JPH0675118A

JPH0675118A - 側面発光用ケーブル

Info

Publication number: JPH0675118A
Application number: JP4226845A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Toyoshima; 真一豊島; Hitoshi Saito; 斉斉藤; Tadashi Yamaga; 正山賀
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】均質で柔らかな側面発光をし、かつ折り曲げ
部での光漏洩量を抑えた側面発光用ケーブルの提供。【構成】一本の比較的太いプラスチック光ファイバの
裸線の周囲に隙間を設けて光拡散層を配置することによ
り曲げによる大きな光の漏洩を防ぐ。拡散層の優れた材
料として熱可塑性シリコンエラストマを含む半透明の樹
脂が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イルミネーシヨン用に
好適な側面発光用ファイバであり、ファイバの端面に入
射させた光をフアイバの側面から漏洩させ物体の形状や
存在を示したり、行き先や方向を示したり、飾りなどの
用途に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的長い距離にわたり線状や面状に光
を発光させる方法としてはプラスチック光ファイバを用
いた側面発光の技術が多数ある。それらの技術として
は、プラスチック光ファイバの芯と鞘の界面を機械的に
傷をつけたりあるいは溶剤などによって一部溶解させる
ことにより光を漏洩させる方法や、プラスチック光ファ
イバを屈曲させることにより光を漏洩する方法、プラス
チック光ファイバの織物としその片側に半透明な光散乱
膜層を密着した面状発光装置、プラスチック光ファイバ
の裸線を束にして透明なホースの中に挿入したものなど
がある。光を発光させる発光面を広くしたい時は通常複
数のプラスチック光ファイバを平面上に配列したり、あ
るいは厚さと幅を変えて配列し側面発光させるなどの方
法があり公開特許公報６３−２４７７０５号公報などに
記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による側面発
光体のうち、プラスチック光ファイバのクラッドを傷つ
けたものは、プラスチック光ファイバの機械的な強度が
低下していることと、均質な傷をつけるのが困難な為、
発光が不均一となり、優雅さに欠けるという難点があ
る。プラスチック光ファイバを屈曲させたり織物にする
場合には、光は折れ曲がった所で強く光るので、特別な
味わいのある光りかたをするので、利用者の嗜好によっ
てはその味わいを利用されることがある。しかし、均質
な光を発光させる発光体ではないので用途は限定され
る。透明なプラスチックホースの中に市販されているプ
ラスチック光ファイバを複数本挿入したものは、ホース
の中でプラスチック光ファイバ同志が複雑に重なり合
い、捩じれあい、発光はムラが生じる。さらに直線や曲
線に発光させる場合にもかさ張ったバンドルでは配線が
やりずらくなめらかな表現がしずらい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ね、プラスチック光ファイ
バ裸線と被覆する光拡散性のある樹脂との間に隙間を設
けることにより、裸のプラスチック光ファイバは拡散層
との間で容易にスリップし、曲げロスを最低にすること
が出来ることを見いだした。

【０００５】即ち、本発明は芯と鞘の構造からなるプラ
スチック光ファイバ裸線の１本の周りを拡散性のある半
透明の樹脂で厚さ０．１ｍｍ以上に被覆してなる拡散層
で覆った側面発光用ケーブルに関するものである。特に
プラスチック光ファイバの裸線の直径が１ｍｍ〜５ｍｍ
と太い場合は裸線を直接被覆する拡散層との間に、裸線
の全周の２０％以上に１０μｍ以上の隙間があることを
特徴とする側面発光用ケーブルである。

