JP5228037B2 - ゴム部材、粘着性接続部材および光学接続構造 - Google Patents
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Description
図5を用いて説明する。
図5は従来の粘着性接続部材を用いた光学接続構造を示す側面図である。
10a、10bは光ファイバ、21は従来の粘着性接続部材である。
図5において、光ファイバ10aと光ファイバ10bの接続端面間に、粘着性接続部材21が貼着した状態で介在している。2本の光ファイバ10a及び10bは粘着性接続部材21を介して突き合わされ、それにより光ファイバが光学的に接続された構造になっている。
しかしながら、従来の粘着性接続部材は、一度位置決めに失敗して貼着してしまうとやり直すことが容易でなかった。また、SCコネクタやLCコネクタなどの強く突合するコネクタに使用すると破れてしまうことがあった。
前記(a)に対する接続面に粘着剤の層と、前記(b)に対する接続面にゴム部材の層とを備える2層以上の層構造を有し、
前記粘着剤の屈折率が1.35〜1.55であり、前記ゴム部材の屈折率が1.35〜1.55であり、
前記ゴム部材の硬度がJIS(A型)50〜100であることを特徴とする粘着性接続部材。
(2)前記ゴム部材は、スチレン系ゴムであることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(3)前記ゴム部材は、ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体またはポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体であることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(4)前記ゴム部材は、スチレン含有量が1重量%以上50重量%未満であることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(5)前記ゴム部材は、厚さが1〜30μmであることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(6)前記ゴム部材と前記粘着剤の厚さの比は、1:1〜1:3であることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(7)前記ゴム部材は、アクリル系ゴムであることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(8)前記アクリル系ゴムは、ガラス転移温度(Tg)が−30℃以上であることを特徴とする前記(7)記載の粘着性接続部材。
(9)前記アクリル系ゴムは、ムーニー粘度ML1+4(100℃)が40以上であることを特徴とする前記(7)記載の粘着性接続部材。
(10)前記アクリル系ゴムは、波長850nmから1700nmにおける透過率が85%以上であることを特徴とする前記(7)記載の粘着性接続部材。
(11)前記粘着剤はアクリル系粘着剤と硬化剤を含有し、該硬化剤はエポキシ系硬化剤またはイソシアネート系硬化剤であることを特徴とする前記(1)記載の粘着性接続部材。
(12)(a)光伝送媒体または光学部品と、(b)他の光伝送媒体または他の光学部品とが、粘着性接続部材を介して接続された光学接続構造であって、
前記粘着性接続部材は、前記(a)に対する接続面に粘着剤の層と、前記(b)に対する接続面にゴム部材の層とを備える2層以上の層構造を有し、
前記ゴム部材の硬度がJIS(A型)50〜100であることを特徴とする光学接続構造。
11a〜14a、11b〜14b 光ファイバ
15a、15b 光ファイバテープ心線
21 従来の粘着性接続部材
22 本発明の粘着性接続部材
22a 粘着剤
22b ゴム部材
30 光学部品
47a、47b ガイドピン
75a、75b MTコネクタ
80 SCコネクタ
90 SCコネクタ用アダプタ
H ガイドピン挿入孔
図1は本発明の実施形態1の光学接続構造を示す側面図である。
10aは光伝送媒体である光ファイバ、10bは他の光伝送媒体である光ファイバ、22は粘着性接続部材、22aは粘着剤、22bはゴム部材である。
本発明の実施形態1の光学接続構造は、光ファイバ10aと光ファイバ10bとが、粘着性接続部材22を介して接続されており、粘着性接続部材22は、ゴム部材22bと粘着剤22aとからなる。
ゴム部材22bと、粘着剤22aとは積層されてなることが好ましい。なお、粘着剤22aとゴム部材22bとを隣接するように構成してもよいし、粘着剤22aとゴム部材22bの間に他の屈折率整合剤を挟んでもよい。
ここで、光ファイバ10aと粘着性接続部材22は強固に貼着されている。
粘着性接続部材22と光ファイバ10bは貼着されていない。
したがって、光ファイバ10aと光ファイバ10bとを引き離すと粘着性接続部材22と光ファイバ10bとが分離されるので、容易に位置決めをやり直すことができる。
なお、粘着性接続部材22は、位置決めをやり直す毎に光ファイバ10bに突き合わされることになるが、粘着剤に比して著しく高い強度を有するゴム部材22bによって当接されるので、破れを生じることはない。
