投光塑料光纤及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及投光塑料光纤及其制造方法、使用了投光塑料光纤的投光塑料光纤 束、光纤投光装置、光纤传感器、光纤片、光纤纺织品，W及光纤编织品。
【背景技术】
[0002] -般来说，光传输用所使用的塑料光纤由W透明树脂构成的忍（内层)和包层(外 层)构成为同屯、圆状的正圆形。W运样的结构构成的塑料光纤，由于从一端入射的光一边在 忍与包层的界面反复进行全反射一边向另一端部高效率地传递，所W被作为医疗用的内窥 镜或工业用、汽车用等照明用光传输材料等而有效地使用着。运些都是作为把从一端入射 的光传递到另一端去且中途不使其漏光的手段而加W使用，如果能使其在纵长方向上的中 途(侧面)漏光而作为线状发光体发挥功能的话，则可W将其用途扩展到用于室内外的照明 用途、寛虹灯或光电显示的替代用途、其他装饰用途等，还能将其用途扩大到传感器用途 等。
[0003] 作为运样的侧面发光用的塑料光纤，例如，已有人提出了在忍、包层的外层形成有 光漫射层的侧面发光缆(例如，参照专利文献1、2)。可是，由于设置了光漫射层，使侧面发光 缆的外径变大，加之弹性变高，所W存在弯曲性低，操作性、用于特定用途的施工性困难运 样的问题。
[0004] 另一方面，作为采用了光漫射层W外的手段的侧面发光用的塑料光纤，例如，已有 人提出了将全部包层或者想要漏光的部分的包层结晶化的投光塑料光纤(例如，参照专利 文献3)。运一技术是对全部包层或者选择性地对包层的想要形成投光的部分在结晶化的湿 热条件下进行湿热处理，说明书中记载的包层存在投光性不足的问题。
[0005] 另外，已有人提出了一种忍的截面形状为非圆形、包层的截面形状为正圆形的侧 面漏光塑料光纤(例如，参照专利文献4)。可是，由于投光部分形成在局部，因而运一方案存 在投光较弱，而且还有某些方向存在不投光部分的问题。再有，例如，还有人提出了形成有 除去了包层而使忍暴露的暴露区域的光纤(例如，参照专利文献5)。可是，运一方案存在因 暴露区域使塑料光纤的机械强度降低，或是投光不均匀的问题。
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开平5-341125号公报 [000引专利文献2:日本特开平6-331830号公报
[0009] 专利文献3:日本特开平6-118236号公报
[0010] 专利文献4:日本特开平9-258028号公报
[0011] 专利文献5:日本特开2006-039287号公报
【发明内容】
[0012] 于是，本发明的目的是提供一种在纵长方向均匀地发光的投光塑料光纤。
[0013] 为了达成上述目的，本发明具有如下结构。即，本发明是一种投光塑料光纤，该投 光塑料光纤是具有忍和包层、从纤维侧面进行投光的塑料光纤，所述包层由将含有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，所述包层的结晶化度为45%~ 52%。
[0014] 发明的效果
[0015] 根据本发明，能够提供一种在纵长方向均匀发光的投光塑料光纤，W及使用了该 投光塑料光纤的投光塑料光纤束、光纤投光装置、塑料光纤传感器、光纤片、光纤纺织品W 及光纤编织品。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的塑料光纤包括由忍（内层)和包层(外层)的透明树脂形成的双层构造，横 截面形状为圆形截面。
[0017] 在本发明中，作为忍所使用的透明树脂，可W列举出聚甲基丙締酸甲醋(PMMA)、W 甲基丙締酸甲醋为主成分的共聚物、聚苯乙締、聚碳酸醋、聚有机硅氧烷(有机娃）、降冰片 締等，其中特别是聚甲基丙締酸甲醋，在透明性、折射率、弯曲特性、耐热性方面，是作为光 纤的理想树脂。
[0018] 另外，作为包层所使用的透明树脂，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，其结晶化度需为45 %~52 %。
[0019] 作为含有1,1-二氣乙締90重量％ W上的聚合成分，可W列举出1,1-二氣乙締单 体、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，将作为共聚成分的1，1-二氣 乙締换算成重量。其中，优选将含有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] 在将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层的情 况下，光的漫射效果变小，从纤维侧面发光的效果降低，有损照明功能。
