JP2004061857A - 光伝送体の製造方法及び光伝送体 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な光学特性を有し、かつ耐湿性が向上した光ファイバを得る。
【解決手段】中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸した光ファイバを作製する。クラッド部１１０の外側１１０ａを吸水率が１．８％未満であるＭＭＡ−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート共重合体（１：１：１の重合比）のポリマーを用いる。内側１１０ｂには、コア部と同一の組成のポリマーを用いる。クラッド部を溶融押出し成型した後に、コア部をクラッド１１０の中に形成して光伝送体母材を得る。それを延伸して得られる光ファイバは、光学特性、耐湿性のいずれも良好なものである。
【選択図】　　　　図１４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送体には、従来、石英が広く用いられていたが、近年、プラスチック材料からなるものが注目されている。プラスチック光伝送体は、同一の構造を有する石英系のものと比較して、製造および加工が容易であること、および低価格であること等の利点があり、近年、光ファイバおよび光レンズなどの種々の応用が試みられている。中でもプラスチック光ファイバは、素線が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系と比較してやや大きいという短所を有するものの、良好な可撓性を有し、軽量で、加工性がよく、石英系光ファイバと比較して口径の大きいファイバとして製造し易く、さらに低コストに製造可能であるという長所を有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光通信伝送媒体として種々検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバは、ポリマーからなる芯（以下、コア部と称する）とコア部より低屈折率のポリマーからなる外殻（以下、クラッド部と称する）とから形成された光ファイバ母材（以下、プリフォームと称する）を引き伸ばすことにより製造が行われている。特に、ＷＯ９３／０８４８８号公報に記載されているような中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部を備えた屈折率分布型プラスチック光ファイバ（以下、ＧＩ型ファイバと称する）は、伝送する光信号の帯域を大きくすることが可能なため、高い伝送容量を有する光ファイバとして最近注目されている。このようなプラスチック光ファイバの製造方法は、クラッド部を回転重合法により製造し、その中にコア部を形成する方法がある。また、コア部を形成した後に、クラッド部を塗布して形成する方法が知られている。その他ＧＩ型ファイバではないが、特開平２−１６５０４号公報には、屈折率分布の異なる２種以上の重合性混合物の積層状物を同心円状に押出して形成する方法が開示されている。このようにして得られたプリフォームを、１８０℃〜２５０℃の雰囲気中で熱延伸することにより、マルチステップ型プラスチック光ファイバが得られる。また、特開平９−１３３８１８号公報には、クラッド部とコア部とを同時に押し出しによってステップインデックス型プラスチック光ファイバを調製する方法が記載されている。また、特開平８−２０１６３７号公報には、１ｍｍ／ｍｉｎ前後の速度でポリマー中空管を押し出し成形しながら、それにタイミングを合わすように、コア部に重合組成物をモノマー供給管から滴下供給し、さらに重合させつつ、延伸（ファイバ）する方法が記載されているが、重合組成物を連続的にゆっくり滴下することになるのでモノマー供給管で重合組成物が重合してしまう懸念が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
後に述べるように、ＧＩ型ファイバの場合、コア部にモノマーと屈折率調整剤を添加し、界面ゲル重合法により、簡便に屈折率分布を調製することが可能である。湿熱下、水分がファイバ内に浸入すると散乱に起因する伝送損失の悪化や屈折率分布の変化が起こり性能が悪化する場合がある。そのために、種々の手立てが考えられ、外部からファイバ内への水分の浸入を防ぐこと、あるいは光伝送体母材自身の吸水率を下げることが効果的である。前者の場合、被覆などに種々の工夫をこらすことが知られている。しかし、後者においては、界面ゲル重合によるＧＩ型ファイバの本質上用いることができる材料に限りがあった。例えば回転重合法によるクラッド作製およびコア部の界面ゲル重合による光伝送体母材作製の場合、バルク重合で直接、ポリマー中空管および該母材を作製するため、その後の後続反応（例えば還元反応）ができないため、用いられる材料に限りがあった。またクラッド部を塗布して形成する方法の場合は、樹脂を溶解させるのに使用できる溶剤種に限りがあり、またその溶剤がコア部の最表面部を一部溶解し伝送損失に悪影響がみられていた。
【０００５】
本発明は、良好な光学特性を有し、かつ耐湿性が向上する光伝送体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光伝送体の製造方法は、中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸して光伝送体を作製する光伝送体の製造方法において、前記クラッド部を吸水率が１．８％未満のポリマーを用いて溶融押出し成型する工程を含む。また、本発明の光伝送体の製造方法は、中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸して光伝送体を作製する光伝送体の製造方法において、前記クラッド部は、吸水率が１．８％未満のポリマーからなる層を有するアウタークラッド部とインナークラッド部とから構成される複層であり、少なくとも前記アウタークラッド部を溶融押出しで成型する工程を含む。また、前記溶融押出しで成型する工程が、前記インナークラッド部と前記アウタークラッド部とを共溶融押し出しで成型する工程であることが好ましい。さらに、前記光伝送体母材は、前記クラッド部を成形した後に、界面ゲル重合法により前記コア部を作成することが好ましい。
【０００７】
前記コア部を構成するポリマーの溶解度パラメーターと、前記クラッド部を構成するポリマーの溶解度パラメーターとの差が、１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２以下であることが好ましい。また、前記クラッド部が、前記コア部と界面を形成するインナークラッド部と、前記アウタークラッド部との少なくとも２層以上の複層から構成されている場合であって、前記コア部を構成するポリマーの溶解度パラメーターと、前記インナークラッド部を構成するポリマーの溶解度パラメーターとの差が、１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２以下であることが好ましい。さらに、本発明には、前述した光伝送体の製造方法により製造された光伝送体も含まれる。なお、本発明において１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２は、７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示すが、この実施形態はあくまで本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明をなんら制限するものではない。以下、本発明の光伝送体の製造方法を、プラスチック光ファイバの製造方法に適用した例について図面を用いて説明する。
【０００９】
（クラッド部）
クラッド部は一般的には透明性を有する熱可塑性樹脂であること、溶融押出しするために溶融粘度が適当であることが必要である。後者の溶融粘度については、相関する物性として分子量が用いられ、重量平均分子量が１万から１００万の範囲に入ることが適当であり、より好ましくは、５万から５０万の範囲である。また、コア部を伝送する光がそれらの界面で全反射するために、コア部の屈折率より低い屈折率を有し、非晶性であり、コア部との密着性が良く、タフネスに優れ、耐湿熱性にも優れているものが好ましく用いられる。また、クラッド部は複層からなっていても良い。この場合、本発明では最内面のクラッド層をインナークラッド部、インナークラッド部の外層部分をアウタークラッド部と称する。アウタークラッド部は単層でも、さらに機械的強度向上や難燃性などの多種の機能性を付与させるために複層からなっていても良い。
【００１０】
さらに上述したように、できるだけコア部へ水分が浸入することを防ぐことが好ましい。そのためには、ポリマーの吸水率が低いポリマーをクラッドの素材（材料）として用いるのが好ましい。すなわち飽和吸水率（以下、吸水率と称する）が１．８％未満のポリマーを用いてクラッドを作製するのが好ましい。より好ましくは１．５％未満のポリマー、さらに好ましくは１．０％未満のポリマーを用いてクラッドを作製するのが好ましい。ここで本発明における吸水率（％）は、ＡＳＴＭＤ５７０試験法に従い、２３℃の水中に試験片を１週間浸漬し、そのときの吸水率を測定することにより算出することができる。