本発明のゴム部材22bは、光ファイバ10aと光ファイバ10bとの間に介在させて、光ファイバ10aと光ファイバ10bとを光学的に接続することができる。
ゴム部材22bは、スチレン系ゴムまたはアクリル系ゴムであることが好ましい。スチレン系ゴムは、好ましくはスチレンエチレンゴム、スチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムのいずれかであり、さらに好ましくは、ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体またはポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体である。
また、ゴム部材22bにおけるスチレン含有量は、1重量%以上50重量%未満であることが好ましく、さらに好ましくは10重量%以上30重量%未満である。
また、アクリル系ゴムは、具体的にはエチルアクリレートやブチルアクリレートに代表されるアルキルアクリレートを主成分とすることが好ましい。
そして、上記アクリル系ゴムは、ガラス転移温度(Tg)が−30℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは−20℃以上である。−30℃未満であるとゴム部材表面のタック性が大きくなり破れが生じやすくなる。
また、上記アクリル系ゴムは、ムーニー粘度ML1+4(100℃)が40以上であることが好ましく、さらに好ましくは50以上である。
上記アクリル系ゴムは透明性に優れた材料であることが好ましく、使用する波長、すなわち、波長850nmから1700nmにおける光透過率が85%以上であることが好ましい。アクリル系ゴムは、架橋剤や硬化剤を調整することによって、比較的容易に透明性を出すことができる材料である。より好ましくは、使用する波長における光透過率が90%以上のものである。
そして、ゴム部材22bは、硬度がJIS(A型)10〜100であることが好ましく、さらに好ましくは50〜100である。
なお、上記の硬度はJIS K−6253に準拠して測定した値である。
ゴム部材22bの厚さは1〜30μmが好ましく、さらに好ましくは3〜20μmである。
1μm未満だと破れが生じやすくなり、30μmを超えると接続損失が大きくなる。なお、硬度が50以上で厚さが3〜20μmであれば、破れにくく接続損失も小さいので最も好ましい。
本発明のゴム部材には市販のゴム等を用いることができる。
粘着剤22aには、高分子材料、例えばアクリル系、エポキシ系、ビニル系、シリコーン系、ゴム系、ウレタン系、メタクリル系、ナイロン系、ビスフェノール系、ジオール系、ポリイミド系、フッ素化エポキシ系、フッ素化アクリル系等の各種粘着剤を使用することができる。また必要に応じてこれらを混合したり、硬化剤やフッ素樹脂を加えたりして用いることができる。
それらの中でも、接着性、その他の面から、アクリル系粘着剤とシリコーン系粘着剤が特に好ましく使用される。
それらは、有機溶剤の溶解した状態で塗布して固化または成膜される。
シリコーンゴムの主ポリマーは、直鎖状のポリジメチルシロキサンであって、メチル基の一部をフェニル基やビニル基に置換したものも含まれる。
また、シリコーンレジンは複雑な三次元構造を持った分子量3000〜1万程度のものが使用され、接着付与樹脂の役目をする。
なお、シリコーン系粘着剤には、架橋剤、軟化剤、粘着調整剤、その他の添加剤を添加して、粘着力、濡れ性を調節したり、耐水性、耐熱性を付与したりしてもよい。
そのためシリコーン系粘着剤を光伝送媒体および/または光学部品との間に介在させた光学接続構造においては、高温環境下(〜250℃)、或いは低温環境下(〜−50℃)においても接続部の密着が維持され、常に安定した接続状態を保つことができる。
また、高温を履歴した後でも硬化したり黄変したりせず、被着体より良好に剥離することができる。
また、シリコーン系粘着剤は、電気絶縁性、耐薬品性、耐候性、耐水性に優れており、広範囲な材料、例えば、クラッド層がフッ素樹脂でコーティングされた光ファイバ等に対しても密着させることができる。
また、光導波路や光学部品についても、フッ素ポリイミド等のフッ素樹脂ベースのものに対しても粘着性を示すので、有効に使用することができる。
粘着剤22aは、粘着性接続部材22が光ファイバ10aから剥離しないように強い粘着力が必要であり、20〜2500gf/25mmであることが好ましく、より好ましくは100〜2500gf/25mmである。
なお、上記の粘着力はJIS Z 0237の180度引きはがし粘着力に準拠して測定した値である。
粘着剤22aの厚さは5〜30μmが好ましく、さらに好ましくは5〜20μmである。
5μm未満だと光伝送媒体または光学部品に凹凸があった場合にきれいに接続することができず、30μmを超えると接続損失が大きくなる。
ゴム部材22bと粘着剤22aの厚さの比は、取り扱いし易さの観点から1:1〜1:3が好ましい。
ゴム部材22bと粘着剤22aとの屈折率の差は0.03以内が好ましい。
本発明の粘着性接続部材の屈折率は、(a)光伝送媒体または光学部品と、(b)他の光伝送媒体または他の光学部品の屈折率に近いものであれば特に限定されないが、フレネル反射の回避による接続損失の面から、(a)、(b)の屈折率の平均値と粘着性接続部材22の屈折率の差が0.1以内であることが好ましく、0.05以内であるものが特に好ましく使用される。
