投光塑料光纖及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及投光塑料光纖及其制造方法、使用了投光塑料光纖的投光塑料光纖 束、光纖投光裝置、光纖傳感器、光纖片、光纖紡織品，W及光纖編織品。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來(lái)說(shuō)，光傳輸用所使用的塑料光纖由W透明樹(shù)脂構(gòu)成的忍（內(nèi)層)和包層(外 層)構(gòu)成為同屯、圓狀的正圓形。W運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的塑料光纖，由于從一端入射的光一邊在 忍與包層的界面反復(fù)進(jìn)行全反射一邊向另一端部高效率地傳遞，所W被作為醫(yī)療用的內(nèi)窺 鏡或工業(yè)用、汽車(chē)用等照明用光傳輸材料等而有效地使用著。運(yùn)些都是作為把從一端入射 的光傳遞到另一端去且中途不使其漏光的手段而加W使用，如果能使其在縱長(zhǎng)方向上的中 途(側(cè)面)漏光而作為線狀發(fā)光體發(fā)揮功能的話，則可W將其用途擴(kuò)展到用于室內(nèi)外的照明 用途、寛虹燈或光電顯示的替代用途、其他裝飾用途等，還能將其用途擴(kuò)大到傳感器用途 等。
[0003] 作為運(yùn)樣的側(cè)面發(fā)光用的塑料光纖，例如，已有人提出了在忍、包層的外層形成有 光漫射層的側(cè)面發(fā)光纜(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)?？墒?，由于設(shè)置了光漫射層，使側(cè)面發(fā)光 纜的外徑變大，加之彈性變高，所W存在彎曲性低，操作性、用于特定用途的施工性困難運(yùn) 樣的問(wèn)題。
[0004] 另一方面，作為采用了光漫射層W外的手段的側(cè)面發(fā)光用的塑料光纖，例如，已有 人提出了將全部包層或者想要漏光的部分的包層結(jié)晶化的投光塑料光纖(例如，參照專(zhuān)利 文獻(xiàn)3)。運(yùn)一技術(shù)是對(duì)全部包層或者選擇性地對(duì)包層的想要形成投光的部分在結(jié)晶化的濕 熱條件下進(jìn)行濕熱處理，說(shuō)明書(shū)中記載的包層存在投光性不足的問(wèn)題。
[0005] 另外，已有人提出了一種忍的截面形狀為非圓形、包層的截面形狀為正圓形的側(cè) 面漏光塑料光纖(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。可是，由于投光部分形成在局部，因而運(yùn)一方案存 在投光較弱，而且還有某些方向存在不投光部分的問(wèn)題。再有，例如，還有人提出了形成有 除去了包層而使忍暴露的暴露區(qū)域的光纖(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)5)?？墒?，運(yùn)一方案存在因 暴露區(qū)域使塑料光纖的機(jī)械強(qiáng)度降低，或是投光不均勻的問(wèn)題。
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5-341125號(hào)公報(bào) [000引專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平6-331830號(hào)公報(bào)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平6-118236號(hào)公報(bào)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平9-258028號(hào)公報(bào)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2006-039287號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 于是，本發(fā)明的目的是提供一種在縱長(zhǎng)方向均勻地發(fā)光的投光塑料光纖。
[0013] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明具有如下結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明是一種投光塑料光纖，該投 光塑料光纖是具有忍和包層、從纖維側(cè)面進(jìn)行投光的塑料光纖，所述包層由將含有I，I-二 氣乙締90重量％ W上的聚合成分聚合而得到的聚合物形成，所述包層的結(jié)晶化度為45%~ 52%。
[0014] 發(fā)明的效果
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在縱長(zhǎng)方向均勻發(fā)光的投光塑料光纖，W及使用了該 投光塑料光纖的投光塑料光纖束、光纖投光裝置、塑料光纖傳感器、光纖片、光纖紡織品W 及光纖編織品。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的塑料光纖包括由忍（內(nèi)層)和包層(外層)的透明樹(shù)脂形成的雙層構(gòu)造，橫 截面形狀為圓形截面。
[0017] 在本發(fā)明中，作為忍所使用的透明樹(shù)脂，可W列舉出聚甲基丙締酸甲醋(PMMA)、W 甲基丙締酸甲醋為主成分的共聚物、聚苯乙締、聚碳酸醋、聚有機(jī)硅氧烷(有機(jī)娃）、降冰片 締等，其中特別是聚甲基丙締酸甲醋，在透明性、折射率、彎曲特性、耐熱性方面，是作為光 纖的理想樹(shù)脂。
[0018] 另外，作為包層所使用的透明樹(shù)脂，需要是把含有1,1-二氣乙締90重量％ W上的 聚合成分聚合而得到的聚合物，其結(jié)晶化度需為45 %~52 %。