【００１１】
例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の吸水率（％）は、２．０％である。したがって本発明に用いられる飽和吸水率が１．８％未満のポリマーは、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）の共重合体が挙げられる。例えば、ＭＭＡとトリフルオロエチルメタクリレート（以下、ＦＡＭと称する。なお、化学式は後に化１で示す）やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレートなどのフッ化（メタ）アクリレートとの共重合体。また、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレートなどの分岐を有する（メタ）アクリレート、イソボルニルメタクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどとの共重合体が挙げられる。それらの組成比を制御することにより、容易に１．８％未満の吸水率（％）にすることができる。これらを含めた各種ラジカル、イオン共重合体はバルク重合が可能である。しかし付加縮重合系ポリマーや複数の反応により得られるポリマー（例えば、開環重合（しかも、たいてい溶液重合系）後、還元反応（水添）して得られるアモルファスポリオレフィンなど）は本発明の方法を用いなければ、使用することが事実上困難である。具体的なポリマーの例を挙げれば、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標；日本ゼオン社製）など）、ファンクショナルノルボルネン系樹脂（例えば、ＡＲＴＯＮ（登録商標；ＪＳＲ製）など）、フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）共重合系、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＦＡ）ランダム共重合系、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）共重合系であり、それぞれの吸水率はいずれも０．４０％以下である。もちろん、伝送損失の低減化のためにこれらの重水素置換体も用いることができる。
【００１２】
吸水率が１．　８％未満のポリマーは前述したものに限定されるものではない。これらの中で、ＭＭＡと、フッ化（メタ）アクリレート（例えば、ＦＡＭやヘキサフルオロイソプロピルメタクリレートなど）、分岐を有する（メタ）アクリレート（例えば、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレートなど）、脂環式（メタ）アクリレート（例えば、イソボルニルメタクリレートなど）との共重合体、ノルボルネン系樹脂、ファンクショナルノルボルネン系樹脂、およびフッ素樹脂が特に好ましい。最も好ましくは、ＭＭＡと分岐を有するｔｅｒｔ−ブチルメタクリレートとフッ素原子を含んでいるＦＡＭとの共重合体である。
【００１３】
上記の素材は単層でコア部の重合性と耐湿性を付与するために好ましい材料である。一方で、クラッド部を複層にすることで、コア部の重合性と耐湿性をそれぞれ別の層で提供することもできる。例えば、コア部と界面を形成するインナークラッド部とそのインナークラッド部を覆うアウタークラッド部の２層からクラッド部を形成する場合（図１４参照）、コア部の重合性をインナークラッド部で、耐湿性をアウタークラッド部で提供する。コア部の重合性を提供する際に好ましく用いることができる素材としては、コア部を界面ゲル重合で生成させる際に界面不整が起こらないようなものが好ましい。具体的には、インナークラッド部を構成する素材（ポリマー）の溶解度パラメーターとコア部を構成する素材（ポリマー）の溶解度パラメーターとの差が１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下、好ましくは１００００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝５　（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下、より好ましくは６０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝３　（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下のものを用いることが好ましい。耐湿性を提供するアウタークラッド部は、コア部の重合性は考えなくても良いので、前述の素材の他に吸水率が１．８％未満であるポリマーを任意に選択することができる。また、複層構成でのインナークラッド部において好ましく用いることができる素材は、少なくとも上記のコア部の重合性を考慮すれば良く、前述の単層構成の場合の素材以外でも、コア部素材との溶解度パラメーターの差が上記範囲のものであれば、好ましく用いることができる。
【００１４】
なお、本発明で用いられるクラッド部は、前述した２層（インナークラッド部とアウタークラッド部）の場合に限定されず、アウタークラッド部がさらに複層からなる３層以上の層から形成したものを用いることも可能である。このうち、アウタークラッド部の少なくとも１層が吸水率１．８％未満の耐湿性を有する素材よりなる。また、複層からなるクラッド部の場合もクラッド全体を構成する各層の親和性が高い方が好ましく、クラッドを形成する層で、隣接する層の素材の溶解度パラメーターの差が１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下、好ましくは１００００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝５　（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下、より好ましくは６０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２［＝３　（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２］以下のものを用いることが好ましい。
【００１５】
【化１】

【００１６】
（コア部）
コア部は、重合性モノマー、開始剤、連鎖移動剤および屈折率調整剤からなる重合性組成物からなる。その重合体が伝送される光に対して光透過性である限り特に制約はないが、伝送される光信号の伝送損失が少ない材料を用いるのが好ましい。以下、それぞれについて説明する。
【００１７】
＜モノマー＞
原料の重合性モノマーとしては、例えば、以下のような（メタ）アクリル酸エステル類（フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル（ａ）、含フッ素（メタ）アクリル酸エステル（ｂ））、スチレン系化合物（ｃ）、ビニルエステル類（ｄ）等を例示することができ、これらのホモポリマー、あるいはこれらモノマーの２種以上からなる共重合体、およびホモポリマー及び／または共重合体の混合物が挙げられる。さらに、下記モノマー中の水素原子の一部または全部が重水素原子に置き換わったものでも良い。またさらに、上記モノマーの単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率がクラッド部のそれに比べて同等かあるいはそれ以上になるように構成モノマーの種類、組成比を組むことが好ましい。
【００１８】
例えば、（ａ）フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ［５・２・１・０^２，６］デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。また、（ｂ）含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、１−トリフルオロメチル−２，２，２−　トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。さらに、（ｃ）スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。さらには、（ｄ）ビニルエステル類としては、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等が挙げられる。勿論、これらに限定されるものではない。
【００１９】
＜開始剤＞