粘着性接続部材22は、フィルム化したシート状粘着性接続部材であってもよく、また、弾性を有して変形するものであってもよい。
図2は本発明の実施形態2の光学接続構造を示す斜視図、図3は本発明の実施形態2の光学接続構造を示す平面図である。
11a〜14a、11b〜14bは光ファイバ、15aは光伝送媒体である4心の光ファイバテープ心線、15bは他の光伝送媒体である4心の光ファイバテープ心線、47a、47bはガイドピン、75a、75bはMTコネクタ、Hはガイドピン挿入孔である。
図2において、MTコネクタ75aとMTコネクタ75bの接続端面間に、粘着性接続部材22が介在している。
図2(a)に示されるように、2つのMTコネクタ75a及びMTコネクタ75bは、ガイドピン47によって位置決めされて粘着性接続部材22を介して突き合わされ、それにより、図2(b)に示すように、光ファイバテープ心線15a、15bが光学的に接続された構造になる。
ここで、MTコネクタ75aと粘着性接続部材22は強固に貼着されている。
粘着性接続部材22とMTコネクタ75bは貼着されていない。
したがって、MTコネクタ75aとMTコネクタ75bとを引き離すと粘着性接続部材22とMTコネクタ75bとが剥離されるので、容易に位置決めをやり直すことができる。
なお、粘着性接続部材22は、位置決めをやり直す毎にMTコネクタ75bに突き合わされることになるが、粘着剤に比して著しく硬度の高いゴム部材22bによって当接されるので、破れを生じることはない。
図3(a)に示すように、MTコネクタ75aとMTコネクタ75bの間に粘着性接続部材22を配置する。
次に、図3(b)に示すように、粘着性接続部材22をMTコネクタ75aに貼着する。このとき、粘着剤22aとMTコネクタ75aとが接するようにする。
そして、ガイドピン47a、47bをガイドピン挿入孔Hに挿入することによって位置決めを行いつつ、図3(c)に示すように、MTコネクタ75aとMTコネクタ75bとを粘着性接続部材22を介して突き合わせる。これにより、粘着性接続部材22のゴム部材22bとMTコネクタ75bとが当接され、光学接続構造が作製される。
位置決め用のガイドピン47a、47bを用いても微妙な接触角度のずれが生じることはしばしばあるので、本発明により位置決めをやり直して適切な接続を行うことが容易になると、作業現場における手間が大幅に軽減される。
図4は本発明の実施形態3の光学接続構造を示す平面図である。
30は光学部品、80はSCコネクタ、90はSCコネクタ用アダプタである。
図4に示すように、SCコネクタ80とSCコネクタ用アダプタ90の間に粘着性接続部材22を配置する。
そして、粘着性接続部材22をSCコネクタ80に貼着する。このとき、粘着剤22aとSCコネクタ80とが接するようにする。
次に、SCコネクタ80をSCコネクタ用アダプタ90に挿し込み、粘着性接続部材22を介して光学部品30に突き合わせる。これにより、粘着性接続部材22のゴム部材22bと光学部品30とが当接され、光学接続構造が作製される。
本発明の粘着性接続部材22は、SCコネクタやLCコネクタなどの強く突合するコネクタに使用しても、粘着剤に比して著しく硬度の高いゴム部材22bによって当接されるので破れを生じることはない。
PETフィルム等の保護フィルムを敷き、その上にゴム部材を載せ、粘着剤の材料を塗布してPETフィルム等の保護フィルムを載せることで、粘着性接続部材を作製することができる。
なお、必ずしも保護フィルムを用いる必要はないが、汚れを防いで取り扱いを容易にする観点から保護フィルムを用いて製作し、使用に際して剥がすことが好ましい。
粘着性接続部材を必要な大きさに切り、粘着性接続部材の粘着剤を(a)光伝送媒体または光学部品に接触させ、その後粘着性接続部材のゴム部材と(b)他の光伝送媒体または光学部品を接触させることで本発明の光学接続構造が作製される。なお、接触の順序はこれに限られない。
もちろん、位置決めに失敗した場合は、(a)光伝送媒体または光学部品を引き戻すことでゴム部材と(b)他の光伝送媒体または光学部品が剥離するので、容易に再接合を行うことができる。
<実施例1>
まず、以下のように粘着性接続部材を作製した。
粘着剤の材料として、材料Aを用意した。
材料A
アクリル系粘着剤α(100重量部)+エポキシ系硬化剤(0.05重量部)
(粘着力1767gf/25mm、20℃での屈折率1.463)
なお、屈折率の測定には波長1310nmの光源を用いた(以下同じ)。
ゴム部材として、材料Xを用意した。
材料X
ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体
(スチレン含有量18重量%、硬度JIS(A型)67、20℃での屈折率1.428)
厚さ50μmのPETフィルムを敷き、その上に厚さ5μmの材料Xを載せた。
そして、その上から材料Aを15μmの厚さで塗布し、厚さ50μmのPETフィルムを載せて実施例1の粘着性接続部材を作製した。
次に、以下のように光学接続構造を作製した。