[0019] 作為含有1,1-二氣乙締90重量％ W上的聚合成分，可W列舉出1,1-二氣乙締單 體、1，1-二氣乙締/四氣乙締、1，1-二氣乙締/四氣乙締/六氣丙締、1，1-二氣乙締/六氣丙酬 等含有1，1-二氣乙締的共聚物合成的聚合成分。在共聚物中，將作為共聚成分的1，1-二氣 乙締換算成重量。其中，優(yōu)選將含有1，1-二氣乙締95重量％ W上的聚合成分聚合而得到的 聚合物。
[0020] 在將1,1-二氣乙締不足90重量％的聚合成分聚合而得到的聚合物用作包層的情 況下，光的漫射效果變小，從纖維側(cè)面發(fā)光的效果降低，有損照明功能。
[0021] 另外，結(jié)晶化度不足45%則光的漫射效果變小，從纖維側(cè)面發(fā)光的效果降低。另 夕h大于52%的情況下，雖然光的漫射效果變大，但是可使用的纖維長(zhǎng)度變得過(guò)短不堪實(shí) 用。
[0022] 從纖維側(cè)面發(fā)光的效果與實(shí)用性的觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)晶化度優(yōu)選46%~50%的范圍。
[0023] 在將運(yùn)些樹(shù)脂組合成忍和包層時(shí)，需要W使忍所使用的樹(shù)脂的折射率大于包層所 使用的折射率的方式進(jìn)行組合。
[0024] 關(guān)于忍和包層的折射率，優(yōu)選使式（1)所示的數(shù)值孔徑(N.A)在0.45^上0.65^ 下。
[0025] 此外，理論數(shù)值孔徑如下式所示W(wǎng)忍和包層的折射率差來(lái)表示。
[00%]數(shù)值孔徑=((忍的折射率)2-(第一包層的折射率)2)1/2式（1)
[0027] 在將在此之前已經(jīng)實(shí)用化了的PMMA作為忍的塑料光纖的數(shù)值孔徑為0.45~0.65， 通過(guò)使理論數(shù)值孔徑與之相匹配，可W保持針對(duì)同樣實(shí)用化了的光源、發(fā)光受光元件等周 邊零件的互換性。
[002引另外，纖維的包層層的厚度優(yōu)選為3. Owii~15. Own,進(jìn)一步優(yōu)選為4. Owii~12. Owii。
[0029]厚度小于3.Owii的情況下，在忍與包層的界面不能全反射，光從側(cè)面進(jìn)行投光，可 使用的纖維長(zhǎng)度變短，不堪實(shí)用，而且纖維的耐彎曲性也變差。另外，厚度大于15.Own的情 況下，即使使用前述高結(jié)晶化度的聚合物，也因包層內(nèi)的吸收也變大，從纖維側(cè)面發(fā)光的效 果降低，所W在纖維上發(fā)生發(fā)光不均。
[0030] 另外，本發(fā)明的塑料光纖所使用的包層的烙融指數(shù)（W下亦簡(jiǎn)稱(chēng)為MFR)值，一般優(yōu) 選為5~lOOg/10分鐘(條件:溫度230°C，負(fù)荷3.8kg，孔徑2mm，長(zhǎng)度8mm)。特別優(yōu)選MFR的范 圍為10~60g/10分。使MFR為10~lOOg/10分鐘，則擠出變得容易，紡絲順楊地進(jìn)行。另外，通 過(guò)使MFR為10~lOOg/10分鐘，能夠適度地保持與忍層的密合性，能夠形成均勻厚度的包層 層，能夠抑制作為塑料光纖的外徑變動(dòng)。
[0031] 接下來(lái)，關(guān)于本發(fā)明的投光塑料光纖的制造方法的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0032] 本發(fā)明的投光塑料光纖，能夠根據(jù)利用忍銷(xiāo)型復(fù)合紡絲口模的復(fù)合紡絲方法容易 地制造。另外，根據(jù)此復(fù)合紡絲方法制造的光纖，能夠使忍和包層的截面形狀，在縱長(zhǎng)方向 的任意截面均完全相同。因此，能夠使光纖的縱長(zhǎng)方向整體均勻投光。
[0033] 進(jìn)而，為了實(shí)現(xiàn)均勻的投光，優(yōu)選使復(fù)合紡絲時(shí)的忍和包層的烙體復(fù)合紡絲的烙 體復(fù)合紡絲溫度(T)和包層聚合物噴出量(W)滿(mǎn)足下述式子。
[0034] 280 <T/W< 1500 式（2)
[0035] 1':紡絲溫度（。(：）
[0036] W:包層聚合物噴出量(g/min)
[0037] T/W大于1500的情況下，忍與包層的粘度差使界面變得不均勻，光的反射、吸收W 及漫射性在縱長(zhǎng)方向變得不均勻，從纖維側(cè)面發(fā)光的效果降低，所W存在投光性也變得不 均勻的傾向。
[0038] 另一方面，T/W小于280的情況下，即使使用高結(jié)晶化度的聚合物纖維側(cè)面發(fā)光的 效果也降低，所W存在纖維的長(zhǎng)度方向上投光性變得不均勻的傾向。
[0039] 特別優(yōu)選300 < T/W< 1000。
[0040] 接著，在提高機(jī)械特性之目的下，進(jìn)行一般的1.2~3倍的延伸處理使之成為塑料 光纖。本發(fā)明的塑料光纖的外徑通常為0.1mm~3mm，只要依據(jù)不同的目的進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇 即可，但從操作性等方面來(lái)說(shuō)，優(yōu)選為0.25mm~1.5mm。
[0041] 本發(fā)明的投光塑料光纖是作為燈飾、服裝等裝飾用途或工業(yè)用、家庭用照明用途、 工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境用途等各種傳感器理想的側(cè)面投光用纖維，使入射到纖維端面的光從纖維 的側(cè)面泄漏，用光使室內(nèi)外流光溢彩，或提示物體的形狀或存在，或指示目標(biāo)或方向，或進(jìn) 行其他各種裝飾等，或者，用作各種照明等、檢測(cè)溫度、壓力等指標(biāo)的傳感器。
[0042] 本發(fā)明的塑料光纖，通常作為片狀或者將多根結(jié)成束狀的光纖束使用。運(yùn)里所謂 的"束狀"，包括將多根塑料光纖簡(jiǎn)單地進(jìn)行集合化的狀態(tài)、搶成繩狀、線狀的狀態(tài)、齊整成 片狀后卷起來(lái)的狀態(tài)，還包括將所述纖維集合體進(jìn)一步集束的狀態(tài)W及將其撮合后的狀