開始剤としては、用いるモノマーや重合方法に応じて適宜選択することができ、例えば、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルヘキサン）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、３，３’−アゾビス（３，４−ジメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−エチルペンタン）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジエチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は２種類以上を併用してもよい。勿論、これらに限定されるものではない。
【００２０】
＜連鎖移動剤＞
前記クラッド部およびコア部形成用重合性組成物はそれぞれ、連鎖移動剤を含有していることが好ましい。前記連鎖移動剤は、主に重合体の分子量を調整するために用いられる。前記クラッド部およびコア部形成用重合性組成物がそれぞれ連鎖移動剤を含有していると、重合性モノマーからポリマーを形成する際に、重合速度および重合度を前記連鎖移動剤によってより制御することができ、重合体の分子量を所望の分子量に調整することができる。例えば、得られたプリフォームを延伸により線引きして光ファイバとする際に、分子量を調整することによって延伸時における機械的特性を所望の範囲とすることができ、生産性の向上にも寄与する。
【００２１】
前記連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択することができる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第３版（Ｊ．ＢＲＡＮＤＲＵＰおよびＥ．Ｈ．ＩＭＭＥＲＧＵＴ編、ＪＯＨＮ　ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮ発行）を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和４７年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。
【００２２】
連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン等）、チオフェノール類（例えば、チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオール等）などを用いることが好ましい。特に、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、前記連鎖移動剤は、２種類以上を併用してもよい。勿論、これらに限定されるものではない。
【００２３】
＜屈折率調整剤＞
本発明では、前記重合性組成物を用いて光学部材を作製する際に、屈折率調整剤を用い、その濃度に傾斜を持たせることによって、さらに好ましい屈折率分布型の光学部材を作製することができる。屈折率調整剤はドーパントとも称し、併用する前記重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は、０．００５以上であるのが好ましい。ドーパントは、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して、屈折率が高くなる性質を有するものを用いることが好ましい。また、ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、これを共重合成分として含む共重合体がこれを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。上記性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施の形態では、コア部形成用重合性組成物にドーパントを含有させ、コア部を形成する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コア部に屈折率調整剤の濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成するのが好ましい（以下、屈折率の分布を有するコア部を「屈折率分布型コア部」と称する）。屈折率分布型コア部を形成することにより、得られる光学部材は広い伝送帯域を有する屈折率分布型プラスチック光学部材となる。
【００２４】
前記ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル（ＢＥＮ）、硫化ジフェニル（ＤＰＳ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、フタル酸ベンジル−ｎ−ブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、ビフェニル（ＤＰ）、ジフェニルメタン（ＤＰＭ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）などが挙げられ、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯが好ましい。また、ドーパントは、例えばトリブロモフェニルメタクリレートのように重合性化合物でもよく、その場合、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性ドーパントとを共重合させるので、種々の特性（特に光学特性）の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。勿論、これらに限定されるものではない。
【００２５】
（クラッド部の製造方法）
本発明に用いられる溶融押出装置としては、主として２つのタイプがある。インナーサイジングダイ方式（以下、第１タイプとも称する）とアウターダイ減圧吸引方式（以下、第２タイプとも称する）であり、それぞれ順に述べる。
【００２６】
図１には、インナーサイジングダイ方式（第１タイプ）に用いられる溶融押出装置１０の外観図を示す。装置本体１１には、原料供給ホッパ（以下、ホッパと称する）１２が取り付けられている。ホッパ１２からは、前述した共重合体（原料ポリマー）などが仕込まれており、適宜、装置本体１１に供給する。また、装置本体１１内には、ベント付き１軸スクリュー押出機（図示しない）が備えられており、その押出機でポリマーを溶融して、ダイ１３に押し出しながら送られる。ダイ１３は、ダイ本体１４を覆うように３基の加熱装置１５，１６，１７と冷却装置１８とが設置されている。ダイ１３内を原料ポリマーが通ることにより、出口１４ａからクラッド１９が押出される。
【００２７】
加熱装置１５〜１７は、温度が安定して制御出来るものが好ましく、蒸気、熱媒油、電気ヒータなど利用した装置を用いる事が出来る。これら加熱装置の取り付け位置や個数は特に限定されるものではなく、種類が異なる加熱装置を交互に取り付ける事も可能である。ダイ本体１４の形態に応じて取り付け方法、順序、個数を調整することが出来る。また、冷却装置１８も温度が安定して制御出来るものであればどのような冷却方法の装置を用いても良いが、水、不凍液、オイルなどの液体や、電子冷却などを使用することが出来る。
【００２８】
図２には、ダイ本体１４の断面図を示す。なお、図では、ダイ本体１４に取り付けられている加熱装置１５〜１７及び冷却装置１８は省略して示している。ダイ本体１４の内部には、円筒中空管の形状のクラッド１９（図１参照）を形成するために、ガイド３０が挿入されている。ガイド３０は、図３に示すようにクラッドの内壁面を形成するインナーロッド３１と、これを支えてポリマーの流れの片寄り、背圧の上昇、ウェルドライン様の流れ模様の抑制などを行うスパイダー３２とから構成されている。
【００２９】
なお、スパイダーには、図３に示した形状以外にも、図４及び図５にそれぞれ示すスパイダー３３，３４のような形状もポリマーの特性などを勘案して本発明に用いることができる。例えば、図４に示すスパイダー３３のように、その断面が図４（ｂ）に示すような曲線のみから形成されている断面を持つ羽根板３５を有しているものを用いることも可能である。また、図６に示したスパイダー３６のように多孔板（ブレーカープレート）３７を有しているものも本発明に適用することは可能である。なお、本発明に用いることが可能なインナーロッドとスパイダーとからなるガイド３０は、機械加工等により一体部品として製作する事も出来るし、または別部品として組み合わせる事も出来る。なお、別部品として組み合わせる場合にはインナーロッドの組み付け機構に調芯機能を持たせる事が好ましい。
【００３０】
図２を用いて、原料ポリマー４０からクラッド１９を作製する方法について詳細に説明する。装置本体１１から図示しないベント付き１軸スクリュー押出機により原料ポリマー４０がダイ本体１４に押出される。この原料ポリマー４０は、ダイ本体１４とインナーロッド３１との間の流路４０ａ，４０ｂを通り、ダイの出口１４ａから押出されクラッド１９が形成される。また、クラッド１９の押出速度は、１ｃｍ／ｍｉｎ〜１００ｃｍ／ｍｉｎの範囲であることが、形状を均一に保つとともに、生産性の点からも好ましいが、本発明は必ずしもその範囲に限定されるものではない。