【０００６】拡散層は一層又は多層からなっていてもよ
く、特に好ましくは、拡散層の一部または全部分に熱可
塑性シリコンエラストマーが含まれていることを特徴と
する側面発光用ケーブルを提供するものである。本発明
のケーブルは一本の比較的太いプラスチック光ファイバ
裸線を発光体としており、ケーブルはほぼ丸棒状の、全
周のどの部分も構造がほぼ均一な、半透明な被覆を施し
たプラスチック光ファイバケーブルで、側面からの発光
にはムラがなく、発光表現をするため配線する場合も、
言わば、自在曲線定規のごとく、滑らかな曲線でケーブ
ルが曲がるので優雅な発光が可能になる。プラスチック
光ファイバの裸線の太さは曲げ易さから通常直径５ｍｍ
以下の太さのものに適用できるが、特に１ｍｍ〜３．５
ｍｍ程度の太さのものが取り扱いが容易で好適である。
１ｍｍ未満では発光量が不十分のことがあるが、光源の
強度を強くすれば使用することができる。太くすれば明
るさは強くなるが、剛直性が増すので、用途に応じて太
さを選定するのが好ましい。プラスチック光ファイバ裸
線の外側は光拡散性を有する半透明の樹脂で０．１ｍｍ
の厚さ以上に被覆する必要がある。この拡散層とプラス
チック光ファイバ裸線の間には空間があるのが好まし
い。この空間はプラスチック光ファイバ裸線の全周の２
０％以上が１０μｍ以上の隙間を保持しているのが好ま
しい。この隙間はより好ましくはプラスチック光ファイ
バ裸線の全周の５０％以上にわたり１００μｍ程度以上
の隙間があったほうがよい。この隙間は、太い剛直なプ
ラスチック光ファイバを曲げた場合に、拡散層が密着し
ているとプラスチック光ファイバと拡散層のから両者間
の応力が加算され大きな光の漏洩となり、その部分が一
際明るくなるという欠陥が生じるからである。ここに隙
間を設けることにより、裸のプラスチック光ファイバは
拡散層との間で容易にスリップし、曲げロスを最低にす
ることが出来ることを見いだした。拡散層は、一層でも
よいし、多層でもよい。プラスチック光ファイバ多裸線
の外にある被覆層を総称して拡散層と称する。例えば第
１層目をやや光拡散性の少ない透明に近い樹脂層とし、
第２層目に光拡散性の半透明樹脂を使用してもよいし、
全て同じ材料からなる半透明樹脂であってもよい。

【０００７】光拡散性の樹脂とは、ポリエチレン、エチ
レンと酢酸ビニル共重合体、エチレンとエチルアクリレ
ート共重合体、ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリウレタ
ン、スチレン／ブタジエンブロック共重合体らなるエラ
ストマー、或はこの共重合体の二重結合の殆どを水素添
加したもの、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプロ
ペン共重合体、ビニリデンフロライドとヘキサフロロプ
ロペンとテトラフロロエチレン共重合体、ビニリデンフ
ロライドとクロロトリフロロエチレン共重合体、シリコ
ンゴムなどが上げられるがこれらだけに限定されるもの
では無い。これらの樹脂は、好ましくはショアＡ硬度が
９３以下が屈曲性がよくなるので好ましい。上述した樹
脂の殆どは樹脂その物が結晶性等で半透明であり、それ
だけで光拡散性を有するが、さらに積極的にこれらの樹
脂の中に１μｍ〜５μｍ程度の粒径の無機拡散材、例え
ば硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、シリ
カ、アルミナ、タルクなどを添加したり、或は球状のシ
リコン樹脂、或は屈折率が異なり相溶しない樹脂を添加
したりして、透けが小さく、しかし、光の透過量は多い
樹脂を使うのが好ましい。

【０００８】中でも特に好ましい材料は、熱可塑剤のシ
リコンエラストマーとポリオレフインの混合体である。
熱可塑性シリコンエラストマーとはポリオルガノシロキ
サンにポリエチレンやエチレンコポリマーなどとグラフ
ト化したものである。そのような樹脂で市販されている
ものとしては、日本ユニカー株式会社製品として、ＳＩ
ＬＧＲＡＦＴ（商標）と称して商品化されているものな
どがある。このような熱可塑性シリコンとポリエチレン
やエチレンコポリマーなどとの混合物は、光散乱性に優
れ且つ光は明るく光るので、鮮やかな発光をするので特
に好ましい光拡散層の材料であることが判明した。