まず、上記粘着性接続部材を必要な大きさに切り、石英系シングルモードの光ファイバ(住友電工社製、外径0.25mm、20℃での屈折率1.452)を保持したSCコネクタ(住友電工社製、商品名:「単心光コネクタSC」)の接続面を該粘着性接続部材の粘着剤に接触させ貼り付けた。そして、当該SCコネクタをSCコネクタ用アダプタ(住友電工社製、商品名:「光アダプタSC−SC(プラスチック)」)を介して光学部品である測定器(ADVANTEST社製、商品名:「OPTICAL MULTI POWER METER 「Q8221」」)に接続した。これにより、粘着性接続部材のゴム部材と測定器とを接触させ、実施例1の光学接続構造を作製した。
粘着剤の材料として、材料Aに代えて材料Bを用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例2の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料B
アクリル系粘着剤β(100重量部)+イソシアネート系硬化剤(トリレンジイソシアネート−トリメチロールプロパン付加物)(0.9重量部)
(粘着力148gf/25mm、20℃での屈折率1.464)
粘着剤の材料として、材料Aに代えて材料Cを用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例3の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料C
アクリル系粘着剤β(86重量部)+フッ素樹脂(14重量部)+イソシアネート系硬化剤(トリレンジイソシアネート−トリメチロールプロパン付加物)(0.77重量部)
(粘着力182gf/25mm、20℃での屈折率1.457)
ゴム部材として、材料Xに代えて材料Yを用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例4の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料Y
ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体
(スチレン含有量30重量%、硬度JIS(A型)77、20℃での屈折率1.479)
ゴム部材として、材料Xに代えて材料Vを用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例5の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料V
アクリル系ゴム(ユニマテック株式会社製、商品名:「ノックスタイトA−5098」、屈折率1.48、Tg −17℃、ムーニー粘度ML1+4(100℃)55、膜厚15μmでの波長850nmから1700nmにおける透過率91%、硬度JIS(A型)65)
なお、透過率の測定には分光光度計(島津製作所社製 UV−PC3100)を使用した(以下同じ)。
アクリルゴムの材料として、材料Vに代えて材料Wを用いたことを除き、実施例1と同様にして実施例6の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料W
アクリル系ゴム(日本ゼオン株式会社製、商品名:「Nipol AR−71」、屈折率1.46、Tg −15℃、ムーニー粘度ML1+4(100℃)50、膜厚15μmでの波長850nmから1700nmにおける透過率91%、硬度JIS(A型)71)
粘着剤の材料として、材料Aに代えて材料Cを用いたことを除き、実施例6と同様にして実施例7の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料C
アクリル系粘着剤β(86重量部)+フッ素樹脂(14重量部)+イソシアネート系硬化剤(トリレンジイソシアネート−トリメチロールプロパン付加物)(0.77重量部)
(粘着力182gf/25mm、20℃での屈折率1.457)
アクリルゴムの材料として、材料Vに代えて材料Zを用いたことを除き、実施例5と同様にして実施例8の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料Z
アクリル系ゴム(日本ゼオン株式会社製、商品名:「Nipol AR−53L」、屈折率1.47、Tg −32℃、ムーニー粘度ML1+4(100℃)34、膜厚15μmでの波長850nmから1700nmにおける透過率93%、硬度JIS(A型)74)
ゴム部材として、厚さが15μmのものを用いたことを除き、実施例5と同様にして実施例9の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
ゴム部材として、厚さが35μmのものを用いたことを除き、実施例5と同様にして実施例10の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
ゴム部材として、厚さが2μmのものを用いたことを除き、実施例5と同様にして実施例11の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