【００３１】
また、本発明においてインナーロッド３１の長さＬ（ｍｍ）はクラッド１９の外径Ｄ１（ｍｍ）の４倍以上あることが好ましく、さらに好ましくは７倍以上であることがクラッド１９の寸法精度を確保するために重要である。これは、クラッド１９の外径Ｄ１に対してインナーロッド３１の長さＬが長いほど、ダイ本体１４内で、原料ポリマー４０からクラッド１９の形成を充分に行うことができるからである。しかしながら、本発明においてそれらの関係に限定されるものではない。また、クラッド１９の肉厚（以下、厚みとも称する）ｔは、ダイ本体１４の内壁面１４ｂの直径Ｄ２と、インナーロッド３１の側壁面３１ａの直径Ｄ３とを調整することにより、変更することが可能である。
【００３２】
また、ダイの出口１４ａには、温度センサ４１が取り付けられている。この温度センサ４１によってダイの出口１４ａでのクラッド１９の温度を測定する。この温度がクラッド１９の主成分である原料ポリマー４０のガラス転移温度以下であることが、クラッド１９の形状を均一に保持することが可能となるために好ましい。また、クラッド１９の温度が４０℃以上であることが、急激な温度変化による形状の変化が抑制することが可能になり好ましい。このクラッド１９の温度の制御は、図１に示したような冷却装置１８をダイ本体１４に取り付けても良いし、ダイ本体１４の自然空冷により冷却しても良い。
【００３３】
なお、本発明においてガイド３０とダイ本体１４とを一体部品として作製しても良い。または、図２に示したように別体として作製しても良い。いずれの場合であっても、インナーロッド３１はダイ出口１４ａで、クラッド１９の肉厚が均一になるよう精度良くダイ中央に配置されなければならない。クラッド１９の外径Ｄ１は、１５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲が好ましく、クラッドの厚みｔは、３ｍｍ〜１５ｍｍの範囲が好ましいが、いずれの値もそれらの範囲に限定されるものではない。また、図７（図２も参照）に示すようにダイ本体の内壁面１４ｂとインナーロッドの表面（側壁面）３１ａとの距離の誤差は前述したクラッドの厚みｔに対して±２００μｍ以内である事が好ましく、更に±５０μｍ以内である事がより好ましい。なお、これらの測定は、図７に示すように角度９０度毎のダイ内壁面１４ｂとインナーロッド表面（側壁面）３１ａとの距離ａ、ｂ、ｃ、ｄを公知の方法により測定することで行われる。
【００３４】
次に、アウターダイ減圧吸引方式（第２タイプ）に用いられる溶融押出装置を用いた製造ラインを図８に示して説明する。製造ライン５０には、溶融押出装置５１と押出ダイス５２と成形ダイス５３と冷却装置５４と引取装置５５とが備えられている。
【００３５】
溶融押出装置５１に取り付けられているペレット投入ホッパ（以下、ホッパと称する）５６から、前述した原料ポリマーが適宜投入される。さらに、押出部５１ａ内にはベント付き１軸スクリュー押出機（図示しない）が備えられており、押出部５１ａ内でポリマーは加熱されて溶融して押出ダイス５２に押し出される。このときのポリマーの温度は、そのポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）に対して、Ｔｇ＋３０℃〜Ｔｇ＋１２０℃の範囲であることが好ましく、Ｔｇ＋７０℃〜Ｔｇ＋９０℃の範囲であることがより好ましい。なお、溶融時のポリマーの押出ダイス出口（図１０参照）５２ａのみかけ粘度が、５００〜１００００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０００〜７０００Ｐａ・ｓであることがより好ましく、２０００〜５０００Ｐａ・ｓであることが最も好ましい。このようにして、押出ダイス５２内を原料ポリマーが通ることにより、出口５２ａから軟性クラッド（溶融樹脂体）６０が押し出される。
【００３６】
軟性クラッド６０は、次に成形ダイス５３に送り込まれる。成形ダイス５３の要部を分解した斜視図を図９に、要部断面図を図１０に、図１０中のＸＩ−ＸＩ線の断面図を図１１にそれぞれ示す。なお、図示した成形ダイス５３は、本発明を説明するための一態様であり、本発明に用いることができる成形ダイスは図示したものに限定されるものではない。成形ダイス５３には、成形管７０が備えられており、成形管７０に軟性クラッド６０を通すことにより、軟性クラッド６０の形状が調整されクラッド６１が得られる。軟性クラッド６０の押出速度Ｓは、０．１≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦１０の範囲が好ましく、より好ましくは０．３≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦５．０であり、最も好ましくは０．４≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦１．０である。しかしながら、本発明において押出速度Ｓは、前述した範囲に限定されるものではない。
【００３７】
また、成形管７０に多数の吸引孔７０ａを設け、成形管７０の外側に減圧チャンバ７１を設けることが好ましい。この減圧チャンバ７１を真空ポンプ５７（図８参照）により減圧にすることで、クラッド６１の外壁面６１ａが、成形管７０の成形面（内壁面）７０ｂに密着するために、クラッド６１の肉厚が一定になって成形される。なお、減圧チャンバ７１内の圧力は、２０ｋＰａ〜５０ｋＰａの範囲とすることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００３８】
成形ダイス５３の入口５３ａに、クラッド６１の外径を規定するためにスロート（外径規定部材）５８を取り付けることが好ましく、この場合には、その肉厚をより均一にすることが可能となる。なお、このスロート５８が軟性クラッド６０と接する面５８ａとクラッドの押出方向に直交する面６１ｂ（なお、図１０は断面図であるので、いずれの面５８ａ，６１ｂも線として記されている）との面角度θが、３０≦θ（°）≦８０であると、軟性クラッド６０の形状を乱す圧力の発生が抑制される。なお、本発明において、面角度θは、前述した範囲に限定されるものではない。また、スロート５８は、図１０に示したように成形ダイス５３に別体として取り付けても良いし、一体として成形ダイスを作製しても良い。
【００３９】
また、押出ダイス５２の出口５２ａと成形ダイス５３の入口との距離Ｌ１が、０＜Ｌ１（ｍｍ）＜２０の範囲であると、軟性クラッド６０の形状を乱す圧力の発生が抑制され、また重力による、「だれ」を起こすことなく成形ダイス５３に押し出すことが可能となる。なお、本発明において成形ダイス５３の入口とは、図１０に示したようにスロート５８が成形ダイス５３に取付けられているときには、スロート５８の取付反対面５８ｂを成形ダイス５３の入口と定義する。また、スロートが成形ダイスに取り付けられていないときには、成形ダイス５３の入口５３ａが成形ダイスの入口となる。
【００４０】
成形ダイス５３のクラッド押出方向の長さＬ２が、クラッド６１の外径Ｄ１に対して、４倍以上のものを用いると、クラッド６１の肉厚（クラッドの厚み）ｔを均一にする効果が十分に働くために好ましい。より好ましくは、５倍以上であり、最も好ましくは８倍以上であるが、本発明は、それらの関係に限定されるものではない。また、得られたクラッド６１の外径Ｄ１は、Ｄ１≦（ｍｍ）５０の範囲であることが好ましく、より好ましくは１０≦Ｄ１（ｍｍ）≦３０であり、最も好ましくは１５≦Ｄ１（ｍｍ）≦２５の範囲である。さらに、クラッド６１の肉厚ｔは、２≦ｔ（ｍｍ）≦２０の範囲であることが好ましく、より好ましくは４≦ｔ（ｍｍ）≦１５であり、最も好ましくは４≦ｔ（ｍｍ）≦１０の範囲である。しかしながら、本発明において、それらの範囲は、前述したものに限定されるものではない。
【００４１】
図８に示すように、成形ダイス５３により形状が調整されたクラッド６１は、冷却装置５４に送られる。冷却装置５４には、多数のノズル８０が備えられており、それらのノズル８０から冷却水８１をクラッド６１に向けて放水することで、クラッド６１を冷却して、固化させる。冷却水８１は、受け器８２で回収されて、排出口８２ａから排出される。この冷却排水は、再生した後に再利用することが環境の面から好ましい。なお、本発明において冷却装置５４は図示した形態に限定されるものではない。
【００４２】
クラッド６１は、冷却装置５４から引取装置５５により引き出される。引取装置５５は、駆動ローラ８５と加圧ローラ８６とが備えられている。駆動ローラ８５には、モータ８７が取り付けられており、クラッド６１の引取速度の調整が可能になっている。また、クラッド６１を挟んで駆動ローラ８５と対向して配置されている加圧ローラ８６により、クラッド６１の微小な位置のずれを修正することが可能となっている。この駆動ローラ８５の引取速度と溶融押出装置５１の押出速度とを調整したり、加圧ローラ８６によるクラッド６１の移動位置を微調整したりすることにより、クラッド６１の形状、特に肉厚を均一にすることが可能となる。
【００４３】
