、取り扱うことは
難しい。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
開口角（受光角度）、臨界角度及び透過性を高めた光伝
送チューブとその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、下記の光伝送チュー
ブ及びその製造方法を提供する。 請求項１：透明の固体状コアの周囲に、このコアよりも
低屈折率の透明クラッドを有してなる光伝送チューブに
おいて、上記コアを包囲して固体状被覆層を形成すると
共に、このコアと被覆層との間に実質的にコアの全長に
亘って空気層を介在させ、この空気層をクラッドとした
ことを特徴とする光伝送チューブ。 請求項２：上記被覆層が透明でコアより屈折率が小さい
材料により形成された請求項１記載の光伝送チューブ。 請求項３：上記空気層に透明でコアより屈折率の小さい
粉粒物を分散させた請求項１又は２記載の光伝送チュー
ブ。 請求項４：固体状被覆層を形成する管材内に、共重合等
によって固体状コアを形成する液状コア原料を投入し、
上記管材内で液状コア原料を重合して固体状コアを形成
した後、上記管材を径方向に膨張させて、上記コアと管
材との間に空気層を形成したことを特徴とする光伝送チ
ューブの製造方法。 請求項５：上記管材の長さが５ｍ以上である請求項４記
載の製造方法。 請求項６：上記管材が透明でコアより屈折率が小さいも
のである請求項４又は５記載の製造方法。

【０００７】本発明によれば、フッ素樹脂等により形成
された管材内に液状コア原料を投入し、これを重合、硬
化してコアを製造した後、その重合時よりも圧力及び／
又は温度を上昇させる等して管材を径方向に沿って膨張
させることにより、コアと管材との間に間隙が形成さ
れ、この間隙を空気層として形成することで、コア表面
に傷が入る等の不都合なく、簡単かつ確実に空気をクラ
ッドとする光伝送チューブを得ることができ、しかもこ
の場合、光伝送チューブが５ｍ以上という長尺であって
も、製造上全く問題はなく、それ故このような長尺チュ
ーブを容易に得ることができるものである。

【０００８】そして、このようにして得られる光伝送チ
ューブは、屈折率の最も小さい空気をクラッド材とする
ので、開口角（受光角度）が大きく、透過性能が高いも
のである。

【０００９】この場合、この光伝送チューブは、その両
端部において、コア及び被覆層がそれぞれ別途に適宜な
部材に固定されて用いられ、これによりコアと被覆層と
の間隙、即ち空気層（クラッド）は維持されるものであ
るが、被覆材を透明で低屈折率の材質にて形成すること
により、例えば光伝送チューブを曲げて使用するような
場合、部分的にコアと被覆層とが接触しても、伝送損失
は軽微なものとなる。また、空気層にコアより低屈折率
の粉粒物を分散させることにより、コアと被覆層との接
触を防止することができる。

【００１０】以下、本発明について図面を参照して説明
すると、本発明の光伝送チューブは、例えば図１に示さ
れるように、固体状コア１と該コア１の周囲を覆う固体
状被覆層２とを具備してなる光伝送チューブであって、
上記固体状コア１と被覆層２との間の間隙にクラッドと
なる空気層３が形成されたもので、これにより受光角度
や伝達効率を向上させることを可能にするものである。

【００１１】ここで、本発明の光伝送チューブのコアと
しては、公知のコアを挙げることができ、例えば、アク
リル酸及びメタクリル酸並びにこれらの低級アルコール
（炭素数１〜５、好ましくは１〜３、より好ましくは
１、即ちメタノール）エステルから選ばれるモノマー
と、高級アルキル（メタ）アクリレートとの共重合体を
用いることができる。上記高級アルキル（メタ）アクリ
レートとしては、例えば下記式（１）で示されるものが
好ましく、式（１）中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基、
Ｒ²（高級アルキル基）は炭素数８〜２０、好ましくは
１０〜１６、より好ましくは１２〜１４のアルキル基で
あり、これらアルキル基は、単独アルキル基であっても
混合アルキル基であってもよいが、最も好ましくは炭素
数１２と１３との混合アルキル基である。この場合、炭
素数１２のアルキル基のものと炭素数１３のアルキル基
のものとの割合は、重量比として通常２０：８０〜８
０：２０、特に４０：６０〜６０：４０であることが好
ましい。

