JP2000039521A

JP2000039521A - 光伝送チューブ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000039521A
Application number: JP10209755A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugiyama; 秀夫杉山; Minoru Ishiharada; 石原田　　稔
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】側周面から指向性を持って高輝度に発光し、
汚れなどが付着しても優れた発光特性を維持し、かつ量
産性に優れた安価な光伝送チューブであって、耐紫外線
性に優れた光伝送チューブを提供する。【解決手段】管状クラッド３と、このクラッド材より
も高屈折率の材料で構成されるコア２とを備え、管状ク
ラッド３とコア２との間にその長さ方向に沿って帯状の
反射層４を形成し、コア２を通る光を、反射層４で反射
・散乱させて反射層形成側と反対側の管状クラッド３の
外側周面から放出させるようにした光伝送チューブ１に
おいて、管状クラッド３に紫外線遮蔽材又は紫外線吸収
材を含有させる。多色押出機を用い、コア材、クラッド
材、及び白色顔料又は散乱材を含む反射材を同時に押出
機の各口金部に導入し、コア材を円柱状に、反射材をこ
の円柱状コア材外周面上に帯状に、クラッド材をコア材
及び反射材を覆ってチューブ状にそれぞれ同時に押し出
して、この光伝送チューブを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管状クラッドと、
この管状クラッドの構成材料よりも高屈折率の材料より
なるコアとを備えた光伝送チューブにおいて、管状クラ
ッドとコアとの間に帯状の反射層を形成することによ
り、管状クラッドの側周面（外表面部）から指向性を有
する光を放出させるようにし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】従来、数ｍ程度の長さに亘り発光が得ら
れる発光体としては、ネオン管や蛍光管がある。しか
し、ネオン管や蛍光管は高電圧を必要とし、感電や漏電
等の危険があるため例えば水中や雨、雪のかかる箇所で
は使用できず、更にガラス管で形成されているため、耐
衝撃性に難があり、人や車などの物体が接触するような
場所では使用できなかった。

【０００３】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、可撓性チューブに透明コア液又は柔軟な透明ポリマ
ーを充填した光伝送チューブや、プラスチック光ファイ
バーを撚り合わせたものが提案されている。これらは光
源から出てくる光をチューブの一端から入射させ、数十
ｍの長さに亘りチューブ側面から光を出射させるもの
で、光源と発光部分を分離でき、破損の危険性もないこ
とから、水中や屋外、爆発の恐れのある環境等において
も使用することができ、また、ガラス細工などの複雑な
加工が不要で製造が容易である上に、施工性も良好なも
のであった。

【０００４】しかしながら、管状クラッドと、この管状
クラッドの構成材料より高屈折率の材料よりなる透明コ
アとからなる光伝送チューブは、一般により多くの光を
光伝送チューブ先端に送ることを目的とするため、チュ
ーブの側周面の輝度は高くない。

【０００５】チューブ側周面の輝度を高めるために、管
状クラッド内面に凹凸を付けたりコアに光散乱性を有す
る粒子を分散させることが考えられるが、この方法で
は、チューブ側周面から断面方向の全方位に光が放射し
てしまうため、所望の方向において十分に高い輝度を得
ることはできなかった。

【０００６】そこで、ガラスや透明樹脂製の透明ロッド
の側周面に、光反射性塗料を点状又は線状に印刷して反
射層を形成し、特定方向に光を放射させる光散乱ロッド
が提案されている。この光散乱ロッドによれば、放射さ
せる光に指向性を持たせた分だけ輝度を高めることがで
きるが、ロッドの外周部に汚れが付着した場合には、該
透明ロッドの光伝送性が低下するため、輝度が低下した
り長さ方向の輝度分布が変化したりするなどの問題があ
り、ロッドが汚れないような環境でしか利用できなかっ
た。また、このような光散乱ロッドは、押し出しや注型
重合などの方法で透明ロッドを作製した後、この透明ロ
ッドの外周に光反射性塗料を印刷する方法で製造される
が、印刷塗膜の乾燥工程に時間がかかり、また少なくと
もロッドの成形と印刷との２つの工程を経なければなら
ないため、生産性が悪く、高価となるという欠点もあっ
た。また、ロッド状のものに印刷するため、側周面の一
側にしか反射層を形成することができず、このため、光
の放射方向に制約を受けるという不具合もあった。