吸引孔の断面も図１０に示した形状に限定されるものではない。他の形態について図１２に示す。図１２（ａ）に示した成形管９０に設けられた吸引孔９０ａは、その断面がしぼられた形状となっている。また、（ｂ）に示すように成形管９１には、その断面が略三角形状の吸引孔９１ａが設けられている。さらに、（ｃ）に示すように成形管９２には、その断面が略半円形状の吸引孔９２ａが設けられている。さらに、図示しないがその他の矩形状のもの、その他の形状のものを用いることも可能である。
【００４４】
第２タイプに用いられる他の実施形態の製造ライン１００を図１３に示す。製造ライン１００は、溶融押出装置５１と押出ダイス５２と成形機能付き冷却装置（以下、冷却装置と称する）１０１と引取装置５５とが備えられている。
【００４５】
製造ライン１００では、冷却装置１０１に直接に成形管１０２が取り付けられているところに特徴を有している。また、成形管１０２には多数の吸引孔１０２ａが形成されている。なお、成形管１０２には、図９ないし図１１に示した成形管７０や、図１２に示した成形管９０，９１，９２などを用いることができるが、前述した説明で図示した形態に限定されるものではない。
【００４６】
冷却装置１０１に備えられている減圧口１０３から、真空ポンプ（図示しない）により冷却装置１０１内を減圧に維持している。この冷却装置１０１内にも多数のノズル１０４が取り付けられており、冷却水１０５が供給されている。この冷却水１０５がクラッド６１に放水することで、クラッド６１は冷却されて固化する。また、冷却水１０５は、冷却装置１０１の下部に設けられている排出口１０６から排出される。なお、製造ライン１００を用いると、冷却装置１０１全体を減圧にしたり、作業者が、冷却装置１０１の一部を開いてクラッド６１を圧力シール１０７まで搬送したり、クラッド６１が圧力シール１０７に到達した後に減圧度が一定になるのに時間がかかったりする問題がある。しかしながら、図１３に示した製造ライン１００は、従来の塩化ビニルパイプの製造ラインなどを容易に転用することが可能である。その場合に、新たに作製する物は、製造予定のクラッド６１に対応した成形管１０２のみで済むため、コストの点で有利であり、また、製造ライン１００の設置場所を新たに用意する必要もなくなる。製造ライン１００を用いて、クラッド製造の実験条件を探索する予備実験を行う際に、それぞれの条件に対応して成形管のみを作製すれば良いため、予備実験の際のコスト低下に有効である。
【００４７】
以上に、本発明に係る光伝送体の製造方法のうち、プラスチック光ファイバのクラッド部に用いられる中空状のプラスチック光学部材について図面を参照しながら説明した。しかしながら、本発明に係る光伝送体の製造方法により得られる光伝送体は、他の用途に用いることも可能である。
【００４８】
さらに、溶融押出し成形するクラッドは、二重化するほうが好ましい（図１４参照）。その場合上記説明した装置に改良が必要となるが、当該業者にとっては容易に実施することができる。クラッド１１０の外側（アウタークラッドと以後称する）１１０ａには、吸水率が１．８％未満のポリマーを用い、内側（インナークラッド）１１０ｂにはコア部と同一組成のポリマーを用いると、インナークラッド１１０ｂとコアとの界面不整の影響がより軽減されるため好ましい。その場合、インナークラッドの厚みｔ２は非常に薄くて良く、１ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ≦ｔ２≦５ｍｍが好ましい。しかしながら、本発明において、インナークラッドの厚みは、前述した範囲に限定されるものではない。
【００４９】
両方式で作製される円筒中空管であるクラッドは、次工程でコアの原料であるモノマーを注入できるように、底部を有していることが好ましい。底部は、前記円筒中空管（クラッド）を構成しているポリマーと密着性および接着性に富む材質を用いることが好ましい。また、底部を、前記円筒管と同一の重合体で構成することもできる。重合体からなる底部は、例えばクラッドパイプの成形後に、パイプの一端を容器に差し込んだ後、少量の重合性モノマーを注入し、重合することによっても形成することができる。
【００５０】
（プリフォームの作製方法）
前記クラッド部にコア部を形成したプラスチック光学製品であるプリフォーム（光伝送体母材）の作製方法について説明する。クラッドである円筒管の中空部にコアの原料であるモノマーを注入し、該モノマーを重合する。前記モノマーとともに、重合開始剤、連鎖移動剤および所望により添加される屈折率調整剤（ドーパント）などを注入することができる。その添加量については、用いるモノマーの種類等に応じて好ましい範囲を適宜決定することができるが、重合開始剤は、一般的にはモノマーに対して、０．００５〜０．０５０質量％添加するのが好ましく、０．０１０〜０．０２０質量％添加するのがより好ましい。前記連鎖移動剤は、一般的にはモノマーに対して、０．１０〜０．４０質量％添加するのが好ましく、０．１５〜０．３０質量％添加するのがより好ましい。なお、本実施の形態では、屈折率調整剤を用いなくても、モノマーを２種以上用いる等により、屈折率の分布をコア部となる領域に導入することもできる。
【００５１】
コアは、前記クラッドとなる円筒管（クラッド管）内に充填された重合性モノマーを重合することにより作製する。コアに屈折率分布を導入するためには、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与しない低分子化合物（ドーパント）を添加する必要がある。コア部のモノマーが重合を開始すると、クラッド管の内壁がモノマーにより膨潤し、重合初期段階では膨潤層（ゲル層）を形成する。この部分では、ゲル状態により重合速度が加速（ゲル効果と称する）するため、重合がクラッド管の内壁から開始し、クラッド管の中心部分に向かって進行する。このとき、ゲル層内へは分子体積の小さいモノマーが優先的に入り込むため、重合の進行と共に、分子体積の大きなドーパントが中心部分へ押し出される。この結果、形成されたコア部の中心部分で高屈折率のドーパントの濃度が高くなるため、コア部は、クラッドとの界面からその中心に向かって屈折率が高くなる屈折率分布が形成される。
【００５２】
プリフォームの作製は、前記モノマーを注入したクラッドとなる円筒管を、治具の中空部に挿入して、治具に支持された状態で且つ加圧下でコアの重合を行うことが好ましい。前記治具は、前記円筒管を挿入可能な中空部を有する形状であり、該中空部は前記円筒管と類似の形状を有しているのが好ましく、円筒形状であるのが好ましい。治具は、加圧重合中に前記円筒管が変形するのを抑制するとともに、加圧重合が進むに従ってコア部となる領域が収縮するのを緩和可能に支持する。前記円筒管が治具に密着状態で支持されている場合は、前述した様に、コア部となる領域が収縮するのを円筒管によって緩和できず、中央部にボイドが発生し易い。従って、治具は、前記クラッドとなる円筒管の外径より大きい径の中空部を有し、前記クラッドとなる円筒管を非密着状態で支持するのが好ましい。前記治具の中空部は、前記クラッドとなる円筒管の外径に対して０．１％〜４０％だけ大きい径を有しているのが好ましく、１０〜２０％だけ大きい径を有しているのがより好ましい。本実施の形態では、前記治具は円筒形状なので、前記治具の内径が、前記クラッドとなる円筒管の外径に対して０．１％〜４０％だけ大きいのが好ましく、１０〜２０％だけ大きいのがより好ましい。
【００５３】
前記クラッドとなる円筒管を治具の中空部に挿入した状態で、重合容器内に配置することができる。重合容器内において、前記クラッドとなる円筒管は、円筒の長さ方向を垂直にして配置されるのが好ましい。前記治具に支持された状態で前記クラッドとなる円筒管を、重合容器内に配置した後、前記重合容器内を加圧する。窒素、アルゴン等の不活性ガスで重合容器内を加圧し、不活性ガス雰囲気下で加圧重合を進行させるのが好ましい。重合時の加圧の好ましい範囲については、用いるモノマーによって異なるが、一般的には０．０５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度が好ましい。また、重合時間は、一般的には２４時間〜９６時間であるのが好ましい。重合は加熱下で行ってもよく、一般的には重合温度は６０℃〜１４０℃であるのが好ましい。しかしながら、本発明において、重合時の各条件は前述したものに限定されるものではない。
【００５４】
この様にして、コアおよびクラッドがプラスチックからなる円筒形状のプリフォームを作製することができ、得られたプリフォームはそのまま、またはコーティングなどの処理を施された後、延伸工程に供される。
【００５５】
（プラスチック光ファイバの製造方法）
前述したプリフォーム（光伝送体母材）を延伸して作製される光伝送体の製造方法について、プラスチック光ファイバの製造方法を例として図１５参考に説明する。図１５に示すように光ファイバはプリフォームを線引装置１２０により線引きして作製される。線引装置１２０には、線引炉１２１と外径モニタ１２２と巻取機１２３とが備えられている。また、線引炉１２１はカバー１２５と、そのカバー１２５の上下にそれぞれ上煙突部１２６と下煙突部１２７とが配置されている。また、プリフォーム１２８が挿入される円管状の炉心管１２９とその炉心管１２９の外側にはヒータ１３０が配置されている。