【００１２】

【化１】

【００１３】上記コア材として、特に好ましい共重合体
は、メチル（メタ）アクリレートと式（１）においてＲ
²が炭素数１２と１３との混合アルキル基であるモノマ
ーとの共重合体である。

【００１４】上記アクリル酸、メタクリル酸及びこれら
の低級アルコールエステルから選ばれるモノマーと、上
記式（１）のモノマーとの共重合割合は適宜選定される
が、重量比として５：９５〜７５：２５、特に３０：７
０〜６５：３５であることが好ましい。

【００１５】この共重合体の室温（３０℃）における弾
性率は、５×１０⁷〜５×１０⁹ダイン／ｃｍ²であるこ
とが推奨される。

【００１６】なお、これらモノマーの共重合方法は特に
制限されないが、一般的には、ｔ−ブチルヒドロパーオ
キサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ラウロイル
パーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジミリス
チルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ
アセテ−ト、ｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサ
ノエート）、クミルパーオキシオクトエートなどの有機
過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシク
ロヘキサンニトリルなどのアゾ化合物等の重合開始剤を
添加し、５０〜１２０℃で１〜２０時間重合させる方法
を採用することができる。

【００１７】本発明において、上記共重合体は、リン酸
エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン
酸、脂肪族カルボン酸エステル、グリコール類及びグリ
コール（メタ）アクリレート類の１種又は２種以上をブ
レンドして用いることが、高温高湿下に長時間放置した
場合の白濁を防止する点から好ましい。

【００１８】ここで、リン酸エステルとしては、下記式
（２）で示すものが好ましく、例えばトリブチルホスフ
ェート、トリ−２−エチルヘキシルホスフェート、トリ
オクチルホスフェート、２−エチルヘキシルジフェニル
ホスフェート等が挙げられる。

【００１９】

【化２】 （式中、Ｒ³は互いに同一又は異種の炭素数１〜１７、
より好ましくは３〜１０の非置換又は置換一価炭化水素
基であり、好適には炭素数４〜８のアルキル基、ハロゲ
ン置換アルキル基、炭素数６〜１８、特に６〜１２のア
リール基、ハロゲン又は水酸基置換アリール基であ
る。）

【００２０】また、芳香族カルボン酸エステルとして
は、特に下記式（３）のフタル酸エステルが好ましく、
例えばジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−
２−エチルヘキシルフタレート等が挙げられる。

【００２１】

【化３】 （式中、Ｒ⁴は炭素数１〜１２、特に４〜８のアルキル
基を示す。）

【００２２】脂肪族カルボン酸としては、炭素数２〜１
６、特に４〜１０のモノカルボン酸が好ましく、酢酸、
プロピオン酸、ｎ−酪酸、イソ酪酸、ｎ−バレリアン
酸、トリメチル酢酸、カプロン酸、ｎ−ヘプタン酸、カ
プリル酸、ペラルゴン酸等が挙げられる。

【００２３】脂肪族カルボン酸エステルとしては、上記
モノカルボン酸と炭素数１〜１６、特に４〜１２の一価
アルコールとのエステルが用いられるほか、下記式
（４） Ｒ⁵ＯＣＯ−（ＣＨ₂）_n−ＣＯＯＲ⁵ …（４） （式中、Ｒ⁵は炭素数１〜１０、特に４〜８のアルキル
基を示す。ｎは１〜１０、特に２〜６である。）で示さ
れるジカルボン酸エステルが好適に用いられる。このジ
カルボン酸エステルとしては、ジブチルアジペート、ジ
−２−エチルヘキシルアジペート、ジブチルヒバケー
ト、ジ−２−エチルヘキシルセバケート等が例示され
る。