【０００７】また、従来の光伝送チューブでは、屋外で
使用した場合、紫外線によりコアが劣化して黄変するた
め、長期に亘って安定した性能を維持することはできな
かった。この紫外線による劣化を防止するために、紫外
線カット又は吸収性に優れた材料よりなるカバーを被せ
たり、保護ケースに入れたりすることが考えられるが、
この場合には、製品の部品数が多くなり、コストが高く
なり、好ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来にお
いては、側周面から特定の指向性を持って光を放出させ
ることにより輝度を高めた光伝送チューブであって、汚
れ等による発光特性の低下の問題がなく、量産性に優
れ、かつ安価な光伝送チューブは提供されていないのが
現状である。また、従来の光伝送チューブでは、紫外線
劣化の問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解決し、側
周面（外表面部）から指向性を持って高輝度に発光し、
汚れなどが付着しても優れた発光特性を維持し、かつ量
産性に優れた安価な光伝送チューブであって、紫外線に
よる劣化の問題がなく、屋外での使用にも適した光伝送
チューブ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光伝送チューブ
は、管状クラッドと、該管状クラッドの構成材料よりも
高屈折率の材料で構成されるコアとを備える光伝送チュ
ーブにおいて、該管状クラッドとコアとの間に該管状ク
ラッドの長さ方向に延在する帯状の反射層を形成し、前
記コアを通る光を該反射層で反射・散乱させて該反射層
形成側と反対側の管状クラッド側周面から放出させるよ
うにした光伝送チューブであって、該管状クラッドに紫
外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含有させたことを特徴と
する。

【００１１】本発明の光伝送チューブでは、反射層を管
状クラッドとコアとの間にチューブの長さ方向に沿って
帯状に形成してあり、光量の最も多いコア内部を通る強
い光がこの帯状の反射層で反射され、該反射層と反対側
のチューブ側周面から指向性の高い強い光として放出さ
れる。この結果、著しく輝度が高くなり、非常に明るい
ものとなる。しかも、管状クラッドに紫外線遮蔽材又は
紫外線吸収材を含有させてあるため、耐紫外線性に優
れ、屋外での使用においても、紫外線劣化防止のための
特別な保護材を必要とせずシンプルな構成で安価に提供
することができる。また、耐紫外線性に劣るコア材でも
使用可能である。

【００１２】本発明においては、管状クラッドは紫外線
遮蔽材又は紫外線吸収材を含有する（メタ）アクリル系
ポリマーよりなり、コアはポリスチレン、ポリカーボネ
ート又はスチレン−（メタ）アクリル共重合体よりな
り、反射層は白色顔料又は散乱材を含む（メタ）アクリ
ル系ポリマーよりなることが好ましい。

【００１３】このような本発明の光伝送チューブは、３
個のスクリュー部を有する３色押出機等の多色押出機を
用い、コア材、紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含有す
るクラッド材、及び白色顔料又は散乱材を含む反射材を
該多色押出機の例えば各口金部に導入し、コア材を円柱
状に、反射材をこの円柱状コア材外周面上に帯状に、か
つクラッド材を上記コア材及び反射材を覆うチューブ状
にそれぞれ同時に押し出して、管状クラッドとコアとの
間にその長さ方向に沿って帯状の反射層を形成する本発
明の光伝送チューブの製造方法により、高い生産性のも
とに安価に製造することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の光伝送チューブの実施の形
態を示す斜視図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、
図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。