【００５６】
プリフォーム１２８を延伸する際には、ヒータ１３０により加熱することが好ましい。加熱温度はプリフォームの材質に応じて適宜決定することが出来るが、一般的には、１８０〜２５０℃が好ましい。延伸温度等の延伸条件は得られたプリフォーム径、所望のプラスチック光ファイバの径及び用いた材料等を考慮して、適宜決定する事が出来る。これらの各条件を考慮した上で、外径モニタ１２２によりその外径を測定して線引条件を補正しながら、プリフォーム１２８を線引きしてプラスチック光ファイバ（以下、光ファイバと称する）１３１が得られて、巻取機１２３に巻き取られる。なお、保護や補強を目的として、プリフォーム１２８を保護層で被覆した後に、延伸処理を行う事も出来る。なお、プラスチック光ファイバの製造方法は、前述した方法に限定されるものではない。
【００５７】
（プラスチック光ファイバケーブルの製造方法）
前述した方法で得られた光ファイバ１３１から、プラスチック光ファイバケーブル（以下、ケーブルと称する）を製造する方法について図１６を用いて説明する。光ファイバを被覆してケーブルを製造する被覆ラインは、従来から知られている電気ケーブルや石英ガラス製光ファイバと同様な被覆ラインを使用することができる。図１６にその被覆ライン１４０の概略図を示す。光ファイバ１３１は、送出機１４１より送り出され、冷却装置１４２により５〜３５℃の温度まで冷却することが、被覆する際に光ファイバ１３１へのダメージを抑制するために好ましいが、この冷却装置１４２は省略することも可能である。その後に、被覆装置１４３により光ファイバ１３１に被覆材を被覆してケーブル１４４が得られる。ケーブル１４４は、水槽１４５で冷水により冷却された後に、水分除去装置１４６によりその表面の水分が除去される。なお、ケーブル１４４の冷却は、水槽に限定されず、他の装置を用いてもよい。そして、ローラ１４７により搬送されて巻取機１４８に巻き取られる。なお、図１６では、光ファイバ１３１を送出機１４１から供給する形態を示したが、本発明は図示した形態に限定されるものではない。例えば、図１５に示した線引装置１２０と被覆ライン１４０とを一体に組み込んだラインを用いることもできる。この場合には、線引装置１２０から線引きされて連続的に供給される光ファイバ１３１に被覆材を被覆することが可能となる。
【００５８】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作等の態様は、本発明を限定するものではない。
【００５９】
［実施例１］
（クラッド管の作製：第１タイプ）
実験は、図１に示したようにダイ１３の加熱装置１５〜１７としては電気ヒータを３基取り付け、それぞれ２００℃，２００℃，１７０℃に設定した。冷却装置１８として温水ジャケットを１基取り付け、３０℃の水を供給した。また、図２に示したようにインナーロッド３１の長さＬ（ｍｍ）が１００ｍｍのものを用い、図５に示したスパイダー３４を用いてガイド３０を作製した。図２に示すように、ダイ本体１４の内壁面１４ｂの直径Ｄ２を３０ｍｍ、インナーロッド側壁面３１ａの直径Ｄ３を１８ｍｍのダイ本体１４（ダイの寸法上、肉厚ｔ＝６ｍｍのクラッドが成形出来る）を、４０φ１軸スクリューを持つ装置本体１１（図１参照）に取り付けた。原料ポリマーとしてメチルメタクリレート−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート共重合体（１：１：１の重量比、重量平均分子量１０．５万、溶解度パラメーター１８２００（Ｊ／ｍ^３）^１／２）ペレットを用いて、クラッド１９を作成した。なお、この際に、溶融押出装置の入口（図示しない）には７０℃の加熱空気を供給し、ペレットをドライに保つ加熱ホッパ１２を取り付け、予め８０℃で５時間乾燥した前記共重合体ペレットを供給し、溶融押出しを行った。そのとき、押出されるクラッド１９の押出し速度（Ｓ）は２０ｃｍ／ｍｉｎとした。得られたクラッドは、目視で凹凸は認められたが、このクラッドの切断面の肉厚をノギスで９０度毎に測定したところ、厚み偏差は±１３０μｍであった。そして、このクラッド１９に前述した方法により底部を作製し、クラッド管とした。なお、前記共重合体ペレットの吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予め求めたところ、０．７０％であった。
【００６０】
（プリフォームおよびファイバの製造）
次に蒸留精製したメチルメタクリレート７０重量部、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル０．０１重量部、ラウリルメルカプタン０．３重量部および硫化ジフェニル７．７重量部をそれぞれ別のガラス容器で計量し、混合して、９０℃に保ったクラッド管内に流し込んだ。これを窒素雰囲気中、１２０℃で５０時間、０．２５ＭＰａの加圧状態で反応させ、プリフォーム１２８を得た。プリフォーム１２８のコア部１２８ａを構成しているＰＭＭＡの溶解度パラメーターは、１９８００（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、クラッド部のポリマーの溶解度パラメーターとの差は、１６００（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、性質が類似したポリマー同士であるため界面不整が生じることが抑制された。このプリフォーム１２８を図１５に示した線引装置１２０により２２０℃にて加熱延伸したところ、気泡の発生もなく、線径７５０μｍ±５５μｍの光ファイバ１３１を得ることができた。この光ファイバ１３１の波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１７５ｄＢ／ｋｍであった。また、帯域特性は、最大で１．８Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後の８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、１００ｄＢ／ｋｍであり、良好な光学特性を有すると共に耐湿性に優れた光ファイバを得ることが可能であった。
【００６１】
［実施例２］
（クラッド管の作製：第２タイプ）
図８に示した製造ライン５０を用いてクラッド管６１を作製した。ホッパ５６にはメチルメタクリレート−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート共重合体（１：１：１の重量比、重量平均分子量１０．　５万、溶解度パラメーター１８２００（Ｊ／ｍ^３）^１／２）ペレットが適宜投入され、ベント付き１軸スクリュー押出機により加熱して溶融し、押出ダイス５２に押し出される。このときの軟性クラッド６０の温度は、Ｔｇ＋７０℃〜Ｔｇ＋１２０℃の範囲になるように制御した。また、押出ダイス出口５　２ａ（図１０参照）のポリマーのみかけ粘度が、３０００〜４０００Ｐａ・ｓの範囲になるように実験をおこなった。軟性クラッド６０の押出速度Ｓを０．５（ｍ／ｍｉｎ）として成形ダイス５３に送り込んだ。つぎに図１０に示した成形ダイス５３を用いて、軟性クラッド６０から外径Ｄ１が２０ｍｍであり肉厚（クラッドの厚み）ｔが５ｍｍのクラッド６１を作製した。なおこのとき減圧チャンバ７１内を３０ｋＰａの減圧に保持した。また、スロート５８の面角度θは、４５°にした。さらに、押出ダイス５２の出口５２ａとスロート５８の取付反対面５８ｂとの距離Ｌ１を１５ｍｍとした。そして、クラッド６１は、１５℃の冷却水８１が放水されている長さ２．５ｍの冷却装置５４に送られて冷却して（図８参照）固化することにより、メチルメタクリレート−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート共重合体（１：１：１の重量比、重量平均分子量１０．　５万）からなる円筒中空状のクラッド管（円筒管）が得られた。なお、前記共重合体ペレットの吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予め求めたところ、０．７０％であった。
【００６２】
（プリフォームおよびファイバの製造）
次に、得られた該円筒管の中空部に、水分を十分に除去したＭＭＡと、屈折率分布形成用の低分子化合物とを混合した溶液を、精度０．２ｍｍの四フッ化エチレン製メンブレンフィルタで、ろ過しつつ、ろ液を直接注入した。前記低分子化合物としては硫化ジフェニルを使用、ＭＭＡに対し１１質量％添加した。さらに、重合開始剤として、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドをＭＭＡに対し０．０１３質量％、連鎖移動剤としてをｎ−ラウリルメルカプタンをＭＭＡに対し０．２７質量％配合した。このＭＭＡなどを注入したＰＭＭＡからなる円筒管を、加圧重合容器に垂直に静置する際に、そのＰＭＭＡ円筒管外径に対し２ｍｍだけ大きい径を持つガラス管内挿入した。なお、コア部のポリマー（ＰＭＭＡ）の溶解度パラメーターは、１９８００（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、クラッド部のポリマーの溶解度パラメーターとの差は、１６００（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、界面不整が生じることが抑制された。その後、加圧重合容器内を窒素雰囲気に置換した後、０．２ＭＰａまで加圧し、１２０℃にて４８時間加圧重合しプリフォームを得た。