【００２４】グリコール類としては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、重合度２〜５０、特に２〜
２０のポリエチレングリコールやポリプロピレングリコ
ール等が挙げられる。

【００２５】グリコール（メタ）アクリレート類として
は、上記グリコール類とアクリル酸又はメタクリル酸と
のエステルで、この場合、グリコール類の一端のＯＨ基
がアクリル酸又はメタクリル酸とエステル化したモノエ
ステルでもよく、両端のＯＨ基がそれぞれアクリル酸又
はメタクリル酸とエステル化したジエステルでもよい。
具体的には、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等
を例示することができる。このポリエチレングリコール
ジ（メタ）アクリレートとしては、下記式（５）のもの
が好ましく用いられる。

【００２６】

【化４】 （式中、Ｒ⁶は水素原子又はメチル基であり、ｍは４〜
２３、好ましくは４〜１４の整数である。）

【００２７】上記リン酸エステル、芳香族カルボン酸エ
ステル、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸エステ
ル、グリコール類、グリコール（メタ）アクリレート類
は、その１種を単独で用いても２種以上を併用してもよ
く、その配合量は、上記共重合体１００重量部に対し２
〜６０重量部、特に５〜３０重量部とすることが好まし
い。

【００２８】これらの成分を共重合体にブレンドする場
合は、この共重合体を製造する際、その重合系に添加す
ることが共重合体に均一にブレンドできる点から好まし
い。

【００２９】本発明の光伝送チューブは、管状の被覆層
の内部に空気層を介在させた状態でコアを充填してなる
ものであり、この被覆層はコアよりも屈折率の低いこと
が好ましい。

【００３０】上記被覆層を形成する材料としては、プラ
スチックやエラストマーなどのように可撓性を有し、チ
ューブ状に成形可能で、屈折率の低い材料を用いること
が推奨され、その具体例としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、
ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタ
ジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、ブチルゴ
ム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリ
ルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。

【００３１】この中でも、屈折率が低いシリコーン系ポ
リマーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的には
ポリジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニル
シロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等の
シリコーン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、４弗化エチレン−６弗化プロピレン共重
合体（ＦＥＰ）、４弗化エチレン−パーフルオロアルコ
キシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフル
オロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、４弗化エチレン−エチレ
ン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリビニルフルオライド、弗化ビニリデン−３弗化
塩化エチレン共重合体、弗化ビニリデン−６弗化プロピ
レン共重合体、弗化ビニリデン−６弗化プロピレン−４
弗化エチレン三元共重合体、４弗化エチレンプロピレン
ゴム、フッ素系熱可塑性エラストマーなどを挙げること
ができる。これらの材料は、単独又は２種以上をブレン
ドして用いることができる。

【００３２】本発明において、上記被覆層は、上述した
ようにコアよりも屈折率が低いことが好ましい。また、
これら材料にて形成される被覆層は、その内壁面が平滑
であることが好ましく、内壁面が平滑でないと、重合に
より形成したコア表面が粗になる場合がある。

【００３３】本発明の光伝送チューブの各層の大きさ
は、用途に応じて適宜選定され、特に制限されるもので
はないが、例えば、コアの直径は３ｍｍ以上、特に５ｍ
ｍ以上、空気層の厚さ（コアと被覆層との間隙）は０．
１〜２ｍｍ、特に０．５〜１ｍｍ、被覆層の厚さは０．
３〜１．５ｍｍ、特に０．５〜１ｍｍであることが好ま
しい。また、被覆層の長さ、つまり光伝送チューブの長
さも適宜選定されるが、５ｍ以上、好ましくは５〜３０
ｍ、更に好ましくは１５〜２０ｍとすることができ、本
発明によれば１０ｍ以上の空気をクラッド材とする長尺
チューブを簡単かつ確実に製造することができる。

【００３４】本発明において、被覆層とコアとの接触を
防止する目的で、被覆層とコアとの間隙、即ち空気層に
粉粒物を一様に分散させることが好ましい。この場合、
粉粒物として具体的には被覆層と同じ材料等が挙げら
れ、また、平均粒径は通常０．１〜０．５ｍｍ、特に
０．１〜０．３ｍｍであり、その屈折率はコアよりも小
さいことが推奨され、また、粉粒物の使用量は適宜調整
される。なお、これら各要件は特に制限されるものでは
ない。