【００１６】図１〜３に示す光伝送チューブ１は、コア
２とこれを覆う管状クラッド３との間に、チューブの長
手方向に沿って帯状の反射層４を形成したものである。
なお、反射層４はコア３の表面から若干コア３の内部に
侵入した状態で形成されていても良い。

【００１７】コア２を構成する材料（コア材）には、管
状クラッド３を構成する材料（クラッド材）よりも屈折
率が高い透明材料が用いられ、一般的には、プラスチッ
ク、エラストマー等の中から目的に応じて適宜選択使用
される。

【００１８】コア材の具体例としては、ポリスチレン、
スチレン・メチルメタクリレート共重合体、（メタ）ア
クリル樹脂、ポリメチルペンテン、アリルグリコールカ
ーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファスポリオレ
フィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアリレー
ト、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエーテル
サルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ジアリル
フタレート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、
ノルボルネン系樹脂（ＡＲＴＯＮ）、脂環式アクリル樹
脂（オプトレッツ）、シリコン樹脂、アクリルゴム、シ
リコンゴム等の透明材料が挙げられる（なお、「（メ
タ）アクリル」とは「アクリル及びメタクリル」を示
す。）。

【００１９】一方、紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含
有するクラッド材の基材としては、屈折率の低い透明材
料の中から選定することができ、プラスチックやエラス
トマー等の有機材料が挙げられる。

【００２０】クラッド材の基材の具体例としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレー
ト、フッ化ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ
エチレン−ポリビニルアルコール共重合体、フッ素樹
脂、シリコン樹脂、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、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合
体、フッ素ゴム、シリコンゴム等が挙げられる。

【００２１】上記のコア材、クラッド材基材のうち、透
明性や屈折率等の光学特性及び同時押し出し加工性の面
から、コア材としては、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、スチレン−（メタ）アクリル共重合体（ＭＳポリマ
ー）等が好ましく、また、クラッド材基材としては（メ
タ）アクリル系ポリマー等が好ましい。

【００２２】クラッド材に配合する紫外線遮蔽材又は紫
外線吸収材としては、サリチル酸系、ベンゾフェノン
系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系など
の有機化合物系のもの、或いは、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、
酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などの金属酸化物や炭酸
カルシウム（ＣａＣＯ₃）などの炭酸化合物等が挙げら
れる。

【００２３】このような紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材
の配合量は、少な過ぎると十分な耐紫外線性が得られ
ず、多過ぎると成形性等を損なう恐れがあることから、
クラッド材中の含有量として０．１〜１重量％とするの
が好ましい。

【００２４】反射層は白色顔料や散乱材を含む（メタ）
アクリル系ポリマーで形成することが好ましい。

【００２５】ここで白色顔料や散乱材としては、シリコ
ーン樹脂粒子やポリスチレン樹脂粒子等の有機ポリマー
粒子、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂等の金属酸化物粒
子、ＢａＳＯ₄等の硫酸塩粒子、ＣａＣＯ₃等の炭酸塩粒
子等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を
併用して使用することができる。

【００２６】反射効率や同時押し出し加工性等を考慮し
た場合、これら白色顔料や散乱材の粒子の平均粒径は
０．１〜２００μｍ程度特に１〜５０μｍ程度であるこ
とが好ましく、また、反射層構成材料（反射材）中の含
有量は０．５〜２０重量％程度特に１〜１０重量％程度
であることが好ましい。

【００２７】反射層４の厚さは特に制限されないが、１
０〜２００μｍ特に５０〜１００μｍとすることが好適
である。この厚さが薄すぎると反射される光が少なくな
るため輝度が低くなり、厚すぎると反射される光が多く
なり輝度が高くなるが、これは光源から近距離の場合
で、更に光源から離れた所では逆に輝度が低くなる不利
を伴う場合がある。

【００２８】なお、コア２の直径は特に制限されない
が、通常２〜３０ｍｍ特に５〜１５ｍｍ程度とされる。
また、管状クラッド３の肉厚は通常０．０５〜４ｍｍ特
に０．２〜２ｍｍ程度とされる。