ゴム部材として、厚さが0.5μmのものを用いたことを除き、実施例5と同様にして実施例12の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料Aのみを用いて比較例1の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料Bのみを用いて比較例2の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
材料Cのみを用いて比較例3の粘着性接続部材および光学接続構造を作製した。
(初回接続損失)
石英系シングルモードの光ファイバ(住友電工社製、外径0.25mm、20℃での屈折率1.452)を保持したSCコネクタ(住友電工社製、商品名:「単心光コネクタSC」)の接続面を研磨して、SCコネクタ用アダプタ(住友電工社製、商品名:「光アダプタSC−SC(プラスチック)」)を介して光学部品である測定器と接続した。光ファイバの先端からLED:1550nmの光を入射させ、測定器に出射した光のパワーを測定して基準値とした。
次に、実施例および比較例の光学接続構造について、光ファイバの先端からLED:1550nmの光を入射させ、測定器に出射した光のパワーを測定してそれぞれの初期値とした。
基準値と初期値の差を算出し、初回接続損失[dB]とした。なお、初回接続損失は0.3dB以内であれば実用上問題なく、より好ましくは0.2dB以内である。
実施例および比較例の光学接続構造について、光ファイバの先端からLED:1550nmの光を入射させ、測定器に出射した光のパワーを測定して初期値とした。
次に、一度SCコネクタをSCコネクタ用アダプタから取り外すことで接続解除し、そのままSCコネクタをSCコネクタ用アダプタに取り付けて再接続し、上記と同様に光のパワーを測定して、初期値との差[dB]を記録した。
初期値との差が0.3dB以内であれば再接続成功とした。
以後、接続解除、再接続、測定を繰り返し、初期値との差が0.3dBを超えるか、または、測定回数が100回に到達するまで行って、再接続成功回数を調べた。
以上の結果を表2で示した。
実施例1〜12では、初回接続損失、再接続成功回数ともに実用上問題なかった。特に、実施例1〜7および9〜10は再接続成功回数に優れていた。
これに対し、比較例1〜3では、初回接続損失は実用上問題なかったものの再接続回数は2回以下で実用上問題があった。
また、比較例1〜3では、接続解除により粘着性接続部材に破れが生じ、実用上問題があった。
Claims (12)
- (a)光伝送媒体または光学部品と、(b)他の光伝送媒体または他の光学部品との間に介在させて、前記(a)と(b)とを光学的に接続する粘着性接続部材であって、
前記(a)に対する接続面に粘着剤の層と、前記(b)に対する接続面にゴム部材の層とを備える2層以上の層構造を有し、
前記粘着剤の屈折率が1.35〜1.55であり、前記ゴム部材の屈折率が1.35〜1.55であり、
前記ゴム部材の硬度がJIS(A型)50〜100であることを特徴とする粘着性接続部材。 - 前記ゴム部材は、スチレン系ゴムであることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記ゴム部材は、ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体またはポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン構造を有する共重合体であることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記ゴム部材は、スチレン含有量が1重量%以上50重量%未満であることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記ゴム部材は、厚さが1〜30μmであることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記ゴム部材と前記粘着剤の厚さの比は、1:1〜1:3であることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記ゴム部材は、アクリル系ゴムであることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- 前記アクリル系ゴムは、ガラス転移温度(Tg)が−30℃以上であることを特徴とする請求項7記載の粘着性接続部材。
- 前記アクリル系ゴムは、ムーニー粘度ML1+4(100℃)が40以上であることを特徴とする請求項7記載の粘着性接続部材。
- 前記アクリル系ゴムは、波長850nmから1700nmにおける透過率が85%以上であることを特徴とする請求項7記載の粘着性接続部材。
- 前記粘着剤はアクリル系粘着剤と硬化剤を含有し、該硬化剤はエポキシ系硬化剤またはイソシアネート系硬化剤であることを特徴とする請求項1記載の粘着性接続部材。
- (a)光伝送媒体または光学部品と、(b)他の光伝送媒体または他の光学部品とが、粘着性接続部材を介して接続された光学接続構造であって、
前記粘着性接続部材は、前記(a)に対する接続面に粘着剤の層と、前記(b)に対する接続面にゴム部材の層とを備える2層以上の層構造を有し、
前記ゴム部材の硬度がJIS(A型)50〜100であることを特徴とする光学接続構造。
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