【００６３】
このプリフォームを２３０℃の熱延伸により線引きを行い、７５０μｍ径のプラスチック光ファイバを安定して６００ｍを得た。得られたファイバは、全線における径の変動は−１５μｍ〜＋１５μｍであった。そのファイバの６５０ｎｍでの伝送損失を測定したところ１５５ｄＢ／ｋｍであった。また、帯域特性は、最大で２．１Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後での８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、９８ｄＢ／ｋｍであり、良好な光学特性を有すると共に耐湿性に優れた光ファイバを得ることが可能であった。
【００６４】
［実施例３］
（二重クラッド管の作製：第２タイプ）
第２のタイプに用いられる溶融押出装置（溶融押出成形装置）を改造し、二重中空管（図１４参照）を作成できるようにした。該二重中空管の外側（アウタークラッド部）にはゼオノア　１４２０Ｒ（登録商標、日本ゼオン社製）、該内側（インナークラッド部）にはＰＭＭＡとし、あとは実施例１と同様に温調を施し、外側：ゼオノア（登録商標、日本ゼオン社製）、内側：ＰＭＭＡからなる円筒中空状の二重クラッド管（円筒管）が得られた。このＰＭＭＡから形成されたインナークラッド部の溶解度パラメーターは、１９８００（Ｊ／ｍ^３）^１／２であった。また、ゼオノア　１４２０Ｒ（登録商標、日本ゼオン社製）の吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予め求めたところ、０．０７％であった。
【００６５】
（プリフォームおよびファイバの製造）
次に、得られた該円筒管の中空部に、水分を十分に除去したＭＭＡと、屈折率分布形成用の低分子化合物とを混合した溶液を、精度０．２ｍｍの四フッ化エチレン製メンブレンフィルタで、ろ過しつつ、ろ液を直接注入した。前記低分子化合物としては硫化ジフェニルを使用、ＭＭＡに対し１１質量％添加した。さらに、重合開始剤として、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドをＭＭＡに対し０．０１３質量％、連鎖移動剤としてをｎ−ラウリルメルカプタンをＭＭＡに対し０．２７質量％配合した。このＭＭＡなどを注入したＰＭＭＡからなる円筒管を、加圧重合容器に垂直に静置する際に、そのＰＭＭＡ円筒管外径に対し２ｍｍだけ大きい径を持つガラス管内挿入した。その後、加圧重合容器内を窒素雰囲気に置換した後、０．２ＭＰａまで加圧し、１２０℃にて４８時間加圧重合しプリフォームを得た。本実施例では、コア部とインナークラッド部の素材は、いずれもＰＭＭＡであるため、溶解度パラメーターの差は、０（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、界面不整の発生がさらに抑制された。
【００６６】
このプリフォームを２３０℃の熱延伸により線引きを行い、８００μｍ径のプラスチック光ファイバを安定して６００ｍを得た。コア径は実施例１と同様５００μｍ径である。得られたファイバは、全線における径の変動は−１５μｍ〜＋１５μｍであった。そのファイバの６５０ｎｍでの伝送損失を測定したところ１５０ｄＢ／ｋｍであった。また、帯域特性は、最大で２．１Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後での８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、８８ｄＢ／ｋｍであり、良好な光学特性を有すると共に耐湿性に優れた光ファイバを得ることが可能であった。
【００６７】
［実施例４及び実施例５］
（二重クラッド管の作製：第２タイプ）
実施例３と同様にして該二重中空管の外側（アウタークラッド部）の原料ポリマーについて、実施例４では、ＡＲＴＯＮ　Ｆ（登録商標、ＪＳＲ製）、実施例５ではＫｙｎａｒ　７２０１（登録商標、ＡＴＯＦＩＮＡ　ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ，　ＩＮＣ．　製、ＰＶＤＦ樹脂）を用いた。また、該内側（インナークラッド部）には実施例４及び実施例５いずれでもＰＭＭＡとし、あとは実施例１と同様に温調を施した。そして、実施例４で得られた円筒中空状の二重クラッド管の外側（アウタークラッド部）をＡＲＴＯＮ　Ｆ（登録商標、ＪＳＲ製）とし、内側をＰＭＭＡとした。また、実施例５は、外側は、Ｋｙｎａｒ　７２０１（登録商標、ＰＶＤＦ樹脂）とし、内側（インナークラッド部）はＰＭＭＡとした。また、ＡＲＴＯＮ　Ｆ（登録商標、ＪＳＲ製）及びＫｙｎａｒ　７２０１（登録商標、ＰＶＤＦ樹脂）の吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予めそれぞれ求めたところ、０．４０％（実施例４）及び０．１％以下（実施例５）であった。実施例４及び実施例５でも、コア部とインナークラッド部との素材は、いずれもＰＭＭＡを用いたので溶解度パラメーターの差は、０（Ｊ／ｍ^３）^１／２であり、界面不整の発生がさらに抑制された。
【００６８】
（プリフォームおよびファイバの製造）
実施例３と同様にして、プリフォームおよびファイバをそれぞれ得た。そのファイバの６５０ｎｍでの伝送損失を測定したところ、それぞれ１５４ｄＢ／ｋｍ（実施例４）、１５１ｄＢ／ｋｍ（実施例５）であった。また、帯域特性は、それぞれ最大で２．０Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）（実施例４）、２．３、Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）（実施例５）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後での８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、それぞれ８８ｄＢ／ｋｍ（実施例４）、８５ｄＢ／ｋｍ（実施例５）であり、それぞれの実験から良好な光学特性を有すると共に耐湿性に優れた光ファイバを得ることが可能であった。
【００６９】
［比較例１］
（クラッド管の作製：第１タイプ）
図１に示したようにダイ１３の加熱装置１５〜１７としては電気ヒータを３基取り付け、それぞれ１９０℃，１９０℃，１６０℃に設定した。冷却装置１８として温水ジャケットを１基取り付け、３０℃の水を供給した。また、図２に示したようにインナーロッド３１の長さＬ（ｍｍ）が１００ｍｍのものを用い、図５に示したスパイダー３４を用いてガイド３０を作製した。図２に示すように、ダイ本体内壁面１４ｂの直径Ｄ２を３０ｍｍ、インナーロッド側壁面３１ａの直径Ｄ３を１８ｍｍのダイ本体１４（ダイの寸法上、肉厚（クラッドの厚み）ｔ＝６ｍｍのクラッドが成形出来る）を、４０φ１軸スクリューを持つ装置本体１１（図１参照）に取り付けて、原料ポリマーとしてＰＭＭＡペレットを用いて、クラッド１９を作成した。なお、この際に、溶融押出装置の入口（図示しない）には７０℃の加熱空気を供給し、ペレットをドライに保つ加熱ホッパ１２を取り付け、予め８０℃で５時間乾燥したＰＭＭＡペレットを供給し、溶融押出しを行った。そのとき、押出されるクラッド１９の押出し速度（Ｓ）は２０ｃｍ／ｍｉｎとした。得られたクラッドは、目視で凹凸は認められたが、このクラッドの切断面の肉厚をノギスで９０度毎に測定したところ、厚み偏差は±１３０μｍであった。そして、このクラッド１９に前述した方法により底部を作製し、クラッド管とした。なお、用いたＰＭＭＡの吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予め求めたところ、２．０％であった。
【００７０】
（プリフォームおよびファイバの製造）
次に蒸留精製したメチルメタクリレート７０重量部、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル０．０１重量部、ｎ−ラウリルメルカプタン０．３重量部および硫化ジフェニル７．７重量部をそれぞれ別のガラス容器で計量し、混合して、９０℃に保ったクラッド管内に流し込んだ。これを窒素雰囲気中、１２０℃で５０時間、０．２５ＭＰａの加圧状態で反応させ、プリフォーム１２８を得た。このプリフォーム１２８を図１５に示した線引装置１２０により２２０℃にて加熱延伸したところ、気泡の発生もなく、線径７５０μｍ±５５μｍの光ファイバ１３１を得ることができた。この光ファイバ１３１の波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１８３ｄＢ／ｋｍであった。また、帯域特性は、最大で１．８Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後での８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、４５０ｄＢ／ｋｍであり、良好な光学特性を有する光ファイバを得ることができたが、耐湿性に問題があることが分かった。