【００２９】本発明においては、帯状の反射層の形成位
置、反射層の帯幅等には特に制限はなく、反射層で反射
された光が指向性を有する光条として放出されるように
形成すれば良い。

【００３０】図１のように反射層４を形成した光伝送チ
ューブ１であれば、図２に示す領域Ｌに、指向性のある
高輝度の反射光を得ることができる。

【００３１】反射層４の帯幅（周方向の長さ）は、例え
ばコア２の周長の３〜５０％、好ましくは５〜２０％程
度とされるが、この範囲外であっても良い。

【００３２】本発明の光伝送チューブでは、図２に破線
で示す如く、反射層４を覆うように、管状クラッド３の
外表面に反射性保護層５を形成しても良い。このような
反射性保護層５を形成した光伝送チューブであれば、反
射層４にピンホール等の欠陥がある場合、この欠陥部分
を通って反射層４の裏側に漏洩する光や反射層４の側部
から漏洩する光をこの反射性保護層５で反射することに
より光の損失を低減し、反射層４の反対側の輝度をより
一層高めることができる。

【００３３】この反射性保護層５の構成材料としては、
反射層４から漏れた光を外部に透過させず、また、この
光を吸収せず、効率的に反射させるものが好ましく、具
体的には、銀、アルミニウム等の金属箔や金属シート、
或いは光を散乱する上記したような散乱性粒子を分散し
た塗膜等を用いることができる。反射性保護層５は、反
射層４を覆う領域にのみ設けても良いが、反射光の放出
部（図２のＬの領域に対応する管状クラッド外周部）以
外の管状クラッド３の外周面を覆うように設けても良
い。

【００３４】この光伝送チューブを製造するには、多色
押出機例えば３個のスクリュー部を有する３色押出機を
用い、コア材、紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含むク
ラッド材、及び白色顔料又は散乱材を含む反射材を押出
機に導入し、コア材を円柱状に、反射材をこの円柱状コ
ア材の外周面上に帯状に、かつクラッド材を上記コア材
及び反射材を覆うチューブ状に同時に押し出せば良い。

【００３５】この方法によれば、屈折率や物性の異なる
３種の材料を同時に押し出し、３種の機能を持った積層
構造体を一度に成形することができ、成形速度が速く、
しかも各材料が軟化状態で積層されるため、各層間の密
着性にも優れた光伝送チューブを効率的に製造すること
ができる。

【００３６】なお、本発明においては、反射層は１条に
限らず、複数条形成しても良く、このように複数条の反
射層を形成するべく、反射材を複数条に分割して押し出
すためには、上記押し出し成形方法において、反射材の
口金を複数個用いても良く、１つの口金に反射層間の間
隔に相当する仕切壁を設けて押し出しても良い。

【００３７】反射性保護層を形成する場合には、上記押
し出し成形後に金属箔や金属シートを貼着したり、散乱
性粒子を分散させた塗料を塗布したりすれば良いが、同
時押し出しにより反射性保護層を形成することも可能で
ある。

【００３８】なお、本発明の光伝送チューブは上記以外
の方法で製造されても良い。

【００３９】

【実施例】以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて本
発明をより具体的に説明する。説明の便宜上、まず参考
例を示す。

【００４０】参考例１３個のスクリュー部を有し、コア材、クラッド材及び反
射材を同時に押し出せる多色押し出し機を用い、表１に
示すコア材、アクリルポリマーからなるクラッド材、こ
のクラッド材と同様のアクリルポリマーにＴｉＯ₂（平
均粒径１０μｍ）を１５重量％分散させた反射材を同時
に押し出し機の口金部に導入し、この口金部から直径６
ｍｍの円柱状ロッド（コア）、その外周表面に幅約１．
５ｍｍ、厚さ０．０１〜０．０２ｍｍの帯状の白色反射
層、これらロッド及び反射層を覆う管状クラッドを同時
に押し出し、外径６．５ｍｍの円柱状光伝送チューブＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．３を作成した。