【０００９】さて、光拡散層はプラスチック光ファイバ
裸線から漏れてくる光が拡散されより均等に均された柔
らかな発光体となる。この拡散層に所望に応じて青色な
どの着色を施すこともできる。拡散層の厚さは主として
側面発光ケーブルの発光体の太さへの要求と、ケーブル
の取り扱い易さから決めることができる。特にケーブル
の扱い易さを出すには柔軟性のある樹脂を厚く被覆すれ
ばよい。

【００１０】拡散層の厚さは機械的な強度を保持するた
めと、内部のプラスチック光ファイバ裸線の光を柔らか
く拡散させるために最低０．１ｍｍは必要である。より
好ましい厚さは０．７ｍｍ程度から２．５ｍｍ程度であ
る。この拡散層の濁り具合と厚さは相乗的に考慮されな
ければならず、厚さを薄くしたいときは樹脂の濁りは濃
くし、厚さを厚くしたいときは樹脂の濁りは薄くする必
要がある。そのためのこの拡散層の具備すべき好ましい
要件をあげれば、実際に用いている拡散層の厚さに成形
したシートを次の評価方法で予め確認しておくとよい。
即ち、サンプルシートにレイザー光線（例えばＨｅ−Ｎ
ｅレーザで光束２ｍｍ）を直角に照射し、その裏側から
放射される光の強度を入射光軸に対する角度に対して測
定し、そのスペクトルの半値幅が５度から６０度程度に
選ぶのが好ましく、より好ましくは１０度から５０度の
範囲が、光の均一さと明るさから好ましい。

【００１１】多層構造の場合はそれぞれの層の厚さに成
形した樹脂シートを重ね合わせて同様の評価をすること
が出来る。しかし、成形条件により光散乱度が異なるよ
うな材料については、実際のケーブルに仕上がった状態
で評価した時の値で、判断するのが良い。この場合に
は、側面発光ケーブルから光散乱層を取り出し、それを
二分割し、得られた半円環について内側からプラスチッ
ク光ファイバの裸線の直径よりも小さい光径のレイザー
光線をあててその裏側から放射される光の強度を入射光
軸に対する角度に対して測定し、そのスペクトルの半値
幅が５度から６０度程度に選ぶのが好ましく、より好ま
しくは１０度から５０度の範囲が、光の均一さと明るさ
から好ましい。さて、プラスチック光ファイバとしては
芯ポリマーはＰＭＭＡが好ましく、その鞘ポリマーとし
てはビニリデンフロライドを主体とするものが好ましく
例えばビニリデンフロライドの割合が６０％から９９％
までのものビニリデンフロライドとテトラフロロエチレ
ン共重合体、ポリビニリデンフロライド、ビニリデンフ
ロライドとヘキサフロロプロペン共重合体、ビニリデン
フロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロ
ペン共重合体、ビニリデンフロライドとトリフロロエチ
レンとヘキサフロロアセトン共重合体などである。特
に、光散乱ロスを大きくして短距離の発光を強くしたい
時は、これらの鞘ポリマーをブレンドすることも出来
る。

【００１２】本発明で拡散層の被覆を行う方法は、プラ
スチック光ファイバの裸線を、通常の電線被覆を行うよ
うに、クロスヘッドダイで溶融樹脂を被覆する方法と、
もう一つは予めホースを準備しておき、これにプラスチ
ック光ファイバを挿入する方法があるが、特に前者の方
法で連続的に被覆ができ好都合である。このケーブルの
使用方法としては、片端面又は両端面から光を入射させ
て、側面から発光させるものであるが、場合によって
は、片端面だけから光を入射させ、もう一方の先端から
の出射光は白色電球の硝子球のようにファイバの太さに
比べて遥かに大きく周りを取り囲んだ拡散体で包み柔ら
かな照明を行うこともできる。

【００１３】

【実施例】本発明を一層明確にするために実施例を挙げ
て説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