[0021] 另外，结晶化度不足45%则光的漫射效果变小，从纤维侧面发光的效果降低。另 夕h大于52%的情况下，虽然光的漫射效果变大，但是可使用的纤维长度变得过短不堪实 用。
[0022] 从纤维侧面发光的效果与实用性的观点来看，结晶化度优选46%~50%的范围。
[0023] 在将运些树脂组合成忍和包层时，需要W使忍所使用的树脂的折射率大于包层所 使用的折射率的方式进行组合。
[0024] 关于忍和包层的折射率，优选使式（1)所示的数值孔径(N.A)在0.45^上0.65^ 下。
[0025] 此外，理论数值孔径如下式所示W忍和包层的折射率差来表示。
[00%]数值孔径=((忍的折射率)2-(第一包层的折射率)2)1/2式（1)
[0027] 在将在此之前已经实用化了的PMMA作为忍的塑料光纤的数值孔径为0.45~0.65， 通过使理论数值孔径与之相匹配，可W保持针对同样实用化了的光源、发光受光元件等周 边零件的互换性。
[002引另外，纤维的包层层的厚度优选为3. Owii~15. Own,进一步优选为4. Owii~12. Owii。
[0029]厚度小于3.Owii的情况下，在忍与包层的界面不能全反射，光从侧面进行投光，可 使用的纤维长度变短，不堪实用，而且纤维的耐弯曲性也变差。另外，厚度大于15.Own的情 况下，即使使用前述高结晶化度的聚合物，也因包层内的吸收也变大，从纤维侧面发光的效 果降低，所W在纤维上发生发光不均。
[0030] 另外，本发明的塑料光纤所使用的包层的烙融指数（W下亦简称为MFR)值，一般优 选为5~lOOg/10分钟(条件:溫度230°C，负荷3.8kg，孔径2mm，长度8mm)。特别优选MFR的范 围为10~60g/10分。使MFR为10~lOOg/10分钟，则挤出变得容易，纺丝顺杨地进行。另外，通 过使MFR为10~lOOg/10分钟，能够适度地保持与忍层的密合性，能够形成均匀厚度的包层 层，能够抑制作为塑料光纤的外径变动。
[0031] 接下来，关于本发明的投光塑料光纤的制造方法的例子进行说明。
[0032] 本发明的投光塑料光纤，能够根据利用忍銷型复合纺丝口模的复合纺丝方法容易 地制造。另外，根据此复合纺丝方法制造的光纤，能够使忍和包层的截面形状，在纵长方向 的任意截面均完全相同。因此，能够使光纤的纵长方向整体均匀投光。
[0033] 进而，为了实现均匀的投光，优选使复合纺丝时的忍和包层的烙体复合纺丝的烙 体复合纺丝溫度(T)和包层聚合物喷出量(W)满足下述式子。
[0034] 280 <T/W< 1500 式（2)
[0035] 1':纺丝溫度（。(：）
[0036] W:包层聚合物喷出量(g/min)
[0037] T/W大于1500的情况下，忍与包层的粘度差使界面变得不均匀，光的反射、吸收W 及漫射性在纵长方向变得不均匀，从纤维侧面发光的效果降低，所W存在投光性也变得不 均匀的倾向。
[0038] 另一方面，T/W小于280的情况下，即使使用高结晶化度的聚合物纤维侧面发光的 效果也降低，所W存在纤维的长度方向上投光性变得不均匀的倾向。
[0039] 特别优选300 < T/W< 1000。
[0040] 接着，在提高机械特性之目的下，进行一般的1.2~3倍的延伸处理使之成为塑料 光纤。本发明的塑料光纤的外径通常为0.1mm~3mm，只要依据不同的目的进行适当地选择 即可，但从操作性等方面来说，优选为0.25mm~1.5mm。
[0041] 本发明的投光塑料光纤是作为灯饰、服装等装饰用途或工业用、家庭用照明用途、 工业、医疗、环境用途等各种传感器理想的侧面投光用纤维，使入射到纤维端面的光从纤维 的侧面泄漏，用光使室内外流光溢彩，或提示物体的形状或存在，或指示目标或方向，或进 行其他各种装饰等，或者，用作各种照明等、检测溫度、压力等指标的传感器。
[0042] 本发明的塑料光纤，通常作为片状或者将多根结成束状的光纤束使用。运里所谓 的"束状"，包括将多根塑料光纤简单地进行集合化的状态、抢成绳状、线状的状态、齐整成 片状后卷起来的状态，还包括将所述纤维集合体进一步集束的状态W及将其撮合后的状