【００７１】
［比較例２］
（クラッド管の作製：第２タイプ）
図８に示した製造ライン５０を用いてクラッド管を作製した。ホッパ５６にはＰＭＭＡ（重合度１０００、分子量１０万、ガラス転移温度Ｔｇ１０８℃）が適宜投入され、ベント付き１軸スクリュー押出機により加熱して溶融し、押出ダイス５２に押し出される。このときの軟性クラッド６０の温度は、Ｔｇ＋７０℃〜Ｔｇ＋１２０℃の範囲になるように制御した。また、押出ダイス出口５２ａ（図１０参照）のポリマーのみかけ粘度が、３０００〜４０００Ｐａ・ｓの範囲になるように実験をおこなった。軟性クラッド６０は、押出速度（Ｓ）を０．５（ｍ／ｍｉｎ）として成形ダイス５３に送り込んだ。つぎに図１０に示した成形ダイス５３を用いて、軟性クラッド６０から外径Ｄ１が２０ｍｍであり肉厚ｔが５ｍｍのクラッド６１を作製した。なおこのとき減圧チャンバ７１内を３０ｋＰａの減圧に保持した。また、スロート５８の面角度θは、４５°にした。さらに、押出ダイス５２の出口５２ａとスロート５８の取付反対面５８ｂとの距離Ｌ１を１５ｍｍとした。そして、クラッド６１は、１５℃の冷却水８１が放水されている長さ２．５ｍの冷却装置５４に送られて冷却（図８参照）して固化することにより、ＰＭＭＡからなる円筒中空状のクラッド管が得られた。なお、用いたＰＭＭＡの吸水率を前述したＡＳＴＭＤ５７０試験法により予め求めたところ、２．０％であった。
【００７２】
（プリフォームおよびファイバの製造）
次に、得られたＰＭＭＡからなる円筒管の中空部に、水分を十分に除去したＭＭＡと、屈折率分布形成用の低分子化合物とを混合した溶液を、精度０．２ｍｍの四フッ化エチレン製メンブレンフィルタで、ろ過しつつ、ろ液を直接注入した。前記低分子化合物としては硫化ジフェニルを使用、ＭＭＡに対し１１質量％添加した。さらに、重合開始剤として、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイドをＭＭＡに対し０．０１３質量％、連鎖移動剤としてをｎ−ラウリルメルカプタンをＭＭＡに対し０．２７質量％配合した。このＭＭＡなどを注入したＰＭＭＡからなる円筒管を、加圧重合容器に垂直に静置する際に、そのＰＭＭＡ円筒管外径に対し２ｍｍだけ大きい径を持つガラス管内挿入した。その後、加圧重合容器内を窒素雰囲気に置換した後、０．２ＭＰａまで加圧し、１２０℃にて４８時間加圧重合しプリフォームを得た。
【００７３】
このプリフォームを２３０℃の熱延伸により線引きを行い、７５０μｍ径のプラスチック光ファイバを安定して６００ｍを得た。得られたファイバは、全線における径の変動は−１５μｍ〜＋１５μｍであった。そのファイバの６５０ｎｍでの伝送損失を測定したところ１５８ｄＢ／ｋｍであった。また、帯域特性は、最大で２．１Ｇｂｉｔ／（ｓｅｃ・１００ｍ）であった。つぎにこの光ファイバの水分の影響を調べるため、２５℃、９０％ＲＨ、２４時間前後での８５０ｎｍの伝送損失のアップ（水酸基の倍音が観測される）を測定したところ、４４０ｄＢ／ｋｍであり、良好な光学特性を有する光ファイバを得ることができたが、耐湿性に問題があることが分かった。
【００７４】
前述のように本発明に係る光伝送体の製造方法の一例として、プラスチック光ファイバの製造方法について説明を行った。しかしながら、本発明の光伝送体の製造方法から得られた光伝送体の径、長さ等についてはプラスチック光ファイバ用に制限されるものではなく、光導波路、レンズなど種々の形態の光伝送体を製造する際に本発明を適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の光伝送体の製造方法によれば、中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸して光伝送体を作製する光伝送体の製造方法において、前記クラッド部を吸水率が１．８％未満のポリマーを用いて溶融押出し成型する工程を含むから、前記クラッド部を完成させた後にコア部を作製することができ、コア部とクラッド部との界面が安定した光伝送体母材を得ることができる。その際に、前記クラッド部は、溶融押出成形により中空状に形成されるため、幅広い吸水性の低いポリマーを用いて作製することができ、しかもその内壁の壁面が平滑になっている。そこで、この光伝送体母材から作製された光伝送体をプラスチック光ファイバとして用いると、前記界面での入射光の散乱などが抑制され、光学特性が優れたものが得られる。さらに、耐湿性の高い光伝送体を製造することができる。
【００７６】
本発明の光伝送体の製造方法は、さらに前記コア部を構成するポリマーの溶解度パラメーターと、前記クラッド部を構成するポリマーの溶解度パラメーターとの差を１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２以下とするから、コア部とクラッド部とで形成される界面の界面不整が発生することを抑制でき、光学的特性に優れた光伝送体を得ることが可能となる。
【００７７】
また、本発明の光伝送体の製造方法により製造された光伝送体は、光学的特性に優れ、その光伝送体から製造された製品の光学的特性も優れている。特に、本発明に係る光伝送体から製造された光ファイバは、帯域特性に優れ、耐湿性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送体の製造方法に用いられる溶融押出装置の外観概略図である。
【図２】本発明に用いられる溶融押出装置の要部の概略断面図である。
【図３】本発明に用いられるガイドの概略斜視図である。
【図４】本発明に用いられるスパイダーの一実施形態を示した正面図である。
【図５】本発明に用いられるスパイダーの他の実施形態を示した正面図である。
【図６】本発明に用いられるスパイダーの他の実施形態を示した正面図である。
【図７】本発明に用いられるダイ本体の断面図である。
【図８】本発明に係る光伝送体の製造方法に用いられる製造ラインの概略図である。
【図９】図８に示した製造ラインに用いられている成形ダイスの要部分解斜視図である。
【図１０】図９に示した成形ダイスの断面図である。
【図１１】図１０に示した成形ダイスのＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
【図１２】本発明に用いられる成形ダイスの他の実施形態の要部断面図である。
【図１３】本発明に係る光伝送体の製造方法に用いられる製造ラインの他の実施形態の概略図である。
【図１４】本発明に係る光伝送体の製造方法により得られた光伝送体の断面図である。
【図１５】本発明に係る光伝送体の製造方法に用いられる装置の概略断面図である。
【図１６】本発明に係る光伝送体の製造方法により得られた光伝送体から光ファイバケーブルを作製する被覆ラインの概略図である。
【符号の説明】
１０，５１　溶融押出装置
１９，６１，１１０　クラッド
４０　原料ポリマー
５０，１００　製造ライン
１１０ａ　アウタークラッド
１１０ｂ　インナークラッド
ｔ　クラッドの厚み
Ｄ１　クラッドの外径
ｔ１　アウタークラッドの厚み
ｔ２　インナークラッドの厚み

Claims (5)

1. 中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸して光伝送体を作製する光伝送体の製造方法において、
   前記クラッド部を吸水率が１．８％未満のポリマーを用いて溶融押出し成型する工程を含むことを特徴とする光伝送体の製造方法。
2. 中心から外側に向かって屈折率の分布を有するコア部とそのコア部を覆っているクラッド部とがポリマーからなる光伝送体母材を延伸して光伝送体を作製する光伝送体の製造方法において、
   前記クラッド部は、吸水率が１．８％未満のポリマーからなる層を有するアウタークラッド部とインナークラッド部とから構成される複層であり、
   少なくとも前記アウタークラッド部を溶融押出しで成型する工程を含むことを特徴とする光伝送体の製造方法。
3. 前記光伝送体母材は、前記クラッド部を成形した後に、界面ゲル重合法により前記コア部を作成することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送体の製造方法。
4. 前記コア部を構成するポリマーの溶解度パラメーターと、前記クラッド部を構成するポリマーの溶解度パラメーターとの差が、１４０００（Ｊ／ｍ^３）^１／２以下であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の光伝送体の製造方法。
5. 請求項１ないし４いずれか１つ記載の光伝送体の製造方法により製造されたことを特徴とする光伝送体。

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