【００１４】

【実施例１】ＰＭＭＡ樹脂として連続重合法により製造
したＭＭＡ９９．５ｗｔ％、ＭＡ０．５ｗｔ％からなる
分子量１０万の樹脂を脱揮押出機から直接複合紡糸ダイ
に導入し、鞘樹脂はビニリデンフロライド８１モル％と
テトラフロロエチレン１９モル％メルトインデックス
（ＡＳＴＭ−１２３８温度２３０℃、加重３．８Ｋ
ｇ、ダイス内径２．０９５５ｍｍ）が３０ｇ／１０分の
ものを使用した。この鞘ポリマーを鞘の押出機に投入
し、溶融した芯ポリマーと鞘ポリマーを複合紡糸ダイに
導入し２３０℃の温度で芯鞘構造のプラスチック光ファ
イバ裸線を製造した。この裸線の直径は２．２ｍｍで鞘
の厚さは２０μｍであった。

【００１５】このプラスチック光ファイバの伝送損失を
入射ＮＡ＝０．１５で５２ｍ−２ｍのカットバックによ
る測定値は６５０ｎｍにて１３０ｄＢ／ｋｍであった。
このプラスチック光ファイバ裸線を電線被覆と同様にし
て溶融樹脂をクロスヘッドダイを用いて拡散層を被覆し
た。拡散層に用いた樹脂は低密度ポリエチレンとして日
本ユニカ（株）製ＮＵＣ９０２５を９０重量部に対し、
日本ユニカー（株）製熱可塑性シリコンエラストマーＳ
ＩＬＧＲＡＦＴ−２１０を１０重量部混合したものを用
いた。拡散層の被覆はチュービングニップルを用い、内
径２．４外径４．０ｍｍの円形のケーブルとした、得ら
れたケーブルから約１０ｍｍの長さの円環を取り出し、
これをかみそりで半分に縦割りし、半円環状の試料を作
成した。この試料に、光のスポット径が約１ｍｍのＨｅ
−Ｎｅレイザー（日本科学エンジニアリング（株）製Ｎ
Ｈ４０５Ａ）で垂直に照射し裏側から放射された光を
０．５ｍｍのスリットを前面につけた光検出器（ヒュー
レットパッカード社製８１５２０Ａ．ＯＰＴＩＣＡＬ
ＨＥＡＤ）で読みとった。

【００１６】この検出器は試料のレイザー光線のあたる
中心から半径２０ｍｍの半径で走査できるようになって
おり、レイザー光線の入射軸に対して各角度の光の強度
を読みとった値を記録し、その半値幅を求めた。測定系
を図３に示す。測定の結果を図４に示す。なお試料無し
のブランク状態で直接検出される光パワーは３００μＷ
であった。この結果より、本実施例の光拡散層は３２度
の半値幅を有していた。さてこの側面発光用プラスチッ
ク光ファイバケーブル３０ｍについて２０Ｗのハロゲン
ランプに接続し、側面から発光する光の輝度を測定し
た。輝度計はミノルタカメラ株式会社製ＬＳ−１１０を
使用し、サンプルから１ｍ離れた位置から輝度を測定し
た。側面からの発光は部分的なムラはなく２ｍで３．６
ｃｄ／ｍ²、１０ｍで１．４ｃｄ／ｍ²、２０ｍで１．
３ｃｄ／ｍ²、３０ｍで０．９ｃｄ／ｍ²であった。こ
のケーブルを１０ｍの位置で半径５０ｍｍに曲げた時の
最も明るい部分の輝度は５．２ｃｄ／ｍ²で３．７倍の
明るさとなったが目で見て殆ど目立たない程度であっ
た。

【００１７】

【実施例２】実施例１と同様のプラスチック光ファイバ
裸線を用いて拡散層を被覆した。しかし、被覆はプレッ
シャーダイを用い、４ｍｍの外径のケーブルを製作し
た。裸線と拡散層は実質的に密着していた。このケーブ
ルの発光は実施例１と同等であるが半径５０ｍｍで曲げ
ると曲げ部分が特に明るく光りその輝度は１．４ｃｄ／
ｍ²から１５．６ｃｄ／ｍ²まで１１倍にも輝いてお
り、実施例１の場合に比べて明らかな差が生じていた。