【００４１】得られた光伝送チューブの一端から光を入
射させた場合の反射層形成側と反対側の側面輝度をミノ
ルタＣＳ１００色彩色差計で測定し、結果を表１に示し
た。なお、光源には緑色のＬＥＤ（印加電流：２０ｍ
Ａ、出射光量：１ｌｕｍｅｎ）を用いた。

【００４２】比較のため、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸ラウリル、ベンゾイルパーオキサイドからなるモ
ノマー溶液を外径６ｍｍ、長さ２５ｍのＦＥＰ（四フッ
化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）チューブに
注入し、これを６５℃の温浴槽に置き、両端からそれぞ
れ３．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えながら、３時間重合
反応させて固化させることにより、コアとＦＥＰ管状ク
ラッドとの間に反射層のない、外径６．５ｍｍ、長さ２
０ｍの光伝送チューブＮｏ．４を得、この光伝送チュー
ブについても上記と同様に側面輝度の測定を行って結果
を表１に示した。

【００４３】

【表１】

【００４４】この結果から、コアと管状クラッドとの間
に反射層を形成することにより側面輝度を格段に高める
ことができることがわかる。

【００４５】実施例１クラッド材として、紫外線吸収材：２−（２’−ヒドロ
キシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール（チ
バガイギー社製チヌビンＰ）を０．１重量％含有させた
メタアクリルポリマーを用いたこと以外は、参考例１の
Ｎｏ．１の場合と同様に行って本発明の光伝送チューブ
を製造した。

【００４６】得られた光伝送チューブを３０ｃｍに切断
し、スーパーＵＶテスター（岩崎電気社製）を用いて２
００時間、紫外線照射を行った。

【００４７】この紫外線照射前後の光伝送チューブにつ
いて、参考例１と同様にして側面輝度を調べ、結果を表
２に示した。

【００４８】比較例１参考例１のＮｏ．１の光伝送チューブについて、実施例
１と同様にして紫外線照射前後の側面輝度を調べ、結果
を表２に示した。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２より、本発明の光伝送チューブは耐紫
外線性に優れることがわかる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光伝送チュ
ーブによれば、側面から指向性のある光を放出させて、
輝度を効果的に高めることができる。しかも、本発明の
光伝送チューブは、耐紫外線性に優れ、屋外での使用に
際しても、保護材等を用いることなく、長期に亘り良好
な性能のもとに使用することができる。

【００５２】また、本発明の光伝送チューブの製造方法
によれば、このような光伝送チューブを高い生産性にて
容易かつ効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの実施の形態を示す斜
視図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１光伝送チューブ２コア３管状クラッド４反射層５反射性保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状クラッドと、該管状クラッドの構成
材料よりも高屈折率の材料で構成されるコアとを備える
光伝送チューブにおいて、該管状クラッドとコアとの間に該管状クラッドの長さ方
向に延在する帯状の反射層を形成し、前記コアを通る光
を該反射層で反射・散乱させて該反射層形成側と反対側
の管状クラッド側周面から放出させるようにした光伝送
チューブであって、該管状クラッドに紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含有
させたことを特徴とする光伝送チューブ。
【請求項２】請求項１において、前記管状クラッドが
紫外線遮蔽材又は紫外線吸収材を含有する（メタ）アク
リル系ポリマーよりなり、前記コアがポリスチレン、ポ
リカーボネート又はスチレン−（メタ）アクリル共重合
体よりなり、前記反射層が白色顔料又は散乱材を含む
（メタ）アクリル系ポリマーよりなることを特徴とする
光伝送チューブ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光伝送チューブ
を製造する方法であって、多色押出機を用い、コア材、クラッド材、及び反射材を
該多色押出機に導入し、コア材を円柱状に、反射材をこ
の円柱状コア材外周面上に帯状に、かつクラッド材を上
記コア材及び反射材を覆うチューブ状にそれぞれ同時に
押し出すことを特徴とする光伝送チューブの製造方法。