【００３５】上記した光伝送チューブは、上記被覆層と
なる管材に対し、上記コアを形成し得る液状原料を投入
し、この管材内で液状原料を重合、硬化させた後、管材
を重合時より高圧及び／又は高温等にして管材を径方向
に膨張させて、管材とコアとの間に間隙を形成し、この
間隙を空気層としたものである。

【００３６】この場合、上記液状原料を管材内で重合さ
せる場合、通常、圧力を３〜１０ｋｇ／ｃｍ²、特に４
〜７ｋｇ／ｃｍ²とし、温度を５０〜１２０℃、特に６
０〜８０℃とするが、重合後、この重合時の圧力、温度
を保持した状態で圧力を重合時の重合圧力より０．５〜
３ｋｇ／ｃｍ²、特に０．５〜２ｋｇ／ｃｍ²高くする
か、もしくは重合時の重合温度より５〜２０℃高くする
か、又は両者を併用することが好ましい。

【００３７】なお、空気層に上記粉粒物を分散させる場
合は、このように被覆層（管材）を拡径した後、得られ
た間隙に粉粒物を入れるようにすればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、開口角（受光角度）が
広がり、臨界角度が小さくなり、透過性能が向上し、ま
た、本発明の製造方法によれば、管材を膨張させるだけ
でコア材に傷を入れることなく長尺の光伝送チューブを
製造することができる。

【００３９】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００４０】〔実施例，比較例〕管材として直径１３ｍ
ｍのＦＥＰ（４弗化エチレン−６弗化プロピレン共重合
体）チューブ中で重合開始剤として有機過酸化物を使用
し、圧力６ｋｇ／ｃｍ²、温度６０℃で３時間重合（パ
ーオキサイド重合）し、図２の光伝送チューブ（比較
例）を得た。

【００４１】一方、上記得られた光伝送チューブの管材
に対し、圧力６．５ｋｇ／ｃｍ²、温度７５℃の条件下
で管材を膨張させることにより、平均厚さ０．５ｍｍの
空気層を有する図１の光伝送チューブを得た（実施
例）。

【００４２】次いで、得られた光伝送チューブをそれぞ
れ５０ｃｍに切断し、表１の項目に従ってそれぞれ測定
を行った。結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】 測定法 受光角度：屈折率より算出 臨界角度：屈折率より算出 透過性能：同一長さでの先端照度比較

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの一実施例を示す斜視
図である。

【図２】従来の光伝送チューブの一実施例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ コア ２ 被覆層（管材） ３ 空気層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明の固体状コアの周囲に、このコアよ
   りも低屈折率の透明クラッドを有してなる光伝送チュー
   ブにおいて、上記コアを包囲して固体状被覆層を形成す
   ると共に、このコアと被覆層との間に実質的にコアの全
   長に亘って空気層を介在させ、この空気層をクラッドと
   したことを特徴とする光伝送チューブ。
2. 【請求項２】 上記被覆層が透明でコアより屈折率が小
   さい材料により形成された請求項１記載の光伝送チュー
   ブ。
3. 【請求項３】 上記空気層に透明でコアより屈折率の小
   さい粉粒物を分散させた請求項１又は２記載の光伝送チ
   ューブ。
4. 【請求項４】 固体状被覆層を形成する管材内に、共重
   合等によって固体状コアを形成する液状コア原料を投入
   し、上記管材内で液状コア原料を重合して固体状コアを
   形成した後、上記管材を径方向に膨張させて、上記コア
   と管材との間に空気層を形成したことを特徴とする光伝
   送チューブの製造方法。
5. 【請求項５】 上記管材の長さが５ｍ以上である請求項
   ４記載の製造方法。
6. 【請求項６】 上記管材が透明でコアより屈折率が小さ
   いものである請求項４又は５記載の製造方法。