【００１８】

【実施例３】ＰＭＭＡ樹脂として連続重合法により製造
したＭＭＡ９９．５％、ＭＡ０．５％からなる分子量１
０万の樹脂を脱揮押出機から直接複合紡糸ダイに導入
し、鞘樹脂はポリビニリデンフロライド、屈折率１．４
２、融点１７０℃、メルトインデックス（ＡＳＴＭ−１
２３８温度２３０℃、加重３．８Ｋｇ、ダイス内径
２．０９５５ｍｍ）が２０ｇ／１０分のものとビニリデ
ンフロライド８１モル％とテトラフロロエチレン１９モ
ル％メルトインデックス（ＡＳＴＭ−１２３８温度２
３０℃、加重３．８Ｋｇ、ダイス内径２．０９５５ｍ
ｍ）が３０ｇ／１０分のものを１対１の重量比で配合し
たものを鞘押出機に投入し、溶融した芯ポリマーと鞘ポ
リマーを複合紡糸ダイに導入し２３０℃の温度で芯鞘構
造のプラスチック光ファイバ裸線を製造した。この裸線
の直径は２．２ｍｍで鞘の厚さは２０μｍであった。こ
のプラスチック光ファイバの伝送損失を入射ＮＡ＝０．
１５で１１ｍ−１ｍのカットバックによる測定値は６５
０ｎｍにて１４００ｄＢ／ｋｍであった。このプラスチ
ック光ファイバ裸線を着色のしていない半透明の低密度
ポリエチレン日本ユニカー製ＮＵＣ−９０２５で内径
２．４ｍｍ外径４．０ｍｍに一次被覆した。そしてさら
にその上に、低密度ポリエチレンＮＵＣ−９０２５９０
重量部に対し、日本ユニカー製熱可塑性シリコンエラス
トマーＳＩＬＧＲＡＦＴ−２１０を１０重量部混合した
ものを用いて更に光拡散性の強い白色の被覆を施した。
この層は内径４．０ｍｍで外径は６．０ｍｍであった。

【００１９】このケーブルを５ｍとり、片端面を２０Ｗ
のハロゲンランプに接続したところ、１ｍ、２ｍ、３
ｍ、４ｍの輝度はそれぞれ４５，２２，１２，１０ｃｄ
／ｍ²であり、ケーブルを半径５０ｍｍ程度に曲げても
極端な発光は無く、蛍光燈のような均質な側面発光が観
測された。本実施例の光拡散層についても実施例１と同
様の評価を行った。測定結果を図５にしめす。半値幅は
３８度であった。

【００２０】

【発明の効果】十分な発光量を有する太さの１本のプラ
スチック光ファイバを、プラスチック光ファイバ裸線と
拡散層の隙間を設けて被覆することにより、ムラがなく
かつ、屈曲させても局部的な大きな漏光のない側面発光
ケーブルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック光ファイバ構造体断面図

【図２】本発明のプラスチック光ファイバ構造体断面図

【図３】光拡散層の拡散度の評価装置

【図４】実施例１の光拡散度スペクトル

【図５】実施例２の光拡散度スペクトル

【符号の説明】

１、芯２、鞘３、隙間４、拡散層５、拡散層外層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯と鞘の構造からなるプラスチック光ファ
イバ裸線の１本の周りを拡散性のある半透明の樹脂で厚
さ０．１ｍｍ以上に被覆してなる拡散層で覆った側面発
光用ケーブル。
【請求項２】プラスチック光ファイバの裸線の直径が
１ｍｍ〜５ｍｍであり、裸線を直接被覆する拡散層との
間に、裸線の全周の２０％以上に１０μｍ以上の隙間が
あることを特徴とする請求項１の側面発光用ケーブル。
【請求項３】拡散層は一層又は多層からなり、拡散層
の一部または全部分に熱可塑性シリコンエラストマーが
含まれていることを特徴とする請求項１、２の側面発光
用